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Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 8549 (2022) Citare questo articolo

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L'analisi multielementare è ampiamente utilizzata per identificare le origini geografiche delle piante. Lo scopo di questo studio era di esplorare la fattibilità della combinazione della chemiometria con l'analisi multi-elemento per la classificazione di Codonopsis Radix proveniente da diverse regioni produttrici della provincia di Gansu (Cina). Sono stati raccolti un totale di 117 campioni di Codonopsis Radix provenienti da 7 contee della provincia di Gansu. La spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS) è stata utilizzata per la determinazione di 28 elementi (39 K, 24 Mg, 44Ca, 27Al, 137Ba, 57Fe, 23Na, 88Sr, 55Mn, 66Zn, 65Cu, 85Rb, 61Ni, 53Cr, 51 V, 7Li, 208Pb, 59Co, 75As, 133Cs, 71 Ga, 77Se, 205Tl, 114Cd, 238U, 107Ag, 4Be e 202Hg). Tra i macroelementi, 39 K ha mostrato il livello più alto, mentre 23Na ha mostrato il valore di contenuto più basso. I microelementi hanno mostrato l'ordine di concentrazione di: 88Sr > 55Mn > 66Zn > 85Rb > 65Cu. Tra gli oligoelementi, 53Cr e 61Ni hanno mostrato un contenuto più elevato e 4Be non è stato rilevato in tutti i campioni. La differenziazione intra-regionale è stata eseguita mediante analisi delle componenti principali (PCA), analisi dei cluster (CA) e algoritmi di apprendimento supervisionato come analisi discriminante lineare (LDA), k-nearest neighbors (k-NN), support vector machines (SVM) e foreste casuali (RF). Tra questi, il modello RF ha ottenuto i risultati migliori con un tasso di precisione del 78,79%. L'analisi multielementare combinata con RF si è rivelata un metodo affidabile per identificare le origini di Codonopsis Radix nella provincia di Gansu.

La Codonopsis Radix viene normalmente utilizzata in sostituzione del costoso ginseng, che è una delle medicine tradizionali cinesi più comuni1. Codonopsis Radix ha varie proprietà medicinali, come immunomodulatorie2, antitumorali3, protettive gastrointestinali4, antidiabetiche5 e attività di regolazione della flora intestinale6. Grazie alle sue buone proprietà nutrizionali, la Codonopsis Radix è anche un importante materiale alimentare per tè, vino, zuppe, gesso, porridge, ecc.7 Essendo un materiale medicinale cinese con la stessa origine della medicina e del cibo, la Codonopsis Radix è assolutamente popolare in Asia paesi come Cina, Giappone, Corea del Sud, Singapore e altri8. La Cina è un importante produttore ed esporta Codonopsis Radix di alta qualità in altri paesi. In Cina, la Codonopsis Radix è stata coltivata nelle province di Gansu, Shanxi, Sichuan, Hubei, Yunnan e Chongqing. Tra questi, la Codonopsis Radix proveniente dalle aree di produzione del Gansu è di buona qualità e ad un prezzo elevato. Alcune contee nel sud-est della provincia di Gansu sono le aree di produzione più importanti di Codonopsis Radix in Cina e rappresentano oltre l'80% della produzione totale, come Weiyuan, Lintao, Longxi, Zhang, Min, Tanchang e Wen9. Le condizioni naturali uniche di questi luoghi sono la garanzia per la produzione di Codonopsis Radix di alta qualità, come l'altitudine, il suolo, le precipitazioni e il sole10. La composizione degli elementi inorganici nelle piante è influenzata da fattori genetici e ambientali. La composizione del suolo e le variazioni climatiche possono influenzare il contenuto di elementi nelle piante11. Pertanto, è necessario comprendere i livelli di espressione finale degli elementi nella Codonopsis pilosula. Tuttavia, le ricerche correlate sono limitate.

Negli ultimi anni i consumatori prestano sempre più attenzione alla tracciabilità geografica e all’autenticità delle erbe, perché questi aspetti sono diventati indicatori della loro qualità e sicurezza12. Pertanto, è di grande importanza per le economie della provincia del Gansu garantire l’origine geografica della Codonopsis Radix. Tuttavia non esisteva alcuna relazione sulla tracciabilità delle origini della Codonopsis Radix.

L'analisi multi-elemento è comunemente utilizzata per la tracciabilità dell'origine delle piante, poiché gli elementi inorganici non vengono metabolizzati durante il processo metabolico e sono strettamente correlati agli ambienti pedoclimatici delle aree di impianto. La spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS) è un metodo stabile ed efficace per la determinazione di più elementi con sensibilità più elevate rispetto ai metodi comuni13,14,15. Il contenuto elementare combinato con la chemiometria è stato utilizzato come potente strumento per la differenziazione delle origini geografiche delle piante16,17. Richter et al. hanno utilizzato tecniche di apprendimento automatico e ICP-MS per prevedere con successo le origini geografiche di campioni di asparagi bianchi provenienti da Polonia, Cina, Paesi Bassi, Grecia, Germania, Spagna e Perù18. Canizo et al. ha ottenuto la classificazione delle uve prodotte in diversi vigneti nella provincia di Mendoza (Argentina) sulla base di analisi multielemento e tecniche chemiometriche10. Pertanto, potrebbe essere una strategia efficace distinguere le origini geografiche della Codonopsis Radix nella provincia del Gansu.