陈皮陈化年限对香气成分的影响及其抗抑郁作用的GC-IMS/GC-MS/电子鼻与分子模拟分析

本研究通过GC-IMS/GC-MS/电子鼻联用技术，结合感官评价和分子对接模拟，系统分析了不同陈化年限陈皮（CRP）的挥发性成分差异及其抗抑郁机制。发现5年陈化样本香气成分最丰富，且关键化合物（如D-柠檬烯、芳樟醇等）可通过结合5-HT受体（7E2Y）发挥抗抑郁作用，为开发天然抗抑郁香氛或食品提供了理论依据。

　　

研究背景与意义

陈皮（Citri Reticulatae Pericarpium, CRP）作为传统药食两用材料，其品质与陈化年限密切相关。随着陈化时间延长，陈皮中挥发性成分会发生变化，但关于其香气成分的动态演变规律及其与功能活性的关联尚未明确。尤其在现代社会抑郁症高发的背景下，探索陈皮香气成分的抗抑郁机制，对开发天然情绪调节产品具有重要意义。然而，现有研究存在三个关键问题：一是缺乏多技术联用对陈皮挥发性成分的系统分析；二是陈化年限与香气品质的量化关系不清晰；三是香气成分抗抑郁的分子机制尚未阐明。

研究方法与技术路线

研究团队选取1年（1Y）、3年（3Y）、5年（5Y）、7年（7Y）和10年（10Y）陈化的新会陈皮为样本，采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）和气相色谱-质谱（GC-MS）进行挥发性成分定性与定量分析，辅以电子鼻（E-nose）和感官评价区分香气特征差异。通过扫描电镜（SEM）观察表皮气孔结构变化，并采用分子对接技术（AutoDock Tools）探究10种关键香气化合物与5-HT受体（PDB ID: 7E2Y）的相互作用机制。

研究结果

3.1. GC-IMS揭示陈化年限对挥发性成分的影响

通过GC-IMS三维图谱和指纹图谱分析，共鉴定出96种挥发性化合物。1Y和3Y样本以甜橙、柠檬样香气为主，含较多己醛、(Z)-3-己烯醇等青草香成分；5Y样本香气最复杂，兼具花果香（芳樟醇）和木质香（γ-萜品烯）；7Y和10Y样本则显著增加松木香（α-蒎烯）和药香（γ-杜松烯）。

3.2. GC-MS定量关键活性成分

5Y样本中β-罗勒烯（甜香）、β-月桂烯（辛辣）、D-柠檬烯（柑橘香）等10种关键成分含量最高，其总峰面积是1Y样本的2.3倍。值得注意的是，芳樟醇（ floral）和α-松油醇（ woody）在7Y后含量增长显著，可能与陈化过程中单萜类氧化反应有关。

3.3. 感官与电子鼻评价

感官评分显示5Y样本的"愉悦感"和"清爽感"得分最高（8.5/10），而1Y样本虽果香浓郁但层次单一。电子鼻雷达图表明W5S（氮氧化物）和W1W（硫化物）传感器对陈化差异响应最敏感，PCA分析进一步证实5Y样本处于1-3Y与7-10Y样本的风味过渡区。

3.4. 微观结构演变

SEM观察发现：1Y样本气孔大且凹陷，5Y时气孔周围出现凸起结构，10Y样本气孔扩张至初始的1.8倍。这种变化可能与酶促褐变导致的组织软化相关，为香气释放提供物理通道。

3.5. 分子对接揭示抗抑郁机制

芳樟醇以-5.1 kcal/mol结合能嵌入5-HT受体疏水口袋，与VAL117、PHE362等残基形成烷基-π相互作用；D-柠檬烯则通过范德华力与TRP358结合。10种化合物中，γ-杜松烯（-6.3 kcal/mol）结合最强，其三维构象与血清素天然配体高度重叠。

结论与展望

本研究首次建立陈化年限-香气成分-抗抑郁活性的关联模型，明确5年陈化陈皮在香气多样性和功能成分上的优势。分子机制上，发现萜烯类化合物可通过模拟血清素作用调节情绪。该成果发表于《Journal of Agriculture and Food Research》，不仅为陈皮品质评价提供新标准，更为开发靶向5-HT受体的植物源抗抑郁制剂奠定基础。未来可结合人工智能优化活性成分组合，推动陈皮高值化利用。