FLANDERS' FOOD RADAR

Snelle meettechniek voor aardbeiaroma

Het aroma van aardbeien is een complex geheel van moleculen. Het aroma verandert doordat de vrucht rijpt maar door aantasting van schimmels bv. Botrytis cinerea zal het aroma ook gaan wijzigen. Nieuwe meettechnieken kunnen deze veranderingen snel en precies vastleggen.

Gebruikte techniek om aroma's te meten: Headspace multicapillaire chromatografie-ionenmobiliteit spectometrie (HS MCC-IMS)

Headspace multicapillaire chromatografie gekoppeld aan ionenmobiliteit spectrometrie is een snelle meettechniek voor vluchtige aromacomponenten. Deze techniek wordt de laatste jaren in steeds meer onderzoeksgebieden toegepast. Het principe van ionenmobiliteit spectrometrie berust op de snelle scheiding van geïoniseerde moleculen op basis van hun verschillende mobiliteit wanneer ze in een drijftunnel onder een zwak elektrisch veld tegen een neutraal gas in vliegen. De koppeling met multicapillaire chromatografie om de vluchtige componenten op voorhand te scheiden, bleek een ideale combinatie voor het analyseren van complexe aromastalen.

Het voordeel van MCC-IMS ten opzichte van klassieke meetmethodes voor aroma-analyse, is naast het niet destructief karakter, de grotere gevoeligheid. Hierdoor is voorconcentratie van de te analyseren aromastalen niet meer nodig en wordt het mogelijk metingen te verrichten aan intacte vruchten zonder lange incubatieperioden.

De techniek maakt snelle doorvoersystemen (high throughput) mogelijk omdat hij zo snel is.

Opvolging van aardbeiaroma in de tijd

Het aroma van aardbeien verandert in de tijd in functie van de vruchtrijping. HS MCC-IMS kan gebruikt worden om op een eenvoudige, snelle wijze het aroma van aardbeien (en andere vruchten) te evalueren. In een oriënterende proef werden 10 rijpe aardbeien (Fragraria x ananassa cv. Elsanta) gedurende vier dagen bewaard onder 100 % luchtvochtigheid bij 18 °C, elk in een plastic container. Elke dag werd het aroma van iedere individuele aardbei gemeten met HS MCC-IMS. Hiervoor werd de  plastic container gedurende een uur afgesloten zodat de vluchtige aromacomponenten konden accumuleren. Hierna werd een staal van de headspace rechtstreeks in het apparaat geïnjecteerd. Uit de resultaten (Figuur 1) blijkt dat de aromaveranderingen in de tijd goed opgevolgd kunnen worden via HS MCC-IMS. Hierbij valt duidelijk te zien welke delen van het aromaprofiel veranderen in de tijd. Tijdens fruitbewaring is het vaak voldoende om te weten of het aromaprofiel van de vruchten veranderd is ten opzichte van het originele aroma van vers geoogst fruit. Als een verdere identificatie van de aromacomponenten niet belangrijk is leent HS MCC-IMS zich perfect voor dergelijke toepassingen.

Detectie van Botrytis cinerea infecties

HS MCC-IMS werd eveneens gebruikt om na te gaan of Botrytis cinerea infecties in aardbei aan de hand van aroma-analyse gedetecteerd kunnen worden. Hiervoor werden aardbeien bewaard onder rot inducerende condities. Het aroma van controle aardbeien (dag 0), aardbeien met een beginnende zichtbare schimmelgroei (dag 5) en aardbeien met een zware schimmel infectie (dag 7) werd gemeten met HS MCC-IMS (Figuur 2). In vergelijking met de aromaprofielen van de controle vruchten, is het aromaprofiel van de net geïnfecteerde vruchten beduidend rijker. Dit komt vermoedelijk doordat de vruchten verder gerijpt zijn tijdens bewaring. Het aromaprofiel van de volledig geïnfecteerde vruchten is echter relatief arm in vergelijking met de controle aardbeien. Dit is te verklaren door een verschuiving in het gebruik van de primaire metabolieten aanwezig in de vruchten. De schimmel gaat deze primaire metabolieten gebruiken en zodoende zijn ze niet beschikbaar voor de vorming van aromacomponenten.  Van dezelfde stalen werd eveneens de graad van schimmelinfectie bepaald via een commerciële immunologische test (ELISA-test). Aan de hand van de bekomen data werd een model gemaakt (Figuur 2C) waaruit blijkt dat HS MCC-IMS aan de hand van aromaveranderingen de graad van B. cinerea infectie even goed kan voorspellen als de ELISA-test. Net zoals bij het opvolgen van aardbeiaroma in de tijd, werden die gebieden in het aromaprofiel die sterk correleren met het uitbreiden van de schimmelinfectie aangeduid. Het vroegtijdig herkennen van geïnfecteerde aardbeien voordat de infectie visueel zichtbaar is was echter niet mogelijk. Uit de resultaten van ELISA assay blijkt dat sommige aardbeien, ook al toonden ze geen uitwendige verschijnselen van infectie, toch al geïnfecteerd waren en dit soms in ergere mate dan bij aardbeien waar zichtbaar rot aanwezig was. Verder worden gedurende de eerste dagen van de bewaring, de aromacomponenten afkomstig van de schimmel waarschijnlijk overschaduwd door de hoge intensiteit van de aromacomponenten afkomstig van de aardbei.

BesluitHet is duidelijk dat het aroma van aardbeien in de uitstalling verandert en dat deze verandering met de nieuwe, snelle meettechniek HS MCC-IMS goed kan gemeten worden.  Dit biedt mogelijkheden voor high-throughput meetsystemen van aroma.  Meting van individuele componenten is hier niet mogelijk maar vaak ook niet nodig omdat men dikwijls alleen maar wil vers met bewaard product vergelijken.  Bovendien kan ook een Botrytisinfectie waargenomen worden met deze techniek, maar de beginstadia van de infectie kan niet worden waargenomen.  ELISA kan dit wel.  Voor de detectie van zwaardere infecties volstaat deze meettechniek echter prima en werden er reeds biomerkers vastgelegd die in de toekomst zullen worden gevalideerd voor verschillende aardbeicultivars en verschillende Botrytis-stammen.

De publieke verdediging van dit doctoraatswerk gaat door op vrijdag 10 september 2012 om 17.00u (locatie: Jozef Heuts - Auditorium (LAND 00.215) Landbouwinstituut, Kasteelpark Arenberg 20, 3001 Heverlee, Jozef Heuts auditorium).

T. Vandendriessche, B. Nicolaï, M.L.A.T.M. Hertog, K.U. Leuven – BIOSYST-MeBioS –  Heverlee

A. Schenk, Vlaams Centrum voor de Bewaring van Tuinbouwproducten, Heverlee

 

Figuur 1:  A) HS MCC-IMS aromaprofielen die de verandering in aroma van een individuele aardbei in de tijd weergeven. De grijstint geeft de piek intensiteit weer. B) Kleurenmap die de correlatie (van 1 tot -1) tussen de verschillende HS MCC-IMS gebieden en de tijd aantoont.

Figuur 2:  A) HS MCC-IMS aromaprofielen die de verandering in aroma tijdens toenemende Botrytis cinerea infectie weergeven. De kleur geeft de piek intensiteit weer. B) Kleurenmap die de correlatie (van 1 tot -1) tussen de verschillende HS MCC-IMS gebieden en schimmelinfectie  aantoont. C) Voorspelde graad van schimmelinfectie in functie van de gemeten graad van schimmelinfectie (lnAgU/mL zoals bepaald met de ELISA assay) gebaseerd op aromaveranderingen.

Nuttige links