麸炒枳壳多维动态变化与质量控制机制研究：基于FT-NIRS的加工科学解析与标准化策略

为解决麸炒枳壳（Aurantii Fructus, AF）因刺激性限制其食品化应用的问题，山东中医药大学等机构研究人员通过多维度分析（形态学、色度、水分状态、挥发性/非挥发性成分及生物活性）结合傅里叶变换近红外光谱（FT-NIRS），揭示了加工过程中微观结构、活性成分与功效的动态变化规律，并建立CNN模型实现水分快速预测。该研究为AF功能食品开发提供了标准化质量控制策略，发表于《Food Research International》。

　　

枳壳（Aurantii Fructus, AF）作为药食同源物质，因其独特的香气和促进健康的特性，在食品调味品和传统中药中广泛应用。然而，生枳壳（RAF）的强烈刺激性限制了其直接应用，而麸炒加工可显著改善这一缺陷。尽管已有研究关注麸炒枳壳（PAF）的化学成分和药理作用，但加工过程中的多维动态变化机制及质量控制策略仍不明确。此外，水分含量作为影响产品质量的关键参数，其精准控制对确保安全性和功效至关重要。

为解决这些问题，山东中医药大学联合山东省科学院等机构的研究团队开展了一项综合性研究。通过扫描电镜（SEM）和色度分析揭示了AF从致密到多孔的微观结构转变及颜色参数（L
/a
/b^*
）的动态变化；利用低场核磁共振（LF-NMR）阐明了水分迁移规律；结合顶空-气相色谱-质谱（HS-GC-MS）和高效液相色谱（HPLC）定量分析了d-柠檬烯等挥发性成分的减少及5-羟甲基糠醛（5-HMF）等非挥发性成分的增加；通过体外实验和斑马鱼模型证实了PAF抗氧化、抗炎及促进胃肠动力活性的增强。研究进一步采用傅里叶变换近红外光谱（FT-NIRS）结合卷积神经网络（CNN）构建了水分预测模型，实现了加工终点的快速无损监测。

主要技术方法
研究采用SEM观察形态学变化，LF-NMR分析水分状态，HS-GC-MS和HPLC检测化学成分，体外抗氧化（DPPH/ABTS法）和抗炎（LPS诱导巨噬细胞模型）实验结合斑马鱼胃肠蠕动评估生物活性，FT-NIRS结合CNN建模实现质量控制。样本来自山东一方制药有限公司，加工参数为280±5°C、20Hz滚筒频率。

研究结果

1. 形态与颜色变化：SEM显示RAF呈致密结构，PAF转为多孔架构；色度分析表明加工后亮度（L
   ）降低，红/黄色度（a
   /b^*
   ）及色差（ΔE）显著增加。
2. 水分动态：LF-NMR检测到结合水（T₂₁
   ）和自由水（T₂₂
   ）信号减弱，表明水分迁移性降低。
3. 成分转化：HS-GC-MS显示d-柠檬烯等挥发性物质减少，HPLC检测到5-HMF及苷元类成分增加。
4. 生物活性增强：PAF的DPPH清除率提升40%，抗炎因子（TNF-α/IL-6）抑制率提高35%，斑马鱼肠蠕动速度加快25%。
5. 质量控制：FT-NIRS结合CNN模型对水分预测的R²
   达0.98，RMSE为0.15%。

结论与意义
该研究首次系统阐明了麸炒枳壳加工过程中“结构-成分-功效”的协同变化机制，证实热加工通过孔隙率增加促进成分溶出，同时水分调控和Maillard反应（美拉德反应）共同驱动活性成分转化与功效提升。FT-NIRS-CNN模型的建立为工业化生产提供了实时监控工具，解决了传统经验式加工的标准化难题。研究成果不仅深化了对中药炮制科学原理的认识，也为功能食品产业开发安全、高效的AF产品提供了数据驱动的解决方案，对推动中医药现代化和国际化具有重要意义。