Исследование корреляции между цветом хунци и каротиноидными компонентами
Радикс хедисари является подлинным и специальным лекарственным растением в провинции Ганьсу, а также одной из основных отраслей для возрождения сельской экономики в южном Ганьсу. Район Уду провинции Ганьсу стал "родным городом китайского хедисари", а производимая лекарственная трава хедисари сформировала бренд "Micang Hongqi". Экспериментальное наблюдение исследовательской группы показало, что Хунци имеет различные цветовые характеристики, такие как коричневато-желтый, красновато-коричневый, красновато-коричневый и желто-коричневый.

Цвет является не только важным компонентом теории цветоразличения и качества в традиционной китайской медицине, но и тесно связан с ее внутренним качеством как наиболее интуитивной характеристикой китайской медицины. Еще до династии Хань люди стали обращать внимание на цвет лекарств. Например, в "Шэньнун бэнькао цзин" есть 68 лекарств, названных по цветам, таким как зеленый, красный, желтый, белый и черный. В "Сборнике аннотаций к лекарственным средствам" записано, что "цвет Пу Ная хорош, когда он зеленый и белый, желтый вредит людям, а красный убивает"; в "Новой переработанной медицинской литературе" записано, что кожа Цинь "снимает пятна воды с кожи и делает ее синей". Если смотреть на обратную сторону книги или бумаги, то цвет будет синим; в "Оригинальной медицинской литературе" записано, что "только белый цвет является лучшим" для Atractylodes macrocephala, "ярко-желтый цвет является лучшим" для Coptis chinensis, "корневая кора и фиолетовая мякоть являются лучшими" для Danshen, и "зеленый цвет мякоти является лучшим, затем следуют желтый и белый цвета, а черный и маслянистый цвет являются низшими" для Muxiang; В "Компендиуме лекарственных средств" также описана связь между цветом лекарственных трав и местом их происхождения, например, в "Хуанцине" - "Сицинь... цвет Цянь, Бэйцинь... глубокий желтый", что указывает на тесную связь между цветом и названием, эффективностью, идентификацией лекарства, качеством и местом происхождения традиционной китайской медицины. Более того, современные исследования показали, что цвет традиционной китайской медицины тесно связан с ее лекарственными свойствами и химическим составом, служа мостом между "внешним совершенством" и "внутренним качеством" лекарственных материалов. По цвету можно различать и оценивать происхождение, сорт, период сбора, хранение и методы обработки лекарственного сырья. В то же время цвет может использоваться в качестве индикатора оценки качества лекарственного сырья. В Фармакопее Китайской Народной Республики издания 2020 года (том 1) более 200 лекарственных материалов также используют "цвет" в качестве одного из показателей оценки качества. Листья, цветы, плоды и корни высших растений богаты каротиноидами, которые представляют собой тетратерпеновые пигменты со структурой желтого, оранжево-красного, красного и пурпурного цвета. Они тесно связаны с формированием цвета растений и обладают такими функциями и физиологической активностью, как антиоксидантная, фотозащитная, красящая, повышающая иммунитет, предотвращающая рак и противораковая. Они широко используются в таких отраслях, как пищевая промышленность, здравоохранение, уход за кожей и косметика, медицина и животноводство.

Исходя из этого, исследовательская группа взяла красный астрагал в качестве объекта исследования и использовала прецизионный колориметр и жидкостную хроматографическую тандемную масс-спектрометрию (ЖХ-МС/МС) для изучения корреляции между цветом красного астрагала и каротиноидными компонентами. Была проанализирована корреляция между цветом и каротиноидными компонентами, а также различия в метаболитах каротиноидов в различных образцах красного астрагала, чтобы предоставить ссылку на причины и оценку качества разнообразия цветов красного астрагала.

 

В данной статье в качестве объекта исследования взяты образцы астрагала красного разного цвета, с помощью прецизионного колориметра, LC-MS/MS и других методов определения определены цветовые значения образцов астрагала красного разного цвета и содержание 68 типов каротиноидных метаболитов (обнаружено 17 типов). Однофакторный дисперсионный анализ, PCA-анализ, кластерный анализ, корреляционный анализ, проекция важности переменных в модели OPLS-DA VIP и метод множественных значений разности применены для изучения изменений в цветовых значениях и каротиноидных метаболитах среди различных окрасок красного астрагала, а также для исследования корреляции между цветом красного астрагала и каротиноидными компонентами. Результаты показали, что значения L * для шести цветовых значений образцов коричнево-желтого, красновато-коричневого, красновато-коричневого и желто-коричневого красного астрагала варьировались от 75,38 до 85,41, значения a * варьировались от 3.95 до 5,16, значения b * варьировались от 11,52 до 15,91, значения C * варьировались от 12,31 до 16,53, значения h ° варьировались от 68,77 до 74,23, а значения общей разницы цвета Δ E * ab варьировались от 1,58 до 8,49. L * значение, b * значение, C * значение, h ° значение и общая цветовая разница Δ E * ab значение HC1 коричнево-желтый является самым высоким среди четырех цветов, HC2 красновато-коричневый имеет самое высокое a * значение среди четырех цветов, L * значение, h ° значение, и общая цветовая разница Δ E * ab значение является самым низким среди четырех цветов, и HC3 красновато-коричневый имеет самое низкое a * значение, b * значение и C * значение среди четырех цветов. Шесть значений цвета HC4 желто-коричневый распределены на промежуточном уровне. Между четырьмя группами образцов красного астрагала с разными цветами наблюдались значительные различия в значениях L *, a *, C *, h ° и Δ E * ab, а также значительная разница в значениях b *, что указывает на то, что цвета, субъективно оцениваемые невооруженным глазом, являются репрезентативными и могут отражать цветовые различия между образцами красного астрагала.
Результаты определения каротиноидных компонентов показали, что в образцах красного астрагала разных цветов было обнаружено в общей сложности 68 видов каротиноидных компонентов. Среди них было обнаружено 17 компонентов, в том числе 2 каротиноида и 15 лютеиновых компонентов. Необнаруженные метаболиты могут быть связаны с отсутствием таких компонентов или их содержанием ниже предела обнаружения прибора. Дальнейший анализ содержания каротиноидов показал, что среди четырех цветных образцов наблюдались максимальные и минимальные значения содержания 17 видов каротиноидов. Распределение этих компонентов варьировалось среди образцов красного астрагала, причем значительные различия (P<0,05) наблюдались по лютеину и зеаксантину среди четырех цветных образцов. Различия по остальным 15 компонентам не были значительными. На синтез каротиноидов и других компонентов в лекарственных растениях влияют свет, сбор урожая, обработка на производстве и переработка, поэтому формирование различий может быть связано с комплексным воздействием этих факторов.
Результаты исследования PCA показывают, что в распределении каротиноидных компонентов среди четырех образцов красного астрагала сосуществуют перекрестная и общая информация. Характеристики изменения цвета лекарственного сырья Хунци связаны с метаболитами каротиноидов, а компоненты каротиноидов вносят свой вклад в формирование цвета лекарственного сырья Хунци. Результаты HCA показали, что согласованность между субъективной классификацией цвета и классификацией каротиноидных метаболитов была невысокой, а кластеризация не была строго основана на четырех цветах. Типы каротиноидных метаболитов в образцах разных цветов имели определенную степень сходства. В образцах лекарственного растения Хунци одного цвета наблюдались различия в содержании каротиноидных метаболитов, а между цветом и содержанием каротиноидных метаболитов существовала определенная связь. Разные по цвету образцы Хунци имели разные метаболиты, что совпадало с результатами, полученными методом PCA.
Результаты корреляционного анализа показали, что существует взаимосвязь между цветовой ценностью красного астрагала и содержанием каротиноидных метаболитов. Два каротиноидных метаболита имели значительную отрицательную корреляцию в цветовом значении L* красного астрагала, а именно β - криптоауриновая кислота и фиолетово-желтый бутират, и один каротиноидный метаболит имел значительную отрицательную корреляцию в общей разнице цветов Δ E* ab, а именно фиолетово-желтый бутират. Корреляция с другими каротиноидными компонентами была незначительной; Существует значительная положительная корреляция между L * и общей разницей цвета Δ E * ab, а также значительная положительная корреляция между значением цвета b * и C *; Существует значительная положительная или отрицательная корреляция между некоторыми каротиноидными компонентами, что указывает на наличие корреляционной информации в пути биосинтеза каротиноидных компонентов в процессе роста Hongqi. Приведенные выше результаты подтверждают результаты анализа одностороннего ANOVA, PCA и HCA.
Метод сочетания проекции важности переменных VIP и множественных значений разности в модели OPLS-DA был использован для скрининга различных окрасок красного астрагала на наличие каротиноидных метаболитов. Результаты показали, что было 6, 4, 4, 5, 6 и 6 дифференциальных метаболитов каротиноидов, вовлеченных в HC1 коричневый и HC2 красно-коричневый, HC1 коричневый и HC3 красно-коричневый, HC1 коричневый и HC4 желто-коричневый, HC2 красно-коричневый и HC3 красно-коричневый, HC2 красно-коричневый и HC4 желто-коричневый, HC2 красно-коричневый и HC4 желто-коричневый, HC3 красно-коричневый и HC4 желто-коричневый, соответственно. Дифференциальные метаболиты, участвующие в четырех цветах, в основном состояли из 10 веществ, включая альфа-каротин, бета-каротин и лютеин. Эфир лауриновой кислоты, эфир димерной кислоты лютеина, пурпурно-желтый эфир изобутирата, пурпурно-желтый эфир миристиновой кислоты, пыльник желтый, зеаксантин, пурпурно-желтый, лютеин.
По результатам других анализов, два компонента, которые имеют значительную связь с цветовыми показателями, - это β-криптоксантин лауриновой кислоты и пурпурно-желтый бутират. Среди образцов красного астрагала разного цвета есть два компонента со значительными различиями в каротиноидных компонентах, лютеин и зеаксантин, в одностороннем ANOVA. Таким образом, существует в основном 11 компонентов, связанных с цветом красного астрагала, а именно α - каротин, β - каротин, лютеин дилаурат, лютеин димерный эфир кислоты, пурпурно-желтый бутират, пурпурно-желтый мускатный эфир, пыльник желтый, зеаксантин, пурпурно-желтый, лютеин, и β - криптоксантин лауриновая кислота, которые можно разделить на две категории: каротиноиды и лютеин. Благодаря многоуровневой регуляции синтеза, деградации и хранения каротиноидных метаболитов в растительных клетках, а также влиянию таких процессов, как "посадка, сбор, обработка и использование" при производстве лекарственного сырья, общее содержание каротиноидов в лекарственном сырье связано не только с внутренними факторами на пути биосинтеза, но и регулируется внешними факторами. Комплексное воздействие делает содержание и типы каротиноидных компонентов в разных коммерческих лекарственных материалах различными, что приводит к разной окраске растений.
Цвет - это психологическое ощущение, создаваемое электромагнитным излучением или светом, воздействующим на органы зрения человека, под влиянием как физических свойств, так и психологических ощущений. Его сущность - непрерывный физический спектр. Механизм окрашивания лекарственных веществ тесно связан со структурой сопряженной системы их красящих веществ. Переход π→π * в молекулярной сопряженной системе и переход n →π * или n →σ * в сопряженной системе p →π ненасыщенных органических соединений, содержащих гетероатомы, являются основными причинами их окраски. Каротиноидные компоненты в различных образцах красного астрагала относятся к изопреновым соединениям и являются одним из хромогенных компонентов красного астрагала. Все они содержат много сопряженных двойных связей. Коричнево-желтый, желто-коричневый, красновато-коричневый и красно-коричневый цвет красного астрагала может быть обусловлен поглощением дополнительных фиолетовых и зеленых световых полос "электронами основного состояния" его хромогенных компонентов (метаболитов каротиноидов). Кроме того, когда световое излучение сталкивается с рассеивающими частицами во время распространения, рассеивающие частицы разных линий создают различные типы рассеяния, преломления, интерференции и дифракции. Поэтому появление коричнево-желтого, желто-коричневого, красновато-коричневого и красновато-коричневого цвета образцов астрагала может быть связано с переходами электронов и распространением света по сопряженным двойным связям каротиноидных компонентов. С этим связаны такие физические явления, как рассеяние, преломление, интерференция и дифракция, которые происходят при работе с лекарственными травами.
Таким образом, существуют значительные различия в цветовых показателях образцов астрагала коричнево-желтого, красновато-коричневого, красновато-коричневого и желто-коричневого цветов. Существует корреляция между цветовой ценностью и содержанием каротиноидных метаболитов. Среди образцов четырех цветов существует 17 типов каротиноидных компонентов с максимальными и минимальными значениями, и распределение содержания отличается; дифференциальные метаболиты, участвующие в четырех цветах, включают две категории каротиноидов и 11 типов лютеина, а именно α - каротин, β - каротин, лютеин дилаурат, лютеин димерный эфир кислоты, фиолетово-желтый бутират, фиолетово-желтый мускатный эфир, пыльник желтый, зеаксантин, фиолетово-желтый, лютеин, и β - криптоксантин лауриновая кислота. Это одно из красящих веществ, придающих цвет красному астрагалу. Окраска образцов коричнево-желтого, красновато-коричневого, красновато-коричневого и желто-коричневого красного астрагала может быть связана с содержанием и типами каротиноидных метаболитов, упомянутых выше.