Absztrakt

Cistanche deserticolaÉszaknyugat-Kínában őshonos, jól ismert sivatagi eredetű gyógynövény, amelyet gyakran "sivatagi ginzengnek" is neveznek. Élelmiszer-gyógyszer homológ botanikai anyagként nagy fejlődési potenciállal rendelkezik a funkcionális élelmiszer- és étrend-kiegészítő iparban. A frissen begyűjtött szövetek érzékenyek az endogén oxidáz enzimek által kiváltott enzimatikus barnulásra. A hagyományos gyártási gyakorlatok többnyire a szabadtéri árnyékoló szárítást vagy a közvetlen forró levegős dehidratálást alkalmazzák szabványos előkezelési lépések nélkül. Ezek a hagyományos műveletek általában a fenil-etanol-glikozidok (PhG-k) jelentős veszteségét eredményezik, amelyek az alapvető bioaktív markeranyagok, és rontják a végső szárított szeletek kereskedelmi minőségét. A gyakorlati előkezelés-dehidratálás kombinációk kialakítása elengedhetetlen a hatóanyagok megőrzéséhez és a késztermékek tárolási teljesítményének stabilizálásához.

Ebben a munkában két előkezelési utat tanulmányoztak: a nem termikus ultramagas hidrosztatikus nyomást (UHP) és a hagyományos termikus gőzölést. Mindegyik előkezelést két fő dehidratációs technológiával, a konvektív forró levegős szárítással és a vákuum-liofilizálással kombinálták. Egytényezős kísérleteket hajtottak végre a megvalósítható paramétertartományok leszűkítésére, majd a Box-Behnken válaszfelület-modellezést a négy integrált gyártási munkafolyamat optimalizálása érdekében. Az összes fenil-etanol-glikozid, amelyet négy reprezentatív marker, köztük az echinacoside, a verbaszkozid, a cisztanozid A és az izoverbaszkozid összegzésével számítottak ki, szolgált elsődleges értékelési indikátorként. Az optimalizált paraméterek mellett előállított szárított gyógynövényszeleteket négy vákuumalapú kezeléssel csomagolták: egyszerű vákuumlezárás, vákuum oxigénelnyelő tasakkal, vákuum szilikagél nedvszívókkal és összetett vákuumcsomagolás, amely oxigénmegkötőt és szárítót is tartalmaz. Szobahőmérsékletű tárolás mellett folyamatosan figyeltek több minőségi mutatót, beleértve a nedvességszintet, az összcukrot, az oldható fehérjét, a maradék PhG-t és az összes aerob mikrobiális számát. A megemelt hőmérsékleten végzett gyorsított eltarthatósági tesztet (ASLT) a valós eltarthatósági idő környezeti feltételek melletti becslésére használták.

Az eredmények azt mutatták, hogy mind az UHP, mind a gőzölős előkezelés javította a PhG-k megőrzését az előkezeletlen közvetlen dehidratációs kontrollokhoz képest. Az optimális feldolgozási eredmény az UHP és a forró levegős szárítás kombinációja volt: nyomás 296 MPa, tartási idő 16 perc és szárítási hőmérséklet 81 fok, ami 5,12 mg/g·FW PhG-tartalmat eredményezett, ami körülbelül 1,8-szor magasabb, mint a kezeletlen, forró levegőn szárított referenciaminta. Gőzöléses-meleglevegős szárításhoz az ideális paraméterek a gőzölési hőmérséklet 94 fok, a gőzölés időtartama 21 perc és a szárítási hőmérséklet 79 fok volt. A fagyasztva szárítással kombinált UHP esetében az optimális beállítások a 295 MPa nyomás, a 16 perces tartási idő és a –43 fokos fagyasztás előtti hőmérséklet voltak. Gőzölés-liofilizálás esetén a legjobb állapot a 94 fokos gőzölés 21 percig és a -43 fokos fagyasztás előtti hőmérséklet volt. A tárolási kísérletek során az összes csomagolócsoport egységes minőségváltozási tendenciát mutatott: a nedvesség és a mikrobák száma fokozatosan nőtt, míg az összes cukor, az oldható fehérje és a PhG-k bioaktív markerei csökkentek. Az összes tesztelt csomagolási forma közül az oxigénelnyelő és nedvességelnyelő tasakkal felszerelt összetett vákuumcsomagolások tartották fenn a legjobb átfogó termékminőséget. A gyorsított stabilitási számítás 256 napos eltarthatósági időt prognosztizált a közönséges vákuumzáras minták esetében 20 fokos környezeti hőmérsékleten. Összehasonlításképpen, az összetett, kétfunkciós vákuumcsomagolás becsült eltarthatósága akár 663 nap is lehet.

A nem termikus ultramagas nyomású előkezelés kiemelkedő előnyökkel jár a hőérzékeny fenil-etanol-glikozidok védelmébenCistanche deserticolakiszáradás. Az oxigénelnyelők és a szárítószerek vákuumzáras csomagolásban történő egyidejű alkalmazása hatékonyan lelassíthatja a többdimenziós minőségromlást, és nagymértékben meghosszabbíthatja a szárított szeletek felhasználhatósági idejét. Ez a tanulmány gyakorlati termelési referenciákat kínál ennek az értékes élelmiszer-gyógyszer homológ alapanyag betakarítás utáni kezeléséhez és hosszú távú kereskedelmi tartósításához.

Kulcsszavak: Cistanche deserticola; fenil-etanol-glikozidok; ultramagas hidrosztatikus nyomás; gőzölő előkezelés; forró levegős kiszáradás; vákuum-liofilizálás; szárított gyógynövények tárolási stabilitása; gyorsított eltarthatósági értékelés; élelmiszer-gyógyászat homológia

 

1. Bevezetés

1.1 A növény botanikai profilja és ipari háttereCistanche deserticola

Cistanche deserticolaAz YC Ma az Orobanchaceae családba tartozik, és klorofill nélküli kötelező holoparazita gyógynövény. A gyökérrendszerben parazitálHaloxilon ammodendron, egy szárazságtűrő cserje, amely széles körben elterjedt az észak-kínai sivatagi régiókban. Húsos pikkelyes szárát több mint kétezer éve használják tónusos gyógynövény-anyagként a hagyományos alkalmazási rendszerekben. Az ókori gyógynövény-dokumentumok kiváló minőségű tonik anyagnak minősítették, amely a vese-jang tonizáló, az esszencia-vér pótlásáról és a székrekedés tüneteinek enyhítéséről ismert.

A történelmi túlzott vadgyűjtés miatt vadCistanche deserticolaAz erőforrások kimerülési kockázattal szembesültek, és hivatalos védelmi beavatkozásokat kaptak. Napjainkban a nagyüzemi mesterséges termesztést oltással valósítják megCistanchemesterségesen ültetettreHaloxilon ammodendronmenedékerdők, főleg Belső-Mongólia sivatagi területein. 2020 elején a kínai szabályozó hatóságok isCistanche deserticolabekerülni az élelmiszer-gyógyszer homológia kísérleti katalógusába, szélesebb kereskedelmi távlatokat nyitva a funkcionális élelmiszerek, táplálék-kiegészítők és kozmetikai alapanyagok piaca előtt.

1.2 A főbb funkcionális összetevők bioaktivitása

A fenil-etanol-glikozidok a bioaktív anyagokCistanche deserticola. Számos in vitro sejtkísérlet és in vivo állatmodell-vizsgálat igazolta változatos farmakológiai potenciálját. Ezek a vegyületek figyelemre méltó antioxidáns kapacitást mutatnak: a PhG-frakciók növelhetik az antioxidáns enzimaktivitást, például az SOD-t, és csökkenthetik a lipidperoxidációs károsodást az állati szérumban és a májszövetekben. Az oxidatív-stresszes sejtsérülési modellek kimutatták, hogy a PhG-izolátumok csökkenthetik az idegsejt-halandóságot, ami alátámasztja természetes antioxidáns nyersanyagként való potenciálját.

Farmakológiai állatkísérletek is igazolják hagyományos tonik értékét. A gyógynövényes vízkivonatok számos spermiumminőségi paramétert javíthatnak hím állatoknál, beleértve a spermiumkoncentrációt, a motilitást és a fejlődési rendellenességek arányát. A limfocita inkubációs kísérletek azt mutattákCistancheA kivonatok elősegíthetik az antitestek képződését és szabályozhatják az immunsejt felszíni receptorok expresszióját, tükrözve az immunmoduláló hatásokat. A gasztrointesztinális szabályozási kutatások során az ebből a gyógynövényből kivont oligoszacharid komponensek nyilvánvaló hashajtó hatást mutattak, ami felgyorsította a bélperisztaltikát és lerövidítette a székletürítési késleltetést a székrekedéses állatmodellekben. Poliszacharid frakciók aCistanche deserticolahozzájárulnak az antioxidáns és immunmoduláló fiziológiai válaszokhoz is.

1.3 A növényi nyersanyagok dehidratációs technológiájának jelenlegi állapota

Frissen betakarítottCistanche deserticolabőséges tápanyagot tartalmaz, de a betakarítás utáni anyagcsere-aktivitás a szedés után is erős marad. Időben történő feldolgozás nélkül a friss szárak hajlamosak az enzimes barnulásra, a textúra lágyulására és a mikrobiális romlásra, ami nehézségeket okoz a régiók közötti logisztikában és a hosszú távú tárolásban. A dehidratálás a fő tartósítási módszer a kereskedelmi minőségű termékeknélCistanchenyersanyag. A hagyományos termelés többnyire napon szárítást vagy árnyékos levegőn történő szárítást alkalmaz. Mindazonáltal az endogén oxidáz enzimek, köztük a polifenol-oxidáz (PPO) és a peroxidáz (POD), folyamatosan lebontják a bioaktív anyagokat, mielőtt a szövetek nedvessége biztonságos szintre csökkenne. Ez a jellegzetes PhG-komponensek jelentős elvesztését és instabil késztermékminőséget okoz.

A botanikai anyagok általános ipari dehidratálási technikái közé tartozik a konvektív forró levegős szárítás, a mikrohullámú szárítás, a távoli infravörös szárítás és a vákuum fagyasztva szárítás. A konvektív forrólevegős szárítás alacsony berendezés-befektetéssel, nagy tételes áteresztőképességgel és tömeggyártásra alkalmas egyszerű működéssel rendelkezik. Legnagyobb hátránya a hőre labilis bioaktív molekulák hőkárosodása magas hőmérsékleti körülmények között. A vákuum-liofilizálás jeges szublimációval távolítja el a nedvességet alacsony nyomású fagyasztott körülmények között. Ez a technológia jobban megőrzi az eredeti szövetszerkezetet, színt és a hőérzékeny fitokemikáliákat, miközben magasabb energiafogyasztással és gyártási költségekkel jár. A hibrid kombinált szárítási rendszerek megpróbálják integrálni a különböző szárítási módok előnyeit a késztermék minősége és a gyártási gazdaságosság egyensúlya érdekében.

1.4 Előkezelési stratégiák a botanikai dehidratáció előtt

A dehidratációt megelőző előkezelési lépések több célt is megvalósíthatnak: oxidatív enzimek deaktiválása, részleges mikrobaterhelés csökkentése és a növényi szövetek mikroszerkezetének módosítása. Az ésszerű előkezelés javítja a dehidratáció hatékonyságát és minimalizálja az értékes endogén bioaktív vegyületek lebomlását. A termikus gőzölés vagy blansírozás a hagyományos termikus előkezelési megoldások közé tartozik. A hőkezelés denaturálja a PPO és POD oxidáz fehérjéket, hogy elnyomja a barnulási reakciókat, eközben fokozza a sejtfal permeabilitását és lerövidíti a következő dehidratációs ciklusokat. A túlzott hőkezelés vagy a túl magas hőmérséklet azonban vízoldható fitokemikáliákat szivárogtathat ki, és kiválthatja a megcélzott hatóanyagok termikus bomlását.

Az ultramagas hidrosztatikus nyomású (UHP) feldolgozás ígéretes nem termikus fizikai beavatkozás az élelmiszer- és gyógynövénygyártásban. A magas hidrosztatikus nyomás megszakítja a nem kovalens kötéseket a biológiai makromolekulákban, például a fehérjékben, míg a kis molekulájú másodlagos metabolitok kovalens kémiai kötései nagyrészt érintetlenek maradnak. Az UHP intenzív hőbevitel nélkül inaktiválhatja a mikroorganizmusokat és az oxidatív enzimeket, és módosíthatja a sejtmembrán permeabilitását, hogy megkönnyítse a metabolitok felszabadulását a növényi sejtekből. Ez a nem termikus technológia az elmúlt években egyre nagyobb kutatási érdeklődésre tett szert a gyümölcs-, zöldség- és gyógynövény-anyag-feldolgozás terén.

1.5 A dehidratált gyógynövényszeletekkel kapcsolatos tárolással kapcsolatos kihívások

A szárított növényi termékek még megfelelő kiszáradás után is lassan minőségromlásnak indulnak a hosszú távú tárolás során. A fő befolyásoló tényezők közé tartozik a maradék nedvességtartalom, a vízaktivitási érték, a környezeti oxigén parciális nyomása, a tárolási hőmérséklet, a fényterhelés és a csomagolóanyagok záróképessége. A maradék nedvesség felgyorsítja a nem enzimatikus barnulást, és rendelkezésre álló vizet biztosít a mikrobák elszaporodásához. Az oxigén felgyorsítja a fenil-etanol-glikozidok által képviselt fenolos bioaktív anyagok oxidatív lebomlását. A megfelelő csomagolási megoldások magas védőrétegű kompozit fóliákat, nedvszívó tasakot és oxigénelnyelő csomagokat alkalmaznak a minőség romlásának megakadályozása érdekében. Jelenleg a kereskedelemben kapható legtöbb szárítottCistanche deserticolaA szeletek egyszerű tasakban vagy dobozos csomagolást használnak, és hiányoznak a szisztematikus kísérleti adatok a valós eltarthatósági teljesítmény támogatására.

1.6 Kutatási célok és kísérleti hatókör

Meglévő mainstreamCistancheA gyártási munkafolyamatok gyakran kihagyják a dehidratálás előtti szabványos előkezelést, ami a jellegzetes fenil-etanol-glikozid bioaktív anyagok jelentős elvesztéséhez vezet. Ez a tanulmány összehasonlítja a nem termikus UHP beavatkozást a klasszikus gőzölős termikus előkezeléssel. Mindegyik előkezelési opció forró levegős szárítással és fagyasztva szárítással kombinálva van. Az egytényezős szűrés és a Box-Behnken válaszfelület-modellezés négy különböző integrált gyártási folyamat optimalizálására szolgál, prioritásként a PhG-k megtartásának maximalizálását állítva elő. Ez a cikk az optimalizált paraméterkészletek alapján készített szeleteket felhasználva tovább vizsgálja, hogy a szárítószerekkel és oxigénelnyelő tasakkal kiegészített vákuumcsomagolás hogyan befolyásolja a tárolás során bekövetkező többdimenziós minőségi változásokat. A gyorsított öregedéstesztet a valós eltarthatósági teljesítmény kiszámítására használják normál szobahőmérsékletű körülmények között. A projekt célja, hogy kísérleti alapokat és gyakorlati gyártási paramétereket biztosítson a betakarítás utáni kezeléshez és az élelmiszer-gyógyászati ​​minőségű termékek hosszú távú tartósításához.Cistanche deserticola.

A fő kísérleti hatókör az alábbiak szerint van felsorolva:

Optimalizálja a paraméterkombinációkat négy feldolgozó csővezetékhez: UHP plusz forrólevegős szárítás; gőzölés plusz forró levegős szárítás; UHP plusz liofilizálás; gőzölés plusz liofilizálás. Az összes fenil-etanol-glikozid tartalom elsődleges válaszindikátorként szolgál.

Kövesse nyomon a nedvesség, az összes cukor, az oldható fehérje, a PhG-koncentráció és az összes aerob mikrobiális szám dinamikus változásait szárított gyógynövényszeleteknél négy különböző vákuumcsomagolási konfigurációban a tárolási kísérletek során.

Végezzen gyorsított eltarthatósági öregedési kísérleteket, és számítsa ki az egyes csomagolási megoldások várható eltarthatósági idejét környezeti hőmérsékleten.

2. Anyagok és kísérleti eljárások

2.1 Nyersanyag-beszerzés, vegyi reagensek és laboratóriumi berendezések

FrissCistanche deserticolaA nyers szárakat az őszi betakarítási szezonban takarították be az Alxa League-ben, Belső-Mongóliában, Kínában. A referencia standard anyagok közé tartozott az echinacoside, a verbaszkozid, a cisztanozid A és az izoverbakozid, amelyek mindegyikének hitelesített tisztasága 98 % vagy annál nagyobb. A HPLC kvantitatív méréshez kromatográfiás minőségű acetonitrilt és metanolt használtunk. Más vegyi anyagok analitikai tisztasági szabványt alkalmaztak.

Főbb laboratóriumi felszerelések: termosztatikus vezérlésű forrólevegős szárítószekrény, ultrahangos extrakciós fürdő, nagy sebességű hűtött centrifuga, nagy teljesítményű folyadékkromatográfiás műszer, vákuum fagyasztva szárító, termosztatikus vízfürdős keringtető rendszer, ultramagas hidrosztatikus nyomású feldolgozó egység, UV-visszpektrofométer, nagynyomású sterilizáló állandó hőmérsékletű és páratartalmú inkubátor és ipari vákuumzárás csomagológép.

2.2 Kezdeti nyersanyag-előkészítési munkafolyamat

FrissCistanchea szárakat leöblítették a felületi szennyeződések és szennyeződések eltávolítására, a külső pikkelyes levélszövetet pedig kézzel eltávolították. A feldolgozott szárakat egyenletesen 5 mm vastag szeletekre vágtuk, teljesen összekevertük és véletlenszerűen kísérleti alcsoportokba soroltuk. Négy fő feldolgozási csoportot határoztak meg: UHP előkezelés, majd forró levegős dehidratálás; gőzölős termikus előkezelés, amelyet forró levegős dehidratálás követ; UHP előkezelés, majd vákuum-liofilizálás; gőzölős termikus előkezelés, majd vákuum-liofilizálás. Minden kísérleti körülményhez öt biológiai párhuzamos mintát készítettem.

2.3 Az összes fenil-etanol-glikozid mennyiségi kimutatási protokollja

A PhGs marker vegyületek mérésére HPLC-alapú kvantifikációt hajtottak végre. SzárítottCistanchea szeletport 60 mesh-es szitán átszitáljuk; Pontosan 1,0 g pormintát mértünk le és kevertünk össze 50%-os metanolos vizes oldószerrel. Az ultrahangos oldószeres extrakció 1,5 óráig tartott, ezt az extrakciós ciklust háromszor megismételtük. A centrifugálás körülményeit 8000 g forgási erőre állítottuk be 4 fokos környezetben 15 percig. Az összegyűjtött felülúszó folyadékot 0,22 μm-es szerves fázisú szűrőmembránon engedték át a HPLC injekció előtt.

HPLC hardver konfiguráció: LaChrom X C18 analitikai oszlop (250 mm × 4,6 mm, részecskeméret 5 μm). Mozgófázisú összetétel: acetonitril A fázisként és 0,5 %-os hangyasav vizes oldat B fázisként, programozott gradienselúciós üzemmódban. Az UV-detektálás hullámhosszát 320 nm-en rögzítettük; az oszlop hőmérsékletét 30 fokon tartják; a befecskendezett minta térfogata 8 μL volt; folyadék áramlási sebessége 0,6 ml/perc. A teljes fenil-etanol-glikozid értéket négy egyedi markermolekula mért koncentrációinak összegzésével számítottuk ki, mg/g·FW egységben. Az analitikai megbízhatóság garantálása érdekében teljes módszer-validációs vizsgálatokat végeztek el, beleértve a linearitás kalibrálását, a műszer pontosságának értékelését, a minta-előkészítés megismételhetőségét, a tesztoldat rövid távú stabilitását és a mátrix tüske-visszanyerési vizsgálatát.

2.4 Egytényezős paraméter-szűrési kísérletek

Minden egyes kombinált feldolgozási útvonalnál egytényezős tesztelést hajtottak végre az ésszerű paraméterablakok körülhatárolására a válaszfelület optimalizálása előtt.

UHP + forrólevegős szárítási kohorsz: vizsgált nyomásnagyság-gradiens (100 MPa-500 MPa), nyomástartási időtartam (5-25 perc), forró levegős szárítási hőmérséklet (60-100 fok), a teljes PhG-koncentrációt figyelembe véve értékelési válaszként.

Gőzölés + forró levegős szárítás kohorsz: a tesztváltozók a gőzölési hőmérsékletre (60-100 fok), a gőzölés tartási időtartamára (10-50 perc), a forró levegős szárítási hőmérsékletre (60-100 fok) vonatkoztak.

UHP + fagyasztva szárítás kohorsz: a változó gradiensek közé tartozik az üzemi nyomás (100-500 MPa), a nyomástartási idő (5-25 perc), a fagyasztás előtti hőmérséklet 0 és -80 fok között.

Gőzölés + fagyasztva szárítás kohorsz: manipulált gőzölési hőmérséklet, gőzölési időtartam és előfagyasztási hőmérséklet a megfelelő gradiens tartományokon belül.

2.5 Box-Behnken Response-Surface kísérleti tervezés

Az egytényezős szűrési tesztek eredményei alapján a Box-Behnken háromfaktoros-háromszintű kísérleti elrendezést alkalmazták mind a négy feldolgozási munkafolyamathoz. A teljes fenil-etanol-glikozid-tartalom Y válaszváltozóként lett megjelölve. A Design-Expert szoftverplatform másodfokú polinomiális regressziós matematikai modelleket készített. Az elméleti optimális gyártási paramétereket modellszámítással generáltuk; A paraméterértékeket finomhangolták, hogy megfeleljenek a gyakorlati berendezések működési korlátainak, majd fizikai ellenőrzési kísérletek következtek.

2.6 UPLC-Q-TOF-MS/MS metabolitprofil-elemzés

A négy optimalizált feldolgozócsoportból nyert mintakivonatokat 0,22 μm-es szerves szűrőn átszűrtük, és UPLC-Q-TOF-MS/MS metabolitprofil mérésre bocsátották. ESI pozitív ion-észlelési mód lett kiválasztva; a tömeges szkennelés hatóköre 50–2000 Da; az ütközési energiát 30-40 V-on belül állítják be. A másodlagos fragmens tömegspektrometriás jeleit összehasonlították a publikált fitokémiai irodalommal a fenil-etanol-glikozid típusú metabolitok kísérleti azonosítása érdekében.Cistancheszövetkivonatok.

2.7 Szárított szelet tárolási teljesítményértékelés beállítása

SzárítottCistancheA négy optimalizált feldolgozási specifikáció szerint gyártott szeleteket egységenként 10 g-ra osztották fel, és PA/PE többrétegű vákuumzáró tasakokba zárták. Négy különálló csomagolás-kezelési csoportot hoztak létre:

DP: tiszta vákuumzárás, nincs hozzáadva további funkcionális tasakok;

DOP: vákuumzárás vaspor alapú oxigénelnyelő tasakkal;

DHP: vákuumzárás szilikagél nedvességelnyelő szárító tasakkal;

DOHP: összetett vákuumcsomagolás, amely oxigénelnyelőt és szilikagél nedvszívó tasakot is tartalmaz.

A mintatételeket szobahőmérsékletű környezeti körülmények között inkubáltuk. A mintavételi műveletekre 14 napos időközönként került sor a többindexű analitikai méréshez. A vizsgált indikátorok között szerepelt a nedvességtartalom (a GB 5009.3-2016 közvetlen szárítási protokoll szerint meghatározva), a fenol-kénsav spektrofotometriás vizsgálattal számszerűsített összcukor, a Coomassie briliáns-kék kolorimetriás módszerrel mért oldható fehérje, a fenil-etanol-glikozid össz-száma a GB LC-glikozid alapján. 4789.2-2022 mikrobiális vizsgálati előírás. A mikrobiális elfogadási benchmark az NY 5184-2002 dehidratált-zöldségipari kritériumból merített, amely előírja a teljes aerob telepszámot lg (CFU/g) 5-nél kisebb vagy azzal egyenlő.

2.8 Gyorsított eltarthatósági öregedésértékelés (ASLT) és eltarthatósági idő számítás

A DP egyszerű vákuumcsoportból és a DOHP kompozitcsomagolási csoportból származó reprezentatív mintadarabokat 50 és 60 fokos hőmérsékleten tartott termosztatikus szekrényekben inkubáltuk a mesterséges gyorsított minőségromlási kísérletek elvégzésére. A mintavételi időintervallumokat az empirikus Q10 érték alapján határoztuk meg. A mikrobiális kolóniaszám küszöbértéke és a maradék PhG-koncentráció együttesen szolgált kritikus végponti mutatóként az eltarthatósági idő megítélésében. A Q10 együttható képletét és a szabványos ASLT eltarthatósági számítási képleteket alkalmazták a tervezett eltarthatósági teljesítmény extrapolálására 20 fokos célkörnyezeti tárolási feltételek mellett.

2.9 Statisztika és adatfeldolgozási módszertan

Az Excel 2019 és az SPSS Statistics 26 szoftver kezelte a nyers adatkészletek rendezését és a statisztikai szignifikancia-értékelést. Az Origin 2022-t tudományos figurák rajzolására használták. A Design-Expert 13 elvégezte a válaszfelületi modell felépítését és a paraméter-optimalizálási számításokat. Az egyirányú ANOVA-elemzés több csoportos összehasonlító értékelést támogat; A 0,05-nél kisebb P-értéket statisztikailag szignifikáns különbségként értelmeztük. Az összes mért kísérleti eredményt átlagérték ± szórás formátumban mutattuk be.

 

3. Eredmények és megbeszélés

3.1. A PhGs HPLC kvantifikációs munkafolyamat ellenőrzési eredményei

Négy célzott fenil-etanol-glikozid markervegyület kedvező lineáris illeszkedési teljesítményt nyújtott, 0,9995 vagy annál nagyobb R² meghatározási együtthatóval. A műszer precíziós tesztelése 2,3% alatti csúcsterület RSD értékeket adott vissza. A minta-előkészítés megismételhetőségi tesztje 3%-nál alacsonyabb tartalomalapú RSD értékeket generált. A rövid távú stabilitási vizsgálatok azt mutatták, hogy a minta-tesztoldatok legalább 24 órán át stabilak maradtak szobahőmérsékleten. A mátrix tüskés visszanyerési aránya négy marker anyag esetében 95,9 % és 97,8 % közé esett, a megfelelő RSD-vel< 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 deserticolaminták.

3.2 Megfigyelés egyfaktoros szűrési kísérletekből

Az UHP plusz forrólevegős szárítási kohorszban a fenil-etanol-glikozid-tartalom unimodális változást mutatott: a metabolitkoncentráció először nőtt, majd csökkent, ahogy a nyomás nagysága, a nyomástartási idő és a szárítási hőmérséklet egymás után emelkedett. Ha a segédparamétereket állandó értéken tartották, a maximális PhG-hozam 300 MPa üzemi nyomás, 15 perces tartási idő és 80 fokos szárítási hőmérséklet közelében alakult ki. A közepes szintű ultramagas hidrosztatikus nyomás megzavarja a növényi sejt architektúrát, fokozza a sejtmembrán permeabilitását és megkönnyíti az intracelluláris PhG-metabolit felszabadulását. A túlzottan magas nyomás vagy a túl hosszú nyomástartási periódusok káros következményekkel járnak: különféle intracelluláris szennyeződések nagy mennyiségben szivárognak ki, emellett a PhG-molekulák egy része érintkezésbe kerül a töredezett sejtekben lévő maradék oxigénnel, és oxidatív lebomlást szenved, ami a kimutatható PhG-koncentráció csökkenését eredményezi. A túl magas szárítási hőmérséklet a gyógynövényszeletek felületi bőrkeményedését váltja ki, elzárja a belső vízdiffúziós csatornákat, és meghosszabbítja a hatékony kiszáradási időt, tovább gyorsítva a hőérzékeny PhG-molekulák termikus lebomlását.

A gőzölés-meleglevegő-szárítás kísérleti csővezeték esetében a PhG-tartalom hasonlóan emelkedő-majd csökkenő tendenciát mutatott, reagálva a gőzölési időtartam, a gőzölési hőmérséklet és a szárítási hőmérséklet változásaira. Optimális egytényezős működési szintek: a gőzölési hőmérséklet 90 fok, a gőzölési hőmérséklet 20 perc és a szárítási hőmérséklet 80 fok. A megfelelő hő-gőzölő kezelés denaturálja az endogén PPO és POD oxidatív enzimeket, megvalósítva a védő „inaktiváló enzim a glikozid megőrzéséhez” hatását, és megakadályozza a fenil-etanol-glikozid összetevők enzimatikus hidrolitikus lebomlását. A túl magas hőmérsékletből vagy a túl hosszú gőzölésből eredő túlzottan intenzív hőhatás súlyosan károsítja a sejtfal szerkezetét, ami a vízben oldódó hatóanyagok kilúgozási veszteségét okozza a célmarker vegyületek hőbomlása mellett.

A fagyasztva szárítás csoportokkal kombinált előkezelésnél az UHP nyomás nagyságának, a nyomástartási időtartamnak és a fagyasztás előtti hőmérsékletnek a beállítása is unimodális PhGs-válasz görbéket eredményezett. A PhGs csúcsteljesítmény 300 MPa nyomás, 15 perces tartási idő és -40 fokos előfagyasztási beállítás körül jelent meg. A fagyasztás előtti hőmérséklet jelentős hatással van a jégkristály morfológiájára és a liofilizált gyógynövényszeletek végső mikroszerkezetére. A mérsékelten alacsony fagyasztás előtti hőmérséklet laza és porózus belső szövetarchitektúrát hoz létre, ami előnyös a későbbi oldószeres PhG-kivonáshoz. Az elégtelen előfagyasztási mélység nem képes teljes oxidáz-enzim-gátlást elérni; a rendkívül alacsony fagyasztás előtti hőmérséklet összeesett és kompakt szövetszerkezetet hoz létre, ami csökkenti a kivonható PhG-kihozatalt. A gőzölés-liofilizálás kohorsz hasonló emelkedési és csökkenési reakciómintát mutatott; preferált egytényezős paraméterek a gőzölési hőmérséklet 90 fok, a gőzölés időtartama 20 perc és a fagyasztás előtti hőmérséklet -40 fok volt.

3.3. Válaszfelület-optimalizálási kimenetek négy feldolgozási munkafolyamathoz

A négy feldolgozó csővezetékre épített másodfokú regressziós modellek mindegyike rendkívül jelentős modell P-értéket (P< 0.0001), meanwhile lack‑of‑fit terms displayed non‑significant difference (P >0,05). A meghatározási együttható R² értékei minden modellnél meghaladták a 0,98-at, ami azt mutatja, hogy a regressziós modell alkalmas a kísérleti adatkészletre és a PhG-koncentráció megbízható előrejelző képességére a vizsgált paramétertéren belül.

A modell által megjósolt optimális paramétereket finoman beállítottuk, hogy megfeleljenek a berendezések valós működési korlátainak, az ellenőrzött gyakorlati gyártási paraméterek az alábbiak szerint foglalhatók össze:

UHP forrólevegős dehidratációval kombinálva: üzemi nyomás 296 MPa, nyomástartás 16 perc, forró levegős szárítási hőmérséklet 81 fok. Gyakorlatilag mért PhG-értékek = 5.12 mg/g·FW, az előrejelzési eltérés mindössze 1,98%. Ez a munkafolyamat a négy csővezeték közül a legmagasabb PhG-megőrző hatást eredményezte, 1,8-szor magasabb markertartalommal, mint a közvetlen hőlevegős szárításon átesett referenciaminták minden előfeldolgozás nélkül.

Gőzölés forrólevegős dehidratációval kombinálva: gőzölési hőmérséklet 94 fok, gőzölés időtartama 21 perc, szárítási hőmérséklet 79 fok. Mért PhGs = 3.52 mg/g·FW, előrejelzési eltérés 3,43 %. A PhG-szint 1,1-szeresét érte el a kezeletlen, forró levegővel szárított referenciamintához képest.

Vákuumos liofilizálással kombinált UHP: nyomás 295 MPa, tartási idő 16 perc, fagyasztás előtti hőmérséklet -43 fok. Mért PhGs = 4.08 mg/g·FW, előrejelzési eltérés 1,33 %. A PhG-koncentráció 1,7-szeresére nőtt a közvetlen fagyasztva szárítás kontrollhoz képest.

Gőzölés kombinálva vákuum-liofilizálással: gőzölési hőmérséklet 94 fok, gőzölés időtartama 21 perc, fagyasztás előtti hőmérséklet -43 fok. Mért PhGs = 2.87 mg/g·FW, előrejelzési eltérés 3,53 %. A PhG-szint 0,9-szer magasabb volt, mint a közvetlen fagyasztva szárítás referenciaanyaga.

A négy optimalizált csővezeték kereszt-összehasonlítása azt mutatja, hogy az ultranagy nyomású, nem termikus előkezelés kiváló PhG-megőrző teljesítményt ér el a hagyományos hő-gőzölési beavatkozáshoz képest, függetlenül attól, hogy párosítják-e a forró levegős dehidratációval vagy a liofilizálással. Ez a megfigyelés összhangban van az UHP technológia belső erejével, amely a hőre érzékeny kis molekulájú fitokemikáliákat védi. Az UPLC-Q-TOF-MS/MS metabolomikai profilalkotás sikeresen megkülönböztetett kilenc fenil-etanol-glikozidhoz kapcsolódó metabolitotCistanchekivonatok. Számos reprezentatív metabolit, például a cisztanozid C és a genipozidsav magasabb tömegspektrometriás válaszintenzitást regisztrált az UHP-vel előkezelt csoportokban, mint a gőzöléssel előkezelt társaikkal. Ez a jelenség arra utal, hogy az UHP-kezelés differenciált moduláló hatást fejt ki a fenil-etanol-glikozid metabolitok különböző alosztályaira, és a mögöttes molekuláris szabályozó mechanizmus mélyebb nyomon követést igényel.

3.4 A szárított szeletek tárolási minőségének fejlődése különböző csomagolási konfigurációkban

A teljes, 70 napos szobahőmérsékletű tárolási megfigyelési időszak alatt a többindexes minőségváltozási tendencia konzisztens maradt mind a négy csomagolási kohorszban: a nedvességtartalom és az összes aerob telepszám fokozatosan emelkedett; A teljes cukorkoncentráció, az oldható fehérje szint és a fenil-etanol-glikozid maradéktartalom folyamatosan csökkenő tendenciát mutatott.

A nedvességtartalom mérési eredményei azt mutatják, hogy a nedvszívó tasakkal (DHP és DOHP) felszerelt kohorszok lényegesen lassabb nedvességabszorpciós sebességet mutattak a szárítószer hozzáadása nélküli csoportokhoz képest (DP, DOP). Megerősíti a szilikagél szárítószer hatékonyságát a szárított termékek nedvességfelvételének visszaszorításábanCistancheszeleteket. A forró levegőn szárított szeletek magasabb cukortartalmú anyagokat őriznek meg, amelyek erősebb higroszkópos tulajdonságokat biztosítanak; így a hőlégszárított kohorszok nedvességnövelési sebessége meghaladta a liofilizált mintacsoportokat.

Az összcukor és az oldható fehérje leolvasása esetén: az oxigénfogó tasakkal (DOP, DOHP) felszerelt kohorszok nyilvánvalóan késleltették a cukor- és oldható fehérje indikátorok csökkenő sebességét. Az alacsony oxigéntartalmú mikrokörnyezet elnyomja a fehérje típusú anyagok oxidatív lebomlását, és csökkenti a maradék mikrobiális metabolikus aktivitásból származó cukorszubsztrát felhasználást. Az összetett DOHP kohorsz, amely magában foglalja a szárítóanyagot és az oxigénfogót is, optimális védelmi teljesítményt nyújtott a tápanyag-összetevők számára.

A fenil-etanol-glikozidok a fenolok osztályába tartozó bioaktív anyagok közé tartoznak, amelyek nagyon érzékenyek az oxidatív károsodásra. A tárolási ciklusok során az összetett DOHP vákuumcsomagoló csoport statisztikailag magasabb maradék PhG-koncentrációt tartott fenn az egyszerű vákuum DP kohorszhoz képest. Az alacsony oxigéntartalmú, alacsony nedvességtartalmú mikroklímával párosulva a kompozit csomagolótasakokban lényegesen lelassítja a PhGs markervegyületek oxidatív lebomlási útvonalait.

A teljes aerob mikrobiális kolóniaszámot illetően: minden kísérleti csoport lg(CFU/g) alatt tartotta a telepszámot 5 vagy annál kisebb értéken, ami megfelel az élelmiszer-biztonsági előírásoknak a 70 napos megfigyelési időszak alatt. A DOHP kompozit csoport mutatta a leglassabb mikrobiális szaporodási sebességet, ami az alacsony nedvességtartalmú és alacsony oxigéntartalmú mikrokörnyezet által kiváltott kombinált növekedést elnyomó hatások eredménye.

3.5 Gyorsított öregedés, eltarthatósági idő előrejelzési eredményei

A szabályozási küszöbértéket átlépő mikrobiális kolóniaszámot az eltarthatósági idő meghibásodásának végpontjaként fogadták el. Az ASLT gyorsított öregedési adatkészletből számítva: az egyszerű vákuumzáras DP minták környezeti hőmérsékleten (20 fokos) tervezett eltarthatósága 256 nap volt. Az összetett DOHP vákuumcsomagolás kettős oxigénelnyelővel és nedvszívó tasakkal 663 napra tervezett eltarthatóságot ért el, ami körülbelül másfélszer hosszabb élettartamot jelent a hagyományos vákuumzáráshoz képest. Kísérleti eredmények bizonyítják, hogy a kombinált oxigénelnyelő és szárítóanyag tasakok vákuumzárás melletti hozzáadása költséghatékony gyakorlati műszaki lehetőséget jelent a szárított termékek kereskedelmi eltarthatóságának meghosszabbítására.Cistanche deserticolaszeleteket.

4. Következtetések és kutatási kilátások

Mind az ultranagynyomású, nem termikus előkezelés, mind a termikus gőzölős előkezelés képes jelentősen növelni a bioaktív fenil-etanol-glikozid mag markerek megtartási teljesítményét.Cistanche deserticola, összehasonlítva azokkal a referencia mintákkal, amelyek közvetlen dehidratálásban részesültek minden előkezelés nélkül. A négy kombinált gyártási munkafolyamat közül az UHP előkezelés és a forró levegős dehidratáció párosította a legjobb PhG-megőrző eredményt. Praktikusan optimalizált paraméterei: nyomás 296 MPa, nyomástartási idő 16 perc, forró levegős szárítási hőmérséklet 81 fok; mért PhGs tartalom 5,12 mg/g·FW, ami 1,8-szor magasabb értéket ért el, mint a közvetlen forró levegővel szárított kontroll minták. A négy feldolgozó csővezetékre épített regressziós modellek kielégítő illesztési minőséggel és előrejelzési képességgel rendelkeztek. A nem termikus ultramagas nyomású technológia ígéretes előkezelési jelölt a kiváló minőségű kereskedelmi szárított termékekhez.Cistanchegyártás.

belül szárítottCistancheA szelet tárolási gyakorlata, a vákuumzáras csomagolás a kettős funkciójú oxigénfogóval és szárítóanyag tasakkal kombinálva hatékonyan visszafogja a nedvesség felszaporodását, lelassítja az összcukor, az oldható fehérje és a fenil-etanol-glikozid bioaktív anyagok kiürülését, és korlátozza a mikrobiális telepek szaporodását. A gyorsított öregedési teszt előrejelzése szerint ez az összetett csomagolási séma akár 663 nappal is megnövelheti a környezeti hőmérsékleten való eltarthatóságot. Ez a vizsgálat gyakorlati folyamatparaméterekkel szolgál, amelyek támogatják a betakarítás utáni kezelést és a hosszú távú kereskedelmi tartósítást az élelmiszer-gyógyszer homológok esetében.Cistanche deserticolakészáru.

A tanulmány korlátai és jövőbeli kilátások: A jelenlegi kutatások főként a jól jellemzett PhGs marker metabolitok mennyiségi variációjára koncentráltak. A nyomon követési vizsgálat tovább vizsgálhatja, hogy a különböző előkezelési műveletek hogyan változtatják meg a késztermék általános antioxidáns kapacitásátCistanchetermékek, és mélyebbre ásni azokat a molekuláris léptékű mechanizmusokat, amelyeken keresztül az ultramagas nyomás módosítja a fenil-etanol-glikozid altípusok átalakulási és lebomlási útvonalait. Ipari alkalmazás szempontjából az UHP berendezések nagy léptékű bevezetése átfogó gazdasági költségértékelést igényel a tömeggyártási forgatókönyvekhez.

Hivatkozások

[1] Előrelépések a feldolgozás és a fitokémiai vizsgálatok terénCistanche deserticolafunkcionális gyógynövény anyagok.Journal of Herbal Resources Applied Research.

[2] A sivatagi gyógynövényekből származó fenil-etanol-glikozid-kivonatok antioxidáns hatásának értékelése.Élelmiszerkémiai és biofeldolgozási jelentések.

[3] Nem termikus, nagy hidrosztatikus nyomású technológiai alkalmazás növényi eredetű élelmiszer-növényi alapanyagokhoz..

[4] Az előkezelés hatása a rizóma típusú gyógynövények dehidratálási hatékonyságára és bioaktív anyag-visszatartására.Betakarítás utáni technológiai közlemény.

[5] Gyorsított eltarthatósági előrejelzési módszertan dehidratált növényi élelmiszerekhez.Élelmiszer-stabilitási kutatási közlemények.

[6] Vákuumcsomagolási segédanyagok (oxigénfogó, nedvszívó) alkalmazása szárított gyógynövény-áru tartósítására.Packaging Innovation Journal.

[7] A liofilizálás és a konvektív, forró levegős szárítás összehasonlítása hőérzékeny, fitokémiai anyagokban gazdag gyógynövényszeleteknél.Szárítási technológia fejlődése.

[8] Élelmiszer-gyógyszer homológ sivatagi gyógynövény erőforrások minőség-ellenőrzése és marker-vegyület HPLC-számítása.Természetes termékelemző jelentések.