Detèminasyon rapid similtane sis konpozan efikas nan Cistanche Tubulosa pa Spèktroskopi tou pre enfrawouj

Kontakte: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Imèl:audrey.hu@wecistanche.com

Xinhong Wang, Xiaoguang Wang ak Yuhai Guo

Résumé:

Detèminasyon kantite konpozan efikas nan yon plant bay anjeneral mande pou yon gwo kantite pwodwi natirèl natif natal. Nan etid sa a, nou pwopoze yon metòd rapid ak ki pa destriktif pou detèminasyon an similtane nan echinacoside, verbascoside, mannitol, sikwoz, glikoz, ak fruktoz nanCistanche tubulosapa spèktroskopi tou pre-enfrawouj (NIRS). Toupre-enfrawouj difize espektroskopi refleksyon (DRS) ak segondè-pèfòmans likid kromatografi (HPLC) yo te fèt sou 116 lo echantiyon Cistanche tubulosa. Done DRS yo te trete lè l sèvi avèk varyete nòmal nòmal (SNV) ak metòd koreksyon miltiplikasyon gaye (MSC). Yo te itilize regression pasyèl pi piti kare (PLSR) pou konstwi modèl kalibrasyon pou eleman ki enterese nan Cistanche tubulosa. Lè sa a, tout modèl yo te evalye pa kalkile rasin vle di erè kare nan kalibrasyon (RMSEC), koyefisyan nan korelasyon nan kalibrasyon (r). Yo te detèmine valè r yo nan tout sis modèl kalibrasyon yo pi gran pase 0.94, sa ki sijere chak modèl se serye. Se poutèt sa, modèl quantitative NIR rapòte nan etid sa a ka kalifye pou byen mezire sa ki nan sis konpozan medsin nan.Cistanche tubulosa.

Mo kle: Cistanche tubulosa; segondè-pèfòmans likid kromatografi; spèktroskopi tou pre-enfrawouj; pi piti kare pasyèl

Entwodiksyon

Cistanche(Hoffmg. Et Link) se yon genus phanerogamic perennial nan fanmi Orobanchaceae nan plant yo. Pifò espès ki fè pati genus Cistanche yo te itilize kòm yon plant medsin pou milenè nan peyi Lachin; gen yon repitasyon kòm yon tonik siperyè; epi yo ke yo rekonèt kòm "Ginseng nan dezè yo" [1,2].Cistanche tubulosase yon parazit obligatwa nan rasin yo nan plant la kontinuèl Tamarix Chinensis. Li te dokimante nan Farmakope Chinwa a kòm sous natif natal Cistanches Herba (non Chinwa: Roucongrong) soti nan edisyon 2005 la [3]. Modèn rechèch famasi sou espès Cistanche te kòmanse nan ane 1980 yo [4]. Ankèt farmakolojik yo te montre ke ekstrè yo nan plant Cistanche posede yon pakèt aktivite, tankou geri defisyans ren ak konstipasyon senil, avanse kapasite nan aprann ak memorize, maladi anti-alzayme a, amelyore iminite, anti-aje, anti-fatig, elatriye. [1,5–7]. Nan twa deseni ki sot pase yo, etid famasi konplè ak sistematik yo te konbine avèk envestigasyon fitochimik pou eklere baz materyèl efè benefisye rasin plant Cistanche yo. Sondaj sa yo endike ke glikozid phenylethanoid (PhGs) se te eleman prensipal yo efikas nan plant Cistanche jwe wòl kle pou tretman defisyans ren, enpotans [8], anti-aje [9], ak maladi anti-Alzheimer [10]. Sa ki nan de PhGs (echinacoside ak verbascoside) yo te obligatwa nan Pharmacopoeia Chinwa. Pandan se tan, idrat kabòn tankou mannitol, sikwoz, glikoz ak fruktoz nan plant Cistanche posede fonksyon laksatif ak grap idrat kabòn plant Cistanche yo te itilize pou tretman konstipasyon [11].

Resous sovaj nanCistanche tubulosayo sitou distribiye nan zòn ki antoure dezè Taklamakan nan sid rejyon otonòm Xinjiang nan peyi Lachin. Menm jan ak anpil lòt espès yo itilize kòm medikaman tradisyonèl Chinwa (TCMs), C. tubulosa gen gwo valè ekonomik ak prèske disparèt nan abita sovaj li yo paske nan koleksyon twòp. Kiltivasyon nan C. tubulosa te kòmanse nan ane 1990 yo nan Lachin asire rezèv la nan matyè premyè pou Cistanches Herba kòm byen ke pwoteje resous plant sovaj. Kòm nan 2017, prèske 13 mil ha nan kiltive C. tubulosa egziste nan Hotan Prefecture nan Xinjiang [12,13]. Avans nan teknoloji plante yo mande elaji kiltivasyon an kòm byen ke amelyore kalite a nanCistanche tubulosa.

Objektif prensipal kiltiveCistanche tubulosase pwodwi Cistanches Herba, yo te rich nan konpozan efikas sa yo. Sepandan, sa ki nan eleman efikas nan Cistanches Herba, tankou PhGs ak oligosakarid, ka siyifikativman afekte pa anpil faktè pandan pwodiksyon [12,13]. Yo ta dwe eksplore yon sistèm deteksyon an tan reyèl nan kalite C. tubulosa. Se poutèt sa, li nesesè yo devlope yon metòd debi segondè ranpli egzijans pou analize yon gwo kantite echantiyon nan yon kout peryòd de tan. Tradisyonèlman, detèminasyon prensipal eleman efikas sa yo, tankou PhGs ak idrat kabòn, nan C. tubulosa te anjeneral reyalize lè l sèvi avèk segondè-pèfòmans likid chromatography (HPLC) [14,15]. Malgre ke yo te egzat ak serye, li se tan konsome ak travayè pou koleksyon done ak pwosesis. Anplis de sa, yon gwo kantite tan ak efò yo mande tou pou preparasyon echantiyon ki anjeneral enplike nan pulverizasyon, ekstraksyon, ak filtraj, nan tès HPLC. Se poutèt sa, yon prensip klè ak zouti fasil-a-opere yo bezwen jwenn yon kantite relativman gwo nan done. Erezman, spèktroskopi tou pre-enfrawouj (NIRS) te itilize anpil pou evalye pwodwi agrikòl [16], manje [17], echantiyon medikal [18], ak pwodwi pharmaceutique [19] paske li se rapid osi byen ke ki pa destriktif. Se poutèt sa, NIRS ta ka egzakteman matche ak egzijans yo pou mezi efikas nan TCMs, epi li pa etone ke NIRS yo te aplike pou idantifikasyon kalitatif [20,21] ak quantification nan konpoze [22] nan TCMs.

Nan etid sa a, sa ki nan sis konpozan efikas, ki gen ladan echinacoside, verbascoside, mannitol, sikwoz, glikoz, ak fruktoz nan 116 pakèt echantiyon C. tubulosa ki te kolekte nan Hotan Prefecture nan Xinjiang nan mitan 2013-2015 yo te premyèman detèmine pa HPLC. Apre sa, yo te etabli modèl kalibrasyon sis konpozan sa yo ak metòd regression pasyèl pi piti kare (PLSR). Lè sa a, modèl sa yo te valide ak koyefisyan korelasyon an ak erè prediksyon nan seri kalibrasyon yo. Rezilta yo te demontre ke metòd devlope a ta ka anplwaye kòm yon metòd serye pou analiz quantitative C. tubulosa.

Rezilta

Analiz HPLC

Kontni echinakozid ak verbascoside te detèmine pa yon metòd HPLC-UV byen defini nan literati [3,23] ak kat idrat kabòn (mannitol, sikwoz, glikoz, ak fruktoz) yo te detèmine pa yon metòd HPLC-ELSD byen defini nan literati [24] pou tout 116 echantiyon yo. Preparasyon echantiyon ak metòd detèminasyon yo te dekri nan Seksyon 3.1 ak 3.3. Figi 1 montre chromatogram karakteristik estanda melanje yo. Li ka wè ke tout sis konpozan efikas yo te debaz separe ak Se poutèt sa yo ta ka quantifye. Metòd HPLC te valide anvan tès echantiyon an. Rezilta prensipal yo nan metòd HPLC yo ki nan lis nan Tablo 1. Yon relasyon favorab lineyè (r=0.9998) ak rekiperasyon (98.5 pousan) nan metòd la detèminasyon echinacoside yo montre nan rezilta yo, menm rezilta ak tout yo. senk konpozan. Se poutèt sa, sa ki nan sis eleman efikas yo ka detèmine avèk presizyon. Tout seri kontni detèmine yo rezime nan Tablo 1.

Analiz NIRS

Figi 2 montre espèk NIR yo (4000–10,000 cm-1) echantiyon C. tubulosa yo. Pik absòpsyon enpòtan yo te parèt soti nan 4000 cm-1 a 7500 cm-1 nan tout echantiyon, pandan y ap fluctuations dou parèt soti nan 7500 cm-1 a 10,000 cm-1. Derive debaz nan espèk NIR yo te fèt paske echantiyon an te fasil afekte pa faktè tankou gwosè patikil ak koulè (Figi 2A). Yo te itilize pretretman matematik nan espèk yo pou diminye enfliyans enfòmasyon ki pa nesesè yo nan yon sèten degre. Pretretman matematik yo enkli premye derivasyon (1yèm derivasyon), dezyèm derivasyon (2yèm derivasyon), estanda nòmal varyete (SNV) ak koreksyon miltiplikasyon gaye (MSC). Figi 2B montre derivasyon 2yèm nan espèk NIR nan C. tubulosa, ak varyasyon enpòtan ki te fèt nan twa rejyon yo, 4000-4500 cm-1, 5000-5500 cm-1, ak 7000-7500 cm-1, yo evidamman obsève. .

Etablisman Modèl Kalibrasyon Kantitatif

Regression pasyèl pi piti kare (PLSR) se yon metòd modèl klasik epi li te lajman aplike nan modèl quantitative paske nan bon jan kalite segondè rezilta yo. Avantaj ki genyen nan PLSR gen ladan kapasite bon previzyon li yo ak senplisite relatif. PLSR te tou lajman aplike nan etablisman an nan modèl kalibrasyon quantitative nan TCMs [25]. Baze sou NIR spectre pretreated yo, ak NIR quantitative analiz modèl pou sis konpozan efikas nan C. tubulosa te etabli lè l sèvi avèk metòd PLSR ak done analiz HPLC kòm valè vre yo. 116 echantiyon yo te divize owaza nan seri kalibrasyon ak validation ak yon rapò 3:1. Kondisyon ki pi apwopriye pou kalibrasyon an te chwazi pa RMSEC ki ba ak segondè koyefisyan korelasyon.

Seleksyon Band Vag pou Modèl Kalibrasyon yo

Seleksyon an nan yon bann vag apwopriye se te yon etap enpòtan pou bati modèl kalibrasyon. Nan etid sa a, yo te konpare spectre entèval NIR 4000-7500 cm-1 (rekòmande pa lojisyèl analis TQ) ak 4000-10,000 cm-1. Yo te obsève ke ranje sa a pa apwopriye pou kalibrasyon an nan entèval ki genyen ant 4000 cm-1 ak 7500 cm-1 nan Tablo 2. Kidonk, nan etid aktyèl la, entèval espèk yo pou sis eleman chimik yo te. yo tout chwazi nan entèval ki soti nan 4000 a 10,000 cm-1 lè w konpare pèfòmans RMSEC ak koyefisyan korelasyon.

Seleksyon kantite pi bon faktè pou Modèl Kalibrasyon yo

PLSR a eksplike kantite maksimòm varyab nan done yo lè li redwi dimansyon done spectre yo pa kalkil faktè. Pwoblèm nan "enfeksyon" te parèt akòz enfòmasyon ensifizan ki te soti nan yon kantite limite faktè; sepandan, chwazi faktè ki pi gran pase valè pi gwo yo prezante nan modèl la pral pote pwoblèm nan "overfitedness". Swa "underfittedness" oswa "overfittedness" ap diminye pouvwa prediksyon modèl yo etabli [22]. Figi 3 montre relasyon ki genyen ant RMSECV ak faktè pou tout sis konpoze yo. Se poutèt sa, nou chwazi faktè sa yo ki koresponn ak valè ki pi ba yo nan RMSCV. Seleksyon pi gwo faktè pou modèl kalibrasyon yo ki nan lis nan Tablo 3.

Seleksyon Pretretman espektral pou Modèl Kalibrasyon yo

Yon lòt faktè enfliyan ki pi enpòtan pou modèl kalibrasyon yo se pre-tretman espèk ki vize a diminye enfliyans dispèsyon ak derive debaz, amelyore rapò siyal-a-bri, epi retire varyasyon iregilye yo. Koreksyon miltiplikasyon dispèsyon (MSC) ak metòd estanda nòmal varye (SNV) yo te itilize pou elimine enfliyans radyasyon gaye òdinè. Pou rezoud efè derivasyon debaz yo, yo te konpare 1ye ak 2yèm espèk derive epi yo te chwazi 2yèm derive [26]. Pou efè dezirab la, nou lisize spectre yo ak algorithm filtè Savitzky-Golay (SG) anvan derivasyon pou anpeche agrandisman bri. Tablo 3 montre enfòmasyon sou pretretman espèk ak rezilta li yo pou modèl kalibrasyon yo.

Evalyasyon Modèl Etabli yo

Yon bon modèl kalibrasyon NIRS ta dwe gen valè RMSEC ak RMSEP ki ba, ansanm ak yon gwo koyefisyan korelasyon (r) ak ti diferans ant RMSEC ak RMSEP [27-29]. Modèl kalibrasyon sis konpoze chwazi yo te etabli dapre pwosedi yo mansyone pi wo a (Tablo 3). Valè RMSEC ak r pou seri kalibrasyon echinacoside yo te 27.6 ak 0.9808, respektivman. Paramèt pèfòmans yo nan lòt modèl konpoze chimik yo ki nan lis nan Tablo 3, ki soti nan ki nou ka konkli ke modèl yo etabli sòti rezilta prediksyon satisfezan, epi yo ka itilize pou analiz rapid quantitative C. tubulosa. Yo montre sis konpoze chimik yo nan Figi 4 pou fè modèl kalibrasyon yo plis deskriptif ak obsève vizyèlman. Jan yo montre nan Figi 4 la, ti diferans ki te fèt ant valè prediksyon ak valè mezire, paske pifò pwen yo te distribye alantou koub regressif la ak yon ekwasyon kòm y=x. Se poutèt sa, ekselan pèfòmans prediksyon yo te obsève nan Figi 4.

Materyèl ak Metòd

Preparasyon echantiyon

Yo te kolekte yon santèn sèz echantiyon C. tubulosa nan Hotan Prefecture nan rejyon otonòm Xinjiang soti 2013 rive 2015. Tout echantiyon yo te kiltive, men yo te kolekte nan diferan etap kwasans. Pwa fre echantiyon yo varye ant 20 g ak 1000 g. Apre yo fin siye solèy la, yo te kraze echantiyon yo seche yo epi yo te pase yo nan yon 60-swa may [3,23].

Koleksyon Done Spectroscopic NIR

Yo te kolekte espèk NIR echantiyon yo nan yon entèval 8 cm-1 sou rejyon espèk 4000-10,000 cm-1 ak yon sistèm Antaris MXFT-NIR (Thermo Scientific, Madison, WI, USA) ekipe ak yon adaptè refleksyon fib optik nan men. Chak spectre te jwenn pa mwayèn 64 eskanè. Tout echantiyon yo te pèmèt yo ekilibre nan tanperati chanm (25. C) anvan optik NIR spectre asire ke echantiyon yo te analize nan menm tanperati a. Imidite nan laboratwa a te kenbe nan yon nivo anbyen.

Koleksyon Done HPLC

Preparasyon ekstraksyon

Yon gram nan C. tubulosa poud te ekstrè ak 50 mL nan 50 pousan metanol nan yon flakon konik ak ultra-sonication (500 W, 40 kHz) pou 30 min. Ekstrè a te estoke nan 4 ◦C. Supernatant ekstrè a te filtre pou jwenn yon echantiyon pou analiz HPLC [3,23].

Detèminasyon similtane Echinacoside ak Verbascoside ak HPLC-UV

Te analiz likid kwomatografik fèt sou yon sistèm Shimadzu UHPLC (Shimadzu, Kyoto, Japon) ki gen de inite livrezon sòlvan LC-20ADXR, yon ponp LC-20AD, yon echantiyon SIL-20ACXRauto. , yon fou kolòn CTO-20AC, yon detektè DAD SPD-M20A, degazeur DGU-20A3R, ak ICBM-20Yon kontwolè.

Yon kolòn Grace Prevail Carbohydrate ES (150 × 2.1 mm, 2.7 mm) te itilize pou separasyon kwomatografik yo te kenbe nan 35 ◦C. Faz mobil lan te fèt ak asetonitrile (A) ak 0.1 pousan asid fòmik akeuz (B) epi li te delivre apre pwogram gradyan an jan sa a: 0-7 min, yon gradyan lineyè 10-20. pousan A; 7–15 min, 20 pousan A; ak 15-20 min, yon gradyan lineyè 20-10 pousan A. Pousantaj parèy faz mobil lan te 0.4 mL/min. Siveyans UV te fèt nan 330 nm.

Detèminasyon similtane mannitol, sikwoz, glikoz, ak fruktoz ak HPLC-ELSD

HPLC te fèt sou yon sistèm LC seri Agilent 1100 (Palo Alto, CA, USA) ki gen ladann yon degazeur aG1322A, yon ponp kwatènè G1311A, yon autosampler G1311A, yon kontwolè tanperati kolòn G1316A, ak yon detektè G1315B DAD.

Yo te itilize yon kolòn Sigma Prevail Carbohydrate ES (4.6 × 250 mm, 5 µm) pou separasyon kwomatografik epi kenbe nan yon tanperati kolòn 25 ◦C. Faz mobil la te konpoze ak asetonitrile ak dlo (77:23, v/v) ak alye izokratik apwovizyone nan yon pousantaj parèy 0.7 mL/min. Yo te kontwole efluan an lè l sèvi avèk yon detektè evaporasyon limyè gaye (ELSD) ak paramèt default [23,24].

Pwosesis done

TQ Analyst (vèsyon 8.0, Thermo Scientific, Madison, WI, USA) te itilize pou fè divizyon seri kalibrasyon ak validation, pretretman matematik spectre yo, etablisman modèl kalibrasyon yo, ak lòt kalkil. Orijin (vèsyon 9.1) te itilize pou fè figi yo.

Konklizyon

Rekonesans: Travay sa a te sipòte pa National Science and Technology Planning Project of China (2015BAD29B00-04).

Kontribisyon otè: Xinhong Wang vin ansent ak fèt eksperyans yo. Xinhong Wang ak Xiaoguang Wang te fè eksperyans yo. Xinhong Wang ak Yuhai Guo te ekri papye a.

Konfli enterè: Otè yo deklare ke pa gen okenn konfli enterè.

Referans

1. Jiang, Y.; Tu, PF Analiz konstitiyan chimik nan espès cistanche. J. Chromatogr. 2009, 1216, 1970–1979. [CrossRef] [PubMed]

2. Xu, R.; Chen, J.; Chen, S.-L.; Liu, T.-N.; Zhu, W.-C.; Xu, J. Cistanche deserticola Ma kiltive kòm yon nouvo rekòt nan Lachin. Genet. Resous. Rekòt Evol. 2008, 56, 137–142. [CrossRef]

3. Komite famakope Chinwa. Chinwa Pharmacopeia, 2005th ed.; Chimik Endistriyèl Press: Beijing, Lachin, 2005; Volim 1, p. 90.

4. Kobayashi, H.; Komatsu, J. Constituents de cistanchE herba (1). Yakugaku Zasshi 1983, 103, 508–511. [CrossRef] [PubMed]

5. Chante, ZH; Lei, L.; Tu, PF Avans nan rechèch nan aktivite famasi nan plant nan cistanche huffing. Ak lyen. Manton. Tradit. Zèb. Drugs 2003, 34, 473–476.

6. Xiong, Q.; Kadota, S.; Tani, T.; Namba, T. Efè antioksidan nan feniletanoid soti nan Cistanche deserticola. Biol. Pharm. Toro. 1996, 19, 1580–1585. [CrossRef] [PubMed]

7. ksuan, GD; Liu, CQ Rechèch sou efè glikozid phenylethanoid (PEG) nan Cistanche deserticola sou anti-aje nan sourit ki gen laj pwovoke pa D-galaktoz. J. Chin. Med. Mater. 2008, 31, 1385–1388.

8. Sato, T.; Kozima, S.; Kobayashi, K.; Kobayashi, H. Etid farmakolojik sou Cistanchis Herba. I. Efè konstitiyan Cistanchis Herba sou konpòtman sèks ak aprantisaj nan sourit kwonik ensiste. Yakugaku Zasshi 1986, 105, 1131–1144. [CrossRef]

9. Shen, CY; Jiang, JG; Yang, L.; Wang, DW; Zhu, W. Anti-aje engredyan aktif soti nan remèd fèy ak nutraceuticals yo itilize nan medikaman tradisyonèl Chinwa: mekanis famasi ak enplikasyon pou dekouvèt dwòg. Br. J. Pharmacol. 2016, 11, 1395–1425. [CrossRef] [PubMed]

10. Li, N.; Wang, J.; Ma, J.; Gu, Z.; Jiang, C.; Yu, L.; Fu, X. Efè neuroprotective Cistanches Herba Terapi sou pasyan ki gen maladi alzayme modere. Evid. Konpleman ki baze. altènatif. Med. 2015, 2015. [CrossRef] [PubMed]

11. Gao, JY; Jiang, Y.; Dai, F.; Han, ZL; Liu, HY; Bao, Z.; Zhang, TM; Tu, PF Etid sou konstitiyan laksatif nan Cistanche deserticola YC Ma. Mod. Manton. Med. 2015, 17, 307–310.

12. Tu, PF; Chen, QL; Jiang, Y.; Guo, YH; Yang, TX; Wang, XY; Aierkan, M.; Li, XB; Du, Y.; Nan, ZD; et al. Teknik kiltivasyon Cistanche tubulosa ak lame li yo Tamarix spp. Mod. Manton. Med. 2015, 17, 349–358.

13. Tu, PF; Jiang, Y.; Guo, YH; Tian, ​​YZ; Li, XB; Wang, XY; Wei, J.; Chen, QL; Aierkan, M. Devlope endistri ekolojik nan cistanches herba pou fè pwomosyon sivilizasyon ekolojik nan rejyon dezè lwès la. Mod. Manton. Med. 2015, 17, 297–301.

14. Lu, DY; Zhang, JY; Yang, ZY; Liu, HM; Li, S.; Wu, BJ; Ma, ZG Kantitatif analiz de cistanches herba lè l sèvi avèk segondè-pèfòmans likid chromatografi makonnen ak deteksyon etalaj dyod ak gwo rezolisyon espektrometri mas konbine avèk metòd chimyometrik. J. Sep. Sci. 2013, 36, 1945–1952. [CrossRef] [PubMed]Molecules 2017, 22, 843 9 nan 9

15. Jiang, Y.; Li, SP; Wang, YT; Chen, XJ; Tu, PF Différenciation de herba cistanches pa anprent ak segondè-pèfòmans likid chromatographie-dyòd etalaj deteksyon-mas spectrometri. J. Chromatogr. 2009, 1216, 2156–2162. [CrossRef] [PubMed]

    ---