Bereiding van harde palmzaden voor matrix-geassisteerde laserdesorptie/ionisatie-beeldvorming massaspectrometrie-analyse

Matrix-assisted laser desorption/ionization-imaging mass spectrometry (MALDI-IMS) is een krachtige methode die tweedimensionale toewijzing van biomoleculen mogelijk maakt, ongericht onderzoek van ioniseerbare verbindingen mogelijk maakt en hun ruimtelijke verdeling bepaalt, vooral in biologische monsters ^1,2. Al twee decennia lang maakt deze techniek de gelijktijdige detectie en identificatie mogelijk van lipiden, peptiden, koolhydraten, eiwitten, andere metabolieten en synthetische moleculen zoals therapeutische geneesmiddelen ^3,4. MALDI-IMS vergemakkelijkt chemische analyse in een weefselmonsteroppervlak zonder extractie, zuivering, scheiding, etikettering of kleurstoffen van biologische monsters. Voor een succesvolle analyse is een cruciale stap in deze techniek echter de monstervoorbereiding, met name in plantenweefsels, die gespecialiseerd zijn en gemodificeerd zijn tot wijdverspreide complexe organen als gevolg van omgevingsacclimatisatie⁵.

Vanwege de inherente fysisch-chemische eigenschappen van plantenweefsel is er behoefte aan een aangepast protocol om te voldoen aan de vereisten van MALDI-IMS-analyse en om de oorspronkelijke vorm van het weefsel te behouden tijdens de voorbereiding van de secties ^6,7. In het geval van onconventionele monsters, zoals zaden, zijn vastgestelde protocollen⁸ niet van toepassing omdat deze weefsels stijve celwanden en een laag watergehalte hebben, wat gemakkelijk kan leiden tot fragmentatie van secties en kan leiden tot delokalisatie van verbindingen⁹.

Onze onderzoeksgroep heeft experimentele gegevens gepubliceerd over moleculaire kartering en een aangepast protocol voor MALDI-IMS-analyse van açaí (Euterpe oleracea Mart.) zaad 10,11,12, een bijproduct dat in grote hoeveelheden wordt gegenereerd tijdens de productie van de verhuurbare açaí-pulp¹³. Het idee was om een protocol te ontwikkelen voor het in situ in kaart brengen van verschillende metabolieten in açaí-zaden, om mogelijke toepassingen voor dit landbouwafval voor te stellen die momenteel niet commercieel worden onderzocht. Vanwege de resistentie van het açaí-zaad was het echter noodzakelijk om een protocol op maat te maken om de juiste monstersecties te verkrijgen van MALDI-IMS-analyse.

In deze context heeft de economisch belangrijke açaí-pulp geleid tot de toenemende commercialisering van andere vruchten van palmbomen van het geslacht Euterpe met vergelijkbare sensorische kenmerken. De twee opkomende vruchten van palmbomen die op industriële schaal zijn geproduceerd als alternatief voor açaí^14,15 zijn E. precatoria (bekend als açaí-do-amazonas), die groeit in het droge gebied van de Amazone, en E. edulis (bekend als juçara), die typisch is voor het Atlantische Woud. Desalniettemin leidt de consumptie van açaí-do-amazonas en juçara tot dezelfde opeenhoping van resistente en oneetbare zaden die niet worden gebruikt en tot nu toe niet zijn bestudeerd met betrekking tot hun gedetailleerde chemische samenstelling.

Zo tonen we hier aan dat het eerder bedachte protocol, met weinig aanpassingen, kan worden gebruikt om E. precatoria tr E. edulis-zaden te analyseren voor moleculaire kartering door MALDI-IMS, wat een krachtig hulpmiddel blijkt te zijn dat kan worden gebruikt voor analyse van de samenstelling van deze bronnen en kan helpen bij het bepalen van hun potentiële biotechnologische toepassingen. Bovendien kan de gedetailleerde beschrijving die hier wordt gegeven, anderen helpen met soortgelijke problemen bij het voorbereiden van resistente materialen voor MALDI-IMS-analyse.