Detección HS-GC-IMS de compuestos orgánicos volátiles en polvos de cistanche bajo diferentes métodos de tratamiento
Jul 13, 2022
3.3. Parcelas de galería de cistanche con diferentes tratamientos elaborados
Para comparar claramente las diferencias ensustancias volátilesencistanchede cada tratamiento, seleccione todos los picos a continuación para la comparación de huellas dactilares (Fig. 4). Cada fila en la Fig. 4 representa todos los picos de señal seleccionados en la muestra, y cada columna representa la intensidad de la señal de la misma sustancia volátil en diferentes muestras, la sombra del color de los puntos individuales representa el contenido de la sustancia en la muestra , y cuanto más brillante indica el color, mayor es el contenido del componente volátil en la muestra. Las cifras de la Fig. 4 representan sustancias que aún no se han caracterizado en la biblioteca de espectros de migración detectada en la muestra.
Figura 4. Huella de compuestos volátiles de cistanche. a: polvo de cistanche sinérgico, b: polvo de cistanche fresco, c: polvo de cistanche súper micro cárnico, d: extracto acuoso de Cistanches Herba en polvo, e: extracto etanólico deCistanches Herba en polvo.
Como se muestra en la Fig. 4, a tiene la menor cantidad de especies y concentraciones de VOC, yb tiene las sustancias más volátiles y la mayoría de las concentraciones. Puede verse que el tratamiento sinérgico acelerará la volatilización de sustancias volátiles encistanche, de modo que se reduzcan el contenido y tipos de sustancias volátiles retenidas en la cistanche. Como puede verse en la Fig. 4, las sustancias volátiles detectadas en la acetoína son principalmente acetoína, marcada como región A en la figura. Sobre b, las sustancias volátiles detectadas son 2-metilpropanol, 3-metilbutiral, 2-metilbutiral, valeraldehído, acetato de propilo, fenilacetaldehído, linalol, E−2-caprililo, E−{ {5}}heptanal, E−2-hexanal, E−2-valeraldehído, metilheptenona, octanal, 2-pentilfurano, etc., marcados como región B en la Fig. 4, entre ellos, E-2-hexanal, E-2-heptanal, 2-metilbutiraldehído, E-2-caprililo, E-2-valeraldehído, octanaldehído, metilheptenona y {{15 }}metilpropanol tienen formas de monómero y dímero. Las sustancias volátiles detectadas en c incluyen heptanal, 2,3-butanodiona, nonaldehído y E−2-nonal, etc., que están etiquetadas como región C en la Fig. 4, donde el nonaldehído y el heptanal tienen dos formas : monómero y dímero. Las sustancias volátiles detectadas en d son metilpropionaldehído, 3-metiltioalcuraldehído y furfural, etc. Las cuales están marcadas como región D en la Fig. 4, entre ellas, metilpropionaldehído y furfural existen en dos formas. Las sustancias volátiles detectadas en e son acetato de etilo y n-propanol, etc., que están marcadas como la región E en la Fig. 4, el acetato de etilo está presente en forma de monómero.
En la Fig. 4, se puede encontrar que la sustancia volátil característica de la cistanche con tratamiento sinérgico fue la acetoína, las sustancias volátiles características decistanche frescoson principalmente alcoholes, aldehídos y cetonas, y las sustancias volátiles de la cistanche después del ultramicrotratamiento son principalmente aldehídos, y los componentes característicos del polvo de agua de cistanche también son principalmente aldehídos, pero son diferentes de las sustancias aldehídicas en el ultramicrotratamiento. El polvo de alcohol de cistanche contiene ésteres y alcoholes, que son más reconocibles en sabor y tienen un sabor especial. En estudios relacionados, se encontró que un aumento en la concentración de alcohol contribuyó a un aumento en el contenido y la variedad de ésteres, esta puede ser una de las razones de los compuestos orgánicos volátiles que afectan a la cistanche (Wei, Ma, Cao, Sun y Fang, 2018). La mayoría de las cetonas tienen un sabor lechoso y afrutado (Feng, Wang, Ji, Min y Yan, 2021), que se puede usar como índice para evaluar el sabor oxidado, y el ingrediente volátil característico en el polvo de cistanche sinérgico es acetona, que puede considerarse que realza el sabor afrutado de la cistanche, pero tiene la desventaja de que se oxida fácilmente. Además, la cistanche puede sufrir cambios químicos entre varios productos químicos durante el proceso de cocción, lo que puede ser una de las razones de la reducción del contenido y los tipos químicos en la cistanche sinérgica (Ai, Zhang, Li, Sun y Liu, 2021). En el estudio de los componentes volátiles del té amarillo se encontró que el geraniol y el linalol son altos y son los principales compuestos volátiles con aromas puros y dulces (Shi et al., 2021). También se ha informado que el geraniol y el linalool son importantes volátiles en los tés verde y negro, y desempeñan un papel importante en la calidad del aroma de las hojas de té (Joshi & Gulati, 2015; Liu et al., 2018), y entre las cinco muestras, el linalool el contenido fue más alto en la cistanche fresca, lo que sugiere que la cistanche fresca puede ser más adecuada para preparar bebidas de cistanche en rodajas. El acetato de etilo es un componente volátil con un sabor afrutado, que a menudo se usa como una base importante para juzgar los componentes volátiles de los jugos y licores de frutas. En licores saborizados, el acetato de etilo es uno de los compuestos clave para juzgar el sabor (J. Tang et al., 2021). El acetato de etilo en cistanche es un compuesto volátil característico con una fragancia única, y de acuerdo con esta característica, una serie deproductos de vino cistanchese puede desarrollar El nonaldehído tiene un sabor dulce y un sabor afrutado (Nunes, Coimbra, Saraiva, & Rocha, 2008), y el contenido de nonaldehído en el extracto de agua de cistanche es alto, por lo que se puede considerar que tiene un sabor dulce y un sabor afrutado, y en este base, se pueden desarrollar productos de preparación de polvo. Además, se pueden realizar análisis cuantitativos de acuerdo con los compuestos volátiles característicos presentes en la cistanche después de diferentes tratamientos, y se puede establecer una base de datos de compuestos volátiles para proporcionar una base teórica para la identificación de la calidad de cproductos relacionados con istanche.
Para más información sobre los beneficios de la cistanche
3.4. Análisis de agrupamiento de diferentes tratamientos de cistanche
3.4.1. PCA dinámico de muestras
El análisis de componentes principales (PCA) fue un método estadístico multivariante. Evalúa la regularidad y la diferencia entre muestras a través del procesamiento de reducción de la dimensionalidad de los datos y se aplica principalmente al análisis de agrupación de datos y la visualización de datos de alta dimensión (MQ Li et al., 2019; Yao et al., 2020). Los modelos de análisis de componentes principales de alta calidad generalmente se consideran modelos que tienen una tasa de contribución acumulada del 60 por ciento o más para PC1 y PC2 (Feng, Wang, He, et al., 2021).
A través del análisis de componentes principales de la cistanche, se encuentra que PC1 es 54 por ciento, PC2 es 19 por ciento y la tasa de contribución total acumulada es 73 por ciento, lo que puede considerarse como un modelo de alta calidad para distinguir los efectos de diferentes métodos de tratamiento. sobre las sustancias volátiles de la cistanche. Como se muestra en la Fig. 5, a está ubicada en la puntuación negativa de PC2 y la región 0 de PC1, d está ubicada en la puntuación positiva de PC2 y el área de puntuación negativa de PC1, b está ubicada en la región positiva puntuación de PC2 y el valor positivo de PC1, e se ubica en el área de puntaje negativo de PC2 y el puntaje negativo de PC1, c se ubica en el puntaje negativo de PC2 y el área de puntaje positivo de PC1, hay un claro grado de diferenciación entre los cinco, donde la posición de b, c, d y e es similar a los cuatro cuadrantes del eje de coordenadas, y la posición de una posición es similar al semieje negativo del eje vertical. Existe una clara distinción entre regiones positivas y negativas. Los resultados mostraron que diferentes tratamientos tenían una gran diferencia en las sustancias aromáticas de la cistanche, y HS-GC-IMS en combinación con estadísticas multivariadas es una herramienta eficiente para tener un resultado intuitivo y rápido de muestras de polvo de cistanche. Sin embargo, la principal reflexión de este análisis fue que existen diferencias en los compuestos orgánicos volátiles entre los diferentes tratamientos de cistanche, y la relación entre cada compuesto volátil y el tratamiento no está clara. En una investigación similar, mediante el análisis de la relación de variación entre los principales compuestos orgánicos volátiles de los granos de café de diferentes fuentes en el proceso de tostado. Se ha encontrado claramente que se han identificado claramente los componentes químicos dominantes en los granos de café de diferentes orígenes y la relación entre ellos (Gancarz et al., 2022); Khodamoradi et al. (Khodamoradi, Mirzaee-Ghaleh, Dalvand y Sharifi, 2021) compararon el análisis PCA con otros dos métodos analíticos para identificar diferencias significativas en la influencia de los compuestos orgánicos volátiles de la albahaca en la aplicación de fertilizantes nitrogenados.
Figura 5. PCA de diferentes muestras. a: polvo de cistanche sinérgico, b: polvo de cistanche fresco, c: polvo de cistanche súper micro de carne, d: polvo de extracto de agua de Cistanches Herba, e: polvo de extracto de etanol de Cistanches Herba.
3.4.2. Análisis de similitud de huellas dactilares mediante el uso de la distancia euclidiana
La distancia euclidiana es un método de análisis de conglomerados, el principio para determinar la similitud de este método es el coeficiente de distancia, si el coeficiente es grande, la diferencia entre los dos también es grande y muestra una correlación positiva. Por el contrario, cuanto menor sea el coeficiente, menor y más similar será la diferencia entre ambos (Sun, Yan, Hou, Li y Wang, 2015; YZ; Tang, 2019). Al aplicar el algoritmo de similitud de distancia euclidiana para evaluar la calidad de dos hierbas medicinales chinas, se descubrió que el algoritmo puede evaluar de manera precisa y confiable la calidad de las medicinas chinas (QH, Z., JY y JW, 2018). La figura 6 muestra la similitud de las huellas dactilares en función de la distancia euclidiana, y la tabla 2 representa los valores de distancia euclidiana entre los cinco.
Figura 6. Similitud de huellas dactilares basada en la distancia euclidiana de diferentes muestras. a: polvo de cistanche sinérgico, b: polvo de cistanche fresco, c: polvo de cistanche súper micro de carne, d: extracto acuoso de polvo de cstanches herba, e: extracto de etanol dehierba de cistanches en polvo.
4. Conclusión
En resumen, los resultados del presente estudio demuestran que el método HS-GC-IMS se utilizó para detectar compuestos de sabor en polvo de cistanche tratados de diferentes maneras, con un total de 48 picos, 32 compuestos identificados, incluidos 5 cetonas, 5 alcohol, 17 aldehídosaldehído, 1 furanos, 1lactona lactona, 3 éster éster. Debido a las limitaciones de la detección de HS-GS-IMS y al hecho de que aún no se han determinado 34 picos de señal, se pueden realizar más análisis cualitativos mediante GC-MS (cromatografía de gases-espectrometría de masas) o HPLS-MS (cromatografía líquida de alta resolución). -Espectrometría de masas).
A través del análisis de espectrograma, se puede encontrar intuitivamente que el polvo de cistanche contiene más compuestos de éster, que se pueden usar como una de las características del producto para identificar el producto de cistanche de extracción de etanol. Al mismo tiempo, se encontró que la variedad de compuestos volátiles en la cistanche después del tratamiento sinérgico se redujo, pero la acetoína podría usarse como marcador característico. La cistanche fresca puede conservar más tipos de compuestos volátiles en mayor medida. Si los VOC son principalmente aldehídos que se encuentran en la prueba, puede ser cistanche después del ultramicrotratamiento y el tratamiento de extracción de agua. Además, a través del análisis de componentes principales, se encontró que los cinco métodos de tratamiento tenían diferencias significativas en el efecto de composición de los químicos volátiles en la cistanche. En el mismo tipo de estudio, los ésteres y las olefinas se identificaron como los volátiles clave para distinguir la categoría de manzana Fuji, y se descubrió que el ambiente de embolsado podría reducir la diferencia de aroma entre varios tipos de manzanas (Yudong, Haijing, Zhen, Zhemin, y Xian, 2021). En el análisis de las sustancias volátiles características de Dongbei Suancai por HS-GC-IMS y PCA, se aclaró la diferencia en el contenido de VOC en cada etapa de fermentación y se determinó que el 3-metilbutanol era una sustancia característica producida por fermentación después de la adición del cultivo iniciador Lactobacillus plantarum LND 399 (Han, Wang, Zhang, Li, & Gao, 2022). Para comprender mejor la relación entre los ingredientes y el tratamiento de la cistanche, se puede utilizar una relación lineal simple en estudios posteriores para el análisis de correlación (Granato, Santos, Escher, Ferreira y Maggio, 2018). Finalmente, según la distancia euclidiana para juzgar y analizar la similitud de las huellas dactilares, las sustancias volátiles en el polvo de cistanche fresco y el polvo de cistanche diluido en agua fueron las más significativas, y la relación entre cada componente orgánico volátil y el modo de tratamiento podría estudiarse más a fondo en combinación con nariz electrónica o HPLS-MS y GC-MS.
Con estas ventajas, la combinación de HS-GC-IMS y PCA sirve como una herramienta útil para identificar y clasificarmuestras de cistanche, que tiene un valor de aplicación potencial en la industria alimentaria.
