陈皮"鲜-干-陈"加工过程中生物活性成分、风味代谢物与微生物群落的动态互作机制及其对品质形成的影响

推荐：本研究针对陈皮(Citri reticulatae pericarpium, CRP)传统加工过程中品质形成机制不明的科学问题，通过UPLC、GC-MS和高通量测序技术，系统解析了"鲜皮-干燥-陈化"全过程中生物活性成分、风味物质与微生物群落的动态演变规律。研究发现30°C烘干可显著提升微生物α多样性(p<0.05)，陈化期(270-360天)Aspergillus成为优势菌属并与黄酮积累呈正相关(p<0.05)，为陈皮标准化加工和质量控制提供了理论依据。

　　

在传统中医药和食品领域，陈皮（Citri reticulatae pericarpium, CRP）作为药食同源的典型代表，其"陈久者良"的品质特性一直缺乏科学阐释。这种芸香科植物 Citrus reticulata Blanco 的干燥果皮，富含黄酮、挥发油等活性成分，但复杂的"鲜皮-干燥-陈化"加工过程中，化学成分与微生物如何协同驱动品质形成，始终是制约产业标准化发展的关键瓶颈。现有研究多聚焦于陈化阶段的孤立时间点，忽视了干燥阶段对微生物群落的"预调控"作用及其对后续陈化的级联影响，这种碎片化认知难以揭示品质形成的连续调控机制。

成都中医药大学药学院西南特色中药资源国家重点实验室的研究团队创新性地采用多组学联用策略，首次系统追踪了CRP从鲜皮到360天陈化的完整加工链条。通过UPLC定量分析黄酮动态，GC-MS解析挥发油组分演变，结合Illumina MiSeq高通量测序技术，揭示了微生物群落与化学成分的互作网络。研究发现30°C烘干能最大程度保留微生物多样性（Chao1指数573.410，Shannon指数5.635），而陈化后期（270-360天）Aspergillus的定植与黄酮含量提升显著相关（p<0.05）。该研究为陈皮加工标准化提供了关键时间节点和微生物调控靶点，相关成果发表在《Food Chemistry: X》。

研究采用的技术路线包括：基于色差仪的外观表征分析，水活度测定仪监测环境参数，UPLC检测总黄酮及单体成分（如橙皮苷hesperidin），GC-MS分析85种挥发性化合物，以及ITS高通量测序解析真菌群落结构。实验样本采自四川金堂县标准化种植基地的"大红袍"柑橘，经7天晒干后于成都自然陈化360天，设置14个时间节点进行纵向追踪。

【3.1 不同干燥方法对CRP微生物群落结构的影响】

比较五种干燥方法发现，30°C烘干（HG30）样品具有最高的微生物α多样性（p<0.05），其特有的NMDS分布模式（坐标-0.28至-0.32/0.06-0.08）表明该条件最利于维持多物种共存。这种早期微生物多样性通过协同代谢、竞争选择等机制，为后期功能菌株（如Aspergillus）的定植创造了生态位。

【3.2 CRP加工过程中温湿度及水分变化】

环境监测显示储存期间温度波动达3-36.9°C，湿度47%-89%，其中7-8月出现最低水分含量（7.8%）和水活度（0.55）。这种周期性波动驱动了微生物群落的演替，特别是270天后高湿度期（RH=81%）促进了Aspergillus的增殖。

【3.3 CRP外观特征变化】

色度分析表明L值（亮度）先升后降，a值（红绿度）持续降低，与"褐变-醇香"的感官变化一致。这种表型演变与微生物驱动的色素合成和结构降解密切相关，如Aspergillus分泌的氧化酶促进了类胡萝卜素转化。

【3.4 黄酮类成分动态变化】

总黄酮从鲜皮的10.4%增至陈皮的13.4%（p<0.01），橙皮苷含量在330天达9.08%。代谢足迹分析揭示橙皮苷（苷元）与橙皮素（苷元）存在转化关系，这种糖苷水解提升了生物利用度。

【3.5 挥发油及风味成分演变】

挥发油得率从14%降至6%，但270天时检出56种化合物达到峰值。热图分析将挥发物分为三类：持续下降的脂肪醛（如壬醛）、先升后降的单萜（如蒎烯），以及后期新增的 floral terpenoids（如乙酸橙花酯）。

【3.6 微生物群落演替】

真菌群落从早期Penicillium优势（鲜皮65%）转变为后期Aspergillus主导（270天15%→360天60%）。UPGMA聚类将360天陈化过程划分为三个特征阶段，其中270-360天为品质形成关键期。

【3.7 成分-微生物关联分析】

Spearman分析显示Aspergillus与总黄酮（r=0.62,p<0.05）、柠檬烯（r=0.58）呈正相关，而Penicillium与这些成分负相关。这种微生物-化学的精准互作，证实了"菌-药"共进化的传统经验。

该研究首次构建了CRP"鲜-干-陈"全过程的品质形成框架，阐明30°C烘干通过调控初始微生物多样性，为后续Aspergillus介导的黄酮转化创造生态条件的级联机制。发现270-360天为品质跃升的关键窗口期，为陈皮"陈化年限"的标准化提供了科学依据。研究成果不仅解决了传统加工工艺标准化难题，更为其他药食两用资源的品质调控提供了范式参考。特别是揭示的Aspergillus-黄酮代谢轴，为开发功能微生物制剂、定向提升陈皮药用价值开辟了新途径。