基于正己烷可提取挥发性/半挥发性化合物特征谱和感官香气特征对玫瑰茄花萼制剂的鉴别

《Food Chemistry》：Differentiation of roselle calyx preparation by hexane-extractable volatile/semi-volatile profiles and sensory aroma characteristics

　　

•锦葵萼片制剂显示出不同的挥发性/半挥发性和香气特征。
•日晒/烘干机干燥样品显示出与新鲜萼片更为相似的化合物特征。
•挥发性/半挥发性特征的变化可能意味着新鲜萼片发生了化学变化。
•化合物映射显示出与感官香气映射相似的聚类趋势。
•泡沫干燥粉与新鲜锦葵萼片具有不同的特征。

引言

玫瑰红（木槿，Hibiscus sabdariffa L.）是一种广泛食用的花卉，通常以整朵花或更具体地说去籽萼片的形式使用。新鲜和干燥的萼片常被制备成泡茶或茶饮，也可加工成糖浆、果汁、发酵饮料、果酱和果泥（Juhari等人，2021）。此外，玫瑰红常被加工成提取物或粉末，并添加到各种食品产品中，包括蛋糕、面包、饼干和糖果（Hernández-Nava等人，2023；Marak等人，2022）。

新鲜玫瑰红萼片尤其富含花青素和抗坏血酸，分别含有约41.70毫克矢车菊素-3-葡萄糖苷当量（CGE）/100克和186.40毫克/100克，这对玫瑰红强大的抗氧化特性有显著贡献（Singh等人，2011）。新鲜玫瑰红萼片的甲醇提取物已显示出强大的自由基清除活性，对1,1-二苯基-2-苦肼基（DPPH）的IC50值为0.17毫克RE/100克，对应的抗氧化活率为79.70%（Singh等人，2011）。在不同溶剂提取的玫瑰红萼片提取物中，乙酸乙酯提取物也显示出比其他提取物更高的抗氧化活性（Kebede等人，2025）。

干燥在延长玫瑰红保质期方面起着关键作用，因为它降低了水分含量，并便于将其加工成各种玫瑰红基增值产品。然而，热干燥技术已知会影响植物材料的化学组成，包括生物活性化合物。Wu等人（2018）报告干燥后的玫瑰红萼片中花青素含量降至0.36毫克CGE/100克，而Juhari等人（2021）观察到干燥导致理化特性和挥发性特征发生变化。这些影响主要归因于热降解，其程度取决于所使用的干燥方法和提取技术。

热敏感化合物的变化可能会改变挥发性成分（Juhari等人，2021）。尽管此前已有关于玫瑰红挥发性物质变化的报告，但关于特定制备方法，特别是使用不同稳定剂（TBM和SP）的泡沫干燥法、烘干机干燥和日晒干燥如何影响挥发性组成和感官香气特征的信息仍然有限。虽然玫瑰红的挥发性物质和感官特性此前已得到研究，但将不同的玫瑰红制备方法与新鲜玫瑰红进行比较评估，以评价其益处与新鲜萼片的接近程度，这方面仍有限制。因此，本研究应用基于正己烷浸渍的挥发性特征表征方法，通过正己烷可提取化合物的挥发性分析，确定与新鲜玫瑰红挥发性特征最接近的制备方式，且在提取过程中不进行任何热处理。此外，还评估了感官香气属性及其强度，以确定香气特征与新鲜玫瑰红最为相似的制备方法。

为弥补这一空白，本研究使用相同的玫瑰红萼片样品调查了几种制备方法。采用主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）映射来识别不同制备物与新鲜玫瑰红萼片相关的挥发性和感官香气特征模式。理想的制备方法被认为是产生与新鲜玫瑰红萼片挥发性和香气特征最为相似的制剂。预期传统干燥方法，如日晒干燥和温度低于100°C的烘干机干燥，会导致最终制备物的挥发性化合物相对较小的变化。泡沫干燥法因成本效益和能源效率被引入作为一种替代食品干燥方法，可能提供传统干燥方法的潜在替代方案。因此，将泡沫干燥法与传统干燥方法进行比较对于评估其对玫瑰红萼片挥发性化合物的影响至关重要。然而，不同制备方法对玫瑰红萼片挥发性特征的影响仍未得到充分表征。挥发性特征的变化也可能为了解不同干燥过程导致的植物材料化学组成变化提供有用的见解。

气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）结合溶剂提取常用于表征植物材料的挥发性特征（Gonzalez-Palomares等人，2009；Hapsari & Setyaningsih，2021；Juhari等人，2021；Tahir等人，2017）。浸渍是最实用和传统的液-液萃取方法，用于此类分析（Ariyabukalakorn等人，2019）。室温下进行的浸渍旨在最大限度地减少提取过程中挥发性化合物的热改变。先前研究报告指出，提取过程中的加热，如蒸馏，会促进不饱和化合物的氧化并产生新的香气物质，导致挥发性特征与原始样品不同（Fan等人，2025）。因此，室温浸渍被认为是保留玫瑰红萼片天然挥发性特征和香气特性的更合适的方法。

浸渍依赖于溶解度原理，因此需要根据极性、沸点、与GC-MS分析的兼容性、可获得性和成本等因素仔细选择萃取溶剂。本研究选择GC级正己烷作为萃取溶剂，因其非极性和相对较低的沸点，便于在相对温和的条件下去除溶剂，并有助于最小化提取后溶剂蒸发过程中的热暴露（Novaes等人，2023）。

在本研究中，正己烷与蒸馏水结合形成双相萃取系统，以促进浸渍过程中的样品均质化和传质。玫瑰红萼片样品在蒸馏水和正己烷的混合系统中进行均质化，在破坏植物组织的同时，促进疏水性挥发性化合物分配到有机相。水相促进样品均质化和细胞内成分的释放，而正己烷作为不混溶的非极性溶剂，选择性提取非极性挥发性和半挥发性化合物，用于后续的GC-MS分析。正己烷-水体系使疏水性挥发性化合物分配到有机相，同时最大限度地减少极性基质成分的共提取。相比之下，极性更强的溶剂体系，如甲醇-水，可能提取更广泛的基质成分，包括糖和其他极性非挥发性化合物，这些化合物会干扰挥发性表征和GC-MS分析（Mu等人，2024）。

提取后进行冷冻以利于相分离。冷冻时，水相凝固，而正己烷相因其显著较低的凝固点仍保持液态，使有机层可轻易从冷冻水基质中回收。该方法实现了提取物的快速、可重复分离，用于后续的GC-MS分析和玫瑰红萼片制备物之间挥发性特征的比较。然而，正己烷提取可能仍会提取某些非极性半挥发性和低挥发性化合物，如脂肪酸、甾醇和其他脂溶性化合物。因此，本研究中报告的化合物代表正己烷可提取的挥发性/半挥发性成分，而非严格意义上的顶空气体挥发物。该提取方法的目的是获得具有代表性的可提取挥发性/半挥发性特征，用于不同玫瑰红萼片制备物表征的比较研究。

挥发性特征分析可用于将样品区分为不同组别并识别标志化合物。在本研究中，还使用经过训练的品评员通过定量描述性分析（QDA）评估了感官香气特征。本研究的创新之处在于使用PCA和OPLS-DA对不同玫瑰红萼片制备物的挥发性特征和香气特征进行比较评估，并与新鲜玫瑰红萼片进行对照。制备物包括烘干机干燥的玫瑰红萼片、日晒萼片，以及使用TBM或SP作为稳定剂的泡沫干燥萼片粉末。本研究旨在通过GC-MS分析正己烷浸渍方法获得的正己烷可提取化合物，表征各种玫瑰红萼片制备物的挥发性特征。本研究还旨在通过对玫瑰红制备物进行定量描述性分析（QDA），由经过训练的品评员评估其感官香气属性及相应的强度。所得挥发性数据和感官数据使用多元统计方法独立分析，以区分制备物并评估其与新鲜玫瑰红萼片的接近程度。

部分摘要

样品采集

新鲜无籽红色玫瑰红萼片（Hibiscus sabdariffa L.）和日晒玫瑰红萼片购自中爪哇坦芒贡。日晒玫瑰红萼片通过将新鲜萼片在阳光下温度低于45°C的条件下干燥制备，每天7小时，持续7天。玫瑰红泡沫萼片粉末使用泡沫干燥器在60°C下干燥6小时制备，并加入稳定剂（TBM；单甘油酯、聚甘油酯和失水山梨醇单油酸酯乳化剂的混合物，以及SP；一

各种玫瑰红萼片制备物的挥发性/半挥发性物质

鉴定了五种不同玫瑰红萼片制备物的挥发性/半挥发性特征，包括新鲜萼片、TBM泡沫萼片粉、SP泡沫萼片粉、烘干机干燥萼片和日晒萼片。如表2和补充表S1-S25所示，共检测到54种挥发性/半挥发性化合物，如补充图S1中的色谱图所示。所有54个峰均与NIST 05数据库匹配（相似度≥80%）。其中48种

结论

本研究证明，可根据其正己烷可提取挥发性/半挥发性特征和感官香气特征区分新鲜萼片、干燥萼片和泡沫萼片粉末。玫瑰红制备方法影响挥发性/半挥发性组成和香气特征，在所研究条件下，日晒干燥和烘干机干燥的萼片显示出与新鲜玫瑰红萼片更高的相似性。同时也为每种制备物组别识别了标志化合物

CRediT作者贡献声明

Annisa Ayu Safitri：撰写——初稿，可视化，验证，软件，调查，形式分析，数据整理。Zadia Zahra：调查，形式分析，数据整理。Hanifah Nuryani Lioe：撰写——审阅与编辑，验证，监督，资源，项目管理，方法论，调查，资金获取，形式分析，概念构思。Dede Robiatul Adawiyah：撰写——审阅与编辑，监督，软件，资源，方法论，数据整理。

伦理声明

已从所有参与者或其法定代理人获得参与本研究并发表文章的书面知情同意。参与者隐私权已得到尊重。

本研究按照研究所在地的相关法律、监管框架和指导方针执行。根据相关法律和机构指导方针，无需获得伦理委员会批准。进行感官评价无需正式伦理批准。

资助

本研究得到印尼合作研究（Riset Kolaborasi Indonesia，RKI）支持（合同编号：17197/IT3.D10/PT.01.03/P/B/2023，日期2023年5月12日，由印尼茂物农业大学与加查马达大学主要研究者Widiastuti Setyaningsih签订，合同编号指定的合作研究者为印尼茂物农业大学的Hanifah Nuryani Lioe）。资金来源参与本研究设计；数据收集、分析和解释；以及撰写

未引用参考文献

Yuliana，Tuarita，Khatib，Laila和Sukarno，2020

利益冲突声明

作者声明，他们不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

Annisa Ayu Safitri | Zadia Zahra | Hanifah Nuryani Lioe | Dede Robiatul Adawiyah | Nancy Dewi Yuliana | Asadin Briliantama | Teti Estiasih | Miguel Palma | Widiastuti Setyaningsih