基于感官组学与化学组分联用技术探究栀子炒制过程中焦香味的物质基础与形成途径

为解决栀子炒制过程中焦香味的物质基础与形成途径不明确的问题，研究人员通过电子眼、HPLC、电子鼻、HS-SPME-GC-MS、GC-IMS和ROAV等多技术联用，系统分析了栀子生品(SZZ)与炒制品(JZZ)的色泽、非挥发性成分及香气特征。研究发现炒制后样品色度值降低，氮氧化物、硫化物和芳香族化合物是气味差异的关键物质，筛选出28种关键风味成分，并揭示了其与美拉德反应、焦糖化反应及脂质氧化的相关性。该研究为栀子炮制工艺的精准监控提供了科学依据，推动了中药炮制从经验传承向精准制造的转变。

　　

栀子作为药食两用的传统中药材，因其苦寒特性不适宜脾胃虚寒者使用，而炒制可缓解其寒性并产生独特焦香味。然而，这种焦香味的物质组成与形成机制长期不明，制约了炮制工艺的标准化。针对这一科学问题，中国中医科学院中药研究所的研究团队通过多学科技术融合，揭示了栀子炒制过程中焦香味的化学本质与生成路径，相关成果发表在《Food Chemistry: X》。

研究采用电子眼量化色泽变化，HPLC分析非挥发性成分（如单糖、环烯醚萜苷等），结合电子鼻、HS-SPME-GC-MS和GC-IMS构建感官组学平台，并通过ROAV筛选关键风味成分。样本为江西产栀子生品(SZZ)及按《中国药典》260℃炒制15分钟的炮制品(JZZ)。

电子眼分析显示炒制后样品L、a、b^*值显著下降，表明颜色由亮黄转为暗褐，符合非酶褐变特征。HPLC检测发现游离葡萄糖(C2)、栀子苷(C5)等9种成分含量显著变化，提示其可能作为美拉德反应前体。电子鼻数据表明W1W(硫化物)、W5S(氮氧化物)传感器响应值提升，PCA分析证实这些物质与焦香味密切相关。

GC-MS与GC-IMS联用共鉴定402种挥发性成分，其中GC-MS检测到116种（含11类物质），GC-IMS检出286种（含210种明确结构）。技术互补性分析显示：GC-MS更擅长大分子稳定性成分（如醛酮类），而GC-IMS对小分子挥发性物质（如吡嗪类）灵敏度更高。通过PLS-DA和VIP>1筛选出82种差异成分，其中2-甲基-3-呋喃硫醇等16种关键风味成分的ROAV值≥1，具有焦香、烤肉等特征气味。

相关性分析构建了"智能感官-非挥发性成分-关键风味成分"网络，发现半乳糖醛酸(C1)、栀子苷(C5)等与风味成分呈显著负相关，证实其通过美拉德/焦糖化反应转化为含氮杂环、呋喃类物质。脂质氧化指标显示炒制后过氧化值降低但茴香胺值升高，表明次级氧化产物增加，生成醛酮类风味物质。

研究首次系统阐明栀子焦香味的形成机制：以美拉德反应为核心，焦糖化反应为辅助，脂质氧化参与风味修饰。筛选的28种关键成分（如肉桂醛、2-戊基吡啶）不仅可作为炮制终点监控指标，部分还具有降血糖（肉桂醛）、抗抑郁（玫瑰氧化物）等潜在药理活性。该研究通过多组学技术融合，为中药"气味-药效"理论提供科学依据，其技术路线可推广至山楂、神曲等炒焦类药材研究。未来结合分子感官科学，有望揭示焦香味成分与健脾效应的关联，推动中药炮制工艺的智能化升级。

讨论部分指出，GC-IMS数据库在低阈值化合物检测方面具有优势，但需建立中药专属谱库以完善环烯醚萜衍生物等特有成分的数据。此外，焦香味成分的协同效应可能增强药物归经作用，其应用可延伸至真伪鉴别、芳香疗法及农业驱虫等领域。研究局限性在于部分TCM挥发物质谱图缺失，未来需通过多机构协作构建整合多组学的"气味-药效"数据库。