不同干燥方式对滁菊（Chrysanthemum morifolium cv. Chuju）香气特征与代谢谱的影响——基于多组学分析

《Food Chemistry: X》：Effects of different drying methods on the aroma and metabolic profiles of Chrysanthemum morifolium cv. Chuju

　　

滁菊（Chrysanthemum morifolium cv. Chuju）是一种高价值的食用花卉，具有独特的香气特征，但在干燥过程中容易发生品质劣变。本研究采用感官定量描述分析（QDA）、电子鼻（E-nose）、气相色谱-离子迁移谱（GC–IMS）和非靶向代谢组学，系统评估了自然干燥（ND）、热风干燥（HAD）、微波干燥（MD）和真空冷冻干燥（VFD）四种干燥方法对滁菊香气特征和代谢特性的影响。共鉴定出90种挥发性化合物和2605种代谢物。干燥处理显著改变了挥发性指纹图谱和代谢谱。HAD在几种可能与热诱导转化相关的挥发性化合物中表现出较高的信号强度，而VFD则表现出相对较高水平的香气相关挥发性化合物和热不稳定代谢物。代谢物-挥发性物质相关性分析表明，不同干燥处理间的香气分化与氨基酸代谢、脂质氧化相关途径、苯丙烷代谢和类黄酮相关代谢有关。这些发现为干燥引起的香气变异的代谢基础提供了见解，并有助于优化滁菊干燥策略以保持品质。

滁菊（Chrysanthemum morifolium cv. Chuju）是产自安徽省滁州市的道地高价值食用花卉，具有独特的香气和功能特性，其香气主要与萜类、黄酮苷和二咖啡酰奎尼酸等化合物有关。由于鲜菊含水量高，干燥是保证贮藏稳定性和产品利用的关键环节。然而，不同干燥方式会通过影响化合物稳定性、挥发性谱和代谢组成而改变最终产品的香气和功能质量。以往针对滁菊的研究多集中于单一品质参数，难以全面揭示干燥过程中香气与代谢变化的关联。为此，研究人员选取自然干燥（ND）、热风干燥（HAD）、微波干燥（MD）和真空冷冻干燥（VFD）四种代表性干燥方式，整合感官定量描述分析（QDA）、电子鼻（E-nose）、气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）和非靶向代谢组学（untargeted metabolomics），系统解析干燥方法对滁菊香气特征和代谢谱的影响，并探讨香气分化的代谢基础。

新鲜滁菊样品于2025年11月中旬采自安徽省滁州市标准化种植基地，去除花萼和花梗后，每个处理称取100 g，重复三次。ND在阴凉通风条件下自然干燥约20天；HAD在70℃恒温干燥箱中干燥约3小时；MD在800 W微波干燥器中于60℃干燥约60分钟；VFD样品经-20℃预冻7小时后，在冷阱-80℃、真空度60 Pa条件下冷冻干燥约48小时。干燥样品统一粉碎过筛后分析。感官评价由10名经ISO 8586:2012标准筛选和培训的评估员完成，对7个香气属性采用9点强度尺度评分。电子鼻分析使用PEN3系统。挥发性化合物采用GC-IMS检测，以4-甲基-2-戊醇为内标进行相对半定量。代谢组学采用超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）正负离子模式，基于BT-Plant植物数据库、KEGG、HMDB和PubChem进行注释。差异代谢物筛选标准为VIP>1、P<0.05、FC≥2或≤0.5，并使用MetaboAnalyst 6.0进行KEGG通路富集和K-means聚类。

3.1 不同干燥方法对滁菊香气的影响：通过感官QDA和电子鼻分析，VFD样品具有相对较高的花香、青草香和果香强度，HAD样品甜香/蜜香较明显而青草香较低，MD样品香气属性较均衡，ND样品木香和陈味较为突出。电子鼻数据的主成分分析（PCA）显示，四种干燥处理在得分图上位于不同区域，PC1和PC2累积贡献率为76.3%，表明干燥方式显著改变了滁菊的整体香气轮廓。

3.2 干燥后滁菊挥发性化合物分析：GC-IMS共鉴定出90种挥发性化合物，涵盖醇类、萜烯类、醛类、酯类、酮类、烷烃类、芳香族等。与鲜样文献报道的65种挥发性化合物相比，干燥后挥发物种类增加，且醛类和酮类成为主要类别。VFD样品中(E)-2-己烯醛、4-松油烯醇和1-辛烯-3-醇等香气相关化合物相对水平较高，HAD样品中2,3-戊二酮和3-甲基丁醛等热转化产物信号较强，MD和ND则各自呈现出中间型或氧化相关特征。

3.3 代谢物分析和组间代谢差异：非靶向代谢组学共提取61330个有效特征峰，注释了2605种代谢物（Level 1 987种、Level 2 1169种、Level 3 449种）。代谢物超类以苯丙烷类（29.93%）、脂质（20.62%）、萜类（17.89%）和生物碱（10.27%）为主。PCA和质量控制（QC）分析表明不同干燥处理间代谢谱分离明显，数据稳定可靠。

3.4 差异代谢物筛选：K-means聚类将差异代谢物分为三类：Cluster 1（618种）在ND中相对富集，多与氧化和胁迫响应有关；Cluster 2（863种）在HAD中较高，与氨基酸衍生物和酚类相关；Cluster 3（691种）在VFD中较高，包括黄酮类、咖啡酰奎尼酸衍生物和溶血磷脂酰胆碱（LPC）等热不稳定代谢物。两两比较中，HAD vs VFD的差异代谢物最多（1476种，696上调、780下调），表明热风干燥和真空冷冻干燥的代谢差异最大。

3.5 KEGG通路富集和代谢机制分析：差异代谢物主要富集在氨基酸代谢、中心碳代谢、脂质相关代谢和次生代谢物生物合成等通路。HAD vs VFD主要涉及2-氧代羧酸代谢、氨基酸生物合成、甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢和核苷酸代谢；HAD vs MD涉及嘌呤代谢、亚油酸代谢和角质/木栓质/蜡生物合成；涉及ND的比较则富集碳代谢、乙醛酸和二羧酸代谢等。这些结果说明不同干燥方式通过多种代谢网络影响香气。

3.6 差异代谢物和挥发物相关性分析：Pearson相关分析显示，HAD vs VFD中，氨基酸代谢相关代谢物与芳樟醇、4-松油烯醇、1-辛烯-3-醇等花香/青草香挥发物呈较强相关；MD vs VFD中缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解及黄酮生物合成等途径参与；ND vs VFD中淀粉和蔗糖代谢相关；ND vs MD的相关模式较为相似。总体表明VFD有利于保留热不稳定代谢物和香气前体，HAD和MD偏向热转化相关代谢，ND与长时间环境暴露引起的氧化代谢有关。

讨论部分指出，四种干燥方式对滁菊香气和代谢的影响可归因于氨基酸代谢、脂质氧化相关途径、苯丙烷代谢和类黄酮代谢的差异。VFD虽然较好地保留了花香和青草香相关化合物及热不稳定代谢物，但其设备要求高、能耗大，适合高附加值产品；HAD能增强甜香/蜜香，但可能导致热敏香气成分损失；MD脱水快，香气和代谢特征介于HAD与VFD之间，具有潜在应用价值，但需进一步评估成本和规模化；ND作为传统方式，香气特征较弱且样品差异大。研究结论可翻译为：该多组学研究系统评价了四种干燥策略对滁菊香气特征和代谢谱的影响，揭示了干燥条件、挥发性变化和代谢改变之间的关联。不同干燥方法导致明显不同的挥发性谱和代谢物积累模式，主要与氨基酸相关代谢、脂质相关代谢和苯丙烷/黄酮相关途径有关。VFD保留了更多花香和青草香相关化合物，HAD增强了甜香/蜜香，MD居中，ND香气较弱。该研究为理解干燥相关品质变化和优化滁菊加工策略提供了多组学框架。同时，研究也指出GC-IMS为相对半定量、未监测自然干燥中微生物影响、未研究干燥过程动态变化、未评价颜色等品质属性，未来需结合时间分辨多组学和微生物组分析进一步验证。