分析方法在化学杂志》上

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分析方法在化学杂志》上/2013年/文章

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体积 2013年 |文章的ID 401718年 | https://doi.org/10.1155/2013/401718

桥本Ken-ichiro Suehara, Takaharu Kameoka淳史, 评估盐影响糖消费的悬浮细胞基于光谱分析”,分析方法在化学杂志》上, 卷。2013年, 文章的ID401718年, 11 页面, 2013年 https://doi.org/10.1155/2013/401718

评估盐影响糖消费的悬浮细胞基于光谱分析

学术编辑器:克拉拉塞西莉亚苏萨
收到了 2013年4月10
修改后的 2013年12月05
接受 2013年12月09
发表 2013年12月30日

文摘

金属盐的影响对悬浮细胞糖消费的食品模型由糖和盐溶液中研究了基于中红外光谱分析。悬浮细胞污染食品模型可以使用测量的光谱特征变化检测到当前频谱中减去初始谱。细胞细胞准备增长虽然没有成长在诱导期,细胞激活(糖代谢开始)检测到减去光谱行为前的细胞生长。粗糙的掌握光谱改变行为是有用的高通量光谱方法检测污染细胞活化。此外,详细的糖消费的细胞动力学也研究了基于光谱的方法。添加盐的食品模型的类型影响细胞的激活和钾离子在植物细胞中起着重要的作用。新鲜食品的活细胞活动可能采取行动防止微生物污染,抑制污染微生物的生长。简单和详细分析基于光谱方法在本研究中对风险管理的食物可能会有用。

1。介绍

微生物污染是一个严重的问题食品的风险管理。一般来说,干、salt-rich或发酵食品进行处理,以防止微生物污染。然而,消费者倾向于喜欢低盐(sodium-restricted)和低糖食品卫生保健1,2]。在这种情况下,微生物污染的风险将会增加。此外,sodium-restricted食品的发展需要和氯化钾作为食品添加剂替代的氯化钠。钠和钾平衡是为活细胞活动的重要因素之一,因为平衡影响的功能调节渗透压的细胞质膜。因此,盐影响评价(活细胞周围的环境变化,通过盐改变)在细胞活动对于风险管理的食品是很重要的。

光谱的应用,特别是在红外区,这些测量具有高潜力。顺便说一下,在一个平行的研究中使用傅里叶变换红外光谱仪(ir)和衰减全反射(ATR)技术3,4),使用傅立叶变换红外光谱方法配有ATR附件(红外/ ATR)提供了大量潜在的作为食品的定量分析工具。因此,各种红外/ ATR光谱分析方法正在开发的食品和bioproducts [5- - - - - -13]。我们还研究了使用红外光谱定量分析的糖水解决方案/ ATR方法(14- - - - - -17]。在这一系列的研究中,糖和盐的水溶液之间的交互通过中红外(MIR)光谱研究了由于bioproducts saccharide-water互动密切相关等其他组件盐(18]。五种碱性金属氯化物的浓度的变化,不同的光谱模式被发现哦拉伸和弯曲振动吸收带的光谱的糖水的解决方案。指纹区光谱的吸收强度的乐队糖增加随着氯离子浓度的增加。盐影响糖类光谱也有类似的趋势与氯化钾和氯化钠的解决方案。我们可以理解的光谱特征之间的交互使用米尔光谱学的糖和碱性金属氯化物在我们之前的研究18]。

糖与盐溶液的一个简单模型用作食品。然而,重要的是,食品模型是由包括肉体的活细胞,因为大部分食物将包括活细胞体内,或外源性细胞入侵的食物。我们还研究了糖代谢的定量分析和动力学分析的植物细胞基底女士盐媒体(19使用红外光谱(ATR方法[20.- - - - - -27]。米尔光谱表明,光谱相加性实验适用于蔗糖,葡萄糖,果糖女士媒体。此外,我们检查潜在的培养基中糖含量测定烟草简历。明亮的黄色2号(TBY-2)细胞培养使用红外光谱/ ATR方法通过比较高效液相色谱(HPLC)法,以分析糖的吸收速率TBY-2细胞悬液(21,22]。然后我们发现的重要性的理解的影响在种植糖种类的糖吸收动力学。糖吸收的动力学行为的TBY-2细胞悬液是依赖于使用的糖类型(26]。在这些研究中,盐影响糖由悬浮细胞吸收并不是调查。然而,这个女士的种植系统盐中含有蔗糖和生活TBY-2细胞可能是一个合适的模型对食物产品。此外,TBY-2细胞生长暂停下类似于微生物的细胞分裂和细胞植物细胞的特征。此外,TBY-2细胞产生乙醇发酵产品,类似于许多微生物(25]。

本研究的目的是探讨盐影响糖消费由悬浮细胞基于光谱分析。在这项研究中,我们应该包含TBY-2悬浮细胞的培养女士是一个受污染的食物和发展模式的检测方法激活细胞在细胞生长阶段(诱导期)研究了基于光谱特征变化的应用高通量能谱。此外,更详细的分析植物细胞的糖消耗动力学盐条件改变时基于米尔光谱分析调查。外源性细胞入侵的活动食品将是压抑的活细胞的食物。评估盐影响糖消费的TBY-2细胞的植物细胞由食品研究和讨论的一部分。

2。材料和方法

2.1。培养基和细胞培养

Murashige-Skoog(女士)介质(19),含有3% (w / v)蔗糖,作为食品模型和用于悬浮细胞查看。各种类型的修改后的媒体女士准备改变盐条件。修改后的女士媒体代替盐钾与钠盐(MS_K→Na),与钾钠盐盐(MS_Na→K),所有的金属盐和钠盐(MS_Na),和所有的金属盐与盐钾(MS_K)(表就做好了准备1)。


组件 基底女士 女士(K→Na) 女士(Na→K) 女士(Na) 女士(K)

硝酸铵 1.65×103 1.65×103 1.65×103 1.65×103 1.65×103
硼酸 6.20 6.20 6.20 6.20 6.20
硝酸钾 1.90×103 1.90×103 1.90×103
硝酸钠 1.56×103 1.56×103
磷酸二氢钾 1.70×102 1.70×102 1.70×102
磷酸二氢钠 1.50×102 1.50×102
碘化钾 8.30×10−1 8.30×10−1 8.30×10−1
钠碘化 7.50×10−1 7.50×10−1
二钠ethylenediaminetetraacetate 3.73×101 3.73×101 3.73×101
ethylenediaminetetraacetate钾 4.05×101 4.05×101
钼酸二钠二水合物 2.50×10−1 2.50×10−1 2.50×10−1
钼酸钾二水合物 2.50×10−1 2.50×10−1
二水氯化钙 4.40×102
六水合氯化钴 2.50×10−2
氯化钠 1.75×102
氯化钾 2.23×102
硫酸镁七水硫酸锌 3.70×102 3.70×102 3.70×102
一水硫酸锰 2.23×101 2.23×101 2.23×101
硫酸锌七水硫酸锌 8.60 8.60 8.60
铜(II)硫酸盐五水化物 2.50×10−2 2.50×10−2 2.50×10−2
铁(II)硫酸盐七水硫酸锌 2.78×101 2.78×101 2.78×101
硫酸钠 2.47×102
硫酸钾 3.01×102
甘氨酸 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00
肌醇 1.00×102 1.00×102 1.00×102 1.00×102 1.00×102
盐酸硫胺 1.00×10−1 1.00×10−1 1.00×10−1 1.00×10−1 1.00×10−1
盐酸吡哆醇 5.00×10−1 5.00×10−1 5.00×10−1 5.00×10−1 5.00×10−1
烟酸 5.00×10−1 5.00×10−1 5.00×10−1 5.00×10−1 5.00×10−1
2,4-Dichrorophenoxy醋酸 2.00×10−1 2.00×10−1 2.00×10−1 2.00×10−1 2.00×10−1
蔗糖 3.00×104 3.00×104 3.00×104 3.00×104 3.00×104

单位:mg dm−3

烟草简历。亮黄色2号(TBY-2)细胞在基底亚文化女士盐中含有3% (w / v)蔗糖和0.2毫克dm−32,现在也是酸(2,4 - d)。subcultivation, 1.5厘米3女士的7-day-old培养液的基底介质被接种到95厘米3一个单独的新鲜培养基的300厘米3烧瓶,precultivation进行了在300 K在黑暗条件下旋转瓶(125 rpm)。培养的细胞亚文化为7天洗使用基底中不含蔗糖,女士和1.5厘米3悬挂的接种到95厘米3独立的新媒介在300厘米3厄伦美厄烧瓶。搅拌下的细胞生长在黑暗中在300 K 125 rpm。

2.2。分析

干电池的重量相比,媒介是通过测量浊度(OD 600海里)。浊度是衡量UV-VIS-NIR扫描分光光度计(uv - 3100电脑;日本岛津公司、日本京都)使用电池的光路长度10毫米。

糖和乙醇浓度的培养基测定红外光谱/ ATR方法如前所述[24]。米尔光谱进行分析的红外光谱(那些时光麦格纳热费希尔科学Inc . Nicolet 750,妈,美国)是配备了溴化钾硫酸(KBr)分束器和一个氘triglycine KBr探测器是用来获取光谱。ATR光谱得到的水平硒化锌ATR抽样配件(GRASEBY SPECAC, SPECACLAMP ATR 11080年,美国)。六十四的对称干涉图扫描4厘米−1为每个光谱分辨率拍摄。文化媒体的ATR光谱经过5μ膜过滤得到4000 - 800厘米−1

2.3。曲线拟合对细胞和糖浓度

所表达的逻辑函数(1)是应用于干电池的重量和糖消费的情节与培养时间22,27]: 在哪里 (g dm−3)是干电池体重或糖的消耗量。的 (d)是培养时间。的参数 分别表示的拐点时间进程和时间常数的滴答声的曲线。此外,下标ini和鳍表明在初始值和最后阶段,分别。细胞的增长和糖消费利率计算微分(1)培养时间, 。为了讨论动力学糖消费现象而忽略了细胞生长行为,我们试图用无量纲的种植时间, ,表达了23- - - - - -25] 无量纲栽培时间可以使用参数计算 ,分别表示的拐点时间细胞浓度和时间常数的滴答声的曲线,这比消耗速率之间的关系和无量纲栽培时间可能意味着每个糖培养的动能糖消费特点的基础上,细胞生长阶段。

3所示。结果与讨论

3.1。光谱变化在悬浮细胞培养

1显示了红外/ ATR光谱在悬浮细胞查看使用基底介质和修改女士女士媒体改变了金属盐。在指纹区从1300到900厘米−1观察,许多山峰如公司和c哦拉伸模式,相互重叠明显(13,14,28),特别是在该地区从1200年到950厘米−1。山峰取决于糖结构和糖分子之间的相互作用及其环境。吸收峰约1055、1036和1065厘米−1特征的蔗糖、葡萄糖和果糖光谱,分别。的吸收峰约1045厘米−1特点是乙醇的悬浮细胞的代谢产物。这些吸收可以作为建设的标定方程的同时测量每个代谢物质在媒体上。

在培养期间,光谱变化的行为能够在两个模式分类。吸光度下降和光谱模式改变了在培养(数字1(一),1(c)1(e))。在这些情况下,间隔之间的光谱特征变化是不同MS_K→Na和MS_Na→K查看。的光谱特征变化MS_Na→K栽培是类似于基底女士种植,但MS_K→Na栽培似乎是不同的。然而,光谱特性变化引起的糖成分显示一个箭头在图1(c)也观察到基底女士(图1(一))和MS_Na→K查看(图1(e))。另一方面,吸光度不减少的情况下MS_K和MS_Na查看虽然光谱模式略变化(数据1(b)和1(d))。看来,环境变化的替代盐显著影响糖代谢的悬浮细胞。此外,光谱特性的变化可能反映在活细胞的活动如动能新陈代谢的细胞。

3.2。细胞生长、pH值和总糖浓度在悬浮细胞培养

2显示了pH值的时间课程,在培养细胞,总糖浓度使用基底介质女士和女士媒体修改。在数据2(一),2(c)2(e)、固体和破碎线的拟合结果表明细胞生长和总糖浓度使用(1),分别。生长曲线的比较MS_K→Na或MS_Na→K与基底女士种植栽培,结果基底MS培养基培养的生长曲线绘制在图2(c)和2用点划线(e)。糖消耗曲线也用虚线画人物2(c)和2(e)。

基底女士栽培,几天后培养液悬浮细胞生长和种植的增长停止了9天(图2(a))。MS_Na悬浮细胞和MS_K媒体并没有增长。因此,培养使用稀释媒体半离子强度这些媒体尝试;然而,细胞没有生长在稀释媒体(数据未显示)。几乎所有的金属盐与盐钾或钠盐取代这些媒体;的细胞不能生长不平衡盐条件。特别是,死细胞观察经过7天的培养在MS_K介质(图2(d))。在中取代了钾与钠盐,MS_K→Na,观察细胞生长。然而,和糖消费增长利率低于基女士的情况下培养(图2(c))。另一方面,在MS_Na→K介质取代钠盐与盐、钾抑制细胞生长没有被观察到。钾离子,氯化钾是经常在食物代替氯化钠;这可能发挥重要作用在活细胞激活。活细胞的活动在食品似乎明显受到一种盐使用。用盐、钾低钠的食物时应该注意这些影响活细胞的活动。

3.3。激活细胞的高通量检测光谱方法

模型为不同的几个州被污染的细胞通过改变盐构造条件如图2。认为光谱特性变化如图1反映了细胞生长和糖消耗动力学现象。因此,检查谱模式可能是一个有用的方法监测污染的悬浮细胞的活动。图3显示了光谱中减去2天的培养,获得的谱减法后0天的吸收。标准差(SD)的六个光谱0天的培养使用基底介质女士也显示在图3。当SD值被设定为阈值识别的光谱变化,细胞激活的开始可以在2天发现在基底女士,在MS_K→Na,和MS_Na→K查看。细胞生长并不是始于如图2天2;然而,细胞的激活(糖代谢)开始可以通过检查发现光谱特性的变化。在光谱中减去,吸收比SD值是由糖的结构造成的。食品中的污染细胞扩散模型,然而,细胞没有生长一段时间后污染。在诱导期,细胞准备增长虽然没有发现细胞生长;证据表明,细胞活动可能被作为光谱特性的变化。事实上,培养基中蔗糖水解为葡萄糖和果糖酶在细胞生长,细胞的葡萄糖和果糖形成消费增长(26]。这种水解反应意味着开始的糖代谢和反应开始前的细胞生长。这些结果表明,测量和光谱数据的重新编码的时间课程是有用的检查微生物污染和食品中细胞活性的评价。光谱的行为变化的大致掌握在图表示3对高通量光谱方法很重要。光谱分析是一种强大的工具同时观测的代谢物,因为理论上对食物中的有机物的所有信息都包含在红外光谱。因此,详细分析每个代谢物质的细胞可能通过使用光谱数据。

3.4。糖代谢动力学

4(一)显示的时间课程蔗糖、葡萄糖、果糖、和乙醇浓度的基础培养基于傅立叶变换红外光谱的吸光度/女士ATR光谱在1055,1036,1065,1045厘米−1。一些代谢物浓度的细节同时可以由光谱分析方法。分析详细的代谢过程的糖,果糖和葡萄糖消耗的时间的课程,由物料平衡计算的蔗糖,果糖和葡萄糖,通过假设悬浮细胞消耗后蔗糖水解。葡萄糖和果糖摄入的量可以通过物流功能和表达的果糖和葡萄糖的消耗速率的计算是通过区分与培养时间(数字逻辑函数4 (b)4 (c))。此外,比消耗速率计算除以消费率在细胞内浓度(图4 (d))。糖代谢动力学可以调查这些计算结果更清楚。

5显示了消费和特定消费利率的葡萄糖,果糖,和总糖查看使用基底女士,MS_K→Na,和MS_Na→K媒体。在所有情况下,葡萄糖比早些时候观察果糖的消费。这个结果表明,细胞的糖代谢是根本不会改变,即使一种盐的改变在媒体上。然而,峰值时间和速度(高度和峰的形状)在每个盐条件下是不同的。在MS_K→Na栽培、两个峰出现,因为果糖被推迟的消费。此外,消费和特定消费利率的果糖MS_K→Na培养大大慢于这些其他的案件。在MS_Na→K栽培,葡萄糖消耗和特定消费利率略低于的果糖。虽然细胞生长曲线MS_Na→K栽培是几乎一样的基底女士培养(图2(e)),糖代谢似乎略有不同。糖代谢的细胞可能被替换的改变盐在中。因此,我们计算了消费和特定的糖的消耗速率和基于细胞高坛的无量纲文化时间的差异在每个培养细胞生长的概要文件。

6显示了糖消耗的动力学特性的基础上,细胞生长阶段。在图6、盐影响糖消耗悬浮细胞更清楚地观察到。基底女士栽培,消费和特定消费的高峰期利率观察在无因次时间为零。增长和糖消费发展大约在同一时间(数字6(一)和6(d))。另一方面,小的和广泛的峰出现在负面的无量纲时间内的MS_K→Na栽培(数字6(b)和6(e))。在我们之前的研究中,各种糖类如葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、蔗糖、海藻糖、麦芽糖作为碳源的TBY-2细胞培养。高峰时期的无量纲时间几乎相同的基底即使添加糖是改变了女士盐介质除了甘露糖和半乳糖已知有毒植物生长(23]。盐糖消费的影响悬浮细胞是更重要的比糖的情况下改变。此外,糖是由活细胞用于保护虽然细胞生长抑制通过改变盐条件。似乎糖消费前进行细胞生长,但消费率低于基底栽培的女士MS_K→Na种植。

在MS_Na→K培养,细胞生长和糖消费资料几乎是相同的基底女士栽培;然而,剧烈的变化糖动力学观察。特别是,糖比消耗速率的峰值是转移到消极的无量纲时间更清楚。然而,在这种情况下细胞生长没有抑制。这一现象的原因还不清楚,但消费的行为的葡萄糖和果糖略有改变与基底的情况相比女士种植。的糖比消耗速率MS_Na→K女士比基底的栽培种植。一般来说,大多数活细胞很容易利用葡萄糖与果糖。在所有情况下,清晰的观察葡萄糖消耗和特定消费利率。因此,葡萄糖的糖代谢改变盐条件下不会影响媒介。的峰形状果糖摄入率取决于盐的介质,因此它可能给糖代谢行为的改变。 In particular, cell growth in the early period of the cultivation was significantly suppressed in the MS_K→Na cultivation.

新鲜食品的活细胞活动可能采取行动防止微生物污染,抑制污染微生物的生长。Sodium-restricted食物(氯化钾作为食品添加剂取代氯化钠)将有利于保持食品中的活细胞活动。的盐在食品中添加细胞激活和钾离子的影响植物细胞的生活发挥着重要的作用。

对植物生理的影响阳离子是在一些研究报告(29日- - - - - -31日]虽然悬浮细胞的报道非常少。在这些报告中,几个分子组件(离子通道)已被证明有助于吸收到植物根系钾(29日]。因此,钾离子抵消钠离子对植物的影响,因为大多数植物在高钠离子是有毒的毫克分子浓度(30.]。此外,植物维持高浓度的钾离子和钠离子的低浓度盐胁迫条件下细胞胞质(31日]。虽然情况不同的分化细胞构建植物盐影响糖消费的活细胞可能会适当地评估提供的光谱分析在我们的研究中。此外,所有关于有机物的信息在光谱中包含的食物是理论上。在未来,详细的光谱信息可能应用于确定的特点,食品污染的细胞即使获得的证据是间接的(32]。

4所示。结论

细胞入侵的食品模型的活动改变了加盐的变化,使用修改后的MS培养基。此外,细胞的激活(糖代谢)开始可以通过检查发现如果光谱特性改变了细胞生长开始前。减去光谱数据的测量和重新编码是有用的检查微生物污染和细胞活性的评价在食品污染的风险管理。粗糙的光谱变化的行为对高通量光谱方法很重要。光谱信息包含激活细胞的代谢物成分和糖消费的详细分析动力学的悬浮细胞可以通过光谱方法研究。简单和详细分析基于光谱方法在这项研究可能有助于评价活动的活细胞的食物。粗糙的光谱变化的行为对高通量光谱方法很重要。检查的光谱特性变化是有用的日常检查污染细胞的激活,以避免污染。光谱分析将大大有用如果污染细胞的详细信息是必要的。因此,该方法将被应用到风险管理各种食品中微生物污染情况。

确认

这项工作在一定程度上支持科学研究补助金(C) 20560729从jsp KAKENHI和三重大学社会保障研究中心科学技术。

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