HS-GC-IMS Откриване на летливи органични съединения в прахове от Cistanche при различни методи на обработка
Jul 13, 2022
3.3. Галерия парцели от цистанч с различни обработки обработка
За да се сравнят ясно разликите в конкретнителетливи веществавцистанчеот всяко третиране изберете всички пикове по-долу за сравнение на пръстови отпечатъци (фиг. 4). Всеки ред на Фиг. 4 представлява всички сигнални пикове, избрани в пробата, и всяка колона представлява интензитета на сигнала на едно и също летливо вещество в различни проби, нюансът на цвета на отделните точки представлява съдържанието на веществото в пробата и колкото по-ярък е цветът, толкова по-високо е съдържанието на летливия компонент в пробата. Цифрите на Фиг. 4 представляват вещества, които все още не са характеризирани в библиотеката на миграционния спектър, открита в пробата.
Фиг. 4. Пръстов отпечатък на летливи съединения на цистанхе. a: синергичен прах от Cistanches, b: пресен прах от Cistanches, c: супер микро месен прах от Cistanches, d: воден екстракт от Cistanches Herba на прах, e: етанолов екстракт отCistanches Herba на прах.
Както е показано на фиг. 4, a има най-малко видове и концентрации на ЛОС, а b има най-много летливи вещества и повечето концентрации. Може да се види, че синергичното третиране ще ускори изпаряването на летливите вещества вцистанче, така че да се намали съдържанието и видовете летливи вещества, задържани в цистанхата. Както може да се види от фиг. 4, летливите вещества, открити в ацетоина, са главно ацетоин, маркиран като регион А на фигурата. Относно b откритите летливи вещества са 2-метилпропанол, 3-метилбутирал, 2-метилбутирал, валералдехид, пропил ацетат, фенилацеталдехид, линалол, E−2-каприлил, E−{ {5}}хептанал, E−2-хексанал, E−2-валералдехид, метилхептенон, октанал, 2-пентилфуран и т.н., отбелязани като B област на Фиг. 4, сред тях, E−2-хексанал, E−2-хептанал, 2-метилбутиралдехид, E−2-каприлил, E−2-валералдехид, октаналдехид, метилхептенон и {{15 }}метилпропанолът има мономерни и димерни форми. Летливите вещества, открити в c, включват хептанал, 2,3-бутандион, ноналдехид и E−2-nonal и т.н., които са означени като област C на фиг. 4, където ноналдехидът и хептаналът имат две форми : мономер и димер. Летливите вещества, открити в d, са метилпропионалдехид, 3-метилтиоалкуралдехид и фурфурал и др. Които са маркирани като област D на фиг. 4, сред тях метилпропионалдехид и фурфурол съществуват в две форми. Летливите вещества, открити в e, са етилацетат и n-пропанол и т.н., които са означени като Е област на фиг. 4, етилацетатът присъства под формата на мономер.
От фиг. 4 може да се установи, че характерното летливо вещество на цистанче със синергично третиране е ацетоин, характерните летливи вещества напрясна цистанчеса главно алкохоли, алдехиди и кетони, а летливите вещества на цистанче след ултрамикро третиране са главно алдехиди, а характерните компоненти на водния прах на цистанче също са главно алдехиди, но те са различни от алдехидните вещества при ултрамикро третиране. Алкохолът цистанче на прах съдържа естери и алкохоли, които са по-разпознаваеми на вкус и имат специален вкус. В свързани проучвания беше установено, че повишаването на концентрацията на алкохол допринася за увеличаване на съдържанието и разнообразието на естери, това може да е една от причините за летливите органични съединения, които засягат цистанхата (Wei, Ma, Cao, Sun и Fang, 2018). Повечето от кетоните имат млечен и плодов вкус (Feng, Wang, Ji, Min, & Yan, 2021), който може да се използва като индекс за оценка на окисления вкус, а характерната летлива съставка в синергичния цистанчен прах е ацетон, който може да се счита, че подобрява плодовия вкус на цистанче, но има недостатък на лесното окисление. Освен това, цистанче може да претърпи химични промени между различни химикали по време на процеса на готвене, което може да е една от причините за намаляването на съдържанието на химикали и видовете в синергичните цистанчи (Ai, Zhang, Li, Sun, & Liu, 2021). При изследването на летливите компоненти на жълтия чай беше установено, че гераниолът и линалолът са с високо съдържание и са основните летливи съединения с чисти, сладки аромати (Shi et al., 2021). Също така се съобщава, че гераниолът и линалолът са важни летливи вещества в зеления и черния чай, играейки важна роля в качеството на аромата на чаените листа (Joshi & Gulati, 2015; Liu et al., 2018), а сред петте проби линалолът съдържанието е най-високо в пресен цистанш, което предполага, че пресният цистанш може да е по-подходящ за приготвяне на напитки от нарязан цистанш. Етилацетатът е летлив компонент с плодов вкус, който често се използва като важна основа за преценка на летливите компоненти на плодовите сокове и алкохолни напитки. В ароматизираните течности етилацетатът е едно от ключовите съединения при преценката на вкуса (J. Tang et al., 2021). Етилацетатът в цистанче е характерно летливо съединение с уникален аромат и според тази характеристика серия отвинени продукти Cistancheможе да се развие. Ноналдехидът има сладък вкус и плодов аромат (Nunes, Coimbra, Saraiva, & Rocha, 2008), а съдържанието на ноналдехид във водния екстракт от цистанче е високо, което може да се счита, че има сладък вкус и плодов вкус, и на това могат да се разработят продукти за приготвяне на прах. Освен това може да се извърши количествен анализ в съответствие с характерните летливи съединения, присъстващи в цистанче след различни обработки, и може да се създаде база данни за летливи съединения, за да се осигури теоретична основа за идентифициране на качеството на cпродукти, свързани с истанче.
За повече информация относно предимствата на Cistanche
3.4. Клъстерен анализ на различни лечения на цистанхе
3.4.1. Динамичен PCA на проби
Анализът на главните компоненти (PCA) е многовариантен статистически метод. Той оценява редовността и разликата между пробите чрез обработка на намаляване на размерността на данните и се прилага главно за клъстерен анализ на данни и визуализация на данни с голямо измерение (MQ Li et al., 2019; Yao et al., 2020). Висококачествените модели за анализ на основните компоненти обикновено се считат за модели, които имат кумулативен процент на принос от 60 процента или повече за PC1 и PC2 (Feng, Wang, He, et al., 2021).
Чрез анализа на главния компонент на цистанхе се установява, че PC1 е 54 процента, PC2 е 19 процента, а кумулативният общ процент на принос е 73 процента, което може да се счита за висококачествен модел за разграничаване на ефектите от различните методи на лечение върху летливите вещества на цистанхата. Както е показано на Фиг. 5, a е разположен в отрицателния резултат на PC2 и 0 областта на PC1, d е разположен в положителния резултат на PC2 и отрицателния резултат на PC1, b е разположен в положителния резултат на PC2 и положителната стойност на PC1, e се намира в областта на отрицателния резултат на PC2 и отрицателния резултат на PC1, c се намира в областта на отрицателния резултат на PC2 и областта на положителния резултат на PC1, има ясна степен на диференциация между петте, където позицията на b, c, d и e е подобна на четирите квадранта на координатната ос, а позицията на позиция е подобна на отрицателната полуос на вертикалната ос, има ясно разграничение между положителни и отрицателни региони. Резултатите показват, че различните третирания имат голяма разлика в ароматичните вещества на цистанш, а HS-GC-IMS в комбинация с многовариантна статистика е ефективен инструмент за получаване на интуитивен и бърз резултат от проби на цистанш на прах. Въпреки това, основното отражение от този анализ беше, че има разлики в летливите органични съединения между различните лечения на цистанче и връзката между всяко летливо съединение и лечението не е ясна. В подобно изследване, чрез анализиране на връзката между основните летливи органични съединения на кафеените зърна от различни източници в процеса на печене,. Ясно е установено, че доминиращите химически компоненти в кафеените зърна от различен произход и връзката между тях са ясно идентифицирани (Gancarz et al., 2022); Khodamoradi и др. (Khodamoradi, Mirzaee-Ghaleh, Dalvand, & Sharifi, 2021) сравняват PCA анализа с два други аналитични метода, за да идентифицират значителни разлики във влиянието на летливите органични съединения в босилека върху прилагането на азотни торове.
Фиг. 5. PCA на различни проби. a: синергичен прах от Cistanches, b: пресен прах от Cistanches, c: супер микро месен прах от Cistanches, d: воден екстракт от Cistanches Herba на прах, e: етанолов екстракт от Cistanches Herba на прах.
3.4.2. Анализ на подобието на пръстови отпечатъци чрез използване на евклидово разстояние
Евклидовото разстояние е метод за клъстерен анализ, принципът за определяне на сходството на този метод е коефициентът на разстояние, ако коефициентът е голям, разликата между двете също е голяма, показвайки положителна корелация. Обратно, колкото по-малък е коефициентът, толкова по-малка и по-сходна е разликата между двете (Sun, Yan, Hou, Li, & Wang, 2015; YZ; Tang, 2019). Чрез прилагане на алгоритъма за сходство на евклидовото разстояние за оценка на качеството на две китайски лечебни билки беше установено, че алгоритъмът може точно и надеждно да оцени качеството на китайските лекарства (QH, Z., JY, & JW, 2018). Фигура 6 показва сходство на пръстови отпечатъци въз основа на евклидовото разстояние, а таблица 2 представя стойностите на евклидовото разстояние между петте.
Фиг. 6. Сходство на пръстови отпечатъци въз основа на евклидово разстояние на различни проби. a: синергичен прах от цистанче, b: прясно цистанче на прах, c: супер микро месо от цистанче на прах, d: воден екстракт от cstanches herba прах, e: етанолов екстракт отпрах от билка Cistanches Herba.
4. Заключение
В обобщение, резултатите от настоящото изследване показват, че методът HS-GC-IMS е използван за откриване на ароматни съединения в прах от цистанче, третиран по различни начини, с общо 48 пика, 32 идентифицирани съединения, включително 5 кетонизон, 5 алкохол, 17 алдехидзалдехид, 1 фурани, 1 лактон лактон, 3 естер естер. Поради ограниченията на откриването на HS-GS-IMS и факта, че 34 пика на сигнала все още не са определени, по-нататъшен качествен анализ може да се извърши чрез GC-MS (газова хроматография-масспектрометрия) или HPLS-MS (високоефективна течна хроматография -масспектрометрия).
Чрез анализ на спектрограма може интуитивно да се установи, че прахът от цистанче съдържа повече естерни съединения, които могат да се използват като една от характеристиките на продукта за идентифициране на продукта от екстракцията на етанол от цистанче. В същото време беше установено, че разнообразието от летливи съединения в цистанче след синергично третиране е намалено, но ацетоинът може да се използва като характерен маркер. Прясната цистанка може да запази повече видове летливи съединения в по-голяма степен. Ако летливите органични съединения са главно алдехиди, намерени в теста, това може да е цистанче след ултрамикро обработка и обработка с водна екстракция. Освен това, чрез анализ на главните компоненти беше установено, че петте метода на третиране имат значителни разлики в ефекта на композицията на летливите химикали в цистанш. В същия тип изследване естерите и олефините бяха идентифицирани като ключови летливи вещества за разграничаване на категорията ябълки Fuji и беше установено, че средата на опаковане може да намали разликата в аромата между различните видове ябълки (Yudong, Haijing, Zhen, Zhemin, & Сиан, 2021 г.). При анализа на характерните летливи вещества на Dongbei Suancai чрез HS-GC-IMS и PCA, разликата в съдържанието на летливи органични съединения на всеки етап на ферментация беше изяснена и беше определено, че 3-метил бутанолът е характерно вещество, получено чрез ферментация след добавянето на закваската Lactobacillus plantarum LND 399 (Han, Wang, Zhang, Li, & Gao, 2022). За по-нататъшно разбиране на връзката между съставките и лечението на цистанхе, проста линейна зависимост може да се използва в следващите проучвания за корелационен анализ (Granato, Santos, Escher, Ferreira, & Maggio, 2018). И накрая, въз основа на евклидовото разстояние, за да се прецени и анализира сходството на пръстовия отпечатък, летливите вещества в пресния прах от цистанче и вдигнатия от вода прах от цистанче са най-значими и връзката между всеки летлив органичен компонент и режима на третиране може да бъде допълнително проучена в комбинация с електронен нос или HPLS-MS и GC-MS.
С тези предимства комбинацията от HS-GC-IMS и PCA служи като полезен инструмент за идентифициране и класифициранепроби от цистанче, който има потенциална приложна стойност в хранително-вкусовата промишленост.
