HS-GC-IMS odkrivanje hlapnih organskih spojin v prahu Cistanche pri različnih metodah obdelave
Jul 13, 2022
Povzetek
Cistancheje dragocenostkitajsko zdravilomaterial z zdravilno in užitno vrednostjo. Da bi preučili učinke različnih metod zdravljenja na hlapne sestavine vcistanche. Najprej je trenutna študija izvedla sinergistično, ultra fino prašenje, obdelavo cistanche z alkoholno ekstrakcijo in vodno ekstrakcijo, nato pa je uporabila metodo HS-GC-IMS za odkrivanje hlapnih komponent in določila značilne prstne odtise izboljšanega prahu cistanche (a), prašek svežega praška (b), ultra-mikro mesni prašek praška (c), vodni izvlečekcistanche v prahu(d) inetanolni izvleček cistanke(e). Odkritih je bilo skupno 48 vrhov in identificiranih je bilo 32 hlapnih spojin, vključno s 17 aldehidi, 5 ketoni, 1 furanom, 5 alkoholi, fenoli, 1 laktonom, 3 estrskimi spojinami. Poleg tega je analiza podobnosti PCA in prstnih odtisov pokazala, da je mogoče hlapne komponente petih metod zdravljenja znatno razlikovati. Rezultati so pokazali, da so bile vrste in vsebnosti hlapnih komponent v sinergističnih cistančah relativno nizke, hlapljive komponente in vrste v svežih cistančah so relativno visoke, pet metod zdravljenja pa ima vsaka svojo lastnost.hlapne sestavine Cistanche.
Pridobite več informacij o ugodnostih Cistanche
Ključne besede
1. Uvod
Cistanche (Cistanche deserticola YC Ma), znan tudi kot inch yun, cistanche, je trajna zelnata parazitska rastlina iz družine Ledangaceae, razširjena predvsem v Notranji Mongoliji, Gansuju in Xinjiangu na Kitajskem, in je pogost kitajski medicinski material na Kitajskem. Že v "Shennong Materia Medica" vzhodne dinastije Han je zapisano, da "cistanche … Raw Valley. "(Peng et al., 2017) Ker ima učinek tonificiranja ledvičnega janga, izboljšanje krvi sperme, vlaženje črevesja itd., se lahko uporablja za zdravljenje pomanjkanja ledvičnega janga, impotence zaradi nezadostne količine sperme in krvi, šibkih bolečin v hrbtu in šibkih nog, tinitusa in suhosti črevesja. in zaprtje itd., znan kot "puščavski ginseng"(Zhu, Liu, Gao, Wu in Shi, 2016).
Raziskave razkrivajo, da so feniletanoidni glikozidi, iridoidi, lignani, oligosaharidi in polisaharidi glavne kemične sestavine Cistanches (Fu, Fan, Wang in Gao, 2018), ki vsebuje bogato hlapno komponento. Izdaja Farmakopeje Ljudske republike Kitajske iz leta 2020 opisuje cistanche kot "rahlo zračen, sladek in rahlo grenak", kar pomeni, da ima cistanche poseben vonj (Wang et al., 2015). V tradicionalnem sistemu diskriminacije kakovosti kitajskih zeliščnih zdravil je vonj ena od pomembnih podlag za presojo kakovosti zdravilnih zelišč, zato je študija hlapnih sestavin Cistanche zelo pomembna.
Zaenkrat obstajata dve glavni tehniki za analizo hlapnih organskih spojin v hrani, ena je ta, da lahko elektronski nos analizira sestavo arome hrane v realnem času, druga pa je ta, da lahko tehnologija kromatografije natančno identificira kemično sestavo (Rusinek et al., 2021). Med njimi naprave z elektronskim nosom (e-nos), ki so običajno sestavljene iz niza naprav za elektrokemično zaznavanje, tehnologije elektronskega zaznavanja arome (EAD) vplivajo na natančnost zaznavanja elektronskega nosu, zato je treba izbrati ustrezno zaznavanje elektronski nos za različne vzorce zaznavanja. Naprave z elektronskim nosom (e-nos) imajo lastnosti hitre detekcije, visoke občutljivosti in širokega detekcijskega območja, vendar je zaradi nekoliko manjše ponovljivosti rezultatov praktična uporaba omejena (Rasekh, Karami, Wilson in Gancarz, 2021; Slimani et al., 2020). Tehnologija kromatografije v glavnem vključuje HPLC-MS in GC-MS itd., s sistemom tekočinske ali plinske kromatografije kot separacijskim sistemom, masno spektrometrijo kot detekcijskim sistemom, prek spektrograma relativne molekulske mase in informacij o strukturi kemikalije, združenih v pridobiti kemične podrobnosti, čas predobdelave vzorca je dolg, vendar ima visoko ločitev, visoka selektivnost omogoča visoko natančnost in visoko ponovljivost rezultatov. Trenutno je bila cistanča identificirana večinoma s HPLC-MS analizo kemijske sestave, malo je študij o okusu Herba Cistanches. Na primer, ekstrahirali hlapne snovi cistanche z metodo destilacije in ekstrakcije in izolirali 24 kemičnih komponent z metodo GC/MS (Hui, Hou, Li in Guang, 2003), in končno analizirano in potrjeno z IR in EI-MS. GC-MS smo uporabili za analizo hlapnih snovi socvetja Cistanche in na koncu identificirali 40 hlapnih spojin (Qiao et al., 2012). Predobdelava vzorcev pri teh metodah je bolj okorna, kar ima večji vpliv na eksperimentalne rezultate, poleg tega je potrebno več časa za odpravljanje napak v pogojih detekcije v zgodnji fazi, ki ima višje tehnične zahteve.
V zadnjih letih se je plinska kromatografska ionska migracijska spektroskopija (GC-IMC) kot nastajajoča tehnologija zaznavanja zaradi svoje ultra-visoke občutljivosti, ultra-visoke analitične hitrosti, preprostosti in enostavnega delovanja široko uporabljala na področjih, vključno z analiza okusa hrane, odkrivanje strupenih kemikalij. HS-GC-IMS ima prednosti visoke analitične učinkovitosti in visoke stopnje vizualizacije ter je dober pri analizi hlapnih in polhlapnih snovi (Zhou, Dai, Guo, Wang in Shi, 2020). Tako kot mi, Wenjiang Dong et al. analiziral hlapne spojine v zelenih kavnih zrnih s tehnologijo HS-SPME/GC-MS za določitev kakovosti kavnih zrn (Dong, Tan, Zhao, Hu in Lu, 2015). Tako je ta članek poskušal uporabiti tehnologijo HS-GC-IMC za analizo sestave hlapnih organskih spojin in prstnega odtisa cistanche, obdelane z različnimi metodami, ter uporabil analizo glavnih komponent in vrednotenje podobnosti za analizo razlike v vsebnosti hlapnih organskih spojin cistanche, obdelane v različne načine, da bi zagotovili nove ideje za identifikacijo in zaznavanje okusa izdelkov cistanche, obdelanih z različnimi metodami obdelave.
2. Materiali in metode
2.1. Cistanche vzorec
Sinergistični prašek cistanche: sveža cistanche se očisti in odstrani, izvede se obdelava učinkovitosti, zbrana tekočina pa se doda v stepalnik za mokro drobljenje, suši, dokler vsebnost vode ni manjša od 5 odstotkov, in na koncu se izvede sekundarno drobljenje ven.
Prah svežega cistancheja: Sveže cistanche se očisti in odstrani, postavi se stepalnik za mokro drobljenje, suši, dokler vsebnost vlage ni manjša od 5 odstotkov, in na koncu se izvede drugo drobljenje.
Ultra fin prah Cistanche: sveže cistanche očistimo in odstranimo, damo v stepalnik za mokro drobljenje, sušimo, dokler vsebnost vode ni nižja od 5 odstotkov, in na koncu drugo drobljenje, nastali vzorec pa damo v ultra-micro pulverizer za ultra fino drobljenje, nato pa se prašek cistanche preseje (število očes je večje ali enako 300 mesh), prašek pa se zbere po situ.
Vodni izvleček prahu Cistanches Herba: Najprej operemo celotno svežo cistančo in jo odstranimo, kuhamo v sopari 25 minut, nato pa cistančo zberemo, da se obori tekočina. Nato dajte poparjeno cistančo v posodo za peskanje pri 70 stopinjah, da se suši 7–8 ur, vzemite ven posušeno cistančo in jo narežite (približno 5 mm debelo), ponovno sušite 1{{19} } h, tako da je vsebnost vlage manjša od 10 odstotkov. Nato stehtajte posušene rezine cistanche in dodajte destilirano vodo, razmerje med krmo in tekočino je 1:10 (g/mL), namakajte 30 minut, pražite 1 uro, več kot 200 mesh cedilo. Zgornjo destilirano vodo dodajte preostalemu ostanku cistanche in ponovite zgornje korake. Ponovite dvakrat in na koncu zberite vse ekstrakte za dekompresijsko koncentracijo (vakuum -0,08Mp, temperatura 65 stopinj), da dobite ekstrakt z relativno gostoto približno 1,30. Končno se ekstrakt postavi v vakuumsko sušilno škatlo (stopnja vakuuma je večja kot -0,08Mp, temperatura 70 stopinj), sušijo, dokler vsebnost vlage vzorca ni manjša od 5 odstotkov, vzorec pa zdrobijo v prah z velikostjo več kot 80 mesh.
Etanolni izvleček Cistanches Herba v prahu: sveže cistanche operemo in odstranimo, narežemo na 5 mm debele rezine, dodamo 70 odstotkov etanola, razmerje tekočine je 1:10, namakamo 30 minut (namočiti je treba samo enkrat). Z uporabo Soxellovega ekstraktorja je refluksna ekstrakcija 1,5 ure. Dodajte še 70 odstotkov etanola in dvakrat ponovite zgornje korake. Združite tri ekstrakcijske raztopine, izvedite dekompresijsko koncentracijo in naslednji koraki so enaki kot pri vodi za dvig praška cistanche.
Sveža cistanča, uporabljena v poskusu, je bila kupljena pri Inner Mongolia Sankou Biotechnology Co., Ltd., ves prah cistanče je treba zapakirati, sterilizirati in shraniti v suhem okolju za kasnejšo uporabo.
2.2. Sistem HS-GC-IMS
Analize vzorcev Cistanches Herba so bile dokončane na napravi za spekter mobilnosti ionov v plinski fazi FlavourSpec® (oddelek GAS Shandong Hai Neng Science Instrument Co., Ltd., Shan-dong, Kitajska)
Najprej smo vzorec 0.5 g dali v 20-ml vialo z vzorcem nad prostorom, nato pa vzorec inkubirali pri 70 stopinjah 20 minut. Nato je bila hitrost centrifuge 500 vrt / min, temperatura igle za injiciranje pa 85 stopinj. Na koncu je bil vbrizgan 200 μL vzorec.
GC, opremljen s kromatografsko kolono MXT{{0}} (15 m × 0,53 mm), je bil uporabljen za ločevanje pri 60 stopinjah, N2 (čistost večja ali enaka 99,999 odstotka) je bil uporabljen kot nosilni plin, pretok pa je bil: 0–2 min - 2 ml/min; 2–10 min - 2–10 ml/min; 10–20 min - 10–100 ml/min, po 20 minutah je bila analiza ustavljena. Odnašajočo cev vzdržujemo pri 45 stopinjah pod N2 kot odnašajočim plinom pri 150 ml/min.
Temperatura IMS je bila nastavljena na 45 stopinj.
2.3. Statistična analiza
Programska oprema za analizo podatkov vključuje Laboratory Analytical Viewer (LAV) in programsko opremo za iskanje po knjižnicah GC-IMS, ki se lahko izvede iz različnih zornih kotov. LAV je vključeval VOCal in tri vtičnike, VOCal, ki je bil uporabljen za ogled analitičnega spektra ter kvalitativno in kvantitativno analizo podatkov. Vsaka točka v diagramu predstavlja hlapno organsko spojino. Kvalitativno analizo snovi je mogoče izvesti v kombinaciji z vgrajeno bazo podatkov programske opreme. Vtičnik reporter se uporablja za neposredno primerjavo spektralnih razlik med različnimi izdelki, kot so različni spektri vzorcev in dvodimenzionalni spektri pogleda od zgoraj. Vtičnik galerijskega izrisa je bil uporabljen za primerjavo prstnih odtisov med vzorci in vizualno primerjavo razlik HOS med različnimi vzorci; Za skupinsko analizo vzorcev je bil uporabljen vtičnik Dynamic PCA, kar je bilo priročno za hitro določanje vrste neznanih vzorcev.
Analiza glavnih komponent je bila uporabljena za določitev razmerij med različno obdelanimi vzorci cistanche in zaznavnimi hlapnimi organskimi spojinami. Podatkovna matrika PCA za statistično analizo rezultatov kromatografskih testov je imela 38 stolpcev (imena hlapnih spojin) in 15 vrstic (različno obdelani vzorci). Vhodna matrika je bila samodejno prilagojena.
3. Rezultati in razprava
3.1. HS-GC-IMS topografske ploskve različnih metod zdravljenja na cistančah
V tej študiji je bil HS-GC-IMS uporabljen za analizo razlik hlapnih spojin pri različnih metodah zdravljenja cistanche. Podatki so bili predstavljeni s HS-GC-IMS generiranim 3D-spektrom vSlika 1, vključuje retencijski čas, čas migracije in največjo intenzivnost. OdSlika 1, so hlapne spojine pri različnih obdelavah cistanč zelo podobne, vendar obstajajo razlike znotraj rdečih krogov in intenziteta signala je nekoliko drugačna.
Slika 1. 3D topografske risbe.
Da bi imeli boljše opazovanje, smo za podrobno primerjavo teh vzorcev uporabili pogled od zgoraj. Celotno ozadje pogleda od zgoraj je modro, rdeča navpična črta na abscisi 1.0 pa je vrh trganja (reaktivni ionski vrh, normaliziran). Vsaka točka desno od vrha RIP predstavlja hlapljivo organsko spojino. Ordinatna koordinata predstavlja retencijski čas(-e) plinske kromatografije, abscisa pa čas migracije ionov (proces normalizacije). Kot je razvidno izSlika 2a se večina signalov pojavi pri retencijskem času 100–800 s in času odmika 1,0–1,7 ms. Barva predstavlja moč signala snovi, bela označuje nižjo intenziteto, rdeča pa višjo intenzivnost. Temnejša kot je barva, večja je intenzivnost.
Da bi bolj očitno primerjali učinke različnih metod zdravljenja na cistančne hlapne snovi,Slika 2b izbere spektre vzorca (a) kot referenco in odšteje referenčno obdelavo spektrov drugih 4 vzorcev, da dobi primerjalni graf vzorčne razlike. Če so vzorčne hlapne organske spojine konsistentne, je ozadje po odbitku belo, če obstaja razlika med obema, rdeča pomeni, da je koncentracija snovi višja od referenčne, modra pomeni, da je koncentracija snovi nižja od referenca in temnejša kot je barva, večja je koncentracija. Če primerjamo vzorca a in b, lahko ugotovimo, da je koncentracija hlapnih organskih spojin, vsebovanih v b, bistveno višja kot pri a med časom drifta 1,2–1,6 ms. Analiza je pokazala, da lahko cistanche med sinergističnim procesom sprosti nekatere hlapne sestavine, kar zmanjša koncentracijo hlapnih sestavin, ki so obdržane v prahu cistanche, in vpliva na okus cistanche (Yang et al., 2021). Če primerjamo vzorce a in c, lahko ugotovimo, da je čas drifta v območju 1,4–1,6 ms, koncentracijska razlika med vzorcema pa je različna. Analiza je bila posledica dejstva, da so se kemijske ali fizikalne lastnosti nekaterih hlapnih snovi spremenile, ko je bilo sito zdrobljeno z ultra finim mlinom (Zhao et al., 2009), zaradi česar je nestabilen in nagnjen k izhlapevanju in izgubi med shranjevanjem ali delovanjem (YBLi, Li, Liu in Lu, 2020), kar povzroči zmanjšanje koncentracije preostalih hlapnih snovi. Iz primerjalne tabele razlik vzorcev d in e je mogoče ugotoviti, da je razlika med praškom cistanke in praškom mehkega mesa ter praškom kuhane na pari na splošno enaka, vendar v območju retencijskega časa 10{{ 7}}–200 s in časom premikanja 1,0–1,3 ms so bile pomembne razlike v koncentracijah hlapnih snovi vodnega izvlečka cistanche in alkoholnega ekstrakta cistanche, hlapne snovi vodnega ekstrakta cistanche pa so bile večinoma koncentrirane blizu retencijskega časa 1,0 ms in koncentracija je bila visoka, medtem ko so bile hlapne snovi alkoholnega izvlečka cistanke razpršene in nekoliko višje. Lahko se analizira, da se lahko med ekstrakcijo cistanche iz etanola zaradi "podobne fazne topnosti" med postopkom ekstrakcije izgubijo hlapne snovi, netopne v etanolu, kar ima za posledico nižjo koncentracijo nekaterih hlapnih snovi (Xu et al., 2014). Mogoče je tudi, da ker je etanol sam hlapen, obstajajo hlapne snovi, ki hlapijo z etanolom med postopkom koncentracije, kar povzroči nižje koncentracije. Po drugi strani pa se vodni izvlečki Cistanche lahko izgubijo pri filtraciji zaradi dejstva, da so nekatere hlapne snovi netopne v vodi ali netopne v vodi, kar ima za posledico nizko končno koncentracijo zaznave.
3.2. Identifikacija hlapnih komponent iz cistanč, obdelanih z različnimi metodami obdelave
Ugotovljeno je bilo, da Cistanche vsebuje 49 hlapnih spojin, ki vključujejo predvsem eterična olja, 17 feniletanoidnih glikozidov (PhG) in identificiranih je bilo 10 iridoidov (Xu et al., 2014). Hui et al. uporabil metodo GC/MS za potrditev, da hlapno olje cistanche vsebuje 24 kemikalij, kot so 3 aldehidi, 2 fenola, 3 alkoholi in 3 ketoni, evgenol pa je glavna sestavina hlapnega olja cistanche (Hui et al., 2003).
V tej raziskavi je analiza hlapnih spojin cistanche, obdelanih z različnimi obdelavami, uporabila HS-GC-IMS, da bi podala informacije o kvalitativni karakterizaciji. Kot je prikazano vSlika 3, abscisa predstavlja diferencialni čas, ordinata predstavlja čas(e) razrešitve, rdeče številke pa ustrezajo spojinam vTabela 1. Odkritih je bilo skupno 48 vrhov iz vzorca in identificiranih je bilo 32 hlapnih spojin, vključno s 5 ketoni, 5 alkoholi, 17 aldehidi, 1 furani, 1 lakton, 3 estri. Med njimi so spojine 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 in metil heksanoat cistanhe so imeli oblike monomerov in dimerov.
Slika 3. HS-GC-IMS spektri cistanche po obdelavi metod zdravljenja. Številke so identificirane hlapne komponente. a: sinergistični prašek jajčeca, b: prašek svežega jajca, c: prašek super mikro mesnega praška, d: vodni izvleček praška jajčeca Herba, e: etanolni izvleček praška jajčeca herba.
