Unveiling the Chemical Composition Differences in Ginseng Extract Fermentation Using LC/Q-TOF Technology and Multilevel Qualitative Analysis Strategies

Význam tématu

Ginseng je ceněná tradiční medicína bohatá na ginsenosidy které jsou zodpovědné za jeho terapeutické vlastnosti.
Fermentace může významně ovlivnit složení a bioaktivitu těchto sloučenin což otevírá nové možnosti pro vývoj účinnějších ginsengových produktů.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo analyzovat rozdíly v chemickém složení extraktu z ginsengu před a po fermentaci.
Byla použita technologie LC Q TOF v kombinaci s multilevel kvalitativní analýzou k odhalení proměn v ginsenosidech a k identifikaci nových metabolitů.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky ginsengu před a po fermentaci byly homogenizovány vortexem a ultrazvukem a extrahovány směsí vody a methanolu.
Separační metoda probíhala na sloupci Agilent InfinityLab Poroshell EC C18 s gradientem v délce 35 minut.
Analýzy probíhaly na 1290 Infinity II LC systému spojeném s 6546 LC Q TOF přístrojem.
Pro zpracování dat a strukturovou anotaci byly využity:

• MassHunter Explorer
• TCM PCDL knihovna
• SIRIUS CSI FingerID
• feature based molecular networking

Hlavní výsledky a diskuse

PCA analýza prokázala jasné oddělení před a po fermentaci naznačující významné změny v chemickém profilu.
Volcano plot identifikoval 33 ginsenosidů s rozdílnou abundancí nejvíce stoupl obsah Rg3.
SIRIUS CSI FingerID umožnil anotaci nových malonylovaných a acetylovaných derivátů ginsenosidů.
Molecular networking odhalilo strukturovou diverzitu a biotransformační dráhy včetně acyl a glykosidické hydrolýzy a oxidace.

Přínosy a praktické využití metody

Nabyté znalosti umožňují optimalizovat fermentační procesy pro výrobu ginsengových doplňků s vyšší bioaktivitou.
Metoda je vhodná pro QA QC v průmyslové výrobě a pro vývoj nových nutričních nebo farmaceutických přípravků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj může zahrnovat integraci s kvantitativními metodami pro monitoring biotransformačních kinetik.
Rozšíření na jiné botanické extrakty a aplikace personalizované medicíny.
Využití umělé inteligence pro automatickou identifikaci a předvídání funkčních metabolitů.

Závěr

LC Q TOF v kombinaci s multilevel kvalitativní analýzou cíleně odhalila komplexní změny ginsenosidů během fermentace.
Získaná data přispívají k vývoji funkčních ginsengových produktů s potenciálně zvýšenou účinností.

Reference

1. Hou M, Wang R, Zhao S, Wang Z Ginsenosides in panax genus and their biosynthesis Acta Pharmaceutica Sinica B 2021
2. Dührkop K, Fleischauer M, Ludwig M, Aksenov AA, Böcker S SIRIUS 4 rapid tool for turning tandem mass spectra into metabolite structure information Nature Methods 2019 16 4
3. Wang M, Carver JJ, Phelan VV, Sanchez LM, Bandeira N Sharing and community curation of mass spectrometry data with global natural products social molecular networking Nature Biotechnology 2016 34 8 828 837
4. Leung K, Wong A Pharmacology of ginsenosides a literature review Chinese Medicine 2010 5 1 20