《Food Chemistry》：Drying-driven quality differentiation of rhubarb rhizomes: a multi-level metabolomics analysis of microstructural damage and bioactive compound attenuation
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•疏松化削弱组织结构稳定性并降低生物活性成分积累。•感官特性与蒽醌类成分相关，反映形质统一。•代谢组学显示疏松化改变了次生代谢途径并影响产品质量。引言大黄（Rheum palmatum L.），蓼科多年生草本，作为药用植物已有数千年历史，至今仍是临床上应用最广泛的传统中草药之
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疏松化削弱组织结构稳定性并降低生物活性成分积累。
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感官特性与蒽醌类成分相关，反映形质统一。
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代谢组学显示疏松化改变了次生代谢途径并影响产品质量。
引言
大黄（Rheum palmatum L.），蓼科多年生草本，作为药用植物已有数千年历史，至今仍是临床上应用最广泛的传统中草药之一（Cao等，2017；Yang、Wang等，2022）。植物化学研究表明，大黄富含蒽醌类、黄酮类、酚酸类及其他生物活性化合物，具有抗炎、抗氧化、抗菌、保肝、护肾及代谢调节活性（Cheng等，2020；Kolodziejczyk-Czepas & Liudvytska，2021；Shang等，2019）。基于上述药理学特性，大黄被广泛用于便秘、胃肠疾病、慢性肾病及炎症相关病症的治疗（Fang等，2022；Régnier等，2020；Yang、Yang等，2022）。除药用价值外，大黄在食品和工业领域亦具有相当高的价值。自19世纪以来，因其独特风味，大黄在欧洲和北美被广泛用于制作果派、果酱、甜品及饮品（Kalisz等，2020）。此外，大黄中的蒽醌类色素是食品和纺织领域重要的天然黄色素（Adeel等，2024；Zhao、Xiong等，2024；Zhao、Yan等，2024）。鉴于其广泛应用及日益增长的市场需求，大黄的质量控制和采后加工受到越来越多的关注。
干燥是大黄采后加工的必要环节。新鲜大黄根茎含水量高，在贮藏过程中易受微生物污染且质量容易劣变，因此干燥是长期保存的必要步骤（Ying等，2025）。在现有加工方法中，烟熏干燥因能有效保持物料外观和药用品质，仍是中国主要大黄产区——尤其是甘肃省——最普遍的传统加工方式（Sun等，2018）。然而，由于大黄根茎体型大、肉质厚，干燥过程中的水分迁移常呈现空间不均匀性。外层组织水分快速散失可能阻碍内层组织的水分扩散，导致根茎内部出现严重的结构损伤。此干燥过程中最常见的缺陷之一即为疏松化。传统谚语"十根大黄九根空"反映了该现象在大黄加工中的高发率（Chen，2012；Zhang，1960）。疏松大黄通常表现为横切面颜色加深、特征性的菊花心维管束图案消失、组织疏松多孔以及内部空腔形成（Liang等，2021；Lin & Li，2021；Shen等，2023）。由于疏松化在加工和流通过程中普遍存在，市售产品中仍常可见到疏松大黄（Zhou等，2025）。尽管普遍存在，关于疏松大黄的科学研究仍然有限。现有研究主要集中于外观描述和经验性鉴别，对相关质量特征、成分变化及其生物学基础的系统性理解仍较为欠缺。
常规分析技术，如高效液相色谱（HPLC），已被广泛用于测定蒽醌类及其他标记化合物，被视为大黄质量评价的重要工具（Koyama等，2007；Wang等，2023）。虽然这些方法能够准确定量已知的生物活性成分，但疏松化是一种复杂的生理紊乱，涉及组织塌陷、细胞损伤、水分运输异常及代谢紊乱。因此，疏松化导致的质量变化可能超出少数标记化合物的变化范围。疏松化的形成可能伴随初级代谢物、酚类化合物、脂质、氨基酸及其他次生代谢物的广泛改变。因此，仅针对少数指示化合物进行靶向分析可能无法全面反映疏松化形成过程中的质量变化，也难以揭示其代谢基础。
代谢组学已成为全面表征生物体系中小分子代谢物及其动态变化的强大方法。近年来，它被日益应用于研究植物对环境胁迫和采后加工的响应（Gu等，2025；Luo等，2026；Wang、Tang等，2024）。既往研究表明，代谢组学可有效揭示药用和食用植物在干燥和脱水过程中的代谢改变，从而为质量形成和胁迫响应提供新的见解。与传统靶向分析相比，非靶向代谢组学能够广泛且无偏见地覆盖代谢物，从而从全局代谢视角全面探索与质量相关的代谢变化。
因此，本研究通过整合感官评价、显微结构观察、理化表征和非靶向代谢组学分析，系统比较了X（新鲜根茎）、NK（正常干燥大黄）和K（疏松大黄）。研究目的是表征三种采后状态间的质量差异，并鉴定与疏松表型相关的代谢物及代谢途径。通过多维数据整合和相关性分析，本研究为大黄质量控制、采后加工优化及疏松化形成机制的深入研究提供了科学依据。
文章片段
样品采集、制备与分组
实验材料为采自甘肃省礼县的四年生大黄植株。植物材料经甘肃农业大学陈远教授鉴定为蓼科掌叶大黄（Rheum palmatum L.）根及根茎。在预处理阶段，去除侧根，选取大小均匀、形态规则的根茎用于后续实验。干燥前采集的新鲜样品被标记为X，
色泽与口感
色泽和口感是决定干制品商业价值和整体质量的关键感官属性（Li等，2023；Zhang等，2023）。不同采后状态的大黄样品在外观宏观特征和定量质量参数方面均表现出显著差异（图1、图2、图3）。X（新鲜根茎）的横切面呈明亮的黄色，质地柔软。干燥后，样品呈现黄褐色且明显……
结论与展望
本研究利用感官评价、显微结构观察、理化分析及非靶向代谢组学，系统比较了X、NK和K的质量特征和代谢差异。结果表明，通过同一种传统烟熏干燥工艺获得的正常干燥大黄（NK）和疏松大黄（K）之间存在显著的质量差异。与NK相比，K的颜色更深、苦味更弱、密度更低，组织疏松现象更加明显……
作者贡献声明（CRediT）
陈佳丽：写作—初稿、验证、方法论、形式分析、数据管理、构思。梁伟：写作—初稿、软件、资源、资金获取、数据管理、构思。赵雅兰：资源、调查研究、数据管理。孙佳辰：资源、方法论。李倩：方法论、调查研究。赵瑞明：软件、调查研究。王红艳：方法论、调查研究。刘远春：调查研究、形式分析。郭凤霞：
未引用参考文献
Meng等，2026
Wang等，2013
Xia等，2026
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些关系可能影响本文所报告的工作。
致谢
本工作得到甘肃省农业大学生招聘博士研究启动基金（项目编号：GAU-KYQD-2022-07）、甘肃省农业科学院旱区作物科学重点实验室（项目编号：GSCS-2023-13）、甘肃省教育厅青年博士支持项目（项目编号：2023-QB-125）、甘肃省青年科技基金（项目编号：23JRRA1444）以及礼县大黄种质提纯复壮与GAP示范推广基地的支持。
陈佳丽|梁伟|赵雅兰|孙佳辰|李倩|赵瑞明|王红艳|刘远春|郭凤霞|陈远
