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Fast nutritional characterization of different pigmented rice grains using a combination of NMR and decision tree analysis

Caracterización nutricional rápida de diferentes granos de arroz pigmentados, empleando una combinación de resonancia magnética nuclear (NMR) y de análisis del árbol de decisiones

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Pages 128-136 | Received 09 Jul 2018, Accepted 03 Nov 2018, Published online: 01 May 2019

Figures & data

Figure 1. A series of 2D-NMR spectra for identification of metabolite GABA. (a): COSY; (b): HSQC; (c): HMBC.

Figura 1. Serie de espectros NMR-2D para identificar los metabolitos GABA. (a): COSY; (b): HSQC; (c): HMBC.

Figure 1. A series of 2D-NMR spectra for identification of metabolite GABA. (a): COSY; (b): HSQC; (c): HMBC.Figura 1. Serie de espectros NMR-2D para identificar los metabolitos GABA. (a): COSY; (b): HSQC; (c): HMBC.

Figure 2. Assigned 1H NMR spectrum of a representative rice sample. (a): Part of assigned 1H NMR spectrum from 3.1 to 4.37 ppm representing mainly the sugar compounds. (b): Part of spectrum from 0.8 to 3.1 ppm representing mainly the non-sugar compounds. Peaks: 1: sucrose; 2: fructose; 3: glucose; 4: CHs and CH2 from carbohydrates and fatty acids; 5: lipids; 6: isoleucine; 7: leucine; 8: valine; 9: isoleucine; 10: alanine; 11: GABA; 12: acetate; 13: glutamate; 14: succinate; 15: glutamine; 16: citric acid; 17: Malic acid; 18: aspartate; 19: asparagine; 20: unknown; M: macromolecule.

Figura 2. Espectro 1H NMR asignado de una muestra de arroz representativa. (a) Parte del espectro 1H NMR asignado de 3.1–4.37 ppm, representando principalmente los compuestos de azúcar. (b): Parte del espectro de 0.8–3.1 ppm, representando principalmente los compuestos no azúcares. Picos: 1: sucrosa; 2: fructosa; 3: glucosa; 4: CHs y CH2 de carbohidratos y ácidos grasos; 5: lípidos; 6: isoleucina; 7: leucina; 8: valina; 9: isoleucina; 10: alanina; 11: GABA; 12: acetato; 13: glutamato; 14: succinato; 15: glutamina; 16: ácido cítrico; 17: ácido málico; 18: aspartato; 19: asparagina; 20: no conocido; M: macromolécula.

Figure 2. Assigned 1H NMR spectrum of a representative rice sample. (a): Part of assigned 1H NMR spectrum from 3.1 to 4.37 ppm representing mainly the sugar compounds. (b): Part of spectrum from 0.8 to 3.1 ppm representing mainly the non-sugar compounds. Peaks: 1: sucrose; 2: fructose; 3: glucose; 4: CHs and CH2 from carbohydrates and fatty acids; 5: lipids; 6: isoleucine; 7: leucine; 8: valine; 9: isoleucine; 10: alanine; 11: GABA; 12: acetate; 13: glutamate; 14: succinate; 15: glutamine; 16: citric acid; 17: Malic acid; 18: aspartate; 19: asparagine; 20: unknown; M: macromolecule.Figura 2. Espectro 1H NMR asignado de una muestra de arroz representativa. (a) Parte del espectro 1H NMR asignado de 3.1–4.37 ppm, representando principalmente los compuestos de azúcar. (b): Parte del espectro de 0.8–3.1 ppm, representando principalmente los compuestos no azúcares. Picos: 1: sucrosa; 2: fructosa; 3: glucosa; 4: CHs y CH2 de carbohidratos y ácidos grasos; 5: lípidos; 6: isoleucina; 7: leucina; 8: valina; 9: isoleucina; 10: alanina; 11: GABA; 12: acetato; 13: glutamato; 14: succinato; 15: glutamina; 16: ácido cítrico; 17: ácido málico; 18: aspartato; 19: asparagina; 20: no conocido; M: macromolécula.

Figure 3. Heat map from the whole variables analysis for the rice samples. Note: CR: Colorless rice; RR: Red rice; BR: Black rice; PR: Purple rice.

Figura 3. Mapa de calor del análisis completo de variables correspondientes a las muestras de arroz. Nota: CR: arroz incoloro; RR: arroz colorado; BR: arroz negro; PR: arroz morado.

Figure 3. Heat map from the whole variables analysis for the rice samples. Note: CR: Colorless rice; RR: Red rice; BR: Black rice; PR: Purple rice.Figura 3. Mapa de calor del análisis completo de variables correspondientes a las muestras de arroz. Nota: CR: arroz incoloro; RR: arroz colorado; BR: arroz negro; PR: arroz morado.

Figure 4. PCA score scatter plot showing discrimination among different types of colored rice based on differences in concentrations of metabolites. (a): sugar compounds; (b): non-sugar compounds.

Figura 4. Diagrama de dispersión de puntuación PCA, que indica la discriminación entre los distintos tipos de arroz pigmentado basados en las diferencias en la concentración de metabolitos. (a): compuestos de azúcar; (b): compuestos no azúcar.

Figure 4. PCA score scatter plot showing discrimination among different types of colored rice based on differences in concentrations of metabolites. (a): sugar compounds; (b): non-sugar compounds.Figura 4. Diagrama de dispersión de puntuación PCA, que indica la discriminación entre los distintos tipos de arroz pigmentado basados en las diferencias en la concentración de metabolitos. (a): compuestos de azúcar; (b): compuestos no azúcar.

Figure 5. Decision Tree Analysis (DTA) showing the selected metabolites responsible for separation among different types of colored rice. (a): Sugar components; (b): Non-sugar components.

Figura 5. Análisis del árbol de decisiones (DTA), que indica los metabolitos seleccionados responsables de la separación entre los distintos tipos de arroz pigmentado. (a): Componentes de azúcar; (b): Componentes no azúcar.

Figure 5. Decision Tree Analysis (DTA) showing the selected metabolites responsible for separation among different types of colored rice. (a): Sugar components; (b): Non-sugar components.Figura 5. Análisis del árbol de decisiones (DTA), que indica los metabolitos seleccionados responsables de la separación entre los distintos tipos de arroz pigmentado. (a): Componentes de azúcar; (b): Componentes no azúcar.

Figure 6. Relative concentrations of metabolites in different pigmented rice given in standard error bar graphs (Ave. ± Std). (a): Sugar components; (b) Non-sugar components.

Figura 6. Concentraciones relativas de metabolitos en los distintos arroces pigmentados, presentadas en gráficos de barras del error estándar (Ave. ± Std). (a): Componentes de azúcar; (b) Componentes de no azúcar.

Figure 6. Relative concentrations of metabolites in different pigmented rice given in standard error bar graphs (Ave. ± Std). (a): Sugar components; (b) Non-sugar components.Figura 6. Concentraciones relativas de metabolitos en los distintos arroces pigmentados, presentadas en gráficos de barras del error estándar (Ave. ± Std). (a): Componentes de azúcar; (b) Componentes de no azúcar.