Профилирование летучих соединений в плодах черной смородины с использованием твердофазной микроэкстракции в сочетании с газовой хроматографией-масс-спектрометрией

Вкус является важной чертой качества для любого фрукта, влияя на принятие потребителями и, таким образом, значительно влияя на конкурентоспособность. Восприятие вкуса включает в себя сочетание вкусовой и обонятельной систем и химически зависит от наличия и концентрации широкого спектра соединений, которые накапливаются в съедобных частях растений или, в случае ЛОС, выделяются спелыми ^{плодами1,2}. В то время как традиционная селекция была сосредоточена на агрономических признаках, таких как урожайность и устойчивость к вредителям, улучшение качества фруктов, включая вкус, долгое время игнорировалось из-за генетической сложности и трудности правильного фенотипирования этих характеристик, что приводит к недовольству ^{потребителей3,4}. Последние достижения в области метаболомных платформ были успешными в выявлении и количественной оценке ключевых соединений, ответственных за вкус и аромат фруктов5,6,7,8. Кроме того, сочетание профилирования метаболитов с геномными или транскриптомными инструментами позволяет прояснить генетику, лежащую в основе фруктового аромата, что, в свою очередь, поможет селекционным программам разрабатывать новые сорта с улучшенными органолептическими характеристиками2,4,9,10,11,12,13,14.

Ягоды черной смородины (Ribes nigrum) высоко ценятся за их вкус и питательные свойства, широко культивируемые в умеренных зонах Европы, Азии и Новой ^{Зеландии15}. Большая часть продукции перерабатывается для пищевых продуктов и напитков, которые очень популярны в скандинавских странах, в основном из-за органолептических свойств ягод. Интенсивный цвет и вкус фруктов являются результатом сочетания антоцианов, сахаров, кислот и ЛОС, присутствующих в спелых плодах16,17,18. Анализ летучих веществ черной смородины восходит к 1960-м ^{годам19,20,21}. Совсем недавно несколько исследований были сосредоточены на ЛОС черной смородины, выявлении важных соединений для восприятия аромата фруктов и оценке влияния генотипа, окружающей среды или условий хранения и обработки на содержание ЛОС5,17,18,22,23.

Из-за своих многочисленных преимуществ методом выбора для высокопроизводительного летучего профилирования является HS-SPME/^GC-MS24,25. Кремнеземное волокно, покрытое полимерной фазой, монтируется на шприцевом устройстве, что позволяет адсорбировать летучие вещества в волокне до достижения равновесной фазы. Экстракция из пространства над головой защищает волокно от энергонезависимых соединений, присутствующих в ^{матрице24}. SPME может успешно изолировать большое количество ЛОС, присутствующих в сильно варьирующихся концентрациях (от частей на миллиард до частей на миллион)²⁵. Кроме того, это метод без растворителей, который требует ограниченной обработки образцов. Другими преимуществами HS-SPME являются простота автоматизации и ее относительно низкая стоимость.

Однако его успех может быть ограничен в зависимости от химической природы ЛОС, протокола экстракции (включая время, температуру и концентрацию соли), стабильности пробы и наличия достаточного количества плодовой ^{ткани26,27}. В данной статье представлен протокол для ЛОС черной смородины, выделенных HS-SPME и проанализированных газовой хроматографией в сочетании с масс-спектрометром ионной ловушки. Был достигнут баланс между количеством растительного материала, стабильностью образца и продолжительностью экстракции и хроматографии, чтобы иметь возможность обрабатывать большое количество образцов черной смородины, некоторые из которых представлены в этом исследовании. В частности, в качестве примеров данных будут представлены и обсуждены профили ЛОС и/или хроматограммы пяти сортов (“Андега”, “Бен Трон”, “Бен Гэрн”, “Бен Тирран” и “Тихоуп”). Кроме того, этот же протокол был успешно внедрен в практику для измерения ЛОС у других видов фруктовых ягод, таких как клубника (Fragaria x ananassa), малина (Rubusidaeus) и черника (Vaccinium spp.).