代谢组学揭示不同品种甘草干燥过程中品质与黄酮生物合成通路的差异调控机制

本研究针对甘草干燥过程中黄酮类成分稳定性差、品种差异机制不明的问题，通过45-65°C热风干燥技术，结合代谢组学分析，发现60°C为最佳干燥温度，此时两种甘草总酚含量达峰值（G. inflata 2.42 mg GAE/g，G. uralensis 2.46 mg GAE/g），并鉴定出24种差异黄酮代谢物。研究为甘草产地初加工提供了关键理论依据，发表于《Food Chemistry: X》。

　　

甘草作为传统药用植物，其根茎中富含的黄酮类成分具有抗氧化、抗炎和抗肿瘤等多种生物活性，广泛应用于医药和食品领域。然而，新鲜甘草难以储存，易受霉菌污染，干燥处理成为保证其品质的关键步骤。但干燥过程中的温度控制对黄酮类成分的稳定性、含量及生物活性的影响尚不明确，尤其是不同甘草品种间的差异机制更是缺乏系统研究。此外，目前关于甘草的研究多集中于后期治疗应用，对其原产地初加工阶段的代谢调控研究几乎空白。

为解决这些问题，来自中国的研究团队以新疆地区的两种主要甘草品种——Glycyrrhiza uralensis和Glycyrrhiza inflata为研究对象，采用45-65°C热风干燥技术，结合代谢组学分析，系统探究了干燥温度对甘草品质和黄酮生物合成通路的影响。研究通过干燥动力学曲线、总酚含量测定、抗氧化活性评估及LC-MS/MS代谢组学技术，揭示了不同品种甘草在干燥过程中的代谢差异及其调控机制。

研究首先通过干燥动力学分析发现，65°C干燥时间最短（1.75小时），45°C最长（3.75小时），且G. inflata干燥速率略高于G. uralensis。总酚含量测定显示，60°C干燥时两种甘草的总酚含量均达到峰值（G. inflata 2.42 mg GAE/g，G. uralensis 2.46 mg GAE/g），但干燥显著降低了其抗氧化活性，其中G. uralensis的DPPH清除率（92.35%降至59.73%）始终高于G. inflata（82.35%降至45.52%）。

代谢组学分析鉴定出12类77种黄酮代谢物，包括异黄酮、黄酮醇和查尔酮等。差异代谢物分析发现，干燥后的G. inflata和G. uralensis之间存在24种差异代谢物，其中19种上调、5种下调。值得注意的是，干燥后两种甘草的liquiritin（甘草苷）含量变化趋势相反：G. inflata降低7.72%，而G. uralensis增加6.27%。进一步分析表明，naringenin-7-glucoside（柚皮素-7-葡萄糖苷）在干燥过程中可能通过β-葡萄糖苷酶水解转化为liquiritin的前体naringenin（柚皮素），从而影响其含量。此外，干燥后新生成的liquiritigenin（甘草素）和isoliquiritigenin（异甘草素）含量显著增加，可能与热应激下苯丙氨酸代谢通路的激活有关。

KEGG通路富集分析揭示，差异代谢物主要富集于异黄酮生物合成、次生代谢物合成和类黄酮生物合成等通路。其中，formononetin（芒柄花素）、genistein（染料木素）和sakuranetin（樱花素）等物质的表达上调，而luteolin（木犀草素）则下调。这些变化可能与干燥过程中抗氧化活性降低密切相关。

研究结论表明，60°C是甘草干燥的最佳温度，能最大限度保留黄酮类活性成分。G. uralensis在干燥后整体品质优于G. inflata，其代谢调控机制更有利于黄酮类物质的稳定。该研究不仅为甘草产地初加工提供了科学依据，还通过代谢组学技术阐明了干燥应激下黄酮生物合成的关键通路差异，为后续开发高品质甘草产品奠定了理论基础。论文的创新性在于首次系统比较了不同甘草品种干燥过程中的代谢差异，并揭示了liquiritin和liquiritigenin的动态转化机制，填补了该领域的研究空白。

未来研究可进一步探索其他干燥方法（如远红外干燥）对甘草代谢物的影响，并结合转录组学深入解析黄酮合成关键酶（如PAL和CHS）的调控网络，为甘草品质精准调控提供更全面的技术支撑。