HS-GC-IMS Detectie van vluchtige organische stoffen in cistanchepoeders onder verschillende behandelingsmethoden
Jul 13, 2022
3.3. Galerijpercelen van cistanche met verschillende behandelingen verwerking
Om duidelijk de verschillen in specifieke te vergelijkenvluchtige stoffenincistancheselecteer van elke behandeling alle onderstaande pieken voor vergelijking van vingerafdrukken (Fig. 4). Elke rij in Fig. 4 vertegenwoordigt alle signaalpieken die in het monster zijn geselecteerd, en elke kolom vertegenwoordigt de signaalintensiteit van dezelfde vluchtige stof in verschillende monsters, de tint van de kleur van de afzonderlijke punten vertegenwoordigt het gehalte van de stof in het monster en hoe helderder de kleur aangeeft, hoe hoger het gehalte aan vluchtige componenten in het monster. De figuren in Fig. 4 vertegenwoordigen stoffen die nog niet zijn gekarakteriseerd in de migratiespectrumbibliotheek die in het monster is gedetecteerd.
Afb. 4. Vingerafdruk van vluchtige verbindingen van cistanche. a: synergetisch cistanchepoeder, b: vers cistanchepoeder, c: super micro-vleescistanchepoeder, d: het waterextract van Cistanches Herba-poeder, e: het ethanolextract vanCistanches Herba poeder.
Zoals getoond in Fig. 4 heeft a de minste VOS-soorten en -concentraties, en heeft b de meest vluchtige stoffen en de meeste concentraties. Het is duidelijk dat synergetische behandeling de vervluchtiging van vluchtige stoffen incistanche, zodat het gehalte en de soorten vluchtige stoffen die in cistanche worden vastgehouden, worden verminderd. Zoals te zien is in figuur 4, zijn de vluchtige stoffen die in acetoïne worden gedetecteerd voornamelijk acetoïne, gemarkeerd als regio A in de figuur. Over b zijn de gedetecteerde vluchtige stoffen 2-methylpropanol, 3-methylbutyral, 2-methylbutyral, valeraldehyde, propylacetaat, fenylacetaldehyde, linalool, E−2-caprylyl, E−{ {5}}heptanal, E−2-hexanal, E−2-valeraldehyde, methylheptenon, octanal, 2-pentylfuran, enz., gemarkeerd als B-gebied in Fig. 4, waaronder, E−2-hexanal, E−2-heptanal, 2-methylbutyraldehyde, E−2-caprylyl, E−2-valeraldehyde, octanaldehyde, methylheptenon en {{15 }}methylpropanol hebben monomeer- en dimeervormen. De vluchtige stoffen die in c worden gedetecteerd, zijn onder meer heptanal, 2,3-butaandion, nonaldehyde en E−2-nonal, enz., die in Fig. 4 als regio C zijn aangeduid, waarbij nonaldehyde en heptanal twee vormen hebben : monomeer en dimeer. De vluchtige stoffen die in d worden gedetecteerd zijn methylpropionaldehyd, 3-methylthioalcuraldehyd en furfural, enz. Die zijn gemarkeerd als gebied D in Fig. 4, waaronder methylpropionaldehyd en furfural in twee vormen. De vluchtige stoffen die in e worden gedetecteerd, zijn ethylacetaat en n-propanol, enz., die in Fig. 4 zijn aangeduid als het E-gebied, ethylacetaat is aanwezig in monomeervorm.
Uit Fig. 4 blijkt dat de karakteristieke vluchtige stof van cistanche met synergetische behandeling acetoïne was, de karakteristieke vluchtige stoffen vanverse cistanchezijn voornamelijk alcoholen, aldehyden en ketonen, en de vluchtige stoffen van cistanche na ultramicrobehandeling zijn voornamelijk aldehyden, en de karakteristieke componenten van cistanchewaterpoeder zijn ook voornamelijk aldehyden, maar ze verschillen van de aldehydestoffen bij ultramicrobehandeling. Het cistanchealcoholpoeder bevat esters en alcoholen, die beter herkenbaar zijn van smaak en een bijzondere smaak hebben. In verwante onderzoeken werd gevonden dat een toename van de alcoholconcentratie bijdroeg aan een toename van het estergehalte en de variëteit, dit kan een van de redenen zijn voor de vluchtige organische stoffen die cistanche beïnvloeden (Wei, Ma, Cao, Sun, & Fang, 2018). De meeste ketonen hebben een melkachtige en fruitige smaak (Feng, Wang, Ji, Min, & Yan, 2021), die kan worden gebruikt als een index om de geoxideerde smaak te evalueren, en het karakteristieke vluchtige ingrediënt in het synergetische cistanchepoeder is aceton, dat kan worden beschouwd om de fruitige smaak van cistanche te versterken, maar er is een nadeel van gemakkelijke oxidatie. Bovendien kan cistanche tijdens het kookproces chemische veranderingen ondergaan tussen verschillende chemicaliën, wat een van de redenen kan zijn voor de vermindering van het chemische gehalte en typen in synergetische cistanche (Ai, Zhang, Li, Sun, & Liu, 2021). Bij het onderzoek naar de vluchtige componenten van gele thee bleek dat geraniol en linalool hoog zijn en de belangrijkste vluchtige verbindingen zijn met pure, zoete aroma's (Shi et al., 2021). Van geraniol en linalool is ook gemeld dat ze belangrijke vluchtige stoffen zijn in groene en zwarte thee, die een belangrijke rol spelen in de aromakwaliteit van theebladeren (Joshi & Gulati, 2015; Liu et al., 2018), en van de vijf monsters, linalool gehalte was het hoogst in verse cistanche, wat suggereert dat verse cistanche meer geschikt kan zijn voor het maken van gesneden cistanche-dranken. Ethylacetaat is een vluchtige component met een fruitige smaak, die vaak wordt gebruikt als een belangrijke basis voor het beoordelen van de vluchtige componenten van vruchtensappen en likeuren. In gearomatiseerde likeuren is ethylacetaat een van de belangrijkste verbindingen bij het beoordelen van smaak (J. Tang et al., 2021). Ethylacetaat in cistanche is een karakteristieke vluchtige verbinding met een unieke geur, en volgens deze eigenschap is een reeks vancistanche wijnproductenkan worden ontwikkeld. Nonaldehyde heeft een zoete smaak en een fruitige smaak (Nunes, Coimbra, Saraiva, & Rocha, 2008), en het gehalte aan nonaldehyde in het cistanchewaterextract is hoog, wat kan worden beschouwd als zoet en fruitig. basis kunnen poederbereidingsproducten worden ontwikkeld. Bovendien kan kwantitatieve analyse worden uitgevoerd op basis van de karakteristieke vluchtige verbindingen die na verschillende behandelingen in cistanche aanwezig zijn, en kan een database met vluchtige verbindingen worden opgezet om een theoretische basis te bieden voor de kwaliteitsidentificatie van cistanche-gerelateerde producten.
Voor meer info over cistanche voordelen
3.4. Clusteranalyse van verschillende behandelingen van cistanche
3.4.1. Dynamische PCA van monsters
Principale componentenanalyse (PCA) was een multivariate statistische methode. Het evalueert de regelmaat en het verschil tussen steekproeven door middel van reductieverwerking van gegevensdimensionaliteit, en wordt voornamelijk toegepast op clusteranalyse van gegevens en visualisatie van hoogdimensionale gegevens (MQ Li et al., 2019; Yao et al., 2020). Hoogwaardige hoofdcomponentenanalysemodellen worden over het algemeen beschouwd als modellen met een cumulatief bijdragepercentage van 60 procent of meer voor PC1 en PC2 (Feng, Wang, He, et al., 2021).
Door de hoofdcomponentenanalyse van cistanche is gebleken dat PC1 54 procent is, PC2 19 procent en het cumulatieve totale bijdragepercentage 73 procent is, wat kan worden beschouwd als een hoogwaardig model om de effecten van verschillende behandelmethoden te onderscheiden over de vluchtige stoffen van cistanche. Zoals getoond in Fig. 5, bevindt a zich in de negatieve score van PC2 en het 0 gebied van PC1, d bevindt zich in de positieve score van PC2 en het negatieve scoregebied van PC1, b bevindt zich in de positieve score van PC2 en de positieve waarde van PC1, e bevindt zich in het negatieve scoregebied van PC2 en de negatieve score van PC1, c bevindt zich in de negatieve score van PC2 en het positieve scoregebied van PC1, er is een duidelijke mate van differentiatie tussen de vijf, waarbij de positie van b, c, d en e vergelijkbaar is met de vier kwadranten van de coördinatenas, en de positie van een positie vergelijkbaar is met de negatieve halve as van de verticale as. Er is een duidelijk onderscheid tussen positieve en negatieve regio's. De resultaten toonden aan dat verschillende behandelingen een groot verschil hadden in de smaakstoffen van cistanche, en HS-GC-IMS in combinatie met multivariate statistieken is een efficiënt hulpmiddel om een intuïtief en snel resultaat te krijgen van cistanchepoedermonsters. De belangrijkste reflectie van deze analyse was echter dat er verschillen zijn in vluchtige organische stoffen tussen verschillende behandelingen van cistanche, en de relatie tussen elke vluchtige verbinding en behandeling is niet duidelijk. In soortgelijk onderzoek, door de variatierelatie tussen de belangrijkste vluchtige organische stoffen van koffiebonen uit verschillende bronnen in het brandproces te analyseren. Er is duidelijk gevonden dat de dominante chemische componenten in koffiebonen van verschillende oorsprong en de relatie daartussen duidelijk zijn geïdentificeerd (Gancarz et al., 2022); Khadamoradi et al. (Khodamoradi, Mirzaee-Ghaleh, Dalvand, & Sharifi, 2021) vergeleken PCA-analyse met twee andere analytische methoden om significante verschillen te identificeren in de invloed van vluchtige organische stoffen in basilicum op de toepassing van stikstofmest.
Afb. 5. PCA van verschillende monsters. a: synergetisch cistanchepoeder, b: vers cistanchepoeder, c: super microvlees cistanchepoeder, d: het waterextract van Cistanches Herba-poeder, e: het ethanolextract van Cistanches Herba-poeder.
3.4.2. Vingerafdrukovereenkomstanalyse door gebruik te maken van euclidische afstand
Euclidische afstand is een clusteranalysemethode, het principe van het bepalen van de gelijkenis van deze methode is de afstandscoëfficiënt, als de coëfficiënt groot is, is het verschil tussen de twee ook groot, wat een positieve correlatie aangeeft. Omgekeerd, hoe kleiner de coëfficiënt, hoe kleiner en meer vergelijkbaar het verschil tussen de twee (Sun, Yan, Hou, Li, & Wang, 2015; YZ; Tang, 2019). Door het Euclidische afstandsgelijkheidsalgoritme toe te passen om de kwaliteit van twee Chinese geneeskrachtige kruiden te evalueren, werd ontdekt dat het algoritme de kwaliteit van Chinese medicijnen nauwkeurig en betrouwbaar kan evalueren (QH, Z., JY, & JW, 2018). Fig. 6 toont vingerafdrukovereenkomst op basis van Euclidische afstand, en Tabel 2 geeft de Euclidische afstandswaarden tussen de vijf weer.
Afb. 6. Vingerafdrukovereenkomst gebaseerd op Euclidische afstand van verschillende monsters. a: synergetisch cistanchepoeder, b: vers cistanchepoeder, c: super microvleescistanchepoeder, d: het waterextract van cstanches herbapoeder, e: het ethanolextract vancistanches kruidenpoeder.
4. Conclusie
Samenvattend tonen de resultaten van de huidige studie aan dat de HS-GC-IMS-methode werd gebruikt om smaakstoffen te detecteren in op verschillende manieren behandeld cistanchepoeder, met in totaal 48 pieken, 32 verbindingen geïdentificeerd, waaronder 5 ketonson, 5 alcohol, 17 aldehydesaldehyde, 1 furanen, 1 lactonlacton, 3 esterester. Vanwege de beperkingen van HS-GS-IMS-detectie en het feit dat 34 signaalpieken nog niet zijn bepaald, kan verdere kwalitatieve analyse worden uitgevoerd door GC-MS (Gaschromatografie-massaspectrometrie) of HPLS-MS (High Performance Liquid Chromatography -Massaspectrometrie).
Door spectrogramanalyse kan intuïtief worden vastgesteld dat het cistanchepoeder meer esterverbindingen bevat, die kunnen worden gebruikt als een van de kenmerken van het product om het cistancheproduct met ethanolextractie te identificeren. Tegelijkertijd werd gevonden dat de verscheidenheid aan vluchtige verbindingen in cistanche na synergetische behandeling was verminderd, maar acetoïne kon worden gebruikt als een kenmerkende marker. Verse cistanche kan meer soorten vluchtige verbindingen in grotere mate bewaren. Als de VOC's voornamelijk aldehyden zijn die in de test worden aangetroffen, kan het cistanche zijn na een ultramicrobehandeling en waterextractiebehandeling. Bovendien werd door middel van hoofdcomponentenanalyse gevonden dat de vijf behandelingsmethoden significante verschillen hadden in het samenstellingseffect van vluchtige chemicaliën in cistanche. In hetzelfde type onderzoek werden esters en olefinen geïdentificeerd als de belangrijkste vluchtige stoffen om de Fuji-appelcategorie te onderscheiden, en er werd vastgesteld dat de verpakkingsomgeving het aromaverschil tussen verschillende soorten appels (Yudong, Haijing, Zhen, Zhemin, & Xian, 2021). Bij de analyse van Dongbei Suancai's karakteristieke vluchtige stoffen door HS-GC-IMS en PCA, werd het verschil in VOS-gehalte in elk fermentatiestadium opgehelderd en werd vastgesteld dat 3-methylbutanol een karakteristieke stof is die wordt geproduceerd door fermentatie na de toevoeging van de startercultuur Lactobacillus plantarum LND 399 (Han, Wang, Zhang, Li, & Gao, 2022). Om de relatie tussen de ingrediënten en de behandeling van cistanche beter te begrijpen, kan een eenvoudige lineaire relatie worden gebruikt in latere onderzoeken voor correlatieanalyse (Granato, Santos, Escher, Ferreira, & Maggio, 2018). Tot slot, op basis van de euclidische afstand om de gelijkenis van vingerafdrukken te beoordelen en te analyseren, en de vluchtige stoffen in vers cistanchepoeder en met water opgetild cistanchepoeder, waren de meest significante, en kon de relatie tussen elke vluchtige organische component en behandelingsmodus verder worden bestudeerd in combinatie met elektronische neus of HPLS-MS en GC-MS.
Met deze voordelen dient de combinatie van HS-GC-IMS en PCA als een handig hulpmiddel om te identificeren en classificerencistanche monsters, die potentiële toepassingswaarde heeft in de voedingsindustrie.
