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多娜泰拉·两位,^一个蓝光是米^一个Anatoly p .水列夫^一个Riccarda Antiochia,^b莫里吉奥Delfini,^c法比奥Sciubba,^c阿尔弗雷多Miccheli,^c弗拉维奥罗伯托·德·萨尔瓦多^d和路易莎麦纳^{b, a *}

^一个”史di Metodologie Chimiche, Laboratorio di Risonanza Magnetica Annalaura塞格雷”,中国北车,i - 00015 Monterotondo,罗马,意大利
^bDipartimento di Chimica e Tecnologie del Farmaco Sapienza意大利罗马,那里莫罗5,i - 00185罗马,意大利
^c那里Dipartimento di Chimica Sapienza意大利罗马,莫罗5,i - 00185罗马,意大利
^dCRA Consiglio / la Ricerca e la Sperimentazione Agricoltura, Centro di Ricerca / la Frutticoltura通过Fioranello 5, i - 00134罗马,意大利

介绍

新鲜水果富含维生素、矿物盐、抗氧化剂和纤维。许多化学和chemical-physical分析方法被用来控制质量,这些产品的真实性和起源。¹在这些方法中,核磁resonance-based (NMR-based)代谢组学方法占有突出的位置,因为,作为一个非特异性高通量分析方法,它的优点是能够检测信号由于许多不同种类的化合物(广泛范围的浓度,具有不同的化学结构和物理化学性质)在相同的测量。许多应用程序已经在文献中报道²显示在水果核磁共振代谢组学方法的潜力调查。代谢的监测分析的水果也可以用于工业使用fruit-derived营养食品生产中。作为案例研究的例子,我们报告在NMR研究猕猴桃和桃子。^3,4,5

材料和方法

猕猴桃和桃子在实验领域位于hand-harvested拉齐奥区,意大利。相当简单,直接和快速的样品制备过程没有先决条件derivatisation组件的应用。现摘的纸浆被冻结在液体N₂,粉末状,报一个提取BlighDyer根据修改方法。^3,6,7核磁共振光谱水果水提取物都记录在27°C力量皇冠600光谱仪操作质子频率为600.13 MHz。非侵入式测量在该领域进行了使用便携式单方面⁸核磁共振仪器从力量Biospin。

结果与讨论

在图1 (a)和(b)¹H NMR光谱水提取猕猴桃和桃子的芳香的垂直scale-expansions一起光谱区域。每个水果类型显示了一组特征的主要代谢物(氨基酸、糖类、有机酸),几乎是无处不在的,一些化合物是特定于水果类型,因此可以被认为是“标记”的产品。这些“标记”是种特异的次生代谢物通常出现在低浓度;然而,他们往往是重要的营养的观点。NMR方法使中小学代谢物被确定使用1 d和2 d实验,强化实验,利用文献数据。

Figure 1.1H NMR 600 MHz spectra of aqueous extracts of: (a) Hayward kiwifruits and (b) Flaminia peach fruits. In the insets, vertical scale-expansions of the aromatic spectral region are shown.

在猕猴桃,约40水溶性代谢物,包括碳水化合物(葡萄糖、蔗糖、乳糖、果糖、木糖、棉子糖、甘露糖、fructose-6-phosphate和glucose-6-phosphate)和氨基酸(丙氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、苏氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、色氨酸,γ-aminobutyrate,组氨酸和苯丙氨酸)、有机酸(乳酸,苹果,柠檬,奎尼,抗坏血莽草酸)和其他代谢物等myo肌醇、胆碱、O³-β-d-glucopyranosyl -反式咖啡酸、阿³-β-d-glucopyranosyl -独联体咖啡酸、腺苷三磷酸盐、尿苷、3-O-α-l-rhamnopyranosylquercetin neo-chlorogenic酸和表儿茶素分配作为礼物。

桃子的水果、水溶性代谢物属于不同类别,如有机酸(柠檬、反丁烯二酸的、苹果、金鸡纳莽草和琥珀酸)、糖(fructose-6-phosphate岩藻糖、果糖,葡萄糖,glucose-6-phosphate,鼠李糖,蔗糖和木糖),氨基酸(丙氨酸、天冬酰胺、异亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸)和其他代谢物等myo肌醇、胆碱、葫芦巴碱、儿茶素、绿原新绿酸、腺苷三磷酸盐,尿苷、正磷酸盐和α-l-glycerophosphorylcholine已确认为礼物。

核磁共振代谢组学方法,结合合适的统计分析,加深了我们对食品的一些重要方面的知识。在猕猴桃的情况下,水提取物的代谢三个不同猕猴桃品种种植在意大利,即海沃德(猕猴桃deliciosa),Zespri黄金(猕猴桃对),CI。从不同种类的GI(控制杂交猕猴桃deliciosa相比)猕猴桃和监控一个赛季(从6月至12月)调查的三个品种的猕猴桃组成在不同收获时期。正如所料,在三个品种,糖的含量如蔗糖、葡萄糖和果糖增加果实生长期间,12月达到最高的价值。在水果发展的早期阶段,奎尼酸代表总酸含量的比例最高。在所有三个品种,一个广泛的金鸡纳之间的浓度差和莽草酸,奎尼酸的平均浓度高出两个数量级的莽草酸。在海沃德和CI。胃肠道品种、莽草酸比7月消失在以后的发展阶段。在图2中,对核磁共振的结果数据,相对于三个品种取样(a)和(b) 6月12月,主成分分析(PCA)报告。6月、12月,Zespri猕猴桃总是沿着PC1分离从其他两个品种,而海沃德和CI。胃肠道显示分离PC2只有6月,见图2 (a)和(b)。这一发现是在协议与CI的共同起源。胃肠道和海沃德品种答:deliciosa。今年6月,Zespri品种的分离从其他两个品种是由两组的氨基酸;事实上,天冬酰胺,谷氨酰胺、组氨酸triptophane和精氨酸比CI Zespri更高水平。胃肠道和海沃德,而丙氨酸和异亮氨酸显示相反的行为。果糖比CI Zespri显示了一个更高的水平。胃肠道和海沃德,而蔗糖和葡萄糖显示相反的行为。苹果酸等代谢产物和O³-β-d-glucopyranosyl -反式咖啡酸表现出更高水平Zespri比另一个猕猴桃。海沃德和CI。胃肠道不成熟的猕猴桃显示黄酮类衍生物的存在,也就是说,3-O-α-l-rhamnopyranosylquercetin Zespri缺席的品种。相比之下,Zespri猕猴桃显示新绿酸的存在,这可以被视为一个特殊的标记。在海沃德和CI。胃肠道猕猴桃,大量的表儿茶素也检测到8月⁵而在Zespri,发现这种化合物的量很低的季节。去年12月,大部分的氨基酸与三磷酸腺苷(ATP)和蔗糖Zespri更高水平比其他两个品种,而葡萄糖和myo肌醇在海沃德和CI仍然显示一个更高的水平。胃肠道Zespri水果。

Figure 2. PCA applied to the intensity of selected 1H NMR resonances in the spectra of (a) and (b) kiwifruits, and (c) peach aqueous extracts. (a) Kiwifruits sampled in June and (b) kiwifruits sampled in December. The different varieties of kiwifruits and peaches are shown beneath the figure. Adapted from References 4 and 5.

代谢轮廓,猕猴桃的外果皮的水状态也被监控^3,4在本赛季直接在完整的水果。测量的T₂自旋自旋弛豫时间是通过便携式单边核磁共振仪器完全非侵入性的方式,如图3所示(一个)。便携式核磁共振仪器允许一个人获取信息的弛豫特性猕猴桃口感。众所周知,水的区域化在异构系统中,如食品,产生multi-exponential衰减的特点是多个时间常数。的三个品种,这两个概念T₂组件,即T₂归因于在细胞质和细胞外空间和质子T_{2 b}归因于液泡的质子,季节变长了。这个倾向T₂放松之后的赛季是一致的水果口感的变化发生在水果发展。平均而言,从10月到2月,海沃德和CI.GIT₂、放松乘以显得非常敏感的猕猴桃发展阶段,而常量值测量有时比10月早些时候。在Zespri猕猴桃,见图3,净,大幅延长T₂和T_{2 b}10月和11月之间发生。这种行为可能占大幅转变Zespri水状态,这将是同意Zespri性成熟较早的品种相对于海沃德和CI。胃肠道品种。

Figure 3. (a) Measurements in the field on entire kiwifruits attached to a tree made with a portable unilateral NMR instrument. Average T2 values, (b) T_2a and (c) T_2b measured on nine kiwifruits (Zespri) vs the harvesting month (the error bars represent the maximum error calculated with the error propagation theory). Adapted from Reference 4.

的桃子,两个品种的代谢,Percoca Romagnola 7和Flaminia,与地中海飞(不同的易感性角膜炎性)攻击相比。地中海飞(地中海果蝇)是一种飞遍布热带非洲,澳大利亚,地中海地区,在一些地区的北部,中部和南美洲。如果不受控制,地中海果蝇攻击造成的损失,可以扩散到多达100%的作物。桃子的代谢物分析水提取使用PCA分析允许两个品种间的比较。PCA情节报道在图2 (c)显示了一个清晰的分组根据不同的样品。的水平葡萄糖、木糖、myo肌醇、胆碱、异亮氨酸和缬氨酸在Flaminia高于Percoca Romagnola 7样本,而水平的反丁烯二酸,丙氨酸,奎尼酸、蔗糖、海藻糖、绿原酸和新绿更高Percoca Romagnola 7比Flaminia样本。值得注意的是,Percoca的纸浆,抗性品种越多,礼物更大量的丙氨酸,比Flamina奎尼酸、绿原酸和新绿。这些化合物被报道是有关防御真菌和昆虫袭击在蔷薇科家族的其他成员,⁹表明phenylpropanoid通路至少是部分参与的排斥c .性。

结论

这里讨论的核磁共振结果表明,NMR方法发挥重要作用在水果描述收益率综合代谢轮廓分析的样品,提供直接关于混合物中单个代谢物结构信息,也给信息状态的组织。NMR-based代谢分析可能是一个有用的工具识别各种水果品种,在调查营养特性,在监测的发展水果和评估最佳收获时间。

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