姜汁炮制对杜仲皮挥发性成分及感官特性的影响：基于GC×GC-TOF-MS、电子鼻与机器学习的多维度解析

为解决传统中药炮制标准化缺失、化学转化途径不明及质量标志物(Q-markers)未定等难题，研究人员采用GC×GC-TOF-MS结合电子鼻技术与机器学习，系统揭示了姜汁炮制杜仲皮(G-EC)中173种新生和64种消失的挥发性成分，鉴定出65种关键风味物质，并建立可解释性分类模型，为中药炮制现代化提供理论依据。

　　

在传统中医药宝库中，杜仲皮(Eucommiae Cortex, EC)作为具有2000多年应用历史的珍贵药材，其"强筋骨、益肝肾"的功效在《神农本草经》中早有记载。然而当这味古老药材遇上姜汁炮制这一传统工艺时，却面临着现代科学验证的三大挑战：炮制过程中究竟发生了哪些化学变化？如何量化炮制前后的品质差异？哪些成分可以作为质量控制的标准答案？这些问题的解答不仅关乎传统工艺的科学性验证，更直接影响中药现代化进程。

为破解这些难题，中国某研究机构（根据CRediT声明推测为国内机构）的研究团队在《Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis》发表了一项创新研究。他们巧妙融合了多维分析技术：采用全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC×GC-TOF-MS)实现2806种挥发性成分的高通量检测；运用电子鼻(E-nose)技术捕捉样品的气味指纹；结合机器学习算法构建分类模型，并引入SHAP值解释关键特征贡献度。这种"高精度检测+智能分析"的研究范式，为中药炮制研究树立了新标杆。

【Sample preparation】
研究选取未经处理的EC切片作为对照，实验组采用15mL 10%姜汁浸润1小时后，在180℃下炮制5分钟制备G-EC样品。这种标准化处理流程确保了实验的可重复性。

【EC and G-EC sample total ion chromatogram (TIC) analysis】
通过GC×GC-TOF-MS获得的TIC图谱显示，炮制后样品中新生成173种挥发性化合物，同时有64种原有成分消失。这种化学组成的显著变化，直观印证了姜汁炮制对EC化学成分的深刻影响。

【结论】
研究最终揭示：姜汁炮制使EC挥发性组分发生显著重构，G-EC中木质调、草药香、清新感和薄荷味显著增强。鉴定出的十二醛(Dodecanal)、β-红没药醇(β-Bisabolol)、2-十一醇(2-Undecanol)和2-十一酮(2-Undecanone)四种物质可作为潜在Q-markers。电子鼻分析进一步确认烷烃、醇类和含硫化合物是区分EC与G-EC的关键差异物。

这项研究的科学价值在于：首次系统阐明了姜汁炮制诱导的EC挥发性成分转化规律，建立的机器学习分类模型准确率达96.7%，SHAP分析使模型具有可解释性。这不仅为中药炮制工艺优化提供了量化依据，更开创性地将风味组学与人工智能相结合，为传统医药研究提供了"化学成分-感官特性-智能评价"三位一体的研究范式。该成果对推动中药质量控制从经验判断向科学计量转变具有里程碑意义，也为其他传统药材的现代化研究提供了可借鉴的技术路线。