A Cistanche Musalais aromakomponenseinek és differenciális metabolitjainak elemzése GC-MS és metabolomika alapján
Nov 28, 2025
Absztrakt:Ez a tanulmány elkészítette a Cistanche Musalais-t hagyományos technikák alkalmazásával, Xinjiang Hetian vörös szőlővel és különféle Cistanche-adalékokkal. Az optimális feldolgozási körülményeket egyutas ANOVA-val határoztuk meg. GC–MS-t és nem célzott metabolomikát használtunk az aromakomponensek és a különböző metabolitok elemzésére, és az aktív összetevőket, például az összes flavonoidot és az összes polifenol mennyiségét. Az optimális feltételek a következők voltak: kezdeti cukortartalom 32 fok Bx, fermentációs hőmérséklet 25 fok, és 7% Cistanche deserticola hozzáadása. Ilyen körülmények között az alkoholtartalom, az összes savtartalom, az összes flavonoid és az összes polifenol elérte a (12,6 ± 0,6) térfogatszázalékot, (3,82 ± 0,19) g/l-t, (0,80 ± 0,01) g/l-t, illetve a (0,60 ± 0,00) g/l-t. A GC–MS 38 aromavegyületet mutatott ki, ezek közül a leggyakrabban előforduló észterek (24 vegyület), ezt követi 6 alkohol, 2 keton és 2 aldehid. A kizárólag szőlőléből készült Musalais-hoz képest a Cistanche deserticola Musalais lényegesen több kulcsfontosságú észtert mutatott, beleértve az etil-acetátot (6,42% vs. 2.42%) és az etil-palmitátot (3,75% vs. 1.18%), míg a magasabb alkoholok, például az izobutanol mennyisége (2.1}v.8%) jelentősen csökkent. A metabolizmus 230 különböző metabolitot azonosított (VIP nagyobb vagy egyenlő, mint 1, P < 0,05), amelyek az ABC transzporterekhez és az aminosav-bioszintézishez kapcsolódó útvonalakban gazdagodtak. Az olyan összetevők, mint a trigonellin és a krocin, jelentősen megemelkedtek. Az aminosav-anyagcsere hozzájárult a jellegzetes ízprofil kialakulásához. Ez a tanulmány elméleti és technikai alapot nyújt a Cistanche Musalais fejlesztéséhez és minőségi javításához. A jövőbeli kutatásoknak molekuláris érzékszervi technikákat, például GC-O-t kell beépíteniük, hogy jobban azonosítsák az általános ízprofilért felelős kulcsfontosságú hatóanyagokat.
Kulcsszavak: Cistanche;Musalais; GC–MS; metabolomika
CistancheMusalais
A Cistanche Musalais lista részletei
Musalais (Msalais)egy hagyományos erjesztett ital, amely egyedülálló Xinjiangban, Awati vörös szőlőből vagy Hetian (Hotan) vörös szőlőből készül. Gyümölcscentrifugálással, sűrítéssel és spontán erjesztéssel készül, primitív, természetes és zöld jellemzi. Egyedülállóan kínai, természetes erjesztésű alkoholos italként a Musalais jellegzetes regionális jellemzőket mutat az érzékszervi jellemzők, a tápérték és a funkcionális tevékenységek terén. Az erjedés során keletkező alkoholok, észterek, aldehidek, savak, fenolok és terpének nemcsak egyedi ízt adnak, hanem olyan előnyökkel is járnak, mint például a vérkeringés serkentése, a vérzsírszint csökkentése, a vese tonizálása és a szervezet erősítése, a koleszterin szabályozása, valamint a szív- és agyérrendszer egészségének megőrzése, így alkalmas különböző korú fogyasztók számára [1].
Az elmúlt években az egészséges italok iránti fogyasztói kereslet növekedésével a funkcionális italok piaca gyorsan bővült. A hagyományos sörfőzés alapján a funkcionális likőrök speciális funkcionális komponenseket tartalmaznak, amelyek megfelelnek a wellness, az egészségmegőrzés vagy a speciális élettani szabályozás igényeinek. Minőségüket a nyersanyagok, a folyamatok, a mikrobaközösségek, a funkcionális komponensek stabilitása befolyásolja [2]. A dél-hszincsiangi népi gyakorlatban a Musalais készítés során gyakran adnak hozzá olyan helyi adalékanyagokat, mint a goji bogyó, a pórsáfrány, a Cistanche és a sáfrány, hogy fokozzák az egészségügyi előnyöket és gazdagítsák az ízek változatosságát [3]. Ezek közül a poliszacharidokban, aminosavakban, fenil-etanoid glikozidokban, iridoid glikozidokban és alkaloidokban gazdag Cistanche tónusos hatást fejt ki a vese yang-ra, modulálja a neuroendokrin működést és küzd a fáradtság ellen, így a „sivatag ginzenge” nevet kapta [4–5].
A Cistanche Musalais iparosítása azonban jelenleg olyan kihívásokkal néz szembe, mint a termelési szabványok hiánya, a hiányos feldolgozási technológia és az ízanyagokra vonatkozó elégtelen kutatás, ami korlátozza a piac népszerűsítését és a minőség javítását. Ebben a tanulmányban a Cistanche-t a Musalais fermentációs folyamatának optimalizálására használták adalékként. GC–MS-t és nem célzott metabolomikát alkalmaztak az aroma-összetevők és a különböző metabolitok szisztematikus feloldására, azzal a céllal, hogy elméleti alapot és technikai támogatást nyújtsanak a Cistanche Musalais szabványosított előállításához, ízmódosításához és funkcionális fokozásához, elősegítve ezzel e hagyományos ital modernizálását és értékfejlesztését.
1 Anyagok és módszerek
1.1 Anyagok és reagensek
Cistanche tubulosa (tubuláris Cistanche): első osztályú kereskedelmi példányok a hszincsiangi Hetianból (Hotan), telt textúrájúak, penésztől és szennyeződésektől mentesek.
Hetian vörös szőlő: ép megjelenésű, erős aromájú kereskedelmi gyümölcs, Hetianból, Xinjiangból származik.
Metanol és acetonitril: Thermo Fisher Scientific (China) Co., Ltd.
Hangyasav: TCI (Shanghai) Development Co., Ltd.
L-2-klór-fenilalanin: Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd.
1.2 Műszerek és felszerelések
08-2T állandó hőmérsékletű mágneses keverő, Shanghai Meiyingpu Instrument Co., Ltd.
57330-U SPME eszköz és 57348-U 50/30 μm DVB/CAR/PDMS SPME szál, Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co., Ltd.
6890N-5973 GC–MS rendszer, Agilent Technologies (China) Co., Ltd.
5430R hűtött centrifuga, Eppendorf (Shanghai) International Trading Co., Ltd.
TL-48R nagy áteresztőképességű papírzsebkendő, Shanghai Jingxin Industrial Development Co., Ltd.
SCIENTZ-1LS vákuumkoncentrátor, Ningbo Scientz Biotechnology Co., Ltd.
Vanquish Flex UHPLC, Thermo Fisher Scientific (China) Co., Ltd.
SDAJ-0.5 Kínai stílusú borgyártó sor, Shandong Anji Bio-Fermentation Equipment Technology Co., Ltd.
1.3 Kísérleti módszerek
1.3.1 Folyamatfolyamat
A Cistanche-t gőzölték későbbi felhasználásra. A heti vörös szőlőt megmosták és szelektálták, kicsonkolták és összetörték. A szőlőlevet préssel extraháltuk, majd melegítettük és betöményítettük a lékoncentráció-mutatók beállításához. Végül a párolt Cistanche terméket sűrített szőlőlével kevertük össze, és szabályozott hőmérsékleti és időparaméterek mellett fermentáltuk. Erjedés után a terméket derítettük, így Cistanche Musalais-t kaptunk.
1.3.2 Cistanche elkészítése
With minor modifications to Gong et al. [6], high-quality, non-deteriorated dried Cistanche was peeled, sliced, wrapped in gauze, and steamed for 20 min for later use.
1.3.3 Szőlőlé készítése
Hetian vörös szőlőt használtunk, amelynek kezdeti oldható szilárdanyag-tartalma (cukor) 18 Bx fok. A korhadt, romlott és egyenetlenül érett szőlőt eltávolították. Mosás és hámozás után préselték a szőlőt. A levet magas hőmérsékleten főzték (töményítették), és a koncentrálást leállították, amikor a cukor elérte a 26, 29 vagy 32 Bx-fokot. A levet szobahőmérsékletre hűtjük későbbi felhasználás céljából.
1.3.4 A Cistanche Musalais fermentációs folyamata
Párolt Cistanche-t meghatározott arányban (3%, 5%, 7%) adtunk 600 ml sűrített szőlőléhez egy fermentorban. A fermentáció során 24 óránként mértük a maradékcukrot, hogy nyomon kövessék a folyamatot. Amikor a maradékcukor 4 g/l-re csökkent, az erjedés leállt. A felülúszót összegyűjtöttük, és 85 °C-on 30 percig pasztőröztük, így Cistanche Musalais-t kaptunk.
1.3.5 Egytényezős kísérleti tervezés a Cistanche Musalais számára
Vizsgálták a Cistanche hozzáadásának (3%, 5%, 7%), a kezdeti cukortartalomnak (26, 29, 32 fok Bx) és a fermentációs hőmérsékletnek (22, 25, 28 fok) a fizikai-kémiai tulajdonságokra és a bioaktivitásra gyakorolt hatását.
1.3.6 Elemzések és mérések
Alkoholtartalom, oldható szárazanyag és összes savtartalom: a GB/T 15038-2006 "Bor és gyümölcsbor általános analitikai módszerei" szerint határozzák meg.
Összes flavonoid: Xu et al. [7]. Kalibrációs görbét készítettünk a rutin koncentrációval (X) az abszcisszaként és az abszorbanciával (Y) 510 nm-en az ordinátán, így Y=0.8043X − 0,0278, R2=0.9999 értéket kaptunk, ami jó linearitást jelez.
Összes polifenol: Folin–Ciocalteu módszerrel határozzuk meg [8]. Kalibrációs görbét készítettünk a galluszsavtartalommal (X) az abszcisszaként és az abszorbanciával (Y) 760 nm-en az ordinátán, így Y=0.4177X + 0.1048, R2=0.9975 értéket kaptunk, ami jó linearitást jelez.
1.3.7 GC-MS elemzés
Két csoportból származó mintákat – kísérleti (32 fok Bx, 25 fok, 7% Cistanche) és kontroll Cistanche nélkül – GC-MS-nek vetettük alá.
Minta előkezelés: A mintát egy 20 ml-es extrakciós fiolába helyeztük; Belső standardként 100 μl 50 ug/ml izoamil-fenil-acetátot adtunk hozzá. A fiolát lezártuk, és 60 fokos vízfürdőben 250 fordulat/perc sebességgel 20 percig mágneses keveréssel egyensúlyba hoztuk. Az SPME szálat ezután 30 perces extrahálásra helyeztük be. Használat előtt az SPME szálat a GC bemenetnél 250 fokon 20 percig kondicionáltuk.
GC–MS körülmények: HP-INNOWax oszlop (60 m × 250 μm × 0,25 μm); bemenet 250 fok ; átviteli vonal 250 fok ; vivőgáz áramlása 1,5 ml/perc; oszt 4:1. Sütőprogram: 40 fok (5 perc), rámpa 5 fok/perc 250 fokra, tartás 10 perc. Ionforrás 230 fok ; négypólus 150 fok ; EI 70 eV; teljes szkennelés 35–550 Da.
1.3.8 Nem célzott metabolomika
1.3.8.1 Minta előkészítés
Két csoportot teszteltünk: kísérleti (32 fok Bx, 25 fok, 7% Cistanche) és kontroll Cistanche nélkül; n=3 biológiai ismétlés csoportonként, összesen 6 minta. Felolvasztás és vortexezés után minden mintából 300 μl-t átvittünk egy 1,5 ml-es csőbe, és 12 000 fordulat/perc sebességgel, 4 fokon 15 percig centrifugáltuk. Ezután 100 μl felülúszót áthelyeztünk egy 2 ml-es csőbe, folyékony nitrogénben lefagyasztottuk, és liofilizáltuk. Adjunk hozzá 1 ml előhűtött metanol:acetonitril (1:1, v/v) elegyet, keverjük 30 másodpercig; fagyassza le -20 fokon 30 percig; centrifugál 12 000 fordulat/perc sebességgel, 4 fokon 10 percig; gyűjtsünk össze 850 μL felülúszót, és vákuumban szárítsuk meg teljesen; 150 μL 50%-os metanolban (5 ppm 2-klór-fenilalaninnal) feloldjuk, 30 s vortex-el; centrifugálás 12 000 fordulat/perc, 4 fok 10 percig; szűrjük át 0,22 μm-es membránon, és töltsük át a szűrletet fiolákba. Minden mintából kombináljon 10–20 μL-t egy minőségellenőrzési minta létrehozásához, amely értékeli a műszer stabilitását és az adatok megbízhatóságát; A minőségellenőrzést kihagyjuk, ha 5-nél kevesebb mintát tartalmaz.
1.3.8.2 Analitikai feltételek
Kromatográfia: ACQUITY UPLC HSS T3 oszlop (100 Å, 1,8 μm, 2,1 mm × 100 mm); áramlási sebesség 0,4 ml/perc; oszlop 40 fok ; automatikus mintavevő 8 fok ; injekció 2 μL. A mozgófázis: víz 0,1% (v/v) hangyasavval; B mozgófázis: acetonitril 0,1% (v/v) hangyasavval.
Tömegspektrometria: permetezési feszültség +3.5 kV/−3,0 kV; köpenygáz 40 arb; segédgáz 10 arb; kapilláris 320 fok ; segédgáz hőmérséklet 300 fok ; MS1 felbontás 60 000; pásztázási tartomány m/z 70–1000; AGC Target Standard; Max IT 100 ms; adatfüggő MS/MS a felső 4 ionon dinamikus kizárással 4 s; MS2 felbontás 15 000; HCD ütközési energia 30%.
1.3.8.3 Metabolit azonosítás
A metabolitok azonosítása a PSNGM-en (PerSonalbio Next-Generation Metabolomics Database) alapult, amely egy házon belüli szabványkönyvtárat tartalmazott: mzCloud (https://www.mzcloud.org/), LIPID MAPS (https://www.lipidmaps.org/), HMDB (https://hmdb.ca/), Moa./labdauc.fi. NIST_2020_MSMS és egy mesterséges intelligencia által megjósolt MS/MS spektrális könyvtár.
Megjegyzés a megjegyzésekben használt külső adatbázisokhoz:
HMDB: Átfogó emberi anyagcsere-adatbázis (5.0-s verzió), amely 220 945 metabolit részletes kémiai, klinikai és biokémiai információit tartalmazza, kiterjedt keresztkapcsolatokkal a KEGG-hez, PubChem-hez, MetaCyc-hez, ChEBI-hez, PDB-hez, UniProthoz és GenBank-hoz, és támogatja a fejlett szöveg-/szekvencia-/NMR-keresést. A DrugBankkal, a T3DB-vel, az SMPDB-vel és a FooDB-vel is társul.
LIPID MAPS: An open-access lipidomics resource providing databases (e.g., LMSD with >50 000 válogatott lipidstruktúra), spektrumok, útvonalak, MS-elemzési eszközök, szerkezetrajzok és nómenklatúra/osztályozási források.
mzCloud: Fejlett tömegspektrális könyvtár, amely támogatja a spektrum-, struktúra-, alstruktúra-, fa- és m/z-alapú kereséseket, 32 330 vegyülettel, 51 002 spektrumfával és 16 531 567 spektrummal (2024-ben jelentős kiegészítéssel), Firefox/Chrome asztali hozzáférésre optimalizálva.
1.3.8.4 Többváltozós statisztikai elemzés
Többváltozós elemzéseket alkalmaztunk a 6 mintából származó metabolitadatokra a PCA elvégzéséhez, tisztázva a Cistanche Musalais és a Musalais közötti metabolikus különbségeket. A csoportok közötti differenciált metabolitokat az OPLS-DA változó fontossága projekcióban (VIP), fold-változás és P értékek (VIP küszöb és szignifikancia, mint fent) segítségével szűrtük, majd biológiai értelmezést követett, beleértve a KEGG útvonal dúsítását [9].
Hivatkozások
[1] Zhu LX, Wang LL, Song HZ és mások. A hagyományos Musalais-feldolgozáshoz kapcsolódó fő aromavegyületek minőségi elemzése Hszincsiang Kínában. Journal of the Institute of Brewing. 2012;118(2):236–242.
[2] Zhao B, Li DD, Yuan Y és mások. A fermentált funkcionális lúg modern kutatási előrehaladása. Alkoholkészítés. 2025;52(2):43–49.
[3] Zhu LX, Hou XJ, Xu Q. Vita a Xinjiang Msalais szőlőbor fejlesztési stratégiáiról. Alkoholkészítés tudomány és technológia. 2008(7):111–113.
[4] Dal ZH, Lei L, Tu PF. Előrelépések a Cistanche Hoffing növényeinek farmakológiai aktivitásának kutatásában. et Link. Hagyományos kínai és gyógynövényes drogok. 2003;34(9):U018.
[5] Shi TT, Ge WH. A Cistanche Hoffmg kutatásfejlesztése. Et Link. Chinese Journal of Ethnomedicine and Ethnopharmacy. 2009;18(9):7–9.
[6] Gong X, Zhong T, Zhou JY és mások. Tanulmány egy új fermentált Cistanche bor technológiájáról. Modern élelmiszerek. 2019(5):64–68;79.
[7] Xu HT, Li H, Zhao YZ és mtsai. A Nervilia fordii összes flavonoidjának antioxidáns és antibakteriális hatása. Északi Kertészet. 2017(16):161–165.
[8] Yu H, Xu X, Hao JX és társai. Citrushéjtörköly vegyes fermentációja Trichoderma koningii-vel, Aspergillus oryzae-vel és Lactobacillus casei-vel: folyamatoptimalizálás, antioxidáns aktivitás és nem célzott metabolomikai elemzés. Food Bioscience. 2025;66:106180.
[9] Zhou JN, Hou DH, Zou WQ és társai. A vadon élő Ophiocordyceps sinensis széles körben célzott metabolomikájának és nem célzott metabolomikájának összehasonlítása. Molekulák. 2022;27(11):3645.
[10] Li XH. Kutatások a Rosa kwangsiensis var. sterilis erjesztett bor [Mastert dolgozat]. Chongqing: Southwest University; 2017.
[11] Li ZJ, Zhang XD, Long BX és mások. Msalais körte termékfejlesztésével és válaszfelület-optimalizálásával kapcsolatos kutatás. Mezőgazdasági termékek feldolgozása. 2025;3:1–10.
[12] Zhang L, Jiang XF. A réz meghatározási módszer alkalmazhatóságának igazolása a GB/T15038-2006 bor- és gyümölcsbor általános elemzési módszerében. Alkoholkészítés. 2020;47(5):104–107.
[13] Zhong DL, Yang H, Wang Z és mások. A malolaktikus fermentációs hőmérséklet hatása a Cabernet Sauvignon bor minőségére. Zhejiang Agricultural Sciences. 2025;66(7):1724–1732.
