L'analisi metabolomica rivela i cambiamenti dei metaboliti durante il congelamento

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 6022 (2023) Citare questo articolo

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L'Angelica dahurica (Angelica dahurica Fisch. ex Hoffm.) è ampiamente utilizzata come medicina tradizionale cinese e i metaboliti secondari hanno attività farmacologiche significative. È stato dimostrato che l'essiccazione è un fattore chiave che influenza il contenuto di cumarina dell'Angelica dahurica. Tuttavia, il meccanismo alla base del metabolismo non è chiaro. Questo studio ha cercato di determinare i principali metaboliti differenziali e le vie metaboliche correlate a questo fenomeno. L'analisi metabolomica mirata basata sulla cromatografia liquida con spettrometria di massa tandem (LC-MS/MS) è stata eseguita su Angelica dahurica liofilizzata (-80 ° C/9 h) e essiccata in forno (60 ° C/10 h). Inoltre, le vie metaboliche comuni dei gruppi di confronto accoppiati sono state eseguite sulla base dell'analisi di arricchimento KEEG. I risultati hanno mostrato che 193 metaboliti sono stati identificati come metaboliti differenziali chiave, la maggior parte dei quali risultavano sovraregolati durante l'essiccazione in forno. È stato inoltre dimostrato che molti contenuti significativi dei percorsi PAL sono stati modificati. Questo studio ha rivelato gli eventi di ricombinazione su larga scala dei metaboliti nell'Angelica dahurica. Innanzitutto, abbiamo identificato ulteriori metaboliti secondari attivi oltre alle cumarine e l'olio volatile è stato accumulato in modo significativo nell'Angelica dahurica. Abbiamo esplorato ulteriormente i cambiamenti specifici dei metaboliti e il meccanismo del fenomeno della sovraregolazione della cumarina causata dall'aumento della temperatura. Questi risultati forniscono un riferimento teorico per la ricerca futura sulla composizione e sul metodo di lavorazione dell'Angelica dahurica.

Comunemente utilizzata nella medicina tradizionale cinese, l'Angelica dahurica ha una lunga storia con diverse varietà documentate. È ampiamente riconosciuto che le funzioni e i sapori dell'Angelica dahurica sono determinati principalmente da ingredienti come cumarina, olio volatile e polisaccaride. È importante sottolineare che la cumarina è associata ad effetti antibatterici, antinfiammatori e antitumorali1. L'olio volatile e il polisaccaride contribuiscono alle proprietà antinfiammatorie, analgesiche e antiossidanti2. Oltre ai suoi scopi medici, l'Angelica dahurica viene utilizzata come materia prima nei cosmetici e negli agenti aromatizzanti3.

Dopo aver raccolto materiali medicinali cinesi freschi, è necessario rimuovere le parti non medicinali e asciugare in tempo i residui. Il metodo e le condizioni di essiccazione ottimali possono potenzialmente promuovere la trasformazione chimica e la biotrasformazione delle sostanze chimiche per estrarre i componenti medicinali e aprire la strada a una buona efficacia clinica4. È opinione diffusa che l'essiccazione possa influire direttamente sulla qualità della medicina cinese. I due approcci di essiccazione utilizzati in questo studio sono stati l’essiccazione in forno e la liofilizzazione. È interessante notare che la tecnologia di liofilizzazione sotto vuoto applica principalmente i principi della sublimazione dell'acqua5. È un metodo di essiccazione che trasforma il ghiaccio direttamente in vapore acqueo per rimuovere l'acqua non legata6. Al contrario, l'essiccazione in forno è un metodo di riscaldamento artificiale mediante il posizionamento dei materiali in un forno, in una stanza di essiccazione o in un essiccatore, ecc.7. Di conseguenza, la temperatura e il tempo di essiccazione possono essere controllati in base alle caratteristiche di vari materiali medicinali.

Precedenti studi sull’Angelica dahurica hanno enfatizzato metodi, procedure e attrezzature di essiccazione specifici. Sono stati necessari esperienza e molti esperimenti ripetitivi per confrontare diversi processi di essiccazione e valutare il metodo di essiccazione migliore e i parametri chiave. Tuttavia, la ricerca a livello molecolare sulla lavorazione dell’Angelica dahurica rimane in gran parte inesplorata. Pei L. et al. esplorato l'influenza e il cambiamento nei componenti chimici della cumarina e dell'olio volatile nell'Angelica dahurica; È interessante notare che la pelatura e l'asciugatura con aria calda a 60 °C hanno prodotto i migliori risultati, seguiti dalla pelatura e dall'asciugatura con aria calda a 40 °C e dalla liofilizzazione8. Allo stesso modo, Jie J. et al. hanno riferito che il contenuto di cumarina nell'Angelica dahurica era maggiore all'essiccazione a 60°C che a 40°C9. Uno studio che ha misurato i costituenti della cumarina nell'imperatorina (composto CID: 10212) e nell'isoimperatorina (composto CID: 68081) (tabella supplementare S4) ha riportato i migliori risultati con l'essiccazione a 60 °C seguita dall'essiccazione a 80 °C e 25 °C10 . Le evidenze attuali suggeriscono che il contenuto di cumarina dell'Angelica dahurica aumenta inizialmente e poi diminuisce con la temperatura di lavorazione, con un picco a 60 °C. Di conseguenza, per la ricerca abbiamo scelto la temperatura di essiccazione di 60 °C. È stato accertato che, a causa dell'instabilità termica, il contenuto dei componenti medicinali diminuisce a temperature elevate (> 70 °C). Tuttavia, il meccanismo alla base della sovraregolazione dei componenti medicinali dell’Angelica dahurica con la temperatura non è stato ancora chiarito.