JoVE Journal > Environment
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
환경과학

High-throughput, Microscale Protocol voor de analyse van verwerking Parameters en voedingswaarde in maïs (Zea mays L.)

Published: June 16, 2018
doi:
10.3791/57809
, , , , ,
1Department of Crop Sciences,University of Illinois at Urbana-Champaign, 2Department of Agricultural and Biological Engineering,University of Illinois at Urbana-Champaign

Summary

Hier presenteren we een microscale-protocol voor het verwerken van graan monsters en voor de integratie van deze microscale aanpak in een high-throughput analytische pijpleiding. Dit is een hogere doorvoersnelheid aanpassing van momenteel beschikbare protocollen.

Abstract

Maïs is een belangrijke graan gewas in de Verenigde Staten en wereldwijd. Maïs korrel moet echter worden verwerkt vóór menselijke consumptie. Bovendien, volkoren samenstelling en verwerking kenmerken variëren tussen maïs hybriden en kunnen invloed hebben op de kwaliteit van het eindproduct verwerkte. Om te produceren gezonder verwerkte levensmiddelen op basis van maïs, daarom noodzakelijk om te weten hoe het optimaliseren van de verwerkingsparameters voor bepaalde soorten kiemplasma ter verantwoording voor deze verschillen in samenstelling en verwerking kenmerken van graan. Het gaat hierbij om een beter begrip van hoe de huidige verwerkingstechnieken invloed de voedingskwaliteit van het product van de definitieve bewerkte voedingsmiddelen. Hier beschrijven we een microscale protocol dat zowel de pijpleiding van de verwerking simuleert voor de productie van cornflakes van grote schilferen grutten en voor de verwerking van meerdere graan monsters tegelijk zorgt. Het schilferen grutten, de intermediaire verwerkte producten, of eindproduct verwerkte, evenals de maïs korrel zelf, kan worden geanalyseerd voor voedingsinhoud als onderdeel van een high-throughput analytische pijpleiding. Deze procedure werd speciaal ontwikkeld voor opneming in een maïs kweekprogramma voor onderzoek, en het kan worden gewijzigd voor andere gewassen graan. Wij bieden een voorbeeld van de analyse van onoplosbare-gebonden ferulazuur en p-coumaric zuurgehalte in maïs. Monsters werden genomen in vijf verschillende stadia. Wij laten zien dat bemonstering kan plaatsvinden in meerdere stadia tijdens microscale verwerking, dat de gegevensverwerking in het kader van een gespecialiseerde maïs fokken programma kan worden gebruikt, en dat, in ons voorbeeld, allermeest naar de voedingsinhoud verloren was tijdens de verwerking van de product van de levensmiddelen.

Introduction

Maïs (Zea mays L.) is de meest gecultiveerde graan gewas in de Verenigde Staten1. In 2016, 71.12 miljard kg (2,8 miljard bushels) van maïs voorrang werd ingezet voor menselijke consumptie2, het belang van maïs in het Amerikaanse dieet. Een van de grote voordelen van maïs korrel is dat het een relatief goedkope grondstof is, maar het bevat ook gunstig fytochemicaliën zoals fenolen, onverzadigde vetzuren en eiwitten3. Als zodanig, mogen op basis van maïs voedselproducten worden relatief goedkope energiebronnen gunstig fytochemicaliën voor de mens.

Maïs moet echter worden verwerkt vóór menselijke consumptie. Dientengevolge, invloed verwerkingsactiviteiten vaak op de voedingswaarde van de definitieve bewerkte voedingsmiddelen product4. Bijvoorbeeld, tijdens de productie van snacks en kant-en-klare ontbijtgranen (dat wil zeggen, koude ontbijtgranen) zijn maïs kernels droge gemalen om te produceren grote schilferen grutten. Tijdens droge frezen, zijn de zemelen en kiemen fysiek verwijderd, waardoor alleen endosperm materiaal. Aangezien vele fytochemicaliën zich voornamelijk in de zemelen of de kiem bevinden (b.v., fenolen en onverzadigde vetzuren, respectievelijk), dit kan resulteren in een aanzienlijke daling in de voedingswaarde van de verwerkte levensmiddelen product4. Omgekeerd, downstream processing stappen kunnen het verbeteren van de voedingswaarde. Bijvoorbeeld bevatten veel product-verwerkingstechnieken met eten koken, bakken of roosteren. De thermische stress tijdens deze fasen kunnen de biologische beschikbaarheid van gunstig fytochemicaliën5verbeteren.

Van een voedingswetenschap en de vooruitzichten van de menselijke voeding, zou het interessant zijn om te weten hoe verwerking beïnvloedt niet alleen de voedingswaarde van bewerkte voedingsmiddelen maar, inrichtingen, ook hoe aanpassingen verwerkingsparameters mogelijk van invloed op andere zintuiglijke kwaliteiten, zoals kleur, textuur en smaak. Een protocol waarmee deze eigenschappen worden gecontroleerd in de gehele verwerking kan worden gebruikt om maïs rassen voor de verbetering van het eindproduct verwerkte maïs product selecteren. Twee van de belangrijkste hindernissen bij de analyse van deze kenmerken in het verleden waren de omvang en de doorvoer van de beschikbare protocollen. Bijvoorbeeld, tijdens de productie van ontbijtgranen voor laboratoriumonderzoek voorgesteld Fast en Caldwell6 het gebruik van grote schilferen grutten 45.4 kg. Deze massa van grote schilferen grutten is veel hoger dan het bedrag van grote schilferen grutten of grote schilferen grit materialen7 die kunnen worden geproduceerd uit kleine perceel veldproeven die typerend zijn in de plantenveredeling programma’s. Aldus, kunnen de ontwikkeling van een protocol microscale laboratorium voor de productie van verwerkte voedingsmiddelen (1) veredelaars om maïs rassen voor voedings- en sensorische eigenschappen die van belang zijn voor de voedselverwerkende industrie en (2) processors op te geven efficiënt ontwerpen en testen van alternatieve verwerking strategieën.

In dit manuscript beschrijven we een hoge-doorvoer-wijziging van het protocol beschreven in Kandohla8 , dat werd gebruikt voor de productie van geroosterde cornflakes van grote schilferen grit materialen verwerken microscale. Presenteren we de resultaten van een voorbeeld-experiment dat dit protocol verwerking gebruikt bij het bestuderen van de verandering in onoplosbare-gebonden ferulazuur en p-coumarinezuur in maïs. Onze doelstellingen in die specifieke studie waren om te bepalen (1) hoe de fenolische zuurgehalte van maïs veranderd tijdens de productie van kant-en-klare ontbijtgranen, (2) welke stadia verwerking die veranderingen hebben plaatsgevonden, en (3) of om het even welk van onze experimental hybriden reageerde anders op verwerking benadrukt die dit protocol kan gepaard gaan met hoge gegevensdoorvoer analytische chemie protocollen voor de efficiënte analyse van nutritionele eigenschappen. Dit protocol kan ook worden aangepast om na te bootsen de productie van andere verwerkte maïs voedingsproducten of verwerkte voedselproducten die worden vervaardigd uit andere granen.

Protocol

1. het produceren van gekookte grutten Plaats een 15 L inblikken snelkookpan op een elektrische kookplaat. Voeg 1 liter leidingwater in de conservenindustrie snelkookpan en warmte tot 100 ° C. Terwijl het water verwarmt, plaats u een monster van 100 g van industriële schilferen grutten of schilferen grit materiaal (12% vochtgehalte, natte basis)7 in een 1 kwart conservenindustrie pot.Opmerking: De representatieve resultaten van deze studie zijn gebaseerd op het schilferen grit materialen geproduceerd door Macke et al. 9 met behulp van de laboratoriumschaal droog frezen protocol Rausch et al. tekenruimte 7 Voeg een suiker-zout-oplossing die bestaat uit 200 mL gedestilleerd water, 2 g zout 6 g gekorrelde witte suiker en 2 g vloeibare moutextract.Opmerking: Meerdere monsters kunnen worden geanalyseerd in een keer, hoewel het exacte aantal monsters van de grootte van de conservenindustrie snelkookpan afhangen zal. Meng de oplossing met het schilferen grit materiaal met behulp van een glazen staaf roeren. Nadat het water in de conservenindustrie snelkookpan begint aan de kook, voeg 1 liter leidingwater voor het koelen van het water in de conservenindustrie snelkookpan. Plaats het inblikken potten in de conservenindustrie snelkookpan zodanig dat zij gelijke afstanden van elkaar en van de muur van de conservenindustrie snelkookpan. Figuur 1: plaatsing van het inblikken van potten in de snelkookpan inblikken. Canning potten moeten gelijke afstanden van elkaar en van de zijden van de conservenindustrie snelkookpan om ervoor te zorgen zelfs koken en om te voorkomen dat schade aan het inblikken van potten worden geplaatst. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer. Laat het water te bereiken een rollende kook. Plaats het deksel op de conservenindustrie snelkookpan. Kook de grote schilferen grutten of schilferen grit materiaal op 15 psi voor één h. toestaan de conservenindustrie snelkookpan afkoelen en depressurize volledig vóór opening. Verwijder het deksel van de conservenindustrie snelkookpan met behulp van de hittebestendige handschoenen. Verwijder de conservenindustrie potten uit de conservenindustrie snelkookpan met behulp van Tang. Plaats de potten op een hittebestendig oppervlak.Opmerking: De resulterende tussenproduct op dit punt is grutten gekookt. Als met behulp van schilferen grit materialen als geproduceerd met behulp van het protocol Rausch et al. tekenruimte 7 , verwijderen niet-endosperm materiaal met een spatel na het koken. Als industriële schilferen grutten gebruikt, moet u deze stap overslaan. Figuur 2: verwijdering van materiaal van de niet-endosperm. (een) gekookt grit monster voorafgaand aan de verwijdering van niet-endosperm materiaal dat is gestegen naar de top tijdens het koken. (b) gekookt grit monster na verwijdering van niet-endosperm materiaal. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer. 30 g van gekookte grutten (per verwerkte monster) in een boot wegen en droge plaatsen in een oven bij 65 ° C gedurende 12 h. Na het drogen, het gekookte korrel monster tot een fijn poeder met een koffiemolen malen en opslaan in een koele droge plaats voor fenolen analyse. 2. het produceren van gebakken grutten Plaats de resterende gekookt grutten op een folie beklede bakplaat. Om de doorvoer te verbeteren, door twee monsters gelijktijdig te bakken. Om dit te doen, maakt u twee boten van de folie op een bakplaat. Dit elimineert de mogelijkheid van kruisbesmetting tussen de monsters. Figuur 3: plaatsing van gekookte grutten op het bakken blad. Twee verschillende gekookte korrel monsters worden geplaatst in individueel floret boten op een bakplaat vóór het bakken. De boten worden aangeduid met groene tape in de foto. Hierdoor steeg de doorvoer van het protocol, terwijl ook zorgen voor kruisbesmetting niet heeft plaatsgevonden. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer. Plaats de ovenschaal met de twee monsters in een voorverwarmde convectie oven op 107.2 ° C (225 ° F) gedurende 50 min. Roer de monsters na 25 min van het bakken zodat zelfs bakken. Aan het einde van de 50 min periode, verwijder de ovenschaal met de eerste twee monsters en laat afkoelen bij kamertemperatuur gedurende 30 minuten. Aan het einde van de afkoelingsperiode, neemt u een monster van de 30 g van de gebakken grutten tussenproduct. Plaats dit voorbeeld in een boot van de wegen in een oven bij 65 ° C gedurende 12 h. Slijpen na het drogen wordt het gebakken grit monster tot een fijn poeder met een koffiemolen en winkel voor fytochemische analyse. 3. het produceren van geroosterde Cornflake eindproduct De gebakken grutten rollen door een tortilla pers. Verwijder de resterende gebakken grutten van de folie beklede ovenschaal en plaats deze op een stuk Perkamentpapier ongeveer 1 m in lengte.Opmerking: Om de doorvoer te verhogen, is het nuttig te vouwen van het Perkamentpapier length-wise in een zakje. Dit minimaliseert u de hoeveelheid monster verloren tijdens de rollende fase die volgt. Langzaam doorwerken in het monster gebakken gruis in het zakje een tortilla pers. Wees voorzichtig om te voorkomen dat knijpen vingers in de pers. Figuur 4: perkament papier etui. (een) het perkament papier wordt in de lengte gevouwen. (b) de lange, open kant van de tas is gevouwen. (c) de lange zijde wordt gevouwen opnieuw in een hoek van 10 °. (d) de korte, open kant van de tas is gevouwen. Dit is de kant van het zakje dat wordt gevoed via de tortilla pers. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer. Snijd de samengevouwen gebakken grutten in vierkantjes van 2,5 x 2,5 cm (1 in2). Gebruik een tool zoals een pizza cutter te knippen/partituur het opgerolde deeg door middel van het Perkamentpapier. Figuur 5. Gerold deeg in vlokken snijden. Het opgerolde deeg is georkestreerd door middel van het Perkamentpapier. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer. Open het Perkamentpapier en laat de samengevouwen, knippen, gebakken grutten drogen bij kamertemperatuur voor 12u. Om te verhogen doorvoer, slaat u het gedroogde monster in een folie bedekte gewicht boot bij kamertemperatuur totdat meerdere monsters (meestal 24 of meer) klaar voor het roosteren zijn. Verwarm een convectie oven voor 204.4 ° C (400 ° F). Leg de gedroogde ongeroosterde vlok monster op een vlakke bakken blad. Verspreid het monster zodat minimale overlapping van het monster plaatsvindt. Het is hierdoor zelfs roosteren. Plaats het monster in de oven voor 60-90 s totdat het bereikt de juiste kleur (Zie Figuur 6). Figuur 6: juiste kleur van definitieve geroosterd cornflakes. De cornflakes aan de linkerkant van het beeld werden geroosterd voor de juiste hoeveelheid tijd. De cornflakes aan de rechterkant van de afbeelding werden geroosterd te lang. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer. Toestaan dat de steekproef afkoelen gedurende ongeveer 5 minuten bij kamertemperatuur. Dit levert de laatste geroosterd cornflake. Het monster van geroosterde cornflake vermalen tot een fijn poeder met een koffiemolen. 4. Phytochemische en statistische Analyses Opmerking: Afhankelijk van de op de exacte fytochemische van belang en het laboratoriumapparatuur beschikbaar aan onderzoekers, deze analytische protocollen kunnen veranderen. Fytochemische inhoud met behulp van een protocol zoals die geschetst in konten-Wilmsmeyer et al. bepalen 3 Volg alle veiligheidsprocedures waarin de protocollen. Het analyseren van de gegevens met behulp van een geschikte statistische model.Opmerking: Deze voorbeeldgegevens zijn geanalyseerd met behulp van een split-plot in een RCBD waar de hele plot eenheid was het veld plot welke graan geoogst werd en de subplot eenheid was de fase van de verwerking. Analyses werden uitgevoerd in gemengde PROC van SAS (versie 9.3) en cijfers werden geproduceerd in R.

Representative Results

Dit protocol toegestaan voor de bemonsterings- en nutritionele analyse van een verwerkte maïs levensmiddel, cornflakes, beginnend met grote grutten schilferen en continuïteit via tussenstadia van verwerking aan het uiteindelijke product. Dit protocol ging gepaard met het protocol Rausch et al. tekenruimte 7 tot schilferen grit componenten van hybride graan monsters. Dus, informatie over de voedingswaarde van hybride monsters geanalyseerd op de gehele korrel, grote schilferen grit, grit, gekookt, gebakken grit, en geroosterde cornflake verwerking stadia worden gepresenteerd. Ongeacht de hybride cultivar onder evaluatie, allermeest naar de onoplosbare-gebonden ferulazuur en p-coumarinezuur verwijderd tijdens droge frezen (Figuur 7). Er is nog een daling in de onoplosbare-gebonden ferulazuur en p-coumarinezuur opgetreden tijdens het koken. De daling in de onoplosbare-gebonden ferulazuur en p-coumaric zuurgehalte waargenomen tijdens het koken kan worden veroorzaakt door het verwijderen van de kleine hoeveelheid niet-endosperm materiaal dat bleef in het grote schilferen grit materiaal. Meerdere graden van vrijheid contrasten aangegeven dat zowel de ferulazuur en p-coumaric zuurgehalte bleef stabiel gedurende de rest van de verwerking, ongeacht de hybrid (tabel 1). Bovendien waren de eerste positie van de hybride cultivars in termen van hun onoplosbare-gebonden ferulazuur inhoud en p-coumaric zuurgehalte niet indicatieve van de ranking van de hybriden stadium de nabewerking (tabel 2 en Figuur 8). Met andere woorden, was de oorspronkelijke inhoud in de hele kernel niet indicatief zijn voor welke hybride de meest onoplosbare-gebonden ferulazuur of p-coumarinezuur aan het einde van de verwerking bezitten zou. Dus, om de genetische eigenschappen, ten grondslag liggen aan de voedingskenmerken van verwerkte voedingsmiddelen te bestuderen, microscale processen moeten worden gebruikt om te studeren van maïs korrel. Figuur 7: verandering in onoplosbare-gebonden fenolische zuurgehalte in de gehele verwerking. (een) verandering in onoplosbare-gebonden ferulazuur inhoud in de gehele verwerking. (b) verandering in onoplosbare-gebonden p-coumarinezuur inhoud in de gehele verwerking. WK: Hele Kernel, FG: schilferen Grit, CG: gekookt Grit, BG: gebakken gruis, aan: Cornflake geroosterd. Andere kleur punten vertegenwoordigen verschillende hybriden. Figuur oorspronkelijk gepubliceerd in de aanvullende informatie van Butts-Wilmsmeyer et al. 4 Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer. Figuur 8: interactie plot van de hybride-door-verwerking stadium interactie. (een) interactie plot voor onoplosbare-gebonden ferulazuur inhoud. (b) interactie plot voor onoplosbare-gebonden p-coumaric zuurgehalte. De snijdende lijnen geven een verandering-van-rank-interactie, wat betekent dat de ferulazuur onoplosbare-gebonden noch de onoplosbare-gebonden p-coumaric zure inhoud van de definitieve geroosterd cornflake kan worden voorspeld op basis van de oorspronkelijke inhoud van een van deze fytochemicaliën in de hele kernel. WK: Hele Kernel, FG: schilferen gruis, aan: Cornflake geroosterd. Figuur oorspronkelijk gepubliceerd in de aanvullende informatie van Butts-Wilmsmeyer et al. 4 Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer. Ferulazuur p-coumarinezuur Hybride F-waarde p-waarde F-waarde p-waarde B73xMO17 0,07 0.93 0.34 0.72 B73xPHG47 0.02 0.98 0.61 0,55 LH1xMO17 0.08 0.93 0.14 0,87 PHJ40xLH123HT 0.32 0,73 0,74 0,48 PH207xPHG47 0,15 0.86 0,24 0.79 PHJ40xMO17 0,01 0.99 0.31 0,74 PHG39xPHZ51 0,06 0.94 0,07 0.93 Tabel 1: Meerdere graden van vrijheid contrasten testen van het verschil in de fenolische zuurgehalte onoplosbare-gebonden in de gekookte grutten, gebakken grutten, en geroosterd cornflakes. Ferulazuur p-coumarinezuur F-waarde p-waarde F-waarde p-waarde Hybriden 7.15 0,001 8.7 < 0,001 Inboorlingen 4,07 0,007 6.57 < 0,001 Opmerking: Alle jaar-door-genotype-door-verwerking stadium intereactions waren niet-significant bij α = 0,05. Tabel 2: Betekenis van genotype-door-verwerking stadium interactie. Protocol stap Essentiële informatie Probleemoplossing High-Throughput aanbevelingen 1.2 en 1.6 De koppeling van deze twee stappen kan water worden verwarmd zonder verbreking van de conservenindustrie potten. NB De verwarming van de helft van het water voordat het prestatiemeteritembestand van de conservenindustrie potten verhoogt de doorvoer. 1.4 NB NB Pre maatregel ingrediënten.  Bepaalde heeft betrekking op een pot, dus vermenigvuldigen het volume of de massa van de ingrediënten die nodig zijn voor het aantal potten in stap 1.4.2 gebruikt. Verdeel de resulterende mengsel even onder de conservenindustrie potten. 1.4 Opmerking Laat geen potten te rand van inblikken snelkookpan of elkaar raken. Ze zal breken, en monster zullen verloren gaan. NB NB 1.9 en 1.10 Water moet bereiken een rollende kook vóór het koken. Als grutten niet grondig na één uur gekookt zijn, vervolgens controleren om ervoor te zorgen de druk gewicht was ingesteld op 15 psi en dat water is het bereiken van een volledige kook voordat het deksel op de conservenindustrie snelkookpan is gezet en de timer is ingesteld. NB 1.13 Verwijder het niet-endosperm materiaal dat naar de top tijdens het koken zweeft.  Dit zal geen fytochemische resultaten scheef als links in het monster. Als niet-endosperm materiaal het niet naar de top stijgen tijdens het koken, dan is de grutten deed niet koken productopbouw.  Zie informatie over stap 1.9 en 1.10. NB 1.15, 2.4 en 3.7 Voorbeeld van de vermalen tot een fijn poeder. Als fytochemische analyses niet lijken te werken, zorgen ervoor dat het monster heeft grond tot een fijn poeder zodat er een grotere oppervlakte blootgesteld aan oplosmiddelen. NB 2.1 Laat geen monsters te raken elkaar.  Zullen ze kruis-besmet. NB Bak twee monsters gelijktijdig door individueel floret boten voor hen op een keuken werkblad. 2.2.1 Roer het monster na 25 min om ervoor te zorgen zelfs bakken. Als het monster niet lijkt te zijn gelijkmatig gebakken, roer meer korte tussenpozen (bv. elke 15 min). NB 3.1 Plaats de deeg gebakken gruis in een zakje van perkament papier.  Hierdoor monster zullen niet verloren gaan tijdens het persen. Monster begint te komen uit het einde van het perkament papier zakje, Controleer het zakje langer. We vonden dat 1 m leek te zijn voldoende. NB 3.2 Laat het perkament papier zakje gesloten. Als het snijgereedschap het Perkamentpapier doorsnijdt, een doffer hulpprogramma gebruiken. We vonden dat een pizza cutter het beste gereedschap was voor het snijden van de gebakken grutten in vierkanten.  Wij deden niet doorsnijden het Perkamentpapier gebruikend dit hulpmiddel, maar de gebakken grutten nog konden zeer snel worden gesneden in vierkantjes. 3.5 Zeer comfortabel met de kleur geworden en niet te lang doen toast. Als het monster te donker wordt, verminder de hoeveelheid tijd gebruikt om te roosteren. Opslaan meerdere gedroogde bakken grit monsters in individuele folie bedekte wegen boten tot meerdere monsters klaar voor het roosteren zijn. Tabel 3: Tabel voor kritische stappen, stappen voor probleemoplossing en aanbevelingen.

Discussion

Veranderingen in de voedingswaarde van voedingsmiddelen op basis van maïs in de gehele verwerking zijn waarschijnlijk te wijten aan de verwijdering van winst componenten en thermische stress5,10. Echter had precies verwerking invloed van verschillende voedingsstoffen onderzocht in relatief klein detail voorafgaand aan de ontwikkeling van dit protocol4,8. Bovendien, als gevolg van de grote omvang van de meeste laboratorium verwerking protocollen, vaak is onmogelijk te bestuderen van de genetische basis van zintuiglijke en nutritionele eigenschappen in maïs korrel8. Hier presenteren we een microscale laboratorium methode voor het bestuderen van voeding en sensorische eigenschappen in maïs in de gehele product voedselverwerking.

Dit protocol toegestaan bemonstering plaatsvinden in het schilferen grit stadium, na het koken, na het bakken, en na de schuifkrachten ondervonden tijdens rolling. Dus, met de extra analyse van geoogste maïs, graan, het protocol vergemakkelijkt de analyse van de eerste fase substraat en goed als eindproduct product en intermediair fases van verwerking om te verhelderen veranderingen in samenstelling aan voeding gerelateerde. Deze belangrijke functie van het protocol kan voedings- en sensorische eigenschappen te analyseren in de gehele verwerking terwijl ook het inschakelen van de onderzoeker te kiezen welke protocollen van de analytische chemie om te gebruiken voor die specifieke analyses. Een ander belangrijk kenmerk van dit protocol is de efficiëntie van dit protocol microscale. Allereerst is dit protocol gebruikt een kleine steekproef, die past in een plantenveredeling instelling (tabel 3). Één kg graan neiging tot ongeveer 0,3 kg van grote schilferen grit bestanddelen, en ongeveer een derde van de grote schilferen grit kiezers geproduceerd voor verwerking nodig waren. Ten tweede, dit protocol toegestaan voor de verwerking van het laboratorium van ongeveer 16 monsters per dag, dat is veel efficiënter dan het vorige protocol die grote steekproef maten6vereist.

Dit protocol kan eenvoudig worden aangepast om na te bootsen de productie van andere maïs bewerkte voedingsmiddelen. Grote schilferen grutten worden bijvoorbeeld gebruikt in de productie van verschillende snacks naast kant-en-klare ontbijtgranen9. Het laboratorium protocol voor de productie van deze snacks kan inrichtingen omvatten aanpassingen van kooktijden en koken oplossingen of aanpassingen te bakken keer. Het is ook mogelijk dat een aangepaste versie van dit protocol kan worden gebruikt voor de studie van andere granen en hun respectieve verwerkte producten. Verwerkte graanproducten bevatten vaak koken, bakken of roosteren verwerking stadia die met behulp van een aangepaste versie van het protocol hier gepresenteerd kunnen worden geïmiteerd.

Een belangrijke beperking van dit protocol is dat het zeer weinig stopplaatsen, dat wil zeggen zodra een stap begint, it en volgende stappen moeten worden voltooid (tabel 3). Er is een interne stopplaats na de productie van de gekookte grutten van het schilferen grutten. Alleen indien nodig, kan de gekookte grutten worden geplaatst in een verzegelde container (bijvoorbeeld een verzegelde conservenindustrie pot) en gekoeld voor hooguit twee dagen. Echter, verscheen het opslaan van de gekookte grutten voor langere perioden te wijzigen van het monster. Bovendien, zodra bakken begint, zijn er geen stopplaatsen tot nadat de deeg gebakken grit is gerold, knip, en gedroogd.

Conclusie

Door deze resultaten van de voorbeeld (Zie Butts-Wilmsmeyer et al. 4 voor meer informatie), we laten zien dat de voedingsinhoud kon worden gecontroleerd in de gehele verwerking. Bovendien werden belangrijke verwerking stadia waar voeding wijzigingen voorgedaan geïdentificeerd. Bovendien, de grootte van de kleine steekproef vereist voor deze verwerking-protocol ingeschakeld de studie van meerdere hybriden in het kader van een plant kweekprogramma. Met behulp van deze hybriden, vastgesteld wij welke set van hybriden onderhouden de hoogste concentraties van onoplosbare-gebonden ferulazuur en p-coumarinezuur gedurende de verwerking. Deze eigenschappen zijn belangrijke aanwijzingen voor de definitieve geroosterd cornflakes prebiotisch potentieel. 11 , 12 , 13 deze resultaten kunnen rechtstreeks te helpen veredelaars stellen fokken populaties voor verbeterde prebiotisch potentieel van maïs veredelingsproducten worden gebruikt.

Een van de grote voordelen van dit protocol verwerking is dat de voeding analyses die kunnen worden uitgevoerd niet aan dergelijke grenswaarden. Als een fytochemische protocol voor de analyse van de korrel bestaat, kan dan worden gebruikt om te studeren van de verwerkte producten. Bovendien, omdat dit protocol van de verwerking in staat stelt laboratoriumschaal voedselverwerking en voeding analyses te zelfstandig worden uitgevoerd, kunnen meerdere fytochemicaliën worden bestudeerd. De analytische protocollen voor de studie van fytochemische inhoud moeten echter kleine steekproeven, vanwege de kleine hoeveelheid producten van de tussentijdse en definitieve verwerking gegenereerd met behulp van het protocol laboratoriumschaal verwerking gebruiken.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs bedank Tom Patterson en de analytische technologie Team bij Dow AgroSciences voor het gebruik van hun laboratoriumfaciliteiten en voor hun mentorschap. Dit werk werd gedeeltelijk gefinancierd door giften van de Kellogg Company en Dow AgroSciences en door USDA Hatch Grant, award ILLU-802-354. Studiebegeleiding voor CJBW werd verzorgd door de Illinois DN Fellowship en de William B. en Nancy L. Ambrose Fellowship in gewas wetenschappen.

Materials

Canning pressure cooker Wisconsin Aluminum Foundry Co. Model 921 Any can be used, but it should be large enough to accommodate multiple canning jars
Single burner or large hot plate Waring Professional Model SB30 Any can be used, but it should be large enough so that canning pressure cooker can securely be placed on burner or hot plate
1 quart wide mouth canning jars Ball 1440096258 Any can be used, but they should be wide mouthed quart jars
1 L Beaker Fisher Scientific 09-841-104
Stir plate Corning 6796420D
Magnetic stir bar Fisher Scientific 14-513-67
1 L Graduated cylinder Kimble 20027500
Spatula Wal-Mart 552145280
Hot pads Wal-Mart 556501140
Scale Any NA Mettler Toledo Model MS105DU or Similar
Weigh boats Fisher Scientific 08-732-113
Sugar Wal-Mart 9259244
Salt Morton (Purchased at Wal-Mart) 9244849
Liquid malt extract By the Cup (Purchased on Amazon) NA https://www.amazon.com/Barley-Malt-Extract-Syrup-Bottle/dp/B01N4SK72C
Labeling tape  Fisher Scientific 15966
Permanent marker Wal-Mart 55529894
Convection oven Wal-Mart 1598495
Baking pan (usually included with oven) Wal-Mart 1598495
Cooking foil Wal-Mart 564264789
Tortilla press E&A Hotel & Restaurant Equipment and Supplies CTM-2000
Parchment paper Reynolds (Purchased at Wal-Mart) 551219672
Pizza cutter Farberware (Purchased at Wal-Mart)  553012200
Cooling racks Flytt (Purchased on Amazon) NA https://www.amazon.com/dp/B075HQY627/ref=sspa_dk_detail_7?psc=1&pd_rd_i=B075HQY627&pd_rd_wg=WaJol&pd_rd_r=SF07KCHMP753WAPG6ED4&pd_rd_w=2BOwf
SAS Version 9.4 SAS Institute Version 9.4
R R Foundation for Statistical Computing Version 3.4.0
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. United States Department of Agriculture. . National Agricultural Statistics Service. , (2017).
  2. USDA. . ERS. , (2017).
  3. Butts-Wilmsmeyer, C. J., Mumm, R. H., Bohn, M. O. Concentration of Beneficial Phytochemicals in Harvested Grain of U.S. Yellow Dent Maize (Zea mays L.) Germplasm. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 65 (38), 8311-8318 (2017).
  4. Butts-Wilmsmeyer, C. J., et al. Changes in phenolic acid content in maize during food product processing. Journal of Agricultural and Food. , (2018).
  5. Dewanto, V., Wu, X. Z., Liu, R. H. Processed sweet corn has higher antioxidant activity. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 50 (17), 4959-4964 (2002).
  6. Fast, R. B., Caldwell, E. F. Breakfast cereals and how they are made. Breakfast cereals and how they are made. , (2000).
  7. Rausch, K. D., et al. Laboratory measurement of yield and composition of dry-milled corn fractions using a shortened, single-stage tempering procedure. Cereal Chemistry. 86 (4), 434-438 (2009).
  8. Kandhola, G. . Processing and Genetic Effects on Resistant Starch in Corn Flakes. , (2015).
  9. Macke, J. A., Bohn, M. O., Rausch, K. D., Mumm, R. H. Genetic factors underlying dry-milling efficiency and flaking-grit yield examined in us maize germplasm. Crop Science. 56 (5), 2516-2526 (2016).
  10. Somavat, P., et al. A new lab scale corn dry milling protocol generating commercial sized flaking grits for quick estimation of coproduct yield and composition. Industrial Crops and Products. 109, 92-100 (2017).
  11. Adam, A., et al. The bioavailability of ferulic acid is governed primarily by the food matrix rather than its metabolism in intestine and liver in rats. Journal of Nutrition. 132 (7), 1962-1968 (2002).
  12. Rumpagapom, P. . Structural Features of Cereal Bran Arabinoxylans Related to Colon Fermentation Rate. , (2011).
  13. Wong, J. M. W., de Souza, R., Kendall, C. W. C., Emam, A., Jenkins, D. J. A. Colonic health: Fermentation and short chain fatty acids. Journal of Clinical Gastroenterology. 40 (3), 235-243 (2006).

Tags

MaizeZea MaysHigh-throughputMicroscaleProtocolAnalysisProcessing ParametersNutritional QualitiesFood ProcessingCornflakesPressure CookerFlaking GritsSugar-salt SolutionEndospermOven DryingCoffee MillGrinding

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Butts-Wilmsmeyer, C., Yana, N. A., Kandhola, G., Rausch, K. D., Mumm, R. H., Bohn, M. O. High-throughput, Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize (Zea mays L.). J. Vis. Exp. (136), e57809, doi:10.3791/57809 (2018).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image