《Journal of Chromatography B》:Integration multidimensional assessment, bioactivities and chemometrics to study the effect of different drying methods on Trichosanthis Fructus polysaccharides
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•提出了一种结合多维评估、生物活性和化学计量学的整合策略。•经不同干燥方法处理后,TFPs(栝楼多糖)的化学特性和生物活性存在显著差异。•聚糖水解物图谱结合PLS-DA可准确区分TFPs样品。•相关性分析揭示了TFPs化学成分与生物活性之间的关系。•层次聚类分析反映了不同干燥
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提出了一种结合多维评估、生物活性和化学计量学的整合策略。
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经不同干燥方法处理后,TFPs(栝楼多糖)的化学特性和生物活性存在显著差异。
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聚糖水解物图谱结合PLS-DA可准确区分TFPs样品。
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相关性分析揭示了TFPs化学成分与生物活性之间的关系。
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层次聚类分析反映了不同干燥方法的交互变化及关联性。
引言
栝楼("瓜蒌")为葫芦科栝楼属植物栝楼Trichosanthes kirilowii Maxim.或双边栝楼Trichosanthes rosthornii Harms的干燥成熟果实[1]、[2]。在中国民间文化中,其作为食品已有数千年历史。同时,它也是一种传统中药材,尤其用于治疗胸痹[1]、[2]。《中国药典》记载其具有"清热化痰、宽胸散结"的功效。研究表明,栝楼含有多种化学成分,包括萜类、植物甾醇、黄酮类、含氮化合物和木脂素等[1]、[3]、[4]、[5]、[6]。此外,先前的研究表明,多糖是栝楼的主要化学成分,占其干重的16.17%–32.65%[7]。一般来说,天然来源的多糖已被证明具有多种生物活性,如抗肿瘤活性[8]、抗菌活性[9]、治疗贫血[10]、抗氧化应激[11]、调节肠道菌群[12]、[13]等。此外,栝楼多糖已被证明具有降血脂活性[14]、免疫调节活性[15]、降血糖活性[16]等。因此,多糖是栝楼的潜在质量标志物,在食品或制药工业中具有潜在应用前景。
采后干燥是植物基产品生产中的重要环节,对保证其质量至关重要[17]、[18]。它可以抑制微生物繁殖、减弱酶活性,并减缓许多水分介导的反应[17]。目前,栝楼的传统干燥方法为在秋分时节果青时连同果柄剪下,然后在通风阴凉处晾晒[2]。由于栝楼果皮厚、含糖量高且含水量丰富,传统的阴干(SD)方法因效率低、受气候依赖性变化影响以及产品易霉变腐烂等缺点,无法保证产品质量和产量。热风干燥(HD)操作简单,但干燥过程中化学成分可能发生变化[19]。冷冻干燥(FD)有利于化学成分的稳定,但能耗高且干燥时间长[20]。微波干燥(MD)具有较高的干燥速率和材料均匀能量传递等优点[21]、[22]、[23],但温度难以控制,容易导致局部过热。
近年来,采后干燥方法对栝楼质量的影响逐渐受到关注。然而,先前的研究主要集中在加工方法对栝楼小分子化合物的影响,关于采后干燥方法对TFPs影响的信息较少。因此,研究采后干燥过程中TFPs化学成分特征和生物活性的变化具有重要意义。
总体而言,多糖含量、分子量(Mw)和单糖组成对于多糖的结构解析至关重要[19]、[24]、[25]。近年来,基于亲水相互作用色谱-带电气溶胶检测器(HILIC-CAD-ESI-TOF/MS)的多糖部分水解物图谱已被证明能够提供单糖残基组成、糖苷键类型及医学或食用多糖聚合度等信息[26]、[27]、[28]。此外,结合统计方法,它对来自不同来源的草药或天然产物表现出更强的判别能力[26]、[27]、[29]。据我们所知,目前尚无或仅有极少数研究综合评估干燥方法对TFPs化学成分和生物活性的影响,尤其是基于HILIC-CAD-ESI-TOF/MS方法的多糖部分水解物图谱。
本研究旨在开发一种整合策略,通过结合多糖的多维结构数据(包括多糖含量、分子量分布、单糖组成和部分水解物图谱)及生物活性(抗氧化和降血糖能力),进一步探究四种典型干燥技术(即SD、HD、MD和FD)对TFPs的影响,并结合化学计量学方法。本研究的结果将为阐明不同干燥方法对TFPs化学成分和生物活性影响提供数据支持,从而为工业生产中合适干燥技术的进一步选择提供有价值的参考。
章节摘要
试剂与材料
鼠李糖(Rha)(B21931)、阿拉伯糖(Ara)(B21891)、半乳糖(Gal)(B21893)、葡萄糖(Glu)(B21882)、果糖(Fru)(B21896)、木糖(Xyl)(B02M6W1)、半乳糖醛酸(GalA)(B21894)、葡萄糖醛酸(GlcA)(B25302)(纯度>98%)均购自上海源叶生物科技有限公司(Yuanye,中国上海)。葡聚糖标准品(1 KDa、5 KDa、10 KDa、20 KDa、40 KDa、70 KDa)均购自上海源叶生物科技有限公司(Yuanye,中国上海)。HPLC级
多糖含量
通过不同干燥方法(即SD、HD、MD和FD)制备栝楼样品,然后采用苯酚-硫酸法测定TFPs的含量(表S1)。
如图1和表1A所示,FD的多糖含量最高(22.84%),其次为MD(400 W;21.29%)、MD(600 W;17.19%)、SD(15.40%)和HD(60 °C;14.68%),HD(80 °C;12.26%)最低。该结果与先前的报道一致[25]、[33],这可能是
结论
本研究测定了TFPs的多维结构特征和生物活性,并进一步结合化学计量学方法系统研究了不同干燥技术(包括SD、HD、MD和FD)对TFPs理化及功能性质的影响。结果表明,经不同干燥方法处理后,TFPs的理化及功能性质存在显著差异。FD具有最高的多糖
CRediT作者贡献声明
苗然:撰写—初稿,调查研究,数据整理。卢恒:资源。董洪京:指导。胡思萌:调查研究。刘昆:资源。郭兰平:指导,资源。赵恒强:撰写—审阅与编辑,资金获取。王晓:项目管理,资金获取。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的财务利益冲突或个人关系,这些冲突或关系可能被视为影响本研究中报告的工作。
致谢
本研究得到山东省重点项目(2023TZXD080)、中央级重点项目(编号2060302)和中国农业科研体系[CARS-21]的资助。
苗然|卢恒|董洪京|胡思萌|刘昆|郭兰平|赵恒强|王晓