HS-GC-IMS detekcija hlapivih organskih spojeva u prahu Cistanche pod različitim metodama obrade
Jul 13, 2022
Sažetak
Cistancheje vrijedanKineski ljekovitimaterijal s ljekovitom i jestivom vrijednošću. Kako bi se proučili učinci različitih metoda obrade na hlapljive komponente ucistanche. Najprije je trenutna studija provela sinergističko, ultra fino mljevenje u prah, ekstrakciju alkoholom i vodenu ekstrakciju cistanche, a zatim je upotrijebila HS-GC-IMS metodu za otkrivanje hlapljivih komponenti i utvrdila karakteristične otiske prstiju poboljšanog praha cistanche (a), svježi puder u prahu (b), ultra-mikro meso u prahu lugar (c), vodeni ekstraktcistanche prah(d) ietanolni ekstrakt cistanke(e). Ukupno je detektirano 48 pikova i identificirana su 32 hlapljiva spoja, uključujući 17 aldehida, 5 ketona, 1 furan, 5 alkohola, fenole, 1 lakton, 3 esterska spoja. Osim toga, analiza sličnosti PCA i otiska prsta pokazala je da se hlapljive komponente pet metoda liječenja mogu značajno razlikovati. Rezultati su pokazali da su tipovi i sadržaji hlapljivih komponenti u sinergističkoj cistanci relativno niski, hlapljive komponente i vrste u svježoj cistanči relativno visoki, a pet metoda tretiranja svaka ima svoje karakteristike.hlapljive komponente Cistanche.
Saznajte više o prednostima Cistanche
Ključne riječi
1. Uvod
Cistanche (Cistanche deserticola YC Ma) također poznata kao inch yun, cistanche, višegodišnja je zeljasta parazitska biljka iz porodice Ledangaceae, uglavnom rasprostranjena u unutarnjoj Mongoliji, Gansu i Xinjiangu u Kini, te je uobičajeni kineski ljekoviti materijal u Kini. Već u "Shennong Materia Medica" dinastije Istočni Han zabilježeno je da je "cistanche … Sirova dolina. "(Peng i sur., 2017) Budući da ima učinak toniziranja yanga bubrega, poboljšanja krvi sperme, vlaženja crijeva itd., može se koristiti za liječenje nedostatka yanga bubrega, impotencije uzrokovane nedostatkom sperme i krvi, slabih bolova u leđima i slabih stopala, tinitusa i suhoće crijeva i zatvor, itd., poznat kao "pustinjski ginseng"(Zhu, Liu, Gao, Wu i Shi, 2016).
Istraživanja otkrivaju da su feniletanoidni glikozidi, iridoidi, lignani, oligosaharidi i polisaharidi glavni kemijski sastojci Cistanches (Fu, Fan, Wang i Gao, 2018), koji sadrži bogatu hlapljivu komponentu. Izdanje Farmakopeje Narodne Republike Kine iz 2020. cistanku opisuje kao "pomalo prozračnu, slatku i blago gorku", odnosno cistanku ima poseban miris (Wang i sur., 2015). U tradicionalnom sustavu diskriminacije kvalitete kineskih biljnih lijekova, miris je jedna od važnih osnova za procjenu kvalitete ljekovitog bilja, stoga je proučavanje hlapljivih komponenti Cistanche vrlo važno.
Do sada postoje dvije glavne tehnike za analizu hlapljivih organskih spojeva u hrani, jedna je da elektronički nos može analizirati sastav arome hrane u stvarnom vremenu, a druga je da tehnologija kromatografije može točno identificirati kemijski sastav (Rusinek i sur., 2021). Među njima, uređaji s elektroničkim nosom (e-nos), koji se obično sastoje od niza elektrokemijskih senzorskih uređaja, tehnologije elektroničke detekcije arome (EAD) utječu na točnost detekcije elektroničkog nosa, a potrebno je odabrati odgovarajuću detekciju elektronički nos za različite uzorke detekcije. Uređaji s elektroničkim nosom (e-nos) imaju značajke brze detekcije, visoke osjetljivosti i širokog raspona detekcije, no zbog nešto manje ponovljivosti rezultata praktična primjena je ograničena (Rasekh, Karami, Wilson i Gancarz, 2021; Slimani i sur., 2020). Tehnologija kromatografije uglavnom uključuje HPLC-MS i GC-MS, itd., sa sustavom tekućinske ili plinske kromatografije kao sustavom za odvajanje, spektrometrijom mase kao sustavom detekcije, kroz spektrogram relativne molekulske mase i informacije o strukturi kemikalije u kombinaciji s dobiti kemijske detalje, vrijeme predtretmana uzorka je dugo, ali ima visoku separaciju, visoka selektivnost čini rezultate visokom preciznošću i visokom ponovljivošću. Trenutačno je cistanča identificirana uglavnom HPLC-MS analizom kemijskog sastava, a postoji nekoliko studija o okusu Herba cistanches. Na primjer, ekstrahirao je hlapljive tvari cistanhe metodom destilacije-ekstrakcije i izolirao 24 kemijske komponente GC/MS metodom (Hui, Hou, Li i Guang, 2003), te konačno analiziran i potvrđen IR i EI-MS. GC-MS korišten je za analizu hlapljivih tvari cvata Cistanche i konačno je identificirano 40 hlapljivih spojeva (Qiao i sur., 2012). Predobrada uzoraka ovim metodama je glomaznija, što ima veći utjecaj na eksperimentalne rezultate, a potrebno je i više vremena za otklanjanje grešaka u uvjetima detekcije u ranoj fazi, što ima veće tehničke zahtjeve.
Posljednjih godina, spektroskopija migracije iona plinske kromatografije (GC-IMC) kao nova tehnologija detekcije, zbog svoje ultra-visoke osjetljivosti, ultra-visoke analitičke brzine, jednostavnosti i lakog rada, naširoko se primjenjuje u poljima uključujući analiza okusa hrane, otkrivanje toksičnih kemikalija. HS-GC-IMS ima prednosti visoke analitičke učinkovitosti i visokog stupnja vizualizacije te je dobar u analizi hlapljivih i poluhlapljivih tvari (Zhou, Dai, Guo, Wang i Shi, 2020). Kao što smo mi, Wenjiang Dong et al. analizirali su hlapljive spojeve u zrnu zelene kave HS-SPME/GC-MS tehnologijom kako bi odredili kvalitetu zrna kave (Dong, Tan, Zhao, Hu i Lu, 2015). Stoga je ovaj rad pokušao primijeniti HS-GC-IMC tehnologiju za analizu sastava hlapljivih organskih spojeva i otiska prsta cistanče obrađene različitim metodama, te je upotrijebio analizu glavnih komponenti i procjenu sličnosti za analizu razlika u sadržaju hlapljivih organskih spojeva cistanče obrađene u različite načine, kako bi se pružile nove ideje za identifikaciju i otkrivanje okusa cistanche proizvoda tretiranih različitim metodama obrade.
2. Materijali i metode
2.1. Cistanche uzorak
Sinergistički prašak cistanche: Svježi cistanche se čisti i uklanja, provodi se učinkovita obrada, a sakupljena tekućina se dodaje u mješalicu za mokro drobljenje, suši dok sadržaj vode ne bude manji od 5 posto, i na kraju se provodi sekundarno drobljenje van.
Svježi prah cistanche: Svježi cistanche se čisti i uklanja, postavlja se mješalica za mokro drobljenje, suši dok sadržaj vlage ne bude manji od 5 posto, i na kraju se provodi drugo drobljenje.
Cistanche ultra-fini prah: svježi cistanche se čisti i uklanja, stavlja u mješalicu za mokro drobljenje, suši dok sadržaj vode ne bude manji od 5 posto, i na kraju drugo drobljenje, dobiveni uzorak se zatim stavlja u ultra-micro pulverizer za ultra-fino drobljenje, a zatim se prašak cistanche prosijava (broj oka veći ili jednak 300 oka), a prah se skuplja nakon sita.
Vodeni ekstrakt praha Cistanches Herba: Prvo se cijela svježa cistanča opere i izvadi, kuha na pari 25 minuta, a zatim se cistanča skupi da se istaloži tekućina. Nakon toga, stavite na pari kuhanu cistanču u kutiju za brzo sušenje na 70 stupnjeva da se suši 7-8 h, izvadite osušenu cistanču i narežite je (oko 5 mm debljine), ponovno je sušite 1{{19} } h, tako da sadržaj vlage bude manji od 10 posto. Zatim izvažite osušene kriške cistanche i dodajte destiliranu vodu, omjer hrane i tekućine je 1:10 (g/mL), namačite 30 minuta, pržite 1 sat, preko cjedila od 200 mesh. Dodajte gornju destiliranu vodu preostalom ostatku cistanche i ponovite gornje korake. Ponovite dvaput i na kraju sakupite sve ekstrakte za dekompresijsku koncentraciju (vakuum -0,08Mp, temperatura 65 stupnjeva ) kako biste dobili ekstrakt s relativnom gustoćom od oko 1,30. Na kraju, ekstrakt se stavlja u kutiju za vakuumsko sušenje (stupanj vakuuma je veći od -0,08Mp, temperatura 70 stupnjeva), suši dok sadržaj vlage u uzorku ne bude manji od 5 posto, a uzorak se usitnjava u prah veličine više od 80 mesha.
Etanolni ekstrakt Cistanches Herba u prahu: svježe cistanche oprati i izvaditi, narezati na ploške debljine 5 mm, dodati 70 posto etanola, omjer tekućine je 1:10, namakati 30 minuta (potrebno je namakati samo jednom). Korištenjem Soxell ekstraktora, refluksna ekstrakcija je 1,5h. Dodajte još 70 posto etanola i ponovite gornje korake 2 puta. Kombinirajte tri ekstrakcijske otopine, provedite dekompresijsku koncentraciju, a sljedeći koraci su isti kao i voda za podizanje praha cistanche.
Svježi cistanche korišten u eksperimentu kupljen je od Inner Mongolia Sankou Biotechnology Co., Ltd., sav prah cistanche treba biti zapakiran, steriliziran i pohranjen u suhom okruženju za kasniju upotrebu.
2.2. HS-GC-IMS sustav
Analize uzoraka Cistanches Herba dovršene su na uređaju spektra pokretljivosti iona u plinovitoj fazi FlavourSpec® (GAS odjel Shandong Hai Neng Science Instrument Co., Ltd., Shan-dong, Kina))
Prije svega, uzorak od 0.5 g stavljen je u bočicu s uzorkom od 20 mL, zatim je uzorak inkubiran na 70 stupnjeva 20 minuta. Zatim je brzina centrifuge bila 500 okretaja u minuti, a temperatura igle za ubrizgavanje bila je 85 stupnjeva. U konačnici je ubrizgano 200 μL uzorka.
GC opremljen kromatografskom kolonom MXT{{0}} (15 m × 0.53 mm) korišten je za odvajanje na 60 stupnjeva, N2 (čistoća veća ili jednaka 99,999 posto) je korišten kao plin nosač, a brzina protoka bila je: 0–2 min - 2 mL/min; 2–10 min - 2–10 ml/min; 10–20 min - 10–100 mL/min, nakon 20 min analiza je zaustavljena. Drift cijev je održavana na 45 stupnjeva pod N2 kao plin za drift na 150 mL/min.
Temperatura IMS-a postavljena je na 45 stupnjeva.
2.3. Statistička analiza
Softver za analizu podataka uključuje Laboratory Analytical Viewer (LAV) i softver za pretraživanje knjižnice GC-IMS, koji se može izvesti iz različitih kutova. LAV je uključivao VOCal i tri dodatka, VOCal koji je korišten za pregled spektra analize te kvalitativnu i kvantitativnu analizu podataka. Svaka točka na dijagramu predstavlja hlapljivi organski spoj. Kvalitativnu analizu tvari moguće je provesti u kombinaciji s ugrađenom bazom podataka softvera. Dodatak za izvješćivanje koristi se za izravnu usporedbu spektralnih razlika između različitih proizvoda, kao što su spektri razlika uzoraka i dvodimenzionalni spektri pogleda odozgo. Dodatak za galerijski prikaz korišten je za usporedbu otisaka prstiju između uzoraka i vizualnu usporedbu razlika u HOS-evima između različitih uzoraka; Za klaster analizu uzoraka korišten je Dynamic PCA plug-in, što je bilo zgodno za brzo određivanje vrste nepoznatih uzoraka.
Analiza glavnih komponenti korištena je za određivanje odnosa između različito tretiranih uzoraka cistanča i detektabilnih hlapljivih organskih spojeva. PCA matrica podataka za statističku analizu rezultata kromatografskih ispitivanja imala je 38 stupaca (nazivi hlapivih spojeva) i 15 redaka (uzorci tretirani na različite načine). Ulazna matrica je automatski skalirana.
3. Rezultati i rasprava
3.1. HS-GC-IMS topografski prikazi različitih metoda obrade cistanhe
U ovoj studiji HS-GC-IMS korišten je za analizu razlika hlapljivih spojeva u različitim metodama tretiranja cistanhe. Podaci su predstavljeni HS-GC-IMS generiranim 3D spektromSl. 1, uključuje vrijeme zadržavanja, vrijeme migracije i vršni intenzitet. IzSl. 1, hlapljivi spojevi u različitim obradama cistanča vrlo su slični, ali postoje razlike unutar crvenih krugova i intenzitet signala je malo drugačiji.
Sl. 1. 3D topografski prikazi.
Kako bi imali bolje promatranje, korišten je pogled odozgo za detaljnu usporedbu ovih uzoraka. Cijela pozadina pogleda odozgo je plava, a crvena okomita linija na apscisi 1.0 je rip peak (vrh reaktivnog iona, normaliziran). Svaka točka desno od RIP vrha predstavlja hlapljivi organski spoj. Ordinata koordinata predstavlja vrijeme(a) zadržavanja plinske kromatografije, a apscisa vrijeme migracije iona (proces normalizacije). Kako se vidi izSlika 2a, većina signala javlja se pri vremenu zadržavanja od 100–800 s i vremenu pomaka od 1,0–1,7 ms. Boja predstavlja jačinu signala tvari, bijela označava niži intenzitet, a crvena jači intenzitet. Što je boja tamnija, to je intenzitet veći.
Kako bi se jasnije usporedili učinci različitih metoda liječenja na cistanche hlapljive tvari,Slika 2b odabire spektre uzorka (a) kao referencu i oduzima referentni tretman spektara ostala 4 uzorka kako bi se dobio dijagram usporedbe razlika uzoraka. Ako su hlapljivi organski spojevi uzorka konzistentni, pozadina nakon odbitka je bijela, ako postoji razlika između ta dva, crvena znači da je koncentracija tvari viša od referentne, plava znači da je koncentracija tvari niža od referenca, a što je boja tamnija, koncentracija je veća. Uspoređujući uzorke a i b, može se ustanoviti da je koncentracija hlapljivih organskih spojeva sadržanih u b značajno viša od one u a tijekom vremena drifta od 1,2-1,6 ms. Analiza je pokazala da cistanche može otpustiti određene hlapljive komponente tijekom sinergijskog procesa, smanjujući koncentraciju hlapljivih komponenti zadržanih u prahu cistanche i utječući na okus cistanche(Yang i dr., 2021). Uspoređujući uzorke a i c, može se ustanoviti da je vrijeme drifta u rasponu od 1,4-1,6 ms, a koncentracijska razlika između uzoraka je različita. Analiza je nastala zbog činjenice da su se kemijska ili fizikalna svojstva nekih hlapljivih tvari promijenila kada je sito usitnjeno ultrafinim mlinom (Zhao i sur., 2009), što ga čini nestabilnim i sklonim isparavanju i gubicima tijekom skladištenja ili rada (YBLi, Li, Liu i Lu, 2020), što rezultira smanjenjem koncentracije preostalih hlapljivih tvari. Iz dijagrama usporedbe razlika uzoraka d i e može se utvrditi da je razlika između praha cistanče i mesnog praha cistanče i parene praha općenito ista, ali u rasponu vremena zadržavanja 10{{ 7}}–200 s i vrijeme pomaka 1,0–1,3 ms, postojale su značajne razlike u koncentracijama hlapljivih tvari vodenog ekstrakta cistanhe i alkoholnog ekstrakta cistanche, a hlapljive tvari vodenog ekstrakta cistanche bile su uglavnom koncentrirane blizu vremena zadržavanja od 1,0 ms i koncentracija je bila visoka, dok su hlapljive tvari alkoholnog ekstrakta cistanke bile raspršene i nešto veće. Može se analizirati da tijekom ekstrakcije cistanche iz etanola, zbog "slične fazne topljivosti", može doći do gubitka hlapljivih tvari netopljivih u etanolu tijekom procesa ekstrakcije, što rezultira nižom koncentracijom nekih hlapljivih tvari (Xu i sur., 2014). Također može biti da budući da je etanol sam po sebi hlapljiv, postoje hlapljive tvari koje hlape s etanolom tijekom procesa koncentracije, što rezultira nižim koncentracijama. Vodeni ekstrakti Cistanche, s druge strane, mogu se izgubiti tijekom filtracije zbog činjenice da su neke hlapljive tvari netopljive u vodi ili netopljive u vodi, što rezultira niskom konačnom koncentracijom detekcije.
3.2. Identifikacija hlapljivih komponenti iz cistanče obrađene različitim metodama obrade
Utvrđeno je da Cistanche sadrži 49 hlapljivih spojeva, koji uglavnom uključuju eterična ulja, 17 feniletanoidnih glikozida (PhG) i identificirano je 10 iridoida (Xu i sur., 2014). Hui i sur. upotrijebio GC/MS metodu kako bi potvrdio da hlapljivo ulje cistanche sadrži 24 kemikalije, kao što su 3 aldehida, 2 fenola, 3 alkohola i 3 ketona, a eugenol je glavna komponenta hlapljivog ulja cistanche (Hui i sur., 2003).
U ovom istraživanju, analiza hlapljivih spojeva cistanche tretiranih različitim tretmanima korištena je HS-GC-IMS kako bi se dobile informacije o kvalitativnoj karakterizaciji. Kao što je prikazano uSlika 3, apscisa predstavlja diferencijalno vrijeme, ordinata predstavlja vrijeme(a) rezolucije, a crveni brojevi odgovaraju spojevima ustol 1. Ukupno je detektirano 48 pikova iz uzorka i identificirana su 32 hlapljiva spoja, uključujući 5 ketona, 5 alkohola, 17 aldehida, 1 furana, 1 laktona, 3 estera. Među njima su spojevi metilpropanala, 3-metilbutanala, 2-metilbutana, heptanala, (E)-2-heptenala, 2-heptanona, (E)-2-heksenala , (E)-2-oktenal, n-nonanal, oktanal, etil acetat, 2-metilpropanol, (E)-2-pentenal, furfural, gama-butirolakton i metil heksanoat cistanke imali su oblike monomera i dimera.
Slika 3. HS-GC-IMS spektri cistanhe nakon obrade metoda liječenja. Brojke su identificirane hlapljive komponente. a: sinergistički prah cistanche, b: svježi prah cistanche, c: super mikro mesni prah cistanche, d: vodeni ekstrakt praha Cistanches Herba, e: etanolski ekstrakt praha Cistanches Herba.
