Vergleich der Auswirkungen verschiedener Trocknungsmethoden auf flüchtige Verbindungen in Qaidam-Goji-Beeren anhand von GC-IMS
Lycium barbarum L. ist ein sommergrüner Strauch, der zur Gattung Lycium (Lycium L.) in der Familie der Nachtschattengewächse gehört. Er ist in der nordwestlichen Region Chinas weit verbreitet und eine wertvolle "medizinische und essbare" Pflanzenressource. Goji-Beeren haben plumpe Körner, reichen Saft und einen leicht süßen Geschmack. Sie sind reich an verschiedenen Wirkstoffen wie Betain, Flavonoiden, Goji-Polysacchariden, Carotinoiden, Riboflavin und Ascorbinsäure. In der traditionellen chinesischen Medizin sind die Goji-Beeren als "Goji-Beeren" bekannt. Laut dem Compendium of Materia Medica haben Goji-Beeren die Wirkung, die Sehkraft zu verbessern, die Leber zu reinigen, Yin und Niere zu nähren, Yang zu stärken, den Blutzucker zu senken, die Alterung zu bekämpfen und gegen Müdigkeit zu wirken; Die tibetische medizinische Wolfsbeere kann Kopfschmerzen, Vergesslichkeit, Schlaflosigkeit, abnorme Emotionen und gynäkologische Erkrankungen, die durch "Herzhitze" verursacht werden, behandeln; die moderne Medizin hat bewiesen, dass sie das Immunsystem stärkt, den Blutzucker senkt, die Antioxidation fördert, den Alterungsprozess verzögert, die Apoptose von Tumorzellen fördert und die Blutfette senkt. Aufgrund des hohen medizinischen Werts der Goji-Beeren sind ihre frischen Früchte anfällig für mikrobielle Infektionen und schwer lange haltbar zu machen. Derzeit werden Goji-Beeren in der Medizin in Form von Trockenfrüchten verwendet. Zu den gängigen Herstellungsverfahren für Gojibeeren gehören Sonnentrocknung, Heißlufttrocknung, Mikrowellentrocknung und Vakuumgefriertrocknung.
Der Geruch ist nach wie vor eines der wichtigsten Mittel zur Beurteilung der Qualität von Arzneimitteln, und die in Arzneimitteln enthaltenen flüchtigen Bestandteile verleihen ihnen einen einzigartigen Geruch. Daher können flüchtige organische Verbindungen als wichtiger Indikator für die Bewertung der Qualität von Arzneimitteln verwendet werden. Die Forschung hat herausgefunden, dass verschiedene Trocknungsmethoden unterschiedlich starke Auswirkungen auf bestimmte chemische Komponenten in Goji-Beeren haben können, was zu erheblichen Veränderungen der flüchtigen organischen Verbindungen in Goji-Beeren führt. Die Qaidam-Goji-Beere gehört zu den einzigartigen chinesischen Heilkräutern, die auf dem Qinghai-Tibet-Plateau vorkommen und hauptsächlich im Qaidam-Becken angebaut werden. Aufgrund der einzigartigen Umgebung des Plateaus und des Einflusses geografischer Faktoren wie Höhe und Klima weist die Qaidam Goji-Beere im Vergleich zu anderen Goji-Beeren erhebliche Unterschiede in Form, Größe, Farbe und Nährstoffgehalt auf. Zuvor hatten Qu et al. mit Hilfe der Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) flüchtige Aromastoffe in frischen, sonnengetrockneten, getrockneten und gefriergetrockneten Goji-Beeren aus Ningxia nachgewiesen und eine Hauptkomponentenanalyse für verschiedene Geschmackskomponenten durchgeführt. Neun flüchtige Komponenten, darunter Alkohole, Heterozyklen, Kohlenwasserstoffe, Ester, Ether, Säuren, Aldehyde, Phenole und Ketone, wurden in vier Proben nachgewiesen, die zusammen den Goji-Beeren einen einzigartigen Geschmack verleihen. Nach dem Trocknen wiesen die Goji-Beeren einen signifikanten Anstieg der flüchtigen Geschmacksstoffe auf. Obwohl Studien bestätigt haben, dass verschiedene Trocknungsmethoden einen Einfluss auf die flüchtigen Bestandteile der Ningxia-Wolfsbeere haben, gibt es nur wenige Berichte über die Auswirkungen verschiedener Trocknungsmethoden auf die flüchtigen Substanzen der Qaidam-Wolfsbeere. Gleichzeitig ist es aufgrund der Nachteile der GC-MS-Technologie, wie z. B. der langen Betriebszeit und der komplexen Probenvorbehandlung, dringend erforderlich, eine geeignete und schnelle moderne Nachweismethode für eine bessere Erforschung der flüchtigen Bestandteile von Goji-Beeren zu entwickeln.
Die Gaschromatographie-Ionenmobilitätsspektrometrie (GC-IMS) ist eine in den letzten Jahren neu aufkommende Technologie zur Analyse und zum Nachweis flüchtiger Substanzen. Sie kombiniert die Gaschromatographie mit der Ionenmobilitätsspektrometrie zum schnellen Nachweis flüchtiger Komponenten in Proben. Im Vergleich zur GC-MS-Technologie hat diese Technologie den Vorteil einer schnelleren Empfindlichkeit, einer einfacheren Bedienung und stabilerer Analyseergebnisse. Gleichzeitig erfordert sie keine spezielle Probenvorbehandlung, um Spuren flüchtiger organischer Verbindungen schnell nachzuweisen. Die GC-IMS-Technologie kann derzeit zur Identifizierung flüchtiger organischer Verbindungen in der traditionellen chinesischen Medizin eingesetzt werden und bietet eine theoretische Referenz für die Qualitätsbewertung und Herstellung von medizinischen Materialien. Shi et al. wendeten die GC-IMS-Technologie an, um den Geruch von Platycodon grandiflorus-Blättern und verschiedene Grade gerösteter Platycodon grandiflorus-Holzkohle nachzuweisen; Wang et al. verglichen die Auswirkungen verschiedener Trocknungsmethoden auf die flüchtigen Bestandteile von Panax ginseng mit Hilfe der GC-IMS-Technologie; Lin et al. nutzten die GC-IMS-Technologie zur Überwachung von Veränderungen flüchtiger Verbindungen in Bittermandeln unter beschleunigten Zerstörungsbedingungen; Liang et al. identifizierten flüchtige Aromastoffe in Xinhui-Mandarinenschalen aus verschiedenen Jahren mittels GC-IMS-Technologie. Daher wurde in dieser Studie die GC-IMS-Technologie eingesetzt, um die flüchtigen Substanzen und Hauptbestandteile in frischen, im Schatten getrockneten, heißluftgetrockneten, gefriergetrockneten und mikrowellengetrockneten Goji-Beeren aus Qaidam nachzuweisen und zu analysieren. Die Auswirkungen der verschiedenen Trocknungsmethoden auf die Qualität der Goji-Beeren wurden verglichen, um eine Referenz für die Qualitätsbewertung und Verarbeitung von Qaidam Goji-Beeren in der Zukunft zu schaffen.

In dieser Studie wird zum ersten Mal die GC-IMS-Technologie eingesetzt, um die flüchtigen Bestandteile der Qaidam-Wolfsbeere nach verschiedenen Trocknungsmethoden zu analysieren. Durch die Anwendung der Methoden der natürlichen Schattentrocknung, der Heißlufttrocknung, der Vakuum-Gefriertrocknung und der Mikrowellentrocknung zur Verarbeitung frischer Qaidam-Goji-Beeren fanden wir heraus, dass die Goji-Beeren nach der natürlichen Schattentrocknung, der Heißlufttrocknung und der Gefriertrocknung immer noch ihre helle Farbe und ihren leicht süßen Geschmack behielten, während die Goji-Beeren nach der Mikrowellentrocknung knusprig, klein und leicht gelblich waren. Aufgrund des subjektiven Einflusses der individuellen sensorischen Bewertung wurde jedoch die GC-IMS-Technologie eingesetzt, um den Geruch der Goji-Beerenproben objektiv zu analysieren und die Auswirkungen der verschiedenen Trocknungsmethoden auf die flüchtigen organischen Verbindungen in den Goji-Beeren zu vergleichen. Mit dieser Technologie wurden insgesamt 52 flüchtige organische Verbindungen in Goji-Beerenproben identifiziert, wobei Aldehyde, Ketone und Alkohole die Hauptbestandteile der flüchtigen organischen Verbindungen in Goji-Beeren waren. Qu et al. verwendeten GC-MS, um ähnliche Ergebnisse zu ermitteln, aber im Vergleich zu den GC-MS-Analyseergebnissen wurden in dieser Studie mehr Verbindungen nachgewiesen. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass die GC-IMS-Technologie nur geringe Mengen an flüchtigen organischen Verbindungen nachweisen kann oder dass sich die flüchtigen Bestandteile der Gojibeeren aus Qaidam und Ningxia unterscheiden. Obwohl die GC-MS-Technologie die bevorzugte Methode für die Analyse flüchtiger organischer Verbindungen ist, ist ihre Probenvorbereitung komplex, die Datenanalyse umständlich und ihre Fähigkeit, Substanzen mit ähnlichen oder identischen Komponenten zu trennen, begrenzt. Die GC-IMS-Technologie kombiniert die Vorteile der GC- und der IMS-Technologie: Die Vorbehandlung der Proben entfällt, der Analysezyklus wird verkürzt und niedrige Konzentrationen flüchtiger organischer Verbindungen können genau analysiert werden. Daher hat die GC-IMS-Technologie große Vorteile bei der Analyse flüchtiger organischer Verbindungen.

Diese Studie ergab, dass die flüchtigen Verbindungen in Gojibeeren, die nach verschiedenen Trocknungsmethoden gewonnen wurden, im Vergleich zu frischen Gojibeeren signifikante Veränderungen aufwiesen, was darauf hindeutet, dass verschiedene Trocknungsmethoden die flüchtigen organischen Aromastoffe in Gojibeeren erheblich beeinflussen können. Beim Vergleich von vier Arten getrockneter Gojibeeren wurde festgestellt, dass der Gehalt an flüchtigen organischen Aromastoffen in vakuumgefriergetrockneten Gojibeeren dem in frischen Gojibeeren ähnlich war, sich aber signifikant von anderen Gojibeeren unterschied. Der Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen in getrockneten Gojibeeren nach dem Trocknen und nach dem Trocknen in der Mikrowelle war jedoch sehr ähnlich. Die Umgebungstemperatur während des Trocknungsprozesses von Goji-Beeren könnte einen bedeutenden Einfluss auf die Art und den Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen in Goji-Beerenproben haben. Als eines der traditionellen chinesischen Heilmittel enthalten Goji-Beeren zwangsläufig viele flüchtige Bestandteile mit schlechter Stabilität. Wenn die Temperatur steigt, werden diese Komponenten durch Hitze zersetzt, was auch einer der Gründe für den ähnlichen Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen in Gojibeeren nach dem Trocknen und dem Trocknen im Mikrowellenofen sein kann. Aus dem Fingerabdruckspektrum geht hervor, dass der Gehalt an Alkoholverbindungen nach dem Trocknen und dem Mikrowellentrocknen abnimmt, was möglicherweise auf den niedrigeren Siedepunkt von Alkoholverbindungen zurückzuführen ist, die mit steigender Temperatur verdampfen. Darüber hinaus neigen einige Alkoholverbindungen unter hohen Temperaturen zur Veresterung oder Oxidation zu Ketonen und Aldehyden, was einer der Gründe für den Anstieg des Gehalts an bestimmten Aldehyden und Ketonen in getrockneten Gojibeerenproben sein könnte. Der Gehalt an Esterverbindungen in Goji-Beeren nahm nach der Mikrowellentrocknung deutlich ab. Der Gehalt an Aldehyden, Ketonen und Alkoholen in den gefriergetrockneten Gojibeeren ist höher als in Gojibeeren, die mit anderen Trocknungsmethoden behandelt wurden. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass diese Methode die Art und den Gehalt an flüchtigen organischen Aromastoffen in Gojibeeren auf einem Niveau halten kann, das dem von frischen Gojibeeren am nächsten kommt. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass die Gefriertrocknung bei einer niedrigeren Temperatur erfolgt, was das Auftreten chemischer Reaktionen in der Frucht verlangsamt und instabile flüchtige Komponenten bewahrt.

Diese Studie ergab, dass die Mikrowellentrocknung und die Heißlufttrocknung die größten Auswirkungen auf die flüchtigen organischen Verbindungen in Qaidam-Goji-Beeren haben, während die Gefriertrocknung die flüchtigen Substanzen in Goji-Beeren weitestgehend erhalten kann. Darüber hinaus erfordern die Mikrowellentrocknung und die Gefriertrocknung einen hohen Ausrüstungsaufwand, was die Kosten für die Verarbeitung der Goji-Beeren erhöht, während die natürliche Schattentrocknung hohe Umweltanforderungen stellt. Obwohl die flüchtigen organischen Verbindungen in Goji-Beeren nach der Heißlufttrocknung erheblich verloren gehen, ist diese Methode aufgrund ihrer geringen Kosten und der Möglichkeit, große Mengen zu verarbeiten, derzeit immer noch die wichtigste Methode zur Trocknung von Goji-Beeren. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in dieser Studie eine GC-IMS-Schnellanalysemethode für flüchtige Bestandteile in Qaidam-Goji-Beeren bei verschiedenen Trocknungsmethoden entwickelt wurde. Durch den Vergleich der Auswirkungen verschiedener Trocknungsmethoden auf das Aussehen, die Art und den Gehalt an flüchtigen Bestandteilen in Qaidam-Goji-Beeren wurde festgestellt, dass die Mikrowellentrocknungsmethode für die Verarbeitung von getrockneten Goji-Beeren nicht geeignet ist. Die Gefriertrocknungsmethode ist die effektivste Methode, um die flüchtigen organischen Verbindungen in Goji-Beeren so weit wie möglich zu erhalten, aber die Reduzierung der Verarbeitungskosten ist ein dringendes Problem, das in Zukunft gelöst werden muss.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in dieser Studie eine Methode zur Analyse flüchtiger organischer Verbindungen in Qaidam-Goji-Beeren mittels GC-IMS entwickelt wurde und die Auswirkungen verschiedener Trocknungsmethoden auf flüchtige organische Verbindungen in Goji-Beeren verglichen wurden. Die Ergebnisse zeigten signifikante Veränderungen der flüchtigen organischen Verbindungen in getrockneten Goji-Beeren, was darauf hindeutet, dass die Gefriertrocknung die Retention flüchtiger organischer Verbindungen in Goji-Beeren maximieren kann und für die Trocknung und Verarbeitung von Goji-Beeren besser geeignet ist.