Abstraktne

Cistanche deserticolaon hästi tuntud kõrbest pärit ravimtaim, mis on pärit Loode-Hiinast, mida sageli nimetatakse "kõrbe ženšenniks". Toiduravimite homoloogse botaanilise materjalina on sellel suur arengupotentsiaal funktsionaalse toidu ja toidulisandite tööstuses. Värskelt korjatud kuded on tundlikud endogeensete oksüdaasi ensüümide poolt põhjustatud ensümaatilise pruunistumise suhtes. Tavapärased tootmistavad kasutavad enamasti kuivatamist vabas õhus või otsest kuumaõhu kuivatamist ilma standardsete eeltöötlusetappideta. Need traditsioonilised toimingud põhjustavad tavaliselt fenüületanoolglükosiidide (PhG-de) suurt kadu, mis on peamised bioaktiivsed markerained, ja halvendavad kuivatatud viilude kaubanduslikku kvaliteeti. Praktiliste eeltöötlus-dehüdratsiooni kombinatsioonide loomine on oluline aktiivsete ühendite säilitamiseks ja valmistoodete säilitusvõime stabiliseerimiseks.

Selles töös uuriti kahte eeltöötlusrada: mittetermiline ülikõrge hüdrostaatiline rõhk (UHP) ja tavaline termiline aurutamine. Iga eeltöötlus kombineeriti kahe peamise dehüdratsioonitehnoloogiaga, konvektiivse kuuma õhu kuivatamise ja vaakumlüofiliseerimisega. Teostatavate parameetrite vahemike kitsendamiseks viidi läbi ühefaktorilised katsed, millele järgnes Box-Behnkeni reaktsioonipinna modelleerimine, et optimeerida nelja integreeritud tootmistöövoogu. Peamise hindamisindikaatorina oli fenüületanoolglükosiidide koguhulk, mis arvutati nelja tüüpilise markeri, sealhulgas ehhinakosiid, verbaskosiid, tsistanosiid A ja isoverbaskosiid, liitmisel. Optimeeritud parameetritega toodetud kuivatatud ürdiviilud pakendati nelja vaakumpõhise töötluse abil: lihtne vaakumkinnitus, vaakum hapnikupüüduri kotikestega, vaakum silikageeli kuivatusainetega ja komposiitvaakumpakend, mis sisaldas nii hapnikupüüdurit kui ka kuivatusainet. Toatemperatuuril säilitamisel jälgiti pidevalt mitmeid kvaliteedinäitajaid, sealhulgas niiskuse taset, üldsuhkrut, lahustuvat valku, jääk-phG-d ja aeroobsete mikroobide koguarvu. Reaalse säilivusaja hindamiseks ümbritseva keskkonna tingimustes kasutati kõrgendatud temperatuuridel kiirendatud säilivusaja testimist (ASLT).

Tulemused näitasid, et nii UHP kui ka aurutamise eeltöötlus parandasid PhG-de säilimist võrreldes eeltöödeldud otsese dehüdratsioonikontrolliga. Optimaalne töötlemistulemus saadi UHP-st koos kuumaõhukuivatusega: rõhk 296 MPa, hoidmisaeg 16 minutit ja kuivatustemperatuur 81 kraadi, andes PhG-de sisalduseks 5,12 mg/g·FW, mis on ligikaudu 1,8 korda kõrgem kui töötlemata kuumaõhukuivatatud võrdlusproovis. Auru-kuuma õhuga kuivatamiseks olid ideaalsed parameetrid aurutamistemperatuur 94 kraadi, aurutamise kestus 21 minutit ja kuivatustemperatuur 79 kraadi. Külmkuivatusega kombineeritud UHP jaoks olid optimaalsed seadistused rõhk 295 MPa, 16-minutiline hoidmisaeg ja –43 kraadine külmumiseelne temperatuur. Aurutamis-lüofiliseerimiseks oli parim tingimus 94-kraadine aurutamine 21 minutit ja -43 kraadine külmumiseelne temperatuur. Säilitamiskatsete ajal jagasid kõik pakendirühmad järjepidevaid kvaliteedimuutuste suundumusi: niiskuse ja mikroobide arv suurenes järk-järgult, samas kui suhkru, lahustuva valgu ja PhG-de bioaktiivsete markerite kogus vähenes. Kõigist testitud pakendivormidest säilitasid nii hapnikku imavate kui ka niiskust imavate kotikestega komposiitvaakumpakendid parima tervikliku tootekvaliteedi. Kiirendatud stabiilsusarvutus prognoosis tavaliste vaakumkinnitusega proovide säilivusajaks 256 päeva 20 kraadise ümbritseva õhu temperatuuril. Võrdluseks, kahefunktsionaalsete vaakumpakendite komposiitpakendite hinnanguline säilivusaeg on kuni 663 päeva.

Mittetermiline ülikõrgsurve eeltöötlus omab silmapaistvaid eeliseid kuumustundlike fenüületanoolglükosiidide kaitsmiselCistanche deserticoladehüdratsioon. Hapnikupüüdjate ja kuivatusainete samaaegne kasutamine vaakumpakendis võib tõhusalt aeglustada mitmemõõtmelist kvaliteedi halvenemist ja pikendada oluliselt kuivatatud viilude kasutusiga. See uuring pakub praktilisi tootmisvihjeid selle väärtusliku toiduainete ja ravimite homoloogse tooraine saagikoristusjärgseks töötlemiseks ja pikaajaliseks kaubanduslikuks säilitamiseks.

Märksõnad: Cistanche deserticola; fenüületanoolglükosiidid; ülikõrge hüdrostaatiline rõhk; aurutamise eeltöötlus; kuuma õhu dehüdratsioon; vaakumlüofiliseerimine; kuivatatud ürtide säilitamise stabiilsus; kiirendatud säilivusaja hindamine; toidu-meditsiini homoloogia

 

1. Sissejuhatus

1.1 Botaaniline profiil ja tööstuslik taustCistanche deserticola

Cistanche deserticolaYC Ma kuulub Orobanchaceae perekonda ja see on kohustuslik holoparasiitne ürt ilma klorofüllita. See parasiteerib juurtesüsteemisHaloksülon ammodendron, põuakindel põõsas, mis on laialt levinud Põhja-Hiina kõrbepiirkondades. Selle lihavat ketendavat vart on traditsioonilistes kasutussüsteemides kasutatud toonilise taimse materjalina enam kui kaks tuhat aastat. Iidsed taimsed dokumendid klassifitseerisid selle kõrgekvaliteediliseks toniseerivaks materjaliks, mis on tuntud neeru-yangi toniseeriva, essentsivere taastava ja kõhukinnisuse sümptomeid leevendava toime poolest.

Ajaloolise liigse metsiku kogumise tõttu metsikCistanche deserticolaressursid seisid silmitsi ammendumise ohuga ja said ametlikke kaitsemeetmeid. Tänapäeval on suuremahulist kunstlikku kasvatamist teostatud nakatamise teelCistanchekunstlikult istutatud pealeHaloksülon ammodendronvarjumetsad, peamiselt Sise-Mongoolia kõrbealadel. 2020. aasta alguses hõlmasid Hiina reguleerivad asutusedCistanche deserticolatoidu-meditsiini homoloogia pilootkataloogi, avades laiemad kaubanduslikud väljavaated funktsionaalse toidu, toidulisandite ja kosmeetikatoodete tooraine turgudele.

1.2 Peamiste funktsionaalsete koostisosade bioaktiivsus

Fenüületanoolglükosiidid on iseloomulikud bioaktiivsed ainedCistanche deserticola. Suur hulk in vitro rakukatseid ja in vivo loommudeliuuringuid on kinnitanud selle mitmekesist farmakoloogilist potentsiaali. Nendel ühenditel on märkimisväärne antioksüdantne võime: PhG-de fraktsioonid võivad tõsta antioksüdantsete ensüümide (nt SOD) aktiivsust ja vähendada lipiidide peroksüdatsioonikahjustusi loomaseerumis ja maksakudedes. Oksüdatiivse stressi rakkude vigastuste mudelid näitasid, et PhG isolaadid võivad vähendada närvirakkude suremust, mis toetab selle potentsiaali loodusliku antioksüdandi toorainena.

Farmakoloogilised loomkatsed kinnitavad ka selle traditsioonilist toonilist väärtust. Taimsed veeekstraktid võivad parandada isasloomadel mitmeid sperma kvaliteedi parameetreid, sealhulgas sperma kontsentratsiooni, liikuvust ja väärarengute määra. Lümfotsüütide inkubatsioonikatsed näitasid, etCistancheekstraktid võivad soodustada antikehade teket ja reguleerida immuunrakkude pinnaretseptori ekspressiooni, peegeldades immunomoduleerivaid toimeid. Seedetrakti reguleerimise uuringutes näitasid sellest ürdist ekstraheeritud oligosahhariidikomponendid ilmset lahtistavat toimet, mis kiirendas soolestiku peristaltikat ja lühendas kõhukinnisusega loommudelites defekatsiooni latentsust. Polüsahhariidide fraktsioonid alatesCistanche deserticolaaitavad kaasa ka antioksüdantsetele ja immunomoduleerivatele füsioloogilistele reaktsioonidele.

1.3 Taimsete toorainete dehüdratsioonitehnoloogia praegune seis

Värskelt koristatudCistanche deserticolasisaldab külluslikult toitaineid, kuid koristusjärgne metaboolne aktiivsus jääb pärast korjamist siiski tugevaks. Ilma õigeaegse töötlemiseta on värsked varred altid ensümaatilisele pruunistumisele, tekstuuri pehmenemisele ja mikroobide riknemisele, mis tekitab raskusi piirkondadevahelises logistikas ja pikaajalises ladustamises. Dehüdratsioon on kaubandusliku kvaliteediga toodete peamine säilitusmeetodCistanchetooraine. Traditsioonilises tootmises kasutatakse enamasti päikese käes kuivatamist või varjus õhu käes kuivatamist. Sellegipoolest jätkavad endogeensed oksüdaasi ensüümid, sealhulgas polüfenooloksüdaas (PPO) ja peroksidaas (POD), bioaktiivsete ainete lagundamist, enne kui koe niiskus langeb ohutule tasemele. See põhjustab iseloomulike PhG-komponentide suurt kadu ja ebastabiilse lõpptoote kvaliteedi.

Botaaniliste materjalide levinud tööstuslikud dehüdratsioonitehnikad hõlmavad konvektiivset kuuma õhu kuivatamist, mikrolaineahjus kuivatamist, infrapunakiirgust ja vaakumkülmkuivatamist. Konvektiivsel kuumaõhukuivatusel on väikesed investeeringud seadmetesse, suur partii läbilaskevõime ja lihtne töö, mis sobib masstootmiseks. Selle peamiseks puuduseks on soojuslabiilsete bioaktiivsete molekulide termiline kahjustus kõrge temperatuuri tingimustes. Vaakumlüofiliseerimine eemaldab niiskuse jääsublimatsiooni teel madala rõhu all külmutatud tingimustes. See tehnoloogia suudab paremini säilitada kudede algset tekstuuri, värvi ja termiliselt tundlikke fütokemikaale, samal ajal kui sellega kaasneb suurem energiakulu ja tootmiskulud. Kombineeritud hübriidkuivatusskeemid püüavad integreerida erinevate kuivatusrežiimide eelised, et tasakaalustada lõpptoote kvaliteeti ja tootmisökonoomsust.

1.4 Eeltöötlusstrateegiad enne botaanilist dehüdratsiooni

Dehüdratsioonile eelnevad eeltöötlusetapid võivad saavutada mitmeid eesmärke: oksüdatiivse ensüümi deaktiveerimine, osaline mikroobse koormuse vähendamine ja taimekoe mikrostruktuuri muutmine. Mõistlik eeltöötlus parandab dehüdratsiooni efektiivsust ja minimeerib väärtuslike endogeensete bioaktiivsete ühendite lagunemist. Termiline aurutamine või blanšeerimine kuulub tavapäraste termilise eeltöötluse lahenduste hulka. Kuumtöötlus denatureerib PPO ja POD oksüdaasi valgud, et pärssida pruunistumisreaktsioone, suurendades samal ajal rakuseina läbilaskvust ja lühendades järgnevaid dehüdratsioonitsükleid. Kuid liiga pikaajaline termiline töötlemine või liiga kõrge temperatuur võib leostuda vees lahustuvad fütokemikaalid ja käivitada sihtaktiivsete ainete termilise lagunemise.

Ülikõrge hüdrostaatilise rõhu (UHP) töötlemine on paljulubav mittetermiline füüsiline sekkumine toidu-ürtide tootmiseks. Kõrge hüdrostaatiline rõhk katkestab mittekovalentsed sidemed bioloogilistes makromolekulides, näiteks valkudes, samas kui väikese molekuliga sekundaarsete metaboliitide kovalentsed keemilised sidemed jäävad suures osas puutumata. UHP võib inaktiveerida mikroorganisme ja oksüdatiivseid ensüüme ilma intensiivse soojussisendita ning muuta rakumembraani läbilaskvust, et hõlbustada metaboliitide vabanemist taimerakkudest. See mittetermiline tehnoloogia on viimastel aastatel suurendanud uurimishuvi puu-, köögiviljade ja taimsete materjalide töötlemise vastu.

1.5 Dehüdreeritud ürdilõikude säilitamisega seotud väljakutsed

Isegi pärast piisavat dehüdratsiooni halveneb kuivatatud botaaniliste toodete kvaliteet pikaajalisel ladustamisel aeglaselt. Peamised mõjutegurid hõlmavad jääkniiskuse sisaldust, vee aktiivsust, ümbritseva õhu hapniku osarõhku, säilitustemperatuuri, kokkupuudet valgusega ja pakkematerjalide tõkkeomadusi. Jääkniiskus kiirendab mitteensümaatilist pruunistumist ja tagab mikroobide paljunemiseks saadaoleva vee. Hapnik kiirendab fenoolsete bioaktiivsete ainete, mida esindavad fenüületanoolglükosiidid, oksüdatiivset lagunemist. Sobivates pakendilahendustes kasutatakse kõrge barjääriga komposiitkilesid, niiskuse imamiseks kuivatusainekotikesi ja kvaliteedi halvenemise pidurdamiseks hapnikku püüdvaid pakke. Praegu on enamik müügil kuivatatudCistanche deserticolaviilud kasutavad lihtsat kotti või kanistrit, millel puuduvad süstemaatilised katseandmed, mis toetaksid tegelikku säilivusaega.

1.6 Uurimise eesmärgid ja eksperimentaalne ulatus

Olemasolev peavoolCistanchetootmise töövood jätavad sageli vahele standardiseeritud eeltöötluse enne dehüdratsiooni, mis põhjustab iseloomulike fenüületanoolglükosiidide bioaktiivsete ainete märkimisväärse kadumise. Selles uuringus võrreldakse mittetermilist UHP sekkumist klassikalise aurutamise termilise eeltöötlusega. Iga eeltöötlusvõimalus on kombineeritud vastavalt kuumaõhu- ja külmkuivatusega. Ühefaktorilist sõelumist ja Box-Behnkeni reaktsioonipinna modelleerimist rakendatakse nelja erineva integreeritud tootmistorustiku optimeerimiseks, kusjuures prioriteet on seatud PhG-de säilimise maksimeerimisele. Kasutades optimeeritud parameetrikomplektide alusel valmistatud viile, uuritakse selles artiklis täiendavalt, kuidas kuivatusainete ja hapnikupüüdja ​​kotikestega täiendatud vaakumpakendamine mõjutab mitmemõõtmelisi kvaliteedimuutusi ladustamise ajal. Kiirendatud vananemistesti kasutatakse selleks, et prognoosida tegelikku säilivusaega tavalistes toatemperatuuri tingimustes. Selle projekti eesmärk on luua eksperimentaalsed alused ja praktilised tootmisparameetrid koristusjärgseks käitlemiseks ja toiduravimite pikaajaliseks säilitamiseks.Cistanche deserticola.

Katse põhiulatus on loetletud järgmiselt:

Optimeerige parameetrite kombinatsioone nelja töötlemistorustiku jaoks: UHP pluss kuumaõhukuivatus; aurutamine pluss kuumaõhu kuivatamine; UHP pluss lüofiliseerimine; aurutamine pluss lüofiliseerimine. Fenüületanoolglükosiidide üldsisaldus on esmane reaktsiooniindikaator.

Säilitamiskatsete ajal jälgige kuivatatud taimeviilude niiskuse, üldsuhkru, lahustuva valgu, PhG-de kontsentratsiooni ja aeroobsete mikroobide üldarvu dünaamilisi muutusi nelja erineva vaakumpakendite konfiguratsiooni all.

Viige läbi kiirendatud säilivusaja vananemiskatseid ja arvutage iga pakendilahenduse eeldatav säilivusaeg ümbritseva õhu temperatuuril.

2. Materjalid ja katseprotseduurid

2.1 Tooraine hankimine, keemilised reaktiivid ja laboriseadmed

VärskeCistanche deserticolatoored varred koristati sügisese koristushooajal Alxa League'is, Sise-Mongoolias, Hiinas. Standardsete võrdlusainete hulka kuulusid ehhinakosiid, verbaskosiid, tsistanosiid A ja isoverbaskosiid, millest igaühe sertifitseeritud puhtus on 98 % või suurem. HPLC kvantitatiivseks mõõtmiseks kasutati kromatograafiakvaliteediga atsetonitriili ja metanooli. Muud keemilised ained võtsid kasutusele analüütilise puhtuse standardi.

Peamised laboriseadmed: termostaadiga juhitav kuumaõhukuivatuskapp, ultraheli ekstraheerimisvann, kiire jahutustsentrifuug, suure jõudlusega vedelikkromatograafia seade, vaakumkülmkuivati, termostaadiga veevanni tsirkulatsioonisüsteem, ülikõrge hüdrostaatilise rõhu töötlemisseade, kõrgsurve-spektromeeter, UV-viskspektromeeter konstantse temperatuuri ja niiskusega inkubaator ja tööstuslik vaakumpakendamise masin.

2.2 Esialgne tooraine ettevalmistamise töövoog

VärskeCistanchevarred loputati pinna mustuse ja lisandite eemaldamiseks, välimine ketendav lehtede kude eemaldati käsitsi. Töödeldud varred lõigati ühtlaselt 5 mm paksusteks viiludeks, segati täielikult ja jaotati juhuslikult eksperimentaalsetesse alarühmadesse. Määrati neli peamist töötlemisgruppi: UHP eeltöötlus, millele järgnes kuumaõhu dehüdratsioon; termiline eeltöötlus auruga, millele järgneb kuumaõhu kuivatamine; UHP eeltöötlus, millele järgneb vaakumlüofiliseerimine; aurutatud termiline eeltöötlus, millele järgneb vaakumlüofiliseerimine. Iga katsetingimuste jaoks valmistati viis bioloogilist kordusproovi.

2.3 Fenüületanooli glükosiidide üldkoguse kvantitatiivne tuvastamise protokoll

PhG-markerühendite mõõtmiseks rakendati HPLC-põhist kvantifitseerimist. KuivatatudCistancheviilupulber sõeluti läbi 60-mešši sõela; Täpselt 1,0 g pulbriproovi kaaluti ja segati 50% metanooli vesilahusega. Ultraheli abil ekstraheerimine lahustiga kestis 1,5 tundi, seda ekstraheerimistsüklit korrati kolm korda. Tsentrifuugimise tingimuseks määrati 8000 g pöörlemisjõud 4-kraadises keskkonnas 15 minutiks. Kogutud supernatandi vedelik lasti enne HPLC süstimist läbi 0,22 μm orgaanilise faasi filtrimembraani.

HPLC riistvara konfiguratsioon: LaChrom X C18 analüütiline kolonn (250 mm × 4,6 mm, osakeste suurus 5 μm). Mobiilse faasi koostis: atsetonitriil faasina A ja 0,5 % sipelghappe vesilahus faasina B, töötamisel programmeeritud gradient-elueerimise režiimis. UV-tuvastuse lainepikkuseks fikseeriti 320 nm; kolonni temperatuuri hoitakse 30 kraadi juures; proovi süstimise maht oli 8 μL; vedeliku voolukiirus 0,6 ml/min. Fenüületanoolglükosiidi koguväärtus arvutati nelja üksiku markermolekuli mõõdetud kontsentratsioonide summeerimisel, mis on esitatud ühikutes mg/g·FW. Analüütilise usaldusväärsuse tagamiseks viidi lõpule täielikud meetodi valideerimise testid, sealhulgas lineaarsuse kalibreerimine, instrumendi täpsuse hindamine, proovi ettevalmistamise korratavus, testlahuse lühiajaline stabiilsus ja maatriksi naela taastumise testimine.

2.4 Ühefaktorilise parameetri sõeluuringu katsed

Iga kombineeritud töötlemismarsruudi jaoks viidi läbi ühefaktoriline testimine, et piiritleda mõistlikud parameetriaknad enne reaktsioonipinna optimeerimist.

UHP + kuumaõhu kuivatamise kohort: uuritud rõhu suurusjärgu gradient (100 MPa-500 MPa), rõhu hoidmise kestus (5-25 min), kuumaõhu kuivatamise temperatuur (60-100 kraadi), võttes hindamisreaktsiooniks PhGde kogukontsentratsiooni.

Aurutamine + kuuma õhu käes kuivatamise kohort: testmuutujad hõlmasid aurutamistemperatuuri (60–100 kraadi), aurutamise hoidmise kestust (10–50 minutit), kuuma õhu kuivatamise temperatuuri (60–100 kraadi).

UHP + külmkuivatamise kohort: muutuvate gradientide hulka kuulusid töörõhk (100–500 MPa), rõhu hoidmise aeg (5–25 min), külmumiseelne temperatuur vahemikus 0 kuni –80 kraadi.

Aurutamise + külmkuivatamise kohort: manipuleeritud aurutamistemperatuur, aurutamise kestus ja eelkülmutamise temperatuur vastavates gradiendivahemikes.

2.5 Box-Behnken Response-Surface eksperimentaalne disain

Tuginedes ühe teguriga sõelumistestide tulemustele, rakendati Box-Behnken kolme teguri ja kolme taseme eksperimentaalset paigutust kõigi nelja töötlemise töövoo jaoks. Fenüületanoolglükosiidide kogusisaldus määrati vastuse muutujaks Y. Design-Experti tarkvaraplatvorm koostas ruutpolünoomi regressiooni matemaatilisi mudeleid. Teoreetilised optimaalsed tootmisparameetrid genereeriti mudeli arvutamise teel; parameetrite väärtusi peenhäälestati nii, et need vastaksid praktilistele seadmete tööpiirangutele, millele järgnesid füüsilised kontrollikatsed.

2.6 UPLC-Q-TOF-MS/MS metaboliitide profileerimise analüüs

Neljast optimeeritud töötlemisrühmast saadud prooviekstraktid filtreeriti läbi 0,22 μm orgaanilise filtri ja esitati UPLC-Q-TOF-MS/MS metaboliitide profiilide mõõtmiseks. ESI positiivsete ioonide tuvastamise režiim on valitud; mass-skaneerimise ulatus hõlmas 50–2000 Da; kokkupõrkeenergiat reguleeriti 30–40 V piires. Sekundaarsete fragmentide massispektromeetria signaale võrreldi avaldatud fütokeemilise kirjandusega fenüületanoolglükosiidi tüüpi metaboliitide esialgseks tuvastamiseksCistanchekudede ekstraktid.

2.7 Kuivatatud viilude ladustamise ja toimivuse hindamise häälestus

KuivatatudCistanchenelja optimeeritud töötlemisspetsifikatsiooni alusel valmistatud viilud jaotati 10 g üksiku ühiku kohta ja suleti PA/PE mitmekihiliste vaakumtõketega kottidesse. Moodustati neli erinevat pakenditöötluse rühma:

DP: puhas vaakumkinnitus, täiendavaid funktsionaalseid kotikesi pole lisatud;

DOP: vaakumkinnitus koos rauapulbripõhise hapnikupüüduri kotikesega;

DHP: vaakumkinnitus silikageelist niiskust imava kuivatusaine kotikesega;

DOHP: komposiitvaakumpakend, mis sisaldab nii hapnikupüüduri kui ka silikageeli kuivatusaine kotikesi.

Proovipartiisid inkubeeriti toatemperatuuril ümbritseva keskkonna tingimustes. Mitme indeksiga analüütiliseks mõõtmiseks võeti proovid iga 14-päevase intervalli järel. Analüüsitud indikaatorid hõlmasid niiskusesisaldust (määratud vastavalt GB 5009.3-2016 otsekuivatamisprotokollile), fenool-väävelhappe-spektrofotomeetrilise analüüsiga kvantifitseeritud üldsuhkrut, Coomassie briljant-sinise kolorimeetrilise meetodi abil mõõdetud lahustuvat valku, fenüületanooli-glükosiidide koguarvu, kindlaksmääratud HPLC-glükosiidide koguarvu. 4789.2-2022 mikroobide kontrolli spetsifikatsioon. Mikroobide aktsepteerimise etalon tugines NY 5184-2002 veetustatud köögiviljatööstuse kriteeriumile, mis nõuab aeroobsete kolooniate koguarvu lg (CFU/g) 5 või võrdne sellega.

2.8 Kiirendatud säilivusaja vananemise hindamine (ASLT) ja säilivusaja arvutamine

DP lihtvaakumrühmast ja DOHP komposiitpakendite rühmast pärinevaid tüüpilisi proovipartiisid inkubeeriti termostaatkappides, mida hoiti 50 kraadi ja 60 kraadi juures, et viia läbi kunstlikke kiirendatud riknemiskatseid. Proovivõtu ajaintervallid määrati vastavalt empiirilisele Q10 väärtusele. Mikroobide kolooniate arvu künnis ja PhG-de jääkkontsentratsioon olid ühiselt kriitilised lõpp-näitajad säilivusaja hindamisel. Q10 koefitsiendi valem ja standardsed ASLT kõlblikkusaja arvutamise valemid võeti kasutusele, et ekstrapoleerida eeldatavat säilivusaega 20-kraadise säilitamistingimuste korral.

2.9 Statistika ja andmetöötluse metoodika

Tarkvara Excel 2019 ja SPSS Statistics 26 tegelesid algandmekogumite sorteerimise ja statistilise olulisuse hindamisega. Origin 2022 kasutati teaduslike kujundite joonistamiseks. Design-Expert 13 viis lõpule reageerimispinna mudeli koostamise ja parameetrite optimeerimise arvutamise. Ühesuunaline ANOVA analüüs toetas mitme grupi võrdlevat hindamist; P-väärtust alla 0,05 tõlgendati statistiliselt olulise erinevusena. Kõik mõõdetud katsetulemused esitati keskmise väärtuse ± standardhälbe vormingus.

 

3. Tulemused ja arutelu

3.1 PhG-de HPLC kvantifitseerimise töövoo valideerimise tulemused

Neli sihtmärgiks olevat fenüületanoolglükosiidi markerühendit andsid soodsa lineaarse sobivuse, määramiskoefitsiendiga R² oli üle 0,9995 või sellega võrdne. Seadme täpsuse testimine andis piigipiirkonna RSD väärtused alla 2,3%. Proovi ettevalmistamise korratavuse test andis sisupõhised RSD-näitajad alla 3%. Lühiajalised stabiilsuskatsed näitasid, et proovitesti lahused püsisid toatemperatuuril stabiilsena vähemalt 24 tundi. Nelja markeraine maatriks-spike taaskasutamise määrad langesid 95,9–97,8%, vastava RSD-ga< 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 deserticolaproovid.

3.2 Vaatlused ühe teguriga sõelumiskatsetest

UHP pluss kuuma õhuga kuivatamise kohordis ilmnes fenüületanoolglükosiidide sisaldus unimodaalselt: metaboliitide kontsentratsioon tõusis esmalt ja seejärel langes, kui rõhu suurus, rõhu hoidmise aeg ja kuivatustemperatuur tõusid järjestikku. Kui abiparameetrid hoiti konstantsena, tekkis maksimaalne PhG saagis 300 MPa töörõhu, 15-minutise hoidmisaja ja kuivatustemperatuuri 80 kraadi juures. Mõõduka taseme ülikõrge hüdrostaatiline rõhk häirib taimerakkude arhitektuuri, suurendab rakumembraani läbilaskvust ja hõlbustab rakusisest PhG-de metaboliitide vabanemist. Liiga kõrge rõhk või liiga pikad rõhu hoidmise perioodid avaldavad negatiivseid tagajärgi: toimub mitmesuguste rakusiseste lisandite ulatuslik lekkimine, lisaks puutuvad osa PhG-molekulidest kokku purunenud rakkudes jääkhapnikuga ja kannatavad oksüdatiivse lagunemise all, mille tulemusel väheneb tuvastatav PhG-de kontsentratsioon. Liiga kõrge kuivatustemperatuur kutsub esile ravimtaimede viilude naha pinna kõvenemise, ummistab sisevee difusioonikanaleid ja pikendab tõhusat dehüdratsiooni kestust, kiirendades veelgi termiliselt tundlike PhG-molekulide termilist lagunemist.

Aurutamise-kuuma õhu-dehüdratsiooni katsetorustiku puhul näitas PhG-de sisaldus sarnaselt tõusu- ja seejärel langustendentsi, reageerides aurutamise kestuse, aurutamistemperatuuri ja kuivatustemperatuuri muutustele. Optimaalsed ühe teguri töötasemed, mis on koondunud umbes 90 kraadi aurutamistemperatuurile, 20-kraadisele aurutamistemperatuurile ja 80-kraadisele kuivatustemperatuurile. Sobiv termiline aurutöötlus denatureerib endogeensed PPO ja POD oksüdatiivsed ensüümid, realiseerides kaitsva "inaktiveeriva ensüümi glükosiidi säilitamiseks" efekti ja takistades fenüületanoolglükosiidi koostisosade ensümaatilist hüdrolüütilist lagunemist. Liiga intensiivne termiline kokkupuude liiga kõrgest temperatuurist või liiga pikast aurutamise kestusest kahjustab tõsiselt rakuseina konstruktsiooni, põhjustades koos sihtmärkühendite termilise lagunemisega vees lahustuvate toimeainete kadu.

Külmkuivatusrühmadega kombineeritud eeltöötlemisel andsid UHP rõhu suuruse, rõhu hoidmise kestuse ja eelkülmutamistemperatuuri reguleerimised ka ühemodaalsed PhGs-vastuse kõverad. PhG-de maksimaalne väljund oli umbes 300 MPa rõhul, 15-minutilise ooteaja ja –40-kraadise eelkülmutamise juures. Külmutamiseelne temperatuur avaldab märkimisväärset mõju lüofiliseeritud taimeviilude jääkristallide morfoloogiale ja lõplikule mikrostruktuurile. Mõõdukalt madal külmumiseelne temperatuur loob lahtise ja poorse sisemise koe arhitektuuri, mis toob kasu järgnevale lahustiga vahendatud PhG-de ekstraheerimisele. Ebapiisava eelkülmutamise sügavusega ei saavutata oksüdaasi-ensüümi täielikku inhibeerimist; äärmiselt madal külmumiseelne temperatuur loob kokkuvarisenud ja kompaktse koe tekstuuri, mis vähendab ekstraheeritavate PhG-de saagist. Aurutamis-lüofiliseerimise kohort näitas analoogset tõusu- ja languse reaktsioonimustrit; eelistatud ühefaktorilised parameetrid olid aurutamistemperatuur 90 kraadi, aurutamise kestus 20 minutit ja külmutuseelne temperatuur -40 kraadi.

3.3 Vastuse-pinna optimeerimise väljundid nelja töötlemise töövoo jaoks

Nelja töötlemiskonveieri jaoks ehitatud ruutregressioonimudelid saavutasid kõik äärmiselt olulise mudeli P-väärtuse (P< 0.0001), meanwhile lack‑of‑fit terms displayed non‑significant difference (P >0,05). Määramiskoefitsiendi R² väärtused ületasid iga mudeli puhul 0,98, näidates regressioonimudeli sobivust eksperimentaalse andmestiku suhtes ja PhG-de kontsentratsiooni usaldusväärset ennustamisvõimet uuritud parameetriruumis.

Mudeli prognoositud optimaalsed parameetrid kohandati täpselt nii, et need vastaksid tegelikele seadmete tööpiirangutele, kontrollitud praktilised tootmisparameetrid on kokku võetud järgmiselt:

UHP kombineeritud kuuma õhu dehüdratsiooniga: töörõhk 296 MPa, rõhu hoidmine 16 min, kuumaõhu kuivatamise temperatuur 81 kraadi. Praktiliselt mõõdetud PhG-d = 5.12 mg/g·FW, ennustushälve vaid 1,98%. See töövoog andis neljast torujuhtmest kõrgeima PhG-de säilivusefekti, markerite sisaldus on 1,8 korda kõrgem kui võrdlusproovides, mis läbisid otsese kuumaõhukuivatamise ilma igasuguse eeltöötluseta.

Aurutamine koos kuuma õhu dehüdratsiooniga: aurutamistemperatuur 94 kraadi, aurutamise kestus 21 minutit, kuivatustemperatuur 79 kraadi. Mõõdetud PhG-d = 3.52 mg/g·FW, ennustushälve 3,43 %. PhG-de tase oli 1,1-kordne võrreldes töötlemata kuumaõhu-kuivatamise võrdlusprooviga.

UHP kombineeritud vaakumlüofiliseerimisega: rõhk 295 MPa, säilivusaeg 16 min, külmutuseelne temperatuur –43 kraadi. Mõõdetud PhG-d = 4.08 mg/g·FW, ennustushälve 1,33%. PhG-de kontsentratsioon suurenes 1,7 korda võrreldes otsese külmkuivatamise kontrolliga.

Aurutamine koos vaakumlüofiliseerimisega: aurutamistemperatuur 94 kraadi, aurutamise kestus 21 min, eelkülmumistemperatuur -43 kraadi. Mõõdetud PhG-d = 2.87 mg/g·FW, ennustushälve 3,53%. PhG-de tase oli 0,9 korda kõrgem kui otsese külmkuivatamise võrdlusmaterjali puhul.

Nelja optimeeritud torujuhtme ristvõrdlus näitab, et ülikõrgsurve mittetermiline eeltöötlus saavutab võrreldes tavapärase termilise aurutamise sekkumisega paremad PhG-de säilitusomadused, olenemata sidumisest kuuma õhu dehüdratsiooni või lüofiliseerimisega. See tähelepanek ühtib UHP-tehnoloogia olemusliku tugevusega kaitsta kuumatundlikke väikese molekuliga fütokemikaale. UPLC-Q-TOF-MS/MS metaboolsete profiilide koostamine eristas edukalt üheksa fenüületanoolglükosiidiga seotud metaboliitiCistancheväljavõtted. Mitmed tüüpilised metaboliidid, nagu tsistanosiid C ja geniposidhape, registreerisid UHP-ga eeltöödeldud kohortide massispektromeetriliselt suurema reaktsiooni intensiivsusega võrreldes auruga eeltöödeldud analoogidega. See nähtus viitab sellele, et UHP-ravil on fenüületanool-glükosiidide metaboliitide erinevate alaklasside jaoks diferentseeritud moduleeriv toime ja selle aluseks olev molekulaarne reguleerimismehhanism väärib põhjalikumat järeluuringut.

3.4 Kuivatatud viilude ladustamiskvaliteedi areng erinevates pakendikonfiguratsioonides

Kogu 70-päevase toatemperatuuri säilitamise vaatlusakna jooksul püsis mitme indeksi kvaliteedimuutuste tendents kõigis neljas pakendirühmas ühtlane: niiskusesisaldus ja aeroobsete kolooniate koguarv tõusid järk-järgult; suhkru üldkontsentratsioon, lahustuva valgu tase ja fenüületanoolglükosiidi jääkide sisaldus näitasid pidevat langustrendi.

Niiskusesisalduse mõõtmistulemused näitavad, et kuivatusaine kotikestega (DHP ja DOHP) varustatud kohortide niiskuse neeldumise kiirus oli märgatavalt aeglasem võrreldes rühmadega, kus kuivatusainet ei lisatud (DP, DOP). See kinnitab silikageeli kuivatusaine efektiivsust kuivatatud niiskuse imendumise pärssimiselCistancheviilud. Kuuma õhu käes kuivatatud viilud säilitavad rohkem suhkruga seotud aineid, mis annavad tugevama hügroskoopsuse; seega ületas kuuma õhu käes kuivatatud kohortide niiskuse suurendamise kiirus lüofiliseeritud proovigruppe.

Üldsuhkru ja lahustuva valgu näidud: hapnikku püüdvate kotikestega (DOP, DOHP) varustatud kohordid aeglustasid ilmselgelt suhkru ja lahustuva valgu indikaatorite laskumiskiirust. Madala hapnikusisaldusega mikrokeskkond pärsib valgu tüüpi ainete oksüdatiivset lagunemist ja vähendab mikroobse metaboolse aktiivsuse jääkidest tuleneva suhkrusubstraadi tarbimist. Komposiit-DOHP kohort, mis integreerib nii kuivatusainet kui ka hapnikupüüdjat, tagas toitainete optimaalse kaitsevõime.

Fenüületanoolglükosiidid kuuluvad fenooliklassi bioaktiivsete ainete hulka, mis on väga vastuvõtlikud oksüdatiivsele riknemisele. Säilitustsüklite jooksul säilitas liit-DOHP-vaakumpakendite rühm statistiliselt kõrgema PhG-de jääkkontsentratsiooni võrreldes lihtsa vaakum-DP kohordiga. Madal hapnikusisaldus koos madala niiskusega mikrokliimaga komposiitpakendikottides aeglustab oluliselt PhG-markerühendite oksüdatiivset lagunemist.

Seoses aeroobsete mikroobide kolooniate üldarvuga: igas katserühmas oli kolooniate arv alla lg (CFU/g) alla 5 või sellega võrdne, mis vastab toiduohutuse spetsifikatsioonidele kogu 70-päevase vaatlusperioodi jooksul. DOHP liitrühm näitas kõige aeglasemat mikroobide paljunemiskiirust, mis tulenes madala niiskuse ja vähese hapnikusisaldusega mikrokeskkonnast põhjustatud kombineeritud kasvu pärssivast mõjust.

3.5 Kiirendatud vananemise säilivusaja prognoosi tulemused

Kõlblikkusaja tõrke lõpp-punktina võeti vastu regulatiivse läve ületav mikroobide kolooniate arv. Arvutatud ASLT kiirendatud vananemise andmekogumist: lihtsate vaakumkinnitusega DP-proovide prognoositud säilivusaeg ümbritseva õhu temperatuuril (20 kraadi) oli 256 päeva. Kahe hapnikupüüduri ja kuivatusaine kotikestega komposiit-DOHP-vaakumpakendite eeldatav säilivusaeg ulatub 663 päevani, mis on ligikaudu 1,5-kordne pikaealisuse pikenemine võrreldes tavalise vaakumtihendiga. Katsetulemused tõestavad, et kombineeritud hapnikupüüduri ja kuivatusaine kotikeste lisamine vaakumsuletud tingimustes on kulutõhus praktiline tehniline võimalus kuivatatud toodete kaubandusliku säilivusaja pikendamiseks.Cistanche deserticolaviilud.

4. Järeldused ja uurimistöö väljavaade

Nii ülikõrgsurve mittetermiline eeltöötlus kui ka termiline auruga eeltöötlus on võimelised oluliselt suurendama põhiliste bioaktiivsete fenüületanoolglükosiidi markerite säilivust.Cistanche deserticola, võrreldes võrdlusproovidega, mis said otsest dehüdratsiooni ilma eeltöötluseta. Neljast kombineeritud tootmistöövoost saavutas parima PhG-de säilitamise tulemuse UHP-eeltöötlus koos kuumaõhu-dehüdratsiooniga. Selle praktilised optimeeritud parameetrid: rõhk 296 MPa, rõhu hoidmise kestus 16 minutit, kuuma õhu kuivatamise temperatuur 81 kraadi; mõõdetud PhG-de sisaldus oli 5,12 mg/g·FW, mis saavutas 1,8 korda kõrgema väärtuse kui otse kuuma õhu käes kuivatatud kontrollproovides. Nelja töötlemiskonveieri jaoks ehitatud regressioonimudelitel oli rahuldav sobivuskvaliteet ja prognoosimisvõime. Mittetermiline ülikõrgsurvetehnoloogia on paljulubav eeltöötluskandidaat kõrgekvaliteedilise kaubandusliku kuivatamise jaoks.Cistanchetootmine.

kuivatatudCistancheviilude säilitamise tava, vaakumpakend koos kahefunktsioonilise hapnikupüüduri ja kuivatusaine kotikestega võivad tõhusalt piirata niiskuse suurenemist, aeglustada üldsuhkru, lahustuva valgu ja fenüületanoolglükosiidide bioaktiivsete ainete ammendumist ning piirata mikroobide kolooniate paljunemist. Kiirendatud vananemiskatse prognoosis, et see komposiitpakendite skeem võib pikendada säilivusaega ümbritseval temperatuuril kuni 663 päeva. See uurimus pakub praktilisi protsessiparameetreid, mis toetavad toiduainete ja ravimitega homoloogsete toodete saagikoristuse järgset käitlemist ja pikaajalist kaubanduslikku säilitamist.Cistanche deserticolavalmistooted.

Uuringu piirangud ja tulevikuväljavaated: praegused uuringud keskenduvad peamiselt hästi iseloomustatud PhG-markerite metaboliitide kvantitatiivsele varieerumisele. Järeluuringud võivad täiendavalt uurida, kuidas erinevad eeltöötlustoimingud muudavad valmistoote üldist antioksüdantset võimetCistanchetooteid ja süveneda molekulaarsetesse mehhanismidesse, mille kaudu ülikõrgrõhk muudab fenüületanoolglükosiidi alatüüpide transformatsiooni ja lagunemise radasid. Tööstusliku rakenduse seisukohast nõuab UHP-seadmete laiaulatuslik kasutuselevõtt masstootmise stsenaariumide jaoks põhjalikku majanduslike kulude hindamist.

Viited

[1] Töötlemise ja fütokeemiliste uuringute edusammudCistanche deserticolafunktsionaalsed ravimtaimed.Journal of Herbal Resources Applied Research.

[2] Kõrbe ravimtaimedest saadud fenüületanoolglükosiidi ekstraktide antioksüdantide toime hindamine.Toidukeemia ja biotöötluse aruanded.

[3] Mittetermiline kõrghüdrostaatilise rõhu tehnoloogia rakendus taimse päritoluga toidu-taimsete toorainete jaoks.Uuenduslikud toiduainete töötlemise ülevaated.

[4] Eeltöötluse mõju risoomi tüüpi ravimtaimede dehüdratsiooni efektiivsusele ja bioaktiivsete ainete säilimisele.Saagikoristusjärgse tehnoloogia bülletään.

[5] Veetustatud botaaniliste toiduainete kiirendatud säilivusaja prognoosimise metoodika.Toidu stabiilsuse uuringute teatised.

[6] Vaakumpakendite abimaterjalid (hapnikupüüdur, kuivatusaine) kasutamine kuivatatud ravimtaimede säilitamiseks.Packaging Innovation Journal.

[7] Kuumatundlike fütokemikaaliderikaste ürdilõikude võrdlus lüofiliseerimise ja konvektiivse kuumaõhu-kuivatamise vahel.Kuivatamise tehnoloogia areng.

[8] Kvaliteedikontroll ja markerühendi HPLC-kvantifikatsioon toiduainete ja ravimite homoloogsete kõrbe-ürtide ressursside jaoks.Looduslike toodete analüütilised aruanded.