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一个研究所的科学仪器的CR, v.v.i。,Academy of Sciences of the Czech Republic, Kralovopolska 147, 61264 Brno, Czech Republic
b理学院物理系,斯旺西大学,单例公园,斯旺西,SA2 8页,英国
介绍
在海洋和淡水系统中,成千上万的生物与高度动态交互水生环境。浮游植物(小微观plants-algae),作为水生食物网的基础,因为他们的合成多不饱和脂肪酸的能力。浮游植物是那么被随后被鱼的浮游动物。最后这个食物链的成员是人类吃鱼。
众所周知,鱼是高度不饱和脂肪酸的主要来源(HUFA)。因此,选择鱼作为一个人的饮食应该是自然的一部分,以满足营养需求对n - 3(ω- 3)和n-6 HUFA(ω- 6)。这是一个子集的多不饱和脂肪酸(PUFA)≥20碳双键碳原子和≥3 (C = C),分别。1食物的选择主要是基于距离,方便,口味/气味和ingestibility而不是具体的制作要求。因此,人类生活在内陆地区,它是困难和昂贵的购买新鲜海水鱼,鱼不可能影响评级的有益脂肪酸过于重要。目前,大多数鱼消耗内陆来自渔场。在这个水产养殖业、智利和挪威是两个主要全球供应商,基本上控制养殖鲑鱼产品。
随着渔场的数量的增长,变得永远重要保证宝贵的ω- 3和ω- 6脂肪酸的含量高到鱼油。因此,这个规定某些鱼类的饮食需求,同时确保最优,经济上可行的水产养殖环境的鱼的生长速度。目前,水产养殖是世界上发展最快的食品生产行业,自1994年以来同比扩大7.5%。2一个特定的突破,可以帮助鱼是它已经成为农民可以使用藻类,可以从中提取所需的ω- 3脂肪酸,取代不受欢迎的鱼鱼饲料中的内容。最终,鱼农民可以消除大豆、鸡油和其他陆地产品完全;相反,他们应该喂鱼浮游生物,这是容易生长。
因此它似乎很明显,迫切需要快速、准确的分析方法可以用来估计是否有用脂肪酸存在于食物和鱼,如果是这样的话,也可以用来确定消费提高鱼脂质含量。
值得注意的是,除了使用藻类在食物链中,最近的注意力已经转向了藻类的潜在开发(或特别是藻类油脂)强烈的生物燃料的生产。3这个替代方法,同时还处于起步阶段,获得可信度;大,建立跨国公司和大学已经宣布重大研究项目进行原理验证阶段,甚至大规模测试藻类培养质量一代的生物燃料。4
分析方法
上述两种challenges-utilisation后在水产养殖和藻类生物燃料行业的快速方法的识别和分析脂质/油应该能够估计他们所谓的碘值(四世)。碘值反映了脂肪酸的不饱和程度(或油)和有助于估计有多少碳碳双键(C = C)存在于脂质样本。因此,四世参数构成的一部分,目前生物燃料和食品行业标准。一个高四世建议高度不饱和脂肪酸的含量高,例如,例如,二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。注意,这两个被认为是食品行业优秀的来源;然而,他们不适合生物燃料生产,因为他们导致不良的生物燃料的氧化。
传统上,四世决心是由一个特定的化学分析方法碳双键反应添加碘的测量。5的四世然后表示为克碘每100克样品。然而,尽管标准,这种分析技术涉及到几个耗时的步骤。因此,一种更简单和更快的分析技术将是可取的,与潜在利益控制/过程应用在食品工业(但同样在生物燃料的应用程序在寻找最好的燃料制造藻类)。
在这里,我们报告的发展基于拉曼光谱的方法快速、准确半岛综合体育官方APP下载德甲四世估计。简单来讲,四世很容易从强度比率的具体计算,选定的喇曼乐队。比较评价光谱从食物链中所有贡献者将有助于了解脂质鱼饲料/鱼类。因为没有样品制备的主要是必需的,这种分析可以做到的原位(例如在pond-production系统)建立鱼是否获得丰富的浮游生物和藻类种群包含所需的脂肪酸混合物。因此,通过抽样鱼自己当了食品加工、脂质含量的影响在鱼饲料质量的鱼油可以在(几乎)实时跟踪和监控。
仪表
拉曼micro-spectroscopic实验与生活藻细胞进行了使用in-house-built实验系统,包含一个专门设计的倒置显微镜框架。短暂,喇曼激光器激发光(从一个连贯的899 - 01 Ti:蓝宝石激光,操作l = 785海里)交付给设置通过光纤。激发最大的激光功率,在样品的位置,测量大约100兆瓦。激光束集中到标本的优化水浸物镜(奥林巴斯UPLSAPO 60岁NA= 1.2)。拉曼散射光收集通过相同的物镜,分散600衍射光栅槽/毫米,成像到芯片的高灵敏度,liquid-nitrogen-cooled光谱CCD相机(普林斯顿大学仪器Spec-10:100BR / LN)并记录使用相机的控制软件(普林斯顿大学仪器WinSpec)。这个系统的布局示意图如图1所示;详情见参考资料4和6。
尽管使用近红外激光喇曼散射激发和聚焦激光束直接到脂质存储机构,收集到的拉曼光谱仍表现出明显的非特异性荧光背景。因此,我们采用了滚动循环过滤(RCF)技术背景去除。4,7这种收购后的处理进行了离线的光谱,另外使用例程纳入Matlab软件(MathWorks)。
应该注意的是,下面讨论的结果都被记录下来在体外或固定(藻类)样本。为在活的有机体内测量在自然环境中,藻类被困利用拉曼镊子;对于后者使用二次捕获激光。
应用程序
在我们的实验中,我们确定的比率unsaturated-to-saturated碳碳键在鱼类和藻类脂质分子和翻译这些四世值。在这种分析方法中,使用了两拉曼光谱特征峰,4即:该功能在1656厘米- - - - - -1相应的,独联体- C = C拉伸方式,这是成正比的不饱和C = C债券;该功能在1445厘米- - - - - -1与CH2剪切模式下,它的强度成正比的饱和碳碳键。
lipid-related山峰都强调在光谱图2的面板为各种鱼类和藻类标本。强度比的两个特性,我1656年/我1445年的平均比率double-to-single碳碳键n(C = C) /n(CH2可以估计)的标本。这是通过构建一个相关的校准曲线我1656年/我1445年来n(C = C) /n(CH2),因此四世值,使用发表四世为各种纯烃链的数据未饱和脂肪酸。现在有了这样一个校准曲线,一个是能够直接将测量拉曼峰强度和n(C = C) /n(CH2)比率碘值,对于任何给定的样本(见主面板如图2所示);过程的细节,参见参考资料6。的结果四世估计两个鱼类和两个藻样本中包括阴谋。从校准/测量曲线,可以得出以下结论。
Gilt-head bream-both商业捕捞,鱼农场可能是一个很好的dietry选择ω- 3和ω- 6含量高的食物,一个四世≈130年,这意味着大量的omega - 3脂肪酸EPA和DHA的鱼油代表。Gilt-head鲷是广泛使用在餐厅服务鱼菜;应该注意的是,鲤科鱼经常在鲑鱼(首选四世≈180),后者认为偶尔有点肥。
第二个鱼包含在图2是鲤鱼;这是一种淡水鱼(驯化和饲养pond-production系统作为食用鱼,主要是在捷克共和国)。它展示一个四世≈75,这意味着较小的ω- 3和ω- 6脂肪酸。不过,从营养的角度来看,鲤鱼可能仍然被视为一个很好的选择有益的ω- 3和ω- 6脂肪酸的吸收。
很明显,使用以上(快速)测量和评价方法,一个可以很容易地遵循鱼饲料中的脂质含量的影响(无论是直接在池塘或藻类被鱼吃掉鱼饲料准备水产养殖业)对鱼油的质量。因此,一个可以监视鱼的营养价值对人类和优化最佳喂养的组成成分。
对鱼的实际测量相比,拉曼光谱实验两个选择藻类物种包括如图2所示。半岛综合体育官方APP下载德甲第一个是Trachydiscus minutus,一个很高四世≈245被发现;这表明一个相当高的ω- 3和ω- 6脂肪酸。的确,Trachydiscus minutus众所周知,有可能含有高达30%的美国环保署的脂质。6因此,它可能excel在食品工业中,即在鱼饲料和藻类的EPA和DHA公式(例如,对于增强婴儿配方)。第二个物种,Botryococcus braunii最低的国家之一四世藻类的价值观。只有接受鱼饲料,它可能被视为选择的物种在第四的生物燃料生产低价值实际上是需要下面第四(用于生物燃料的生产必须保持四世< 120因为燃料氧化高可能的问题四世)。
结论
我们有拉曼光谱应用于鱼/藻脂质研究,特别是其半岛综合体育官方APP下载德甲使用碘值的测定样品;的四世参数被视为脂肪酸成分的重要措施之一(它与未饱和脂肪酸)和经常用于食品和生物燃料产业。
拉曼光谱技术是一个很好的候选人跟随水产养殖业的半岛综合体育官方APP下载德甲食物链,使一个监控的碘值algal-derived鱼饲料的脂质含量,因此,揭示可能的罪过饲料脂质鱼脂质。在此基础上,改进养殖鱼类的脂质成分(例如从传统的池塘生产)它应该由changing-normally可行意义实际增加脂质含量的饲料。类似的,相同的程序四世确定可以应用于监控藻类生物燃料生产样品,碘值必须保持低于给定的限制,而不是最大化。我们已经明确表明,不同鱼油表现出明显不同的碘值,为食品工业有重要意义。
应该注意的是,拉曼光谱可以结合光学镊子和micro-flui半岛综合体育官方APP下载德甲dic芯片,所以这种混合工具应该能够测量脂质含量,营养动力学和代谢在活的有机体内、实时和label-free。因此,这种类型的bio-sensing,人们可能会很容易发现人口变化,这是很重要的准备鱼饲料和生物燃料的生产控制。值得注意的是,现在可行的采用拉曼spectroscopy-based传感器根据藻细胞未饱半岛综合体育官方APP下载德甲和的程度进行排序(四世)在脂质存储在线和实时的。
我们相信拉曼spectroscopy-bei半岛综合体育官方APP下载德甲ng可靠,label-free和非侵入性技术将显著相关性的研究小组目前参与,或打算加入,追求可持续海藻饲料应用于水产养殖业的发展,从生物技术,在复杂的生物系统的相互作用和基因工程,制药,食品工业用途和不能忘记生物燃料的一代。
确认
作者承认支持o . Samek与居里夫人的重新整合格兰特(PERG 06 - ga - 2009 - 256526)。这项工作也得到了教育部的支持下,青年和体育部长的捷克共和国,欧盟委员会(European Commission)和捷克一起科学基金会(ALISI没有。bdapp官方下载安卓版CZ.1.05/2.1.00/01.0017和GA P205/11/1687)。作者要感谢美国Jonaš帮助设置实验仪器。
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