Studie über die Auswirkungen der Dampfexplosionsbehandlung auf die Zuckerkomponenten von Farn auf der Grundlage der PMP-Prä-Säulenderivatisierungs-HPLC-Methode
Pteridium aquilinum, eine Pflanze der Gattung Pteridium aus der Familie der Pteridiaceae, ist weit verbreitet und hat eine starke Saisonabhängigkeit. Sie wird jedes Jahr von März bis Juni geerntet und neigt dazu, nach der Ernte zu altern und zu verderben. Bei den traditionellen Verarbeitungsmethoden wird häufig gebeizt und getrocknet, was dazu führt, dass auf dem Markt nur eine einzige Sorte von Farnprodukten angeboten wird, die vor dem Verzehr gekocht werden müssen, was die Förderung von Farnprodukten einschränkt. Um die Entwicklung und Nutzung der Farnressourcen zu fördern und gleichzeitig den Nährwert und die Zusammensetzung des Farns so weit wie möglich zu erhalten, wurde in den letzten Jahren durch die Kombination fortschrittlicher Verarbeitungs- und Lagerungstechnologien im In- und Ausland eine Reihe von Farnprodukten mit hohem Mehrwert entwickelt, darunter Papierfarn, blanchierter Farn und gedämpfter Farntee. Der gedämpfte Farntee zeichnet sich durch eine einfache Verarbeitungstechnik und einen bequemen und schnellen Verzehr aus und eignet sich besser für die Industrialisierung und Produktförderung. Die Dampfexplosions-Technologie (auch "Dampfexplosion" genannt) bezieht sich auf eine thermisch-mechanische Behandlungsmethode, bei der Materialien in eine Umgebung mit hoher Temperatur und hohem Druck gebracht werden, der erzeugte Wasserdampf in das Innere des Materials eindringt und, nachdem der innere und äußere Druck ausgeglichen ist, alle Materialien direkt unter atmosphärischen Druck gesetzt werden, um ein "Explosions"-Phänomen zu erzeugen. Mit dieser Technologie kann die Zellwandbarriere von Farnen wirksam aufgebrochen werden, so dass sich die Wirkstoffe besser auflösen und die Ziehzeit erheblich verkürzt wird. Einige der Aktivitäten der mit dieser Technologie behandelten Pflanzenmaterialien, wie z. B. die antioxidative und antibakterielle Wirkung und die Hemmung der Alpha-Glucosidase, werden erheblich verstärkt.

Die gesamte Farnpflanze kann als Medizin verwendet werden und ist reich an verschiedenen Wirkstoffen wie Polysacchariden, Flavonoiden, Terpenen usw. Unter ihnen machen Polysaccharide etwa 8% des Trockengewichts des Farns aus und sind einer seiner wichtigsten Wirkstoffe. Das Polysaccharid von Pteridium aquilinum ist ein Heteropolysaccharid mit einer komplexen Kettenstruktur, mehreren Verzweigungen und keiner Tripelhelixstruktur. Es hat biologische Aktivitäten wie Immunregulierung, antibakterielle Aktivität und Regulierung der Darmmikrobiota. Studien haben gezeigt, dass die Struktur von Polysacchariden einen erheblichen Einfluss auf ihre biologische Aktivität hat. Während des Prozesses der Gasexplosion werden Komponenten wie Zellulose und Hemizellulose in pflanzlichen Rohstoffen hydrolysiert, um lösliche Zucker zu erzeugen, während reduzierende Zucker und Aminosäuren der Maillard-Reaktion unterliegen, was zu Veränderungen in der Struktur der Zuckerkomponenten führt. Zu den derzeit gängigen Analysemethoden für Kohlenhydratkomponenten gehören die Dünnschichtchromatographie, die Kapillarelektrophorese und die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie. Die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) zeichnet sich durch gute Stabilität, ausgereifte Technologie und eine große Auswahl an Chromatographiesäulen aus. Aufgrund der schwachen UV-Absorption von Kohlenhydratkomponenten sind jedoch in der Regel Derivatisierungsreagenzien erforderlich, um Derivate mit starker UV-Absorption zu bilden. Das Derivatisierungsreagenz 1-Phenyl-3-methyl-5-pyrazolon (PMP) kann zum Beispiel mit reduzierenden Zuckern reagieren und eine starke UV-Absorption erzeugen. Diese Methode ist einfach zu handhaben, hochempfindlich und genau und wird häufig bei der Analyse von Kohlenhydratkomponenten eingesetzt.
In den letzten Jahren wurde in der in- und ausländischen Forschung nur über die Veränderungen der Extraktionsraten von Wirkstoffen wie Polysacchariden, Flavonoiden, Alkaloiden usw. in pflanzlichen Rohstoffen vor und nach der Dampfexplosion berichtet, aber es wurde keine Studie über die Auswirkungen der Zuckerkomponenten in Farnen vor und nach der Dampfexplosion durchgeführt. Aus diesem Grund wurden in dieser Studie getrocknete Farnproben aus vier verschiedenen Anbaugebieten gesammelt und die Gesamtausbeute an Polysacchariden nach der Behandlung mit demselben Dampfexplosionsverfahren verglichen. Die PMP-Prä-Säulen-Derivatisierungs-HPLC-Methode wurde verwendet, um ein Fingerabdruck-Spektrum zu erstellen, und die hierarchische Clusteranalyse (HCA) und die Hauptkomponentenanalyse (PCA) wurden in Kombination mit der Ähnlichkeitsbewertung verwendet, um die experimentellen Daten zu identifizieren und die Auswirkungen des Dampfexplosionsverfahrens auf die Farnkomponenten zu bewerten. Es wurden fünf Monosaccharid-Komponenten identifiziert, und der Gehalt an freien Monosacchariden und die Unterschiede in der Zusammensetzung der Polysaccharide in jeder Probe wurden bestimmt, um die Auswirkungen des Dampfexplosionsverfahrens auf die Zuckerkomponenten in Farn zu untersuchen, was eine Grundlage für die weitere Forschung und Qualitätskontrolle der Dampfexplosionsverarbeitung von Farn darstellt. Referenz.

In dieser Studie wurden getrocknete Farnproben aus vier verschiedenen Anbaugebieten als Rohmaterial verwendet. Nach dem gleichen Dampfexplosionsverfahren wurde die Gesamtpolysaccharidausbeute der Proben getestet. Es wurde festgestellt, dass die Gesamtpolysaccharidausbeute von Farn-Dampfexplosionsproben im Vergleich zu getrocknetem Farn signifikant (P<0,05) um 55% anstieg, was bestätigt, dass die Dampfexplosionsbehandlung die Polysaccharidausbeute verbessern und Farnpolysaccharide effizienter gewinnen kann. Zur Erstellung eines Fingerabdruckspektrums wurde die HPLC-Technologie in Kombination mit der PMP-Vorsäulenderivatisierung verwendet, und zur Analyse der Rohdaten wurden HCA- und PCA-Methoden eingesetzt. Es wurde festgestellt, dass es keine signifikanten Veränderungen in der Anzahl der chromatographischen Peaks für beide gab und 12 gemeinsame Peaks identifiziert wurden. Die HCA- und PCA-Methoden können effektiv zwischen der Trockenverarbeitung und der Dampfexplosionsverarbeitung von Farnen unterscheiden; Die gleichzeitige Identifizierung von 5 Arten von Zuckerkomponenten für die Bestimmung der freien Monosaccharide und der Monosaccharidzusammensetzung zeigte, dass im Vergleich zu getrocknetem Farn der Gehalt an freien Monosacchariden in gedämpftem Farn abnahm, einschließlich Galaktose, Mannose und Xylose, während der Gehalt an Glukose und Arabinose zunahm; Der durchschnittliche Anteil von Glukose und Xylose in der Monosaccharidzusammensetzung von Polysacchariden nahm signifikant zu (P<0.01), mit einer Zunahme von 1,64% bzw. 0,94%. Durch diese Studie wurde festgestellt, dass die Dampfexplosionsverarbeitung einen gewissen Einfluss auf den Gehalt und die Struktur der Zuckerkomponenten in Farnen hat bzw. Veränderungen in ihrer Aktivität verursachen kann. Dies kann als Referenz für die nachfolgende Aktivitätsforschung und Qualitätskontrolle der Dampfexplosionsverarbeitung von Farnen dienen.