Abstracto

Cistanche deserticolaes una conocida hierba medicinal procedente del desierto, originaria del noroeste de China, a menudo denominada "ginseng del desierto". Como material botánico homólogo de alimentos y medicamentos, posee un gran potencial de desarrollo en las industrias de alimentos funcionales y suplementos dietéticos. Los tejidos recién recolectados son vulnerables al pardeamiento enzimático provocado por enzimas oxidasas endógenas. Las prácticas de producción convencionales adoptan principalmente el secado a la sombra al aire libre o la deshidratación directa con aire caliente sin pasos de pretratamiento estandarizados. Estas operaciones tradicionales suelen provocar grandes pérdidas de glucósidos de feniletanol (PhG), que son las principales sustancias marcadoras bioactivas, y degradan la calidad comercial de las rodajas secas finales. Establecer combinaciones prácticas de pretratamiento-deshidratación es esencial para preservar los compuestos activos y estabilizar el rendimiento del almacenamiento de los productos terminados.

En este trabajo se estudiaron dos vías de pretratamiento: presión hidrostática ultraalta (UHP) no térmica y vaporización térmica convencional. Cada pretratamiento se combinó con dos tecnologías de deshidratación convencionales: secado por convección con aire caliente y liofilización al vacío. Se implementaron pruebas de factor único para reducir los rangos de parámetros factibles, seguidas del modelado de superficie de respuesta de Box‑Behnken para optimizar cuatro flujos de trabajo de producción integrados. Los glucósidos de feniletanol totales, calculados sumando cuatro marcadores representativos, incluidos el echinacósido, el verbascósido, el cistanósido A y el isoverbascósido, sirvieron como indicador de evaluación principal. Las rodajas de hierbas secas producidas bajo parámetros optimizados se envasaron mediante cuatro tratamientos basados ​​en el vacío: sellado al vacío simple, vacío con bolsitas que eliminan el oxígeno, vacío con desecantes de gel de sílice y envasado al vacío compuesto que contiene tanto un desecante como un eliminador de oxígeno. Se monitorearon continuamente múltiples indicadores de calidad, incluidos el nivel de humedad, el azúcar total, la proteína soluble, los PhG residuales y el recuento microbiano aeróbico total, en condiciones de almacenamiento a temperatura ambiente. Se utilizó la prueba de longevidad de la vida útil acelerada (ASLT) a temperaturas elevadas para estimar la vida útil real en condiciones ambientales.

Los resultados indicaron que tanto el pretratamiento con UHP como el tratamiento con vapor mejoraron la conservación de los PhG en comparación con los controles de deshidratación directa no tratados previamente. El resultado óptimo del procesamiento provino de UHP combinado con secado con aire caliente: presión de 296 MPa, tiempo de retención de 16 minutos y temperatura de secado de 81 grados, lo que produjo un contenido de PhG de 5,12 mg/g·FW, aproximadamente 1,8 veces mayor que la muestra de referencia no tratada secada con aire caliente. Para el secado con vapor-aire caliente, los parámetros ideales eran una temperatura de vaporización de 94 grados, una duración de vaporización de 21 minutos y una temperatura de secado de 79 grados. Para UHP combinado con liofilización, los ajustes óptimos fueron 295 MPa de presión, 16 minutos de tiempo de mantenimiento y -43 grados de temperatura previa a la congelación. Para la liofilización con vapor, la mejor condición fue la cocción al vapor a 94 grados durante 21 minutos y una temperatura de precongelación de -43 grados. A lo largo de los experimentos de almacenamiento, todos los grupos de envasado compartieron tendencias consistentes de cambio de calidad: la humedad y los recuentos microbianos aumentaron gradualmente, mientras que el azúcar total, las proteínas solubles y los marcadores bioactivos de PhG disminuyeron. Entre todas las formas de envasado probadas, el envasado al vacío compuesto equipado con bolsitas que absorben oxígeno y humedad mantuvo la mejor calidad integral del producto. El cálculo de estabilidad acelerada proyectó una vida útil de 256 días para muestras ordinarias selladas al vacío a una temperatura ambiente de 20 grados. En comparación, el envasado al vacío compuesto de doble función alcanzó una vida útil estimada de hasta 663 días.

El pretratamiento no térmico de presión ultraalta presenta ventajas destacadas en la protección de los glucósidos de feniletanol sensibles al calor duranteCistanche deserticoladeshidración. La aplicación simultánea de captadores de oxígeno y desecantes en envases sellados al vacío puede frenar eficazmente el deterioro multidimensional de la calidad y prolongar en gran medida la vida útil de las lonchas secas. Este estudio proporciona referencias prácticas de producción para el tratamiento poscosecha y la conservación comercial a largo plazo de esta valiosa materia prima homóloga de alimentos y medicamentos.

Palabras clave: Cistanche deserticola; glicósidos de feniletanol; presión hidrostática ultraalta; pretratamiento con vapor; deshidratación por aire caliente; liofilización al vacío; estabilidad en almacenamiento de hierbas secas; evaluación acelerada de la vida útil; homología alimento-medicamento

 

1. Introducción

1.1 Perfil botánico y antecedentes industriales deCistanche deserticola

Cistanche deserticolaYC Ma pertenece a la familia Orobanchaceae y es una hierba holoparásita obligada sin clorofila. Parasita el sistema radicular deAmmodendron haloxilón, un arbusto resistente a la sequía ampliamente distribuido en las regiones desérticas del norte de China. Su tallo carnoso y escamoso se ha utilizado como material herbario tónico durante más de dos mil años en los sistemas de aplicación tradicionales. Los documentos herbarios antiguos lo clasificaban como material tónico de alto grado, conocido por sus efectos de tonificar el yang del riñón, reponer la esencia de la sangre y aliviar los síntomas del estreñimiento.

Debido a la excesiva recolección histórica de animales silvestres,Cistanche deserticolaLos recursos enfrentaron riesgos de agotamiento y recibieron intervenciones oficiales de conservación. Hoy en día, el cultivo artificial a gran escala se ha realizado mediante la inoculacióncistancheen plantado artificialmenteAmmodendron haloxilónbosques de refugio, principalmente en zonas desérticas de Mongolia Interior. A principios de 2020, las autoridades reguladoras chinas incluyeronCistanche deserticolaen el catálogo piloto de homología entre alimentos y medicamentos, abriendo perspectivas comerciales más amplias para los mercados de alimentos funcionales, suplementos nutricionales y materias primas cosméticas.

1.2 Bioactividad de los principales componentes funcionales

Los glucósidos de feniletanol son las sustancias bioactivas características deCistanche deserticola. Un gran número de experimentos con células in vitro y estudios con modelos animales in vivo han verificado su diverso potencial farmacológico. Estos compuestos muestran una notable capacidad antioxidante: las fracciones de PhG pueden elevar la actividad de enzimas antioxidantes como la SOD y reducir el daño de la peroxidación lipídica en el suero animal y los tejidos hepáticos. Los modelos de lesión celular por estrés oxidativo demostraron que los aislados de PhG pueden reducir la mortalidad de las células nerviosas, lo que respalda su potencial como materia prima antioxidante natural.

Los ensayos farmacológicos en animales también validan su valor tónico tradicional. Los extractos de agua a base de hierbas pueden mejorar múltiples parámetros de calidad del esperma en animales machos, incluida la concentración, la motilidad y la tasa de malformación de los espermatozoides. Los experimentos de incubación de linfocitos indicaron quecistancheLos extractos podrían promover la generación de anticuerpos y regular la expresión del receptor de la superficie de las células inmunitarias, lo que refleja efectos inmunomoduladores. En la investigación sobre la regulación gastrointestinal, los componentes oligosacáridos extraídos de esta hierba mostraron un efecto laxante evidente, lo que aceleró la peristalsis intestinal y acortó la latencia de defecación en modelos animales con estreñimiento. Fracciones de polisacáridos deCistanche deserticolaTambién contribuyen a las respuestas fisiológicas antioxidantes e inmunomoduladoras.

1.3 Estado actual de la tecnología de deshidratación de materias primas herbarias

Recién cosechadoCistanche deserticolacontiene abundantes nutrientes, pero la actividad metabólica poscosecha sigue siendo fuerte después de la recolección. Sin un procesamiento oportuno, los tallos frescos son propensos al pardeamiento enzimático, al ablandamiento de la textura y al deterioro microbiano, lo que genera dificultades para la logística interregional y el almacenamiento a largo plazo. La deshidratación es el principal método de conservación de calidad comercial.cistanchemateria prima. La producción tradicional adopta principalmente el secado al sol o al aire libre. Sin embargo, las enzimas oxidasas endógenas, incluidas la polifenol oxidasa (PPO) y la peroxidasa (POD), seguirán degradando sustancias bioactivas antes de que la humedad del tejido caiga a niveles seguros. Esto provoca una gran pérdida de los componentes característicos de los PhG y una calidad inestable del producto final.

Las técnicas industriales comunes de deshidratación de materiales botánicos incluyen el secado por convección con aire caliente, la deshidratación por microondas, el secado por infrarrojo lejano y la liofilización al vacío. El secado por convección de aire caliente presenta una baja inversión en equipos, un gran rendimiento de lotes y un funcionamiento sencillo adecuado para la fabricación a gran escala. Su principal desventaja radica en el daño térmico que sufren las moléculas bioactivas termolábiles en condiciones de alta temperatura. La liofilización al vacío elimina la humedad mediante sublimación de hielo en condiciones de congelación a baja presión. Esta tecnología puede conservar mejor la textura, el color y los fitoquímicos térmicamente sensibles del tejido original, al tiempo que conlleva un mayor consumo de energía y costos de producción. Los esquemas híbridos de secado combinado intentan integrar las ventajas de diferentes modos de secado para equilibrar la calidad del producto terminado y la economía de fabricación.

1.4 Estrategias de pretratamiento antes de la deshidratación botánica

Los pasos de pretratamiento antes de la deshidratación pueden lograr múltiples objetivos: desactivación de enzimas oxidativas, reducción parcial de la carga microbiana y modificación de la microestructura del tejido vegetal. Un pretratamiento razonable mejora la eficiencia de la deshidratación y minimiza la degradación de valiosos compuestos bioactivos endógenos. El tratamiento térmico con vapor o escaldado pertenece a las soluciones de pretratamiento térmico convencionales. El tratamiento térmico desnaturaliza las proteínas PPO y POD oxidasa para suprimir las reacciones de pardeamiento, al tiempo que mejora la permeabilidad de la pared celular y acorta los ciclos de deshidratación posteriores. Sin embargo, un procesamiento térmico demasiado prolongado o una temperatura excesivamente alta pueden lixiviar fitoquímicos solubles en agua y desencadenar la descomposición térmica de las sustancias activas objetivo.

El procesamiento de presión hidrostática ultraalta (UHP) es una intervención física no térmica prometedora para la fabricación de alimentos a base de hierbas. La presión hidrostática alta altera los enlaces no covalentes dentro de macromoléculas biológicas como las proteínas, mientras que los enlaces químicos covalentes de los metabolitos secundarios de moléculas pequeñas permanecen en gran medida intactos. La UHP puede inactivar microorganismos y enzimas oxidativas sin un aporte térmico intenso y modificar la permeabilidad de la membrana celular para facilitar la liberación de metabolitos de las células vegetales. Esta tecnología no térmica ha despertado en los últimos años un creciente interés en la investigación en el procesamiento de frutas, verduras y hierbas.

1.5 Desafíos relacionados con el almacenamiento de las rodajas de hierbas deshidratadas

Incluso después de una deshidratación suficiente, los productos botánicos secos sufrirán un lento deterioro de la calidad durante el almacenamiento a largo plazo. Los principales factores que influyen incluyen el contenido de humedad residual, el valor de actividad del agua, la presión parcial de oxígeno ambiental, la temperatura de almacenamiento, la exposición a la luz y el rendimiento de barrera de los materiales de embalaje. La humedad residual acelera el pardeamiento no enzimático y proporciona agua disponible para la proliferación microbiana. El oxígeno acelera la degradación oxidativa de las sustancias bioactivas fenólicas representadas por los glucósidos de feniletanol. Las soluciones de envasado adecuadas adoptan películas compuestas de alta barrera, bolsitas desecantes para la absorción de humedad y paquetes captadores de oxígeno para retardar la degradación de la calidad. En la actualidad, la mayoría de los secos disponibles comercialmenteCistanche deserticolalas rebanadas utilizan un empaque simple en bolsa o bote, y carecen de datos experimentales sistemáticos que respalden el desempeño real de la vida útil.

1.6 Objetivos de la investigación y alcance experimental

Corriente principal existentecistancheLos flujos de trabajo de producción a menudo omiten el tratamiento previo estandarizado antes de la deshidratación, lo que lleva a una pérdida considerable de los bioactivos característicos de feniletanol-glucósido. Este estudio compara la intervención UHP no térmica con el pretratamiento térmico clásico con vapor. Cada opción de pretratamiento se combina con secado por aire caliente y liofilización respectivamente. Se aplican la selección de un solo factor y el modelado de superficie de respuesta de Box-Behnken para optimizar cuatro procesos de fabricación integrados diferentes, con prioridad establecida en maximizar la retención de PhG. Utilizando rebanadas preparadas bajo conjuntos de parámetros optimizados, este artículo investiga más a fondo cómo el envasado al vacío complementado con desecantes y bolsitas eliminadoras de oxígeno afecta los cambios de calidad multidimensionales durante el almacenamiento. Las pruebas de envejecimiento acelerado se utilizan para proyectar el rendimiento de la vida útil en el mundo real en condiciones normales de temperatura ambiente. Este proyecto tiene como objetivo ofrecer bases experimentales y parámetros de fabricación prácticos para el manejo poscosecha y la conservación a largo plazo de alimentos de calidad medicinal.Cistanche deserticola.

El alcance experimental principal se enumera a continuación:

Optimice las combinaciones de parámetros para cuatro líneas de procesamiento: UHP más secado por aire caliente; cocción al vapor más secado con aire caliente; UHP más liofilización; cocción al vapor más liofilización. El contenido total de glicósido de feniletanol sirve como indicador primario de respuesta.

Monitoree los cambios dinámicos de humedad, azúcar total, proteínas solubles, concentración de PhG y recuento microbiano aeróbico total de rodajas de hierbas secas en cuatro configuraciones distintas de envasado al vacío durante las pruebas de almacenamiento.

Realice experimentos de envejecimiento acelerado de la vida útil y calcule la vida útil proyectada a temperatura ambiente para cada solución de embalaje.

2. Materiales y procedimientos experimentales.

2.1 Abastecimiento de materias primas, reactivos químicos y aparatos de laboratorio

FrescoCistanche deserticolaLos tallos crudos se cosecharon durante la temporada de cosecha de otoño en la Liga Alxa, Mongolia Interior, China. Las sustancias estándar de referencia incluyeron echinacósido, verbascósido, cistanósido A e isoverbascósido, cada uno con pureza certificada mayor o igual al 98 %. Se utilizaron acetonitrilo y metanol de calidad cromatográfica para la medición cuantitativa por HPLC. Otros agentes químicos adoptaron estándares de pureza de grado analítico.

Principales equipos de laboratorio: gabinete de secado de aire caliente con control termostático, baño de extracción ultrasónica, centrífuga refrigerada de alta velocidad, instrumento de cromatografía líquida de alto rendimiento, liofilizador al vacío, sistema de circulación termostático por baño de agua, unidad de procesamiento de presión hidrostática ultraalta, espectrofotómetro UV-Vis, esterilizador de vapor de alta presión, incubadora de humedad a temperatura constante y máquina envasadora industrial de sellado al vacío.

2.2 Flujo de trabajo inicial de preparación de materias primas

FrescocistancheLos tallos se enjuagaron para eliminar la suciedad y las impurezas de la superficie y el tejido exterior escamoso de las hojas se eliminó manualmente. Los tallos procesados ​​se cortaron uniformemente en rodajas de 5 mm de espesor, se mezclaron completamente y se asignaron aleatoriamente a subgrupos experimentales. Se definieron cuatro cohortes principales de procesamiento: pretratamiento con UHP seguido de deshidratación con aire caliente; pretratamiento térmico con vapor seguido de deshidratación con aire caliente; Pretratamiento UHP seguido de liofilización al vacío; Pretratamiento térmico con vapor de agua seguido de liofilización al vacío. Se prepararon cinco muestras biológicas replicadas para cada condición experimental.

2.3 Protocolo de detección cuantitativa de glucósidos de feniletanol total

Se implementó una cuantificación basada en HPLC para medir los compuestos marcadores de PhG. Secocistancheel polvo en rodajas se tamizó a través de un tamiz de malla 60; Se pesó exactamente 1,0 g de muestra de polvo y se mezcló con un disolvente acuoso de metanol al 50 %. La extracción con solvente asistida por ultrasonidos duró 1,5 h; este ciclo de extracción se repitió tres veces por separado. Las condiciones de centrifugación se establecieron en una fuerza de rotación de 8000 g en un ambiente de 4 grados durante 15 minutos. El líquido sobrenadante recogido pasó a través de una membrana de filtro de fase orgánica de 0,22 μm antes de la inyección de HPLC.

Configuración de hardware de HPLC: columna analítica LaChrom X C18 (250 mm × 4,6 mm, tamaño de partícula 5 μm). Composición de la fase móvil: acetonitrilo como fase A y solución acuosa de ácido fórmico al 0,5 % como fase B, operada en modo de elución en gradiente programado. La longitud de onda de detección de UV se fijó en 320 nm; la temperatura de la columna se mantiene en 30 grados; el volumen de inyección de muestra fue de 8 µL; caudal de fluido 0,6 ml/min. El valor total del glucósido de feniletanol se calculó sumando las concentraciones medidas de cuatro moléculas marcadoras individuales, expresadas en unidades de mg/g·FW. Se completaron ensayos completos de validación de métodos, incluida la calibración de linealidad, la evaluación de la precisión del instrumento, la repetibilidad de la preparación de muestras, la estabilidad a corto plazo de la solución de prueba y las pruebas de recuperación de picos de matriz para garantizar la confiabilidad analítica.

2.4 Ensayos de detección de parámetros de factor único

Para cada ruta de procesamiento combinada, se ejecutaron pruebas de un solo factor para delimitar ventanas de parámetros razonables antes de la optimización de la superficie de respuesta.

UHP + cohorte de secado con aire caliente: gradiente de magnitud de presión investigado (100 MPa-500 MPa), duración de mantenimiento de la presión (5-25 min), temperatura de secado con aire caliente (60-100 grados), tomando la concentración total de PhG como respuesta de evaluación.

Cohorte de cocción al vapor + secado con aire caliente: las variables de prueba cubrieron la temperatura de cocción al vapor (60 a 100 grados), la duración de mantenimiento de la cocción al vapor (10 a 50 minutos), la temperatura de secado con aire caliente (60 a 100 grados).

Cohorte de UHP + liofilización: los gradientes variables incluían presión de trabajo (100‑500 MPa), tiempo de mantenimiento de la presión (5‑25 min), temperatura de precongelación que oscilaba entre 0 grados y -80 grados.

Cohorte de cocción al vapor + liofilización: temperatura de cocción al vapor, duración de la cocción al vapor y temperatura de precongelación manipuladas dentro de los rangos de gradiente correspondientes.

2.5 Diseño experimental de superficie de respuesta de Box-Behnken

Según los resultados de las pruebas de detección de un solo factor, se aplicó el diseño experimental de tres factores y tres niveles de Box-Behnken para cada uno de los cuatro flujos de trabajo de procesamiento. El contenido total de feniletanol-glucósido se designó como variable de respuesta Y. La plataforma de software Design-Expert construyó modelos matemáticos de regresión polinomial cuadrática. Los parámetros de fabricación teóricos óptimos se generaron mediante el cálculo del modelo; Los valores de los parámetros se ajustaron para satisfacer las limitaciones operativas prácticas del equipo, seguido de experimentos de verificación física.

2.6 Análisis de perfiles de metabolitos UPLC‑Q‑TOF‑MS/MS

Los extractos de muestras adquiridos de cuatro grupos de procesamiento optimizados se filtraron a través de un filtro orgánico de 0,22 μm y se enviaron para la medición del perfil de metabolitos UPLC-Q-TOF-MS/MS. Se seleccionó el modo de detección de iones positivos ESI; el alcance de escaneo masivo cubrió 50-2000 Da; energía de colisión ajustada entre 30 y 40 V. Las señales de espectrometría de masas de fragmentos secundarios se compararon con la literatura fitoquímica publicada para la identificación tentativa de metabolitos de tipo glucósido de feniletanol dentrocistancheextractos de tejido.

2.7 Configuración de evaluación del rendimiento del almacenamiento de rebanadas secas

Secocistanchelas rebanadas fabricadas bajo cuatro especificaciones de procesamiento optimizadas se dividieron en porciones de 10 g por unidad individual y se sellaron dentro de bolsas con barrera al vacío multicapa de PA/PE. Se crearon cuatro cohortes distintas de tratamiento de envases:

DP: envasado al vacío puro, sin añadidos de sobres funcionales adicionales;

DOP: envasado al vacío con bolsita de captador de oxígeno a base de polvo de hierro incluida;

DHP: sellado al vacío con una bolsita desecante absorbente de humedad de gel de sílice agregada;

DOHP: envasado al vacío compuesto que contiene sobres de desecante de gel de sílice y eliminador de oxígeno.

Los lotes de muestra se incubaron en condiciones ambientales a temperatura ambiente. Las operaciones de muestreo se realizaron cada intervalo de 14 días para mediciones analíticas de índices múltiples. Los indicadores analizados incluyeron contenido de humedad (determinado siguiendo el protocolo de secado directo GB 5009.3-2016), azúcar total cuantificado mediante un ensayo espectrofotométrico de ácido fenol-sulfúrico, proteína soluble medida con el método colorimétrico azul brillante de Coomassie, feniletanol-glucósido mediante un flujo de trabajo de HPLC establecido, recuento total de colonias aeróbicas de acuerdo con la especificación de inspección microbiana GB 4789.2-2022. El punto de referencia de aceptación microbiana se basó en el criterio de la industria de vegetales deshidratados NY 5184-2002, que requiere un recuento total de colonias aeróbicas lg(UFC/g) menor o igual a 5.

2.8 Evaluación acelerada del envejecimiento de la vida útil (ASLT) y cálculo de la vida útil

Se incubaron lotes de muestras representativos provenientes del grupo de vacío simple DP y del grupo de empaque compuesto DOHP dentro de gabinetes termostáticos mantenidos a 50 grados y 60 grados para llevar a cabo pruebas de deterioro artificial acelerado. Los intervalos de tiempo de muestreo se definieron según el valor empírico de Q10. El umbral del recuento de colonias microbianas y la concentración de PhG residuales sirvieron conjuntamente como indicadores de punto final críticos para juzgar la vida útil. Se adoptaron la fórmula del coeficiente Q10 y las fórmulas estándar de cálculo de la vida útil de ASLT para extrapolar el rendimiento de la vida útil proyectada en condiciones ambientales de almacenamiento objetivo de 20 grados.

2.9 Metodología estadística y de procesamiento de datos

El software Excel 2019 y SPSS Statistics 26 manejaron la clasificación de conjuntos de datos sin procesar y la evaluación de la significación estadística. Origin 2022 se utilizó para trazar cifras científicas. Design‑Expert 13 logró la construcción del modelo de superficie de respuesta y el cálculo de optimización de parámetros. El análisis ANOVA unidireccional apoyó la evaluación comparativa de múltiples grupos; Un valor de p inferior a 0,05 se interpretó como una diferencia estadísticamente significativa. Todos los resultados experimentales medidos se presentaron en formato de valor medio ± desviación estándar.

 

3. Resultados y Discusión

3.1 Resultados de la validación del flujo de trabajo de cuantificación por HPLC de PhG

Cuatro compuestos marcadores de feniletanol-glucósido objetivo obtuvieron un rendimiento de ajuste lineal favorable, con un coeficiente de determinación R² superior o igual a 0,9995. Las pruebas de precisión del instrumento arrojaron valores de RSD del área de pico inferiores al 2,3 %. La prueba de repetibilidad de la preparación de muestras generó cifras de RSD basadas en el contenido inferiores al 3 %. Las pruebas de estabilidad a corto plazo demostraron que las soluciones de prueba de muestra permanecieron estables durante al menos 24 h en un ambiente a temperatura ambiente. Las tasas de recuperación de picos de matriz para cuatro sustancias marcadoras cayeron entre 95,9 % y 97,8 %, con la correspondiente RSD< 2 %. Collectively these validation outputs confirm that the established HPLC quantitative workflow supplies precise, stable and accurate measurement capacity for phenylethanol‑glycoside marker compounds from processed Cistanche deserticolamuestras.

3.2 Observación de experimentos de detección de factor único

Dentro de la cohorte de UHP más secado con aire caliente, el contenido de feniletanol-glucósido mostró una variación unimodal: la concentración de metabolitos primero aumentó y posteriormente disminuyó a medida que la magnitud de la presión, el tiempo de mantenimiento de la presión y la temperatura de secado aumentaron secuencialmente. Cuando los parámetros auxiliares se mantuvieron constantes, el rendimiento máximo de PhG surgió cerca de una presión de trabajo de 300 MPa, una duración de mantenimiento de 15 minutos y una temperatura de secado establecida en 80 grados. La presión hidrostática ultraalta de nivel moderado altera la arquitectura de las células vegetales, mejora la permeabilidad de la membrana celular y facilita la liberación intracelular de metabolitos de PhG. Una presión excesivamente alta o períodos de mantenimiento de presión demasiado prolongados tienen consecuencias adversas: se produce una fuga de gran volumen de diversas impurezas intracelulares, además, parte de las moléculas de PhG entran en contacto con el oxígeno residual dentro de las células fracturadas y sufren degradación oxidativa, lo que provoca una reducción de la concentración detectable de PhG. Una temperatura de secado excesivamente alta provoca el endurecimiento de la superficie de la piel de las rodajas de hierbas, obstruye los canales internos de difusión del agua y prolonga la duración efectiva de la deshidratación, acelerando aún más la descomposición térmica de las moléculas de PhG térmicamente sensibles.

Para el proceso experimental de deshidratación por aire caliente con vapor, el contenido de PhG mostró de manera similar una tendencia de aumento y luego caída en respuesta a los cambios en la duración del vapor, la temperatura del vapor y la temperatura de secado. Los niveles operativos óptimos de un solo factor se concentran alrededor de una temperatura de vaporización de 90 grados, un tiempo de mantenimiento de la vaporización de 20 minutos y una temperatura de secado de 80 grados. Un tratamiento apropiado con vapor térmico desnaturaliza las enzimas oxidativas endógenas PPO y POD, logrando el efecto protector de "inactivar la enzima para preservar el glucósido" y previene la degradación hidrolítica enzimática de los componentes del feniletanol-glucósido. La exposición térmica demasiado intensa debido a temperaturas excesivamente altas o una duración demasiado prolongada de la cocción al vapor daña gravemente la construcción de las paredes celulares, provocando la pérdida por lixiviación de sustancias activas solubles en agua junto con la descomposición térmica de los compuestos marcadores objetivo.

Para el pretratamiento combinado con grupos de liofilización, los ajustes a la magnitud de la presión UHP, la duración del mantenimiento de la presión y la temperatura previa a la congelación también produjeron curvas de respuesta de PhG unimodales. La producción máxima de PhG apareció alrededor de 300 MPa de presión, 15 minutos de tiempo de mantenimiento y configuración de precongelación de -40 grados. La temperatura previa a la congelación ejerce una influencia significativa sobre la morfología de los cristales de hielo y la microestructura final de las rodajas de hierbas liofilizadas. Una temperatura de precongelación moderadamente baja genera una arquitectura de tejido interno suelto y poroso, lo que beneficia la extracción posterior de PhG mediada por disolvente. Una profundidad de precongelación insuficiente no puede lograr una inhibición completa de la enzima oxidasa; La temperatura de precongelación extremadamente baja crea una textura de tejido colapsada y compacta que reduce el rendimiento de PhG extraíbles. La cohorte de liofilización al vapor mostró un patrón de respuesta de ascenso y descenso análogo; Los parámetros de factor único preferidos fueron la temperatura de cocción al vapor de 90 grados, la duración de la cocción al vapor de 20 minutos y la temperatura de precongelación de -40 grados.

3.3 Resultados de la optimización de la superficie de respuesta para cuatro flujos de trabajo de procesamiento

Los modelos de regresión cuadrática creados para cuatro canales de procesamiento lograron un valor P extremadamente significativo (P< 0.0001), meanwhile lack‑of‑fit terms displayed non‑significant difference (P >0,05). Los valores del coeficiente de determinación R² superaron 0,98 para cada modelo, lo que demuestra la idoneidad del modelo de regresión frente al conjunto de datos experimentales y una capacidad predictiva confiable para la concentración de PhG dentro del espacio de parámetros investigado.

Los parámetros óptimos pronosticados por el modelo se ajustaron con precisión para satisfacer los límites de operación del equipo del mundo real; los parámetros de fabricación prácticos verificados se resumen a continuación:

UHP combinado con deshidratación por aire caliente: presión de funcionamiento 296 MPa, mantenimiento de presión 16 min, temperatura de secado por aire caliente 81 grados. PhG medidos en la práctica = 5.12 mg/g·FW, desviación de la predicción de sólo 1,98 %. Este flujo de trabajo proporcionó el mayor efecto de conservación de PhG de cuatro tuberías, con un contenido de marcadores 1,8 veces superior al de las muestras de referencia sometidas a secado directo con aire caliente sin ningún procesamiento previo.

Cocción al vapor combinada con deshidratación por aire caliente: temperatura de cocción al vapor 94 grados, duración de la cocción al vapor 21 min, temperatura de secado 79 grados. PhG medidos = 3.52 mg/g·FW, desviación de predicción 3,43 %. El nivel de PhG alcanzó 1,1 veces en comparación con la muestra de referencia no tratada secada con aire caliente.

UHP combinado con liofilización al vacío: presión 295 MPa, tiempo de mantenimiento 16 min, temperatura de precongelación -43 grados. PhG medidos = 4.08 mg/g·FW, desviación de predicción 1,33 %. La concentración de PhG aumentó 1,7 veces en relación con el control de liofilización directa.

Cocción al vapor combinada con liofilización al vacío: temperatura de cocción al vapor 94 grados, duración de la cocción al vapor 21 min, temperatura de precongelación -43 grados. PhG medidos = 2.87 mg/g·FW, desviación de predicción 3,53 %. El nivel de PhG fue 0,9 veces mayor que el del material de referencia liofilizado directamente.

La comparación cruzada entre cuatro tuberías optimizadas indica que el pretratamiento no térmico a presión ultraalta logra un rendimiento superior de conservación de PhG en comparación con la intervención de vaporización térmica convencional, independientemente de si se combina con deshidratación por aire caliente o liofilización. Esta observación se alinea con la fuerza intrínseca de la tecnología UHP de proteger los fitoquímicos de moléculas pequeñas vulnerables al calor. El perfil metabolómico UPLC‑Q‑TOF‑MS/MS distinguió con éxito nueve metabolitos relacionados con feniletanol‑glucósidos encistancheextractos. Varios metabolitos representativos, como el cistanosido C y el ácido geniposidico, registraron una mayor intensidad de respuesta de espectrometría de masas para las cohortes pretratadas con UHP en comparación con las contrapartes pretratadas con vapor. Este fenómeno sugiere que el tratamiento con UHP ejerce efectos moduladores diferenciados para diferentes subclases de metabolitos de feniletanol-glicósido, y el mecanismo regulador molecular subyacente merece una investigación de seguimiento más profunda.

3.4 Evolución de la calidad del almacenamiento de lonchas secas en diferentes configuraciones de embalaje

Durante el período completo de observación de almacenamiento a temperatura ambiente de 70 días, la tendencia de variación de la calidad de los índices múltiples se mantuvo constante en las cuatro cohortes de envasado: el contenido de humedad y el recuento total de colonias aeróbicas siguieron aumentando gradualmente; La concentración total de azúcar, el nivel de proteína soluble y el contenido residual de feniletanol-glucósido mostraron tendencias descendentes continuas.

Los resultados de la medición del contenido de humedad muestran que las cohortes equipadas con sobres desecantes (DHP y DOHP) presentaron una velocidad de absorción de humedad notablemente más lenta en comparación con los grupos sin adición de desecante (DP, DOP). Valida la eficacia del desecante de gel de sílice para suprimir la absorción de humedad de los productos secos.cistancherebanadas. Las lonchas secadas al aire caliente retienen sustancias con alto contenido de azúcar que les confieren propiedades higroscópicas más fuertes; por lo tanto, la tasa de aumento de humedad para las cohortes secadas con aire caliente superó a los grupos de muestras liofilizadas.

Para las lecturas de azúcar total y proteínas solubles: las cohortes equipadas con sobres de eliminación de oxígeno (DOP, DOHP) obviamente retrasaron la velocidad de descenso de los indicadores de azúcar y proteínas solubles. El microambiente bajo en oxígeno suprime la descomposición oxidativa de sustancias de tipo proteico y disminuye el consumo de sustrato de azúcar procedente de la actividad metabólica microbiana residual. La cohorte compuesta de DOHP que integró tanto el desecante como el eliminador de oxígeno proporcionó un rendimiento protector óptimo para los componentes nutricionales.

Los glucósidos de feniletanol pertenecen a bioactivos de clase fenólica altamente susceptibles al deterioro oxidativo. A lo largo de los ciclos de almacenamiento, el grupo de envasado al vacío DOHP compuesto mantuvo una concentración de PhG residual estadísticamente más alta en comparación con la cohorte de DP al vacío simple. La falta de oxígeno, junto con un microclima de baja humedad dentro de las bolsas de embalaje compuestas, ralentiza sustancialmente las vías de degradación oxidativa de los compuestos marcadores de PhG.

Con respecto al recuento total de colonias microbianas aeróbicas: cada grupo experimental mantuvo el recuento de colonias por debajo de lg(UFC/g) inferior o igual a 5, cumpliendo con las especificaciones de seguridad alimentaria durante el período de observación de 70 días. El grupo compuesto DOHP demostró la tasa de multiplicación microbiana más lenta, como resultado de los efectos combinados de supresión del crecimiento provocados por un microambiente de almacenamiento de baja humedad y bajo oxígeno.

3.5 Resultados de la proyección de la vida útil del envejecimiento acelerado

Se adoptó como criterio de valoración del fallo de la vida útil el recuento de colonias microbianas que supere el umbral reglamentario. Calculado a partir del conjunto de datos de envejecimiento acelerado de ASLT: la vida útil proyectada a temperatura ambiente (20 grados) para muestras de DP simples selladas al vacío fue de 256 días. El envasado al vacío compuesto DOHP con doble eliminador de oxígeno y bolsitas desecantes logró una vida útil proyectada de 663 días, aproximadamente 1,5 veces más longevidad en comparación con el sellado al vacío normal. Los resultados experimentales demuestran que agregar sobres combinados de eliminador de oxígeno y desecante en condiciones selladas al vacío constituye una opción técnica práctica y rentable para extender la vida útil comercial de los productos secos.Cistanche deserticolarebanadas.

4. Conclusiones y perspectivas de la investigación

Tanto el pretratamiento no térmico de presión ultraalta como el pretratamiento térmico con vapor son capaces de elevar significativamente el rendimiento de retención de los principales marcadores bioactivos de feniletanol-glucósido deCistanche deserticola, en comparación con muestras de referencia que recibieron deshidratación directa sin ningún tratamiento previo. De los cuatro flujos de trabajo de fabricación combinados, el pretratamiento UHP combinado con la deshidratación por aire caliente obtuvo el mejor resultado de conservación de PhG. Sus prácticos parámetros optimizados: presión 296 MPa, duración de mantenimiento de la presión 16 min, temperatura de secado con aire caliente 81 grados; midió un contenido de PhG de 5,12 mg/g·FW, alcanzando un valor 1,8 veces mayor que las muestras de control de secado directo con aire caliente. Los modelos de regresión creados para cuatro procesos de procesamiento poseían una calidad de ajuste y una capacidad de predicción satisfactorias. La tecnología no térmica de ultra alta presión representa un candidato prometedor para el pretratamiento para productos secos comerciales de alta calidad.cistanchefabricación.

Dentro de seco‑cistancheComo práctica de almacenamiento de lonchas, el envasado sellado al vacío combinado con sobres de doble función eliminador de oxígeno y desecante puede frenar eficazmente el aumento de humedad, ralentizar el agotamiento de los bioactivos de azúcar total, proteínas solubles y glucósidos de feniletanol y limitar la reproducción de colonias microbianas. La prueba de envejecimiento acelerado proyectó que este esquema de empaque compuesto puede aumentar la vida útil a temperatura ambiente hasta 663 días. Esta investigación proporciona parámetros de proceso prácticos que respaldan el manejo poscosecha y la conservación comercial a largo plazo de productos homólogos de alimentos y medicamentos.Cistanche deserticolaproductos terminados.

Limitaciones del estudio y perspectivas futuras: la investigación actual se concentra principalmente en la variación cuantitativa de metabolitos marcadores de PhG bien caracterizados. La investigación de seguimiento puede explorar más a fondo cómo las diferentes operaciones de pretratamiento alteran la capacidad antioxidante general de los productos terminados.cistancheproductos y profundizar en los mecanismos a escala molecular a través de los cuales la presión ultraalta modifica las vías de transformación y degradación de los subtipos de glucósidos de feniletanol. Desde la perspectiva de las aplicaciones industriales, la implementación a gran escala de equipos UHP requiere una evaluación integral de los costos económicos para escenarios de producción en masa.

Referencias

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[4] Influencia del pretratamiento sobre la eficiencia de la deshidratación y la retención de sustancias bioactivas de plantas medicinales de tipo rizoma.Boletín de Tecnología Post-Cosecha.

[5] Metodología acelerada de predicción de la vida útil de productos alimenticios botánicos deshidratados.Comunicaciones sobre la investigación sobre la estabilidad de los alimentos.

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[7] Comparación de liofilización versus secado por convección con aire caliente para rodajas de hierbas sensibles al calor y ricas en fitoquímicos.Progreso de la tecnología de secado.

[8] Control de calidad y cuantificación por HPLC de compuestos marcadores para recursos de hierbas del desierto homólogas a alimentos y medicamentos.Informes analíticos de productos naturales.