Caracterización del aroma de una línea casi isogénica climatérica de melón respecto a su parental no climatérico con diferentes metodologías analíticas
- Autores: Libia Acened Chaparro Torres
- Directores de la Tesis: Juan Pablo Fernández Trujillo (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Cartagena ( España ) en 2015
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Alfredo Palop Gómez (presid.), Iban Eduardo Muñoz (secret.), Antonio José Monforte Gilabert (voc.)
- Materias:
- Texto completo no disponible (Saber más ...)
- Resumen
- español
El melón (Cucumis melo L.) como planta modelo de las cucurbitáceas, ha sido objeto en los últimos quince años de diversos estudios para conocer las bases genéticas involucradas a nivel de bioquímica, crecimiento y maduración que intervienen en la calidad del fruto del melón. Esta tesis se incluye en la línea de investigación en calidad de postcosecha orientada a la mejora genética del fruto de melón, y más concretamente está centrada en lo relativo a la calidad aromática. Se estudió la misma en dos campañas sucesivas (con notables diferencias ambientales) en una línea casi isogénica de melón (SC3-5-1) climatérica respecto a su parental no climatérico el cultivar español del tipo ‘Piel de Sapo’ (PS). La línea SC3-5-1 presenta dos QTLs (quantitative trait loci) en los grupos de ligamiento (LG) III y VI. Cuyo efecto conjunto sobre los compuestos volátiles no ha sido estudiado en profundidad y sistemáticamente con anterioridad. Para ello se analizaron volátiles en muestras de zumo de SC3-5-1 y PS con dos técnicas diferentes de extracción: 1) la micro extracción de fase solida de espacio de cabeza y análisis por cromatografía de gases y espectrometría de masas (HS-SPME/GC-MS); 2) preconcentración en aguja de extracción dinámica y análisis por espectrometría de masas acoplada a un dispositivo de nariz electrónica (INDEX/MS-E-nose). Esta última técnica no ha sido evaluada previamente en estudios de melón. Los datos experimentales obtenidos de cada técnica y campaña se procesaron empleando técnicas estadísticas no supervisadas y supervisadas con el objetivo de determinar los compuestos volátiles discriminantes entre las líneas SC3-5-1 y PS acompañados de análisis no lineales como las redes de correlación y conglomerados jerárquicos. Los análisis de datos estadísticos supervisados como la importancia de variables en proyección (VIP) del análisis discriminante de mínimos cuadrados parciales (PLS-DA) o con la técnica no paramétrica de clasificación de árboles de decisión aleatorios - random forest (RF), demostraron ser adecuados en la selección de compuestos volátiles y iones discriminantes para las dos técnicas valuadas. Las técnicas empleadas permitieron identificar 137 compuestos volátiles del tipo ésteres, alcoholes, ésteres derivados de azufre e incluso algunos aldehídos y otros. Entre los compuestos identificados se presentaron concentraciones significativas más altas en SC3-5-1 comparando con PS en las dos campañas evaluadas, siendo estos compuestos volátiles en su mayoría ésteres y azufrados, además de iones m/z 74, 91, 104, 105, 106 y 108, derivados principalmente del precursor fenilalanina en el perfil de aromas de la SC3-5-1 asociados la presencia de dos QTLs. En la identificación putativa de QTLs de compuestos volátiles se obtuvieron un total de 104 y 86 para la campaña 1 y 2, respectivamente en la regulación de la producción de aroma. De los cuales 65 QTLs comunes se identificaron en ambas campañas implicados en un efecto positivo en la producción volátil de aroma en la SC3-5-1 comparado con PS. El contenido relativo de cetonas, aldehídos y ésteres principalmente en SC3-5-1, fueron afectados en número y en concentración relativa debido a las diferencias entre campañas. La caracterización de compuestos volátiles permitió identificar la presencia en PS y la ausencia en la SC3-5-1 de compuestos, como: pent-1-en-3-ol; pentanal; (2E, 6Z)-nona-2,6-dienal; (2E,4E)-nona-2,4-dienal; β-cyclocitral; pent-1-en-3-one y 2-butylfuran; y compuestos en una mayor concentración en PS respecto a SC3-5-1: propanal; butanal; hexanal; (E)-5-ethyl-6-methylhept-3-en-2-one; propan-2-one, 1-phenylethanone; non-3-en-1-ol y methanethiol. Las técnicas empleadas de extracción y análisis de aromas identificaron las diferencias por fenotipo. Sin embargo al comparar GC-MS y MS-E-nose la primera presento mayor utilidad en especificar los compuestos significativos e influyentes en cada perfil y condiciones del cultivo. Una limitación de MS-E-nose que se presento fue la identificación de iones comunes como m/z 43; 44; 45; 57; 77, 79 y 66 o m/z 109 de los grupos de compuestos químicos, como aldehídos, alcoholes y ésteres. Las diferencias en los perfiles de aroma entre SC3-5-1 y PS presentaron ser notables, independientemente de la técnica multivariante empleada. Se obtuvieron mejores resultados empleando GCMS en la discriminación de compuestos volátiles
- English
Melon (Cucumis melo L.) as a cucurbitaceae model plant has been subject of researches in the last fifteen years. The vast majority of these researches have been focused on knowing the genetic basis involved in biochemical, growing and ripening levels, which take part in the quality of the melon fruits. This thesis is oriented in the research area of postharvest quality aimed to the breeding of melon fruits; particularly those aspects related to aromatic quality. The aroma profile was studied in two different seasons (with considerable environmental differences) in: one near-isogenic melon line (SC3-5-1) which is climacteric with respect to its no-climacteric parent, the “Piel de Sapo” Spanish cultivar (PS). The SC3-5-1 line shows two QTLs (quantitative trait loci) in the linkage groups (LG) III and VI. The combined effect of these QTLs has not been deeply studied and systematically beforehand. Two different extraction techniques were used and volatiles analyzed in juice samples of SC3-5-1 and PS: 1) static headspace solid-phase micro-extraction by gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME/GC-MS); 2) inside needle dynamic extraction by mass spectrometric-based electronic nose (INDEX/MS-E-nose). The last technique has not been evaluated previously in melon studies. The experimental data obtained by each technique and season were processed applied statistical techniques unsupervised and supervised, with the aim of determining the different volatile compounds between both lines (PS and SC3-5-1), also nonlinear analysis as correlation networks and hierarchical clustering were performed. The statistical analysis of supervised data, such as the criterion used for identifying the most discriminant variables importance in the projection (VIP) from partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) or with the non-parametric classification technique random forest (RF). In general, the inductive techniques were adjusted satisfactory to selection in the volatile compound and discriminating ions. The applied techniques allowed to identify 137 volatile compounds: esters, alcohols, sulfur-derived esters and even some aldehydes, etc. for both evaluated seasons were found significantly higher concentrations the SC3-5-1 compared with PS within the identified compounds in both evaluated seasons. Those compounds were mostly esters and sulfur compounds. We also found the ions: m/z 74, 91, 104, 105, 106 y 108, in the SC3-5-1 line, these ions are derivate mainly from the phenylalanine precursor and are associated to the QTLs of this line. In the putative identification of the QTLs volatile compounds in the aroma-production regulation, a total amount of 104 and 86 for seasons 1 and 2, respectively. 65 available common QTLs were identified in both seasons and have a positive effect on the aroma production of the SC3-5-1 line compared with PS. The number and relative concentration, mainly in SC3-5-1, affected the relative abundance of ketones, aldehydes and esters and it was due to the differences between both seasons. The characterization of the volatile compounds allowed us to identify the presence in PS and the absence in SC3-5-1 of some compounds: pent-1-en-3-ol; pentanal; (2E,6Z)-nona-2,6-dienal; (2E,4E)-nona-2,4-dienal; β-cyclocitral; pent-1-en-3-one; 2-butylfuran; pentanal. Moreover, some compounds with a higher concentration in PS compared with SC3-5-1 were found: propanal; butanal; hexanal; (E)-5-ethyl-6-methylhept-3-en-2-one; non-3-en-1-ol; methanethiol; propan-2-one, 1-phenylethanone. The applied techniques for the extraction and analysis of aromas identified the differences by the kind of phenotype. However when comparing GC-MS and MS-E-nose, the former showed a higher utility for specifying the significant compounds in each profile and growing conditions. One drawback of the MS-E-nose was the common ions identification, as m/z 43; 44; 45; 57; 77, 79 y 66 or m/z 109, which belong to the chemical compounds: aldehydes, alcohols and esters. The differences in the aroma profiles between the SC3-5-1 and PS lines were significant, independently from the multivariante technique used. Better results were obtained by using the GC-MS in the discrimination of the volatile compounds
- español
