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Scientific Reports volume 12, Artigo número: 8549 (2022) Citar este artigo

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A análise multielementar é amplamente utilizada para identificar as origens geográficas das plantas. O objetivo deste estudo foi explorar a viabilidade de combinar quimiometria com análise multielementar para classificação de Codonopsis Radix de diferentes regiões produtoras da província de Gansu (China). Um total de 117 amostras de Codonopsis Radix de 7 condados da província de Gansu foram coletadas. A espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) foi utilizada para a determinação de 28 elementos (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). Entre os macroelementos, o 39K apresentou o nível mais alto, enquanto o 23Na apresentou o menor valor de conteúdo. Os microelementos apresentaram concentrações da ordem de: 88Sr > 55Mn > 66Zn > 85Rb > 65Cu. Entre os oligoelementos, 53Cr e 61Ni apresentaram maior teor e 4Be não foi detectado em todas as amostras. A diferenciação intra-região foi realizada por análise de componentes principais (PCA), análise de cluster (CA) e algoritmos de aprendizagem supervisionada, como análise discriminante linear (LDA), k-vizinhos mais próximos (k-NN), máquinas de vetores de suporte (SVM) e florestas aleatórias (RF). Dentre eles, o modelo RF teve o melhor desempenho com taxa de acurácia de 78,79%. A análise multielementar combinada com RF foi um método confiável para identificar as origens de Codonopsis Radix na província de Gansu.

Codonopsis Radix é normalmente usado como substituto do caro ginseng, que é um dos medicamentos tradicionais chineses mais comuns1. Codonopsis Radix possui diversas propriedades medicinais, como atividades imunomoduladoras2, anticancerígenas3, de proteção gastrointestinal4, antidiabéticas5 e de regulação da flora intestinal6. Devido às suas boas propriedades nutricionais, Codonopsis Radix é também um importante material alimentar para chá, vinho, sopa, gesso, mingaus, etc.7 Como material medicinal chinês com a mesma origem dos medicamentos e alimentos, Codonopsis Radix é absolutamente popular na Ásia países como China, Japão, Coreia do Sul, Singapura et al8. A China é um grande produtor e exporta Codonopsis Radix de alta qualidade para outros países. Na China, Codonopsis Radix foi cultivado nas províncias de Gansu, Shanxi, Sichuan, Hubei, Yunnan e Chongqing. Entre eles, o Codonopsis Radix das áreas de produção de Gansu é de boa qualidade e alto preço. Alguns condados no sudeste da província de Gansu são as áreas de produção mais importantes de Codonopsis Radix na China e respondem por mais de 80% da produção total, como Weiyuan, Lintao, Longxi, Zhang, Min, Tanchang e Wen9. As condições naturais únicas destes locais são a garantia para a produção de Codonopsis Radix de elevada qualidade, tais como altitude, solo, precipitação e insolação10. A composição dos elementos inorgânicos nas plantas é influenciada por fatores genéticos e ambientais. A composição do solo e a variação climática podem influenciar o conteúdo de elementos nas plantas11. Portanto, é necessário compreender os níveis finais de expressão dos elementos em Codonopsis pilosula. No entanto, as pesquisas relacionadas são limitadas.

Nos últimos anos, os consumidores prestam cada vez mais atenção à rastreabilidade geográfica e à autenticidade das ervas, porque estes aspectos se tornaram indicadores da sua qualidade e segurança12. Portanto, é de grande importância para as economias da província de Gansu garantir a origem geográfica do Codonopsis Radix. No entanto, não houve nenhum relatório sobre a rastreabilidade das origens do Codonopsis Radix.

A análise multielementar é comumente utilizada para rastreabilidade da origem das plantas, porque os elementos inorgânicos não são metabolizados durante o processo metabólico e estão intimamente relacionados com os ambientes edafoclimáticos das áreas de plantio. A espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS) é um método estável e eficaz para determinação de múltiplos elementos com sensibilidades mais altas do que os métodos comuns13,14,15. O conteúdo elementar aliado à quimiometria tem sido utilizado como uma poderosa ferramenta para a diferenciação das origens geográficas das plantas16,17. Richter et al. usaram técnicas de aprendizado de máquina e ICP-MS para prever com sucesso as origens geográficas de amostras de espargos brancos da Polônia, China, Holanda, Grécia, Alemanha, Espanha e Peru18. Canizo et al. alcançaram a classificação de uvas produzidas em diferentes vinhedos da província de Mendoza (Argentina) com base em análises multielementares e técnicas quimiométricas10. Portanto, pode ser uma estratégia robusta distinguir as origens geográficas de Codonopsis Radix na província de Gansu.