Volatile organic compounds emitted from fungal-rotting beech (Fagus sylvatica)

Chemo-communication is an important mode of interaction within ecosystem. The living organism in the ecosystem can deliver signals to conspecifics, to co-organisms, and unintentionally to their enemies, by emitting the volatile organic compounds (VOCs) to the atmosphere. There are some insect-fungi-associations displaying interesting relationships. For example, some bark beetle species (PAINE et al. 1997) introduce fungi into the conifers during the attack process. Fungi take advantage by associating with the insect in transport to new trees and passage through the bark. Insects may get advantage by feeding on fungi and overcoming the tree defence. Questions arise how fungus vectoring insects can recognize the weakness of defense mechanism in the case to introduce the fungus to the host tree and successfully overcome the remaining defence mechanisms. The interspecific communication among insects, fungi and host trees are not completely clarified, but there was the evidence that a number of forest scolytids including species in the genera Scolytus, Dendroctonus, Hylurgops, Trypodendron and Tomicus can be attracted to the host volatile compounds (BYERS 1995).Holzzerstörende Insekten nutzen oft flüchtige Chemikalien, um geeignete Orte zum Fraß oder zur Eiablage zu finden. Diese Wechselbeziehung kann von volatilen Stoffen (volatile organic compounds, VOCs) beeinflusst werden, die nicht vom Holz selbst, sondern von holzbewohnenden Pilzen produziert werden. Die VOCs von Buchenholz (Fagus sylvatica), das mit einem der Pilze Trametes versicolor, Poria placenta oder Gloephyllum trabeum inokuliert wurde, konnten mittels SPME (85 μm Carboxen™ / PDMS StableFlex™) gesammelt und mit GC-MS analysiert werden. Hauptsächlich wurden Stoffe aus drei Gruppen von chemischen Verbindungen nachgewiesen: Aliphatische Verbindungen (C5-C8), Monoterpene und Sesquiterpene. In Proben von G. trabeum waren Sesquiterpene (insbesondere Protoillud-6-en) die am häufigsten emittierte Stoffgruppe. In geringen Mengen wurde 1-Octen-3-ol und 3-Octanon nachgewiesen. Die typischen Sesquiterpene für T. versicolor waren α- und β-Barbaten. Die C8-Verbindungen 1-Octen-3-ol, 3-Octanon und 3-Octanol wurden in hohen Mengen gefunden. Zudem konnte 3-methyl-1-butanol nachgewiesen werden. In Proben von P. placanta wurden vergleichsweise geringe Mengen von VOCs gefunden, wobei eine spezifische Emission des Sesquiterpens Daucen festgestellt wurde. Zudem wurden hohe Mengen von 1-Octen-3-ol, 3-Octanon und 3-Octanol nachgewiesen. Die C8-Verbindungen 1-Octen-3-ol, 3-Octanon und 3-Octanol, die insbesondere von T. versicolor und P. placenta emittiert werden, sind typische Pilz-Volatile. Sie können nicht nur von spezialisierten fungivoren Insekten wahrgenommen werden, sondern auch von einer Vielzahl anderer Insekten, z.B. Kartoffelkäfer und Borkenkäfer. Wahrscheinlich nutzen viele Insekten diese Stoffe, um die Anwesenheit von Pilzen zu detektieren

Development of a Basic Biosensor System for Wood Degradation using Volatile Organic Compounds

Die Prüfung von Holz und ein Test seiner Beständigkeit gegen Mikroorganismen wie Pilze spielen eine wichtige Rolle in der Forstwirtschaft und der holzverarbeitenden Industrie. Um solche Prüfungen zu erleichtern und präzise Bewertungen zu ermöglichen, ist eine effiziente Testmethode erforderlich. Flüchtige organische Verbindungen (volatile organic compounds VOCs), die vom Holzsubstrat und vom pilzlichen Metabolismus erzeugt werden, sind Marker für den Zustand des Holzes, d.h. sie zeigen Art und Stadium einer Pilzinfektion an. Insektenantennen, die für ihre hohe Sensitivität und Selektivität in der Duftwahrnehmung bekannt sind, stellen eine alternative Methode zur Holzprüfung dar. Ein Biosensor auf der Basis intakter Insektenantennen ermöglicht es, vom Holz freigesetzte VOCs mit hoher Selektivität nachzuweisen. Diese Methode kann eine Ergänzung zu den traditionellen Prüfverfahren darstellen und bietet einen hohen Probendurchsatz sowie ein zerstörungsfreies Verfahren. Als Beginn dieser Arbeit wurden die VOCs verschiedener Proben mit Gaschromatographie-Massenspektroskopie untersucht. Zuerst wurden die VOCs von Buchenholz (Fagus sylvatica) analysiert, das mit drei holzzersetzenden Pilzen (Trametes versicolor, Poria placenta und Gloeophyllum trabeum) infiziert war. Diese Pilze werden häufig verwendet, um die Beständigkeit von Holz gegen Mikroorganismen zu testen. Die vom pilzinfizierten Buchenholz freigesetzten VOCs zeigten artspezifische Muster. Die Volatile lassen sich gruppieren in Stoffe mit fünf bis acht Kohlenstoffen (C5-C8) sowie Terpenoide. 1-Octen-3-ol, 3-Octanon und 3-Octanol (C8-Verbindungen) waren allgemein in allen Proben enthalten, während Terpenoide artspezifisch auftraten. α- und β-Barbaten waren charakteristisch für eine Infektion mit T. versicolor, Protuillud-6-en war charakteristisch für G. trabeum und Daucen war charakteristisch für P. placenta. Als Zweites wurden VOCs identifiziert, die von verschiedenen Stadien von Trametes gibbosa mit schwacher bis vollständiger Kolonisierung durch den Käfer Cis boleti freigesetzt wurden. Die schwach besiedelten Fruchtkörper setzten den typischen Pilzduftstoff 1-Octen-3-ol in fast zwanzigfach höherer Menge frei als vollständig besiedelte Fruchtkörper. Als Drittes wurden die VOCs untersucht, die während der Fruchtkörperentwicklung vom Stadium des Myceliums bis zur Autolyse von Coprinopsis cinerea freigesetzt werden. Die VOC-Muster von C. cinerea änderten sich spezifisch mit den Entwicklungsstadien. 1-Octen-3-ol und 3-Octanon zeigten während der Bildung der Primodia eine starke Freisetzung, die in späteren Stadien abnahm. Die Terpenoide β-Himachalen und Cuparen wurden während Wachstum und Reifung des Stängels von C. cinerea drastisch erhöht. Zum Abschluss wurden die autolytischen Fruchtkörper der Tintlinge Coprinus comatus, Coprinopsis atramentaria und C. cinerea untersucht. Als zusätzliche Stoffe wurden hier stickstoff- und schwefelhaltige Verbindungen freigesetzt. Der fungivore Käfer Cis boleti (Coloptera: Ciidae) und die pilzassoziierte Fliege Suillia mikii (Diptera: Heleomizydae) wurden ausgewählt, um ihre geruchliche Wahrnehmung zu untersuchen, da ihre Lebenszyklen einen starken Bezug zu Pilzen haben. Zum Beispiel kolonisiert C. boleti vorzugsweise Pilze der Gattung Trametes und S. mikii landen gezielt auf Tintlingen in spezifischen Entwicklungsstadien. Gaschromatographie-Massenspektrometrie mit paralleler elektroantennographischer Detektion (EAD) wurde eingesetzt, um zu demonstrieren, dass beide Insektenarten in der Lage sind, den typischen Pilzgeruchsstoff 1-Octen-3-ol mit hoher Selektivität und Sensitivität nachzuweisen. Zusätzlich zeigten Verhaltenstests, dass C. boleti in der Lage ist, die Enantiomere von 1-Octen-3-ol zu unterscheiden, wobei weibliche Käfer signifikant stärker vom (S)-(+)-Enantiomer angelockt wurden und dies schon bei geringeren Konzentrationen als die männlichen Käfer. Die Fliege S. mikii reagierte in EAD-Tests reproduzierbar auf die VOCs 1-Undecene, 2-Butanon und Dimethyl-Trisulfid, die bei der Autolyse der Fruchtkörper von Tintlingen freigesetzt werden. Die Antennen von C. boleti detektierten den typischen Pilzgeruch 1-Octen-3-ol mit hoher Selektivität und Sensitivität bis zu einer Konzentration von 5 ng ml-1 in Luft. Die Lebensdauer der Antennen betrug bis zu ein Tag. Als grundlegender Test wurden Antennen von C. boleti als Biokomponenten eines Biosensorsystems benutzt, um Buchenholzproben mit Infektion durch T. versicolor zu untersuchen. Dazu diente ein Biosensorsystem, das auf der Überlagerungsmethode in Verbindung mit einem Rekalibrierungssystem basiert. In dieser Konfiguration lieferten die Antennen von C. boleti reproduzierbare Reaktionen auf die pilzlichen Markerstoffe, die von pilzinfiziertem Buchenholz freigesetzt werden. Zusammengefasst führen diese Ergebnisse zu einer aussichtsreichen Möglichkeit, einen Biosensor auf Basis von intakten Antennen als hoch empfindliche und selektive Testmethode für die Holzbeständigkeit gegen zersetzende Pilze zu entwickeln

Evaluation of Quality Parameters and Shelf Life of Thai Pork Scratching "Kaeb Moo"

Fried foods are one of the most favorite products worldwide because of their typical flavor and crispness. In Thailand, one of the most popular traditional foods is "Kaeb Moo," a fried pork rind product typical of the Northern Region and widely consumed across the whole country. In this research, we monitored the quality change of Kaeb Moo during storage for 1 month and predicted the consumers' acceptance measuring texture, moisture contents, malondialdehyde (MDA) and hexanal contents, and peroxide values (PV) of frying oil, as this fried product undergoes a rapid hydrolysis and rancidity. The analyses were done on three types of Kaeb Moo: the first type was prepared in the lab using high-quality products, while the other two types were purchased from local markets in Thailand. It was found that rancidity variation during storage strongly depends on the frying process and product quality, as in 31 days the hexanal content only doubled (225%) in Kaeb Moo type 1, while reached 542% and 962%, in Kaeb Moo type 2 and type 3, respectively. The increase of rancidity was observed even if the peroxide values of frying oil were under the national regulation. At the end of shelf life, the properties of Kaeb Moo samples from predicting equations were as follows: 3.67–6.01% moisture contents, 0.396–0.503 µg/g MDA contents, 0.342–0.481 mg/kg hexanal contents, 50.01–60.08 kg·s linear distances (crispness), 36.01–48.83 mm rancid rating, and 43.72–45.38 mm crispness rating

Post-mortem volatiles of vertebrate tissue

Volatile emission during vertebrate decay is a complex process that is understood incompletely. It depends on many factors. The main factor is the metabolism of the microbial species present inside and on the vertebrate. In this review, we combine the results from studies on volatile organic compounds (VOCs) detected during this decay process and those on the biochemical formation of VOCs in order to improve our understanding of the decay process. Micro-organisms are the main producers of VOCs, which are by- or end-products of microbial metabolism. Many microbes are already present inside and on a vertebrate, and these can initiate microbial decay. In addition, micro-organisms from the environment colonize the cadaver. The composition of microbial communities is complex, and communities of different species interact with each other in succession. In comparison to the complexity of the decay process, the resulting volatile pattern does show some consistency. Therefore, the possibility of an existence of a time-dependent core volatile pattern, which could be used for applications in areas such as forensics or food science, is discussed. Possible microbial interactions that might alter the process of decay are highlighted

Volatile organic compounds of Thai honeys produced from several floral sources by different honey bee species.

The volatile organic compounds (VOCs) of four monofloral and one multifloral of Thai honeys produced by Apis cerana, Apis dorsata and Apis mellifera were analyzed by headspace solid-phase microextraction (HS-SPME) followed by gas chromatography and mass spectrometry (GC-MS). The floral sources were longan, sunflower, coffee, wild flowers (wild) and lychee. Honey originating from longan had more VOCs than all other floral sources. Sunflower honey had the least numbers of VOCs. cis-Linalool oxide, trans-linalool oxide, ho-trienol, and furan-2,5-dicarbaldehyde were present in all the honeys studied, independent of their floral origin. Interestingly, 2-phenylacetaldehyde was detected in all honey sample except longan honey produced by A. cerana. Thirty-two VOCs were identified as possible floral markers. After validating differences in honey volatiles from different floral sources and honeybee species, the results suggest that differences in quality and quantity of honey volatiles are influenced by both floral source and honeybee species. The group of honey volatiles detected from A. cerana was completely different from those of A. mellifera and A. dorsata. VOCs could therefore be applied as chemical markers of honeys and may reflect preferences of shared floral sources amongst different honeybee species

Representative chromatograms of Thai honeys on HP-5MS column.

<p>A: isoamyl alcohol. B: c<i>is</i>-linalool oxide. C: 2,5-furandicarboxaldehyde. D: <i>trans</i>-linalool oxide. E: linalool. F: ho-trienol. G: benzyl ethanol. H: isophorone. I: epoxylinalool.</p

Relative amounts (%) ± standard error of Thai honeys volatile organic compounds as compared to the internal standard (benzophenone).

<p>Relative amounts (%) ± standard error of Thai honeys volatile organic compounds as compared to the internal standard (benzophenone).</p

Groupings among volatile organic compounds of (a) longan honey, wild honey, lychee honey and sunflower honey from <i>A</i>. <i>mellifera</i> (b) longan honey, wild honey, coffee honey from <i>A</i>. <i>cerana</i> showing how VOCs from same honeybee species are clustered or separated from VOCs from different floral sources; (c) longan honey from <i>A</i>. <i>mellifera</i> and <i>A</i>. <i>cerana</i> (d) wild honey from <i>A</i>. <i>mellifera</i>, <i>A</i>. <i>dorsata</i> and <i>A</i>. <i>cerana</i> showing how VOCs from same floral sources are clustered or separated from VOCs from different honeybee species.

<p>Groupings among volatile organic compounds of (a) longan honey, wild honey, lychee honey and sunflower honey from <i>A</i>. <i>mellifera</i> (b) longan honey, wild honey, coffee honey from <i>A</i>. <i>cerana</i> showing how VOCs from same honeybee species are clustered or separated from VOCs from different floral sources; (c) longan honey from <i>A</i>. <i>mellifera</i> and <i>A</i>. <i>cerana</i> (d) wild honey from <i>A</i>. <i>mellifera</i>, <i>A</i>. <i>dorsata</i> and <i>A</i>. <i>cerana</i> showing how VOCs from same floral sources are clustered or separated from VOCs from different honeybee species.</p