《Food Chemistry: X》：An integrative evaluation of drying methods in relation to bioactive properties and metabolomic profiles of four
Nymphaea cultivar petals
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干燥是一种传统的保存方法，可抑制微生物生长、酶促褐变和腐败，同时维持活性成分和花茶品质。由于对高质量产品、成本效益工艺和最小环境影响的需求日益增长，干燥技术受到了广泛关注和研究。在草药行业中，阴干（SD）和热风干燥（HD）因其简便和低成本而流行，而真空冷冻干燥
干燥是一种传统的保存方法，可抑制微生物生长、酶促褐变和腐败，同时维持活性成分和花茶品质。由于对高质量产品、成本效益工艺和最小环境影响的需求日益增长，干燥技术受到了广泛关注和研究。在草药行业中，阴干（SD）和热风干燥（HD）因其简便和低成本而流行，而真空冷冻干燥（FD）则提供了维持草药质量所需的低温和缺氧条件。微波干燥（MD）具有干燥速度快、精确调控、快速启停和产品质量高等优点。研究表明，干燥方法会改变化学组成和生物学特性。为了最大化目标植物化学物质的产量，选择适当的干燥方法至关重要，因为并非所有开发的干燥技术都适用于不同类型的生物材料。关于不同干燥技术对睡莲花朵代谢物含量、抗氧化特性和酶抑制活性的影响的研究有限。与以往侧重于单一品种或有限质量性状的研究不同，本研究对四个睡莲品种和四种干燥方法进行了整合的代谢组学和理化评估。研究人员评估了干燥过程中睡莲外观、香气以及关键化学成分的变化，并采用基于液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）的非靶向代谢组学策略来分析化合物转化。基于这些分析，本研究不仅首次全面评估了干燥对睡莲花瓣化学和生物活性特征的影响，还确定了1,2,3,4,6-O-五没食子酰葡萄糖（PGG）作为一种值得进一步研究的显著生物活性标志物。这些发现可能促进睡莲在食品、医药和茶产品中的应用。
研究背景与目的
睡莲属植物是多年生水生花卉，常用于园林景观装饰，也有传统食用历史。在医学领域，睡莲的茎、根和花朵被用于治疗结核病、咳嗽、腺体炎症和口腔溃疡以防止出血，并用作糖尿病的疗法。分析表明，睡莲含有多种生物活性物质，如黄酮类、酚类、鞣质、花青素、皂苷、糖苷、三萜类等化合物，这些物质赋予其多种药理效应，包括抗氧化、抗糖尿病、抗癌、皮肤美白和抗衰老等。此外，睡莲品种反复开花并散发强烈香味，其花瓣中的主要挥发性化合物为醇类、烯烃类和烷烃类。因此，睡莲花因其高观赏价值和健康益处，在茶饮料产业中具有巨大的开发潜力。
干燥是一种传统的保存方法，但不同的干燥技术会改变植物的化学组成和生物学特性。为了最大化目标植物化学物质的产量，选择适当的干燥方法至关重要。然而，关于不同干燥技术如何影响睡莲花朵的代谢物含量、抗氧化特性和酶抑制活性的研究非常有限。与以往专注于单一品种或有限质量性状的研究不同，本研究旨在提供一个跨四个睡莲品种和四种干燥方法的整合代谢组学和理化评估，以确定最佳的干燥方法，从而促进睡莲在食品、医药和茶产品中的应用。
研究方法概述
研究人员从中国云南省西双版纳傣族自治州采集了四个睡莲品种，即‘Eldorado’、‘Blue Bird’、‘Purpledo’和‘Ruby’的新鲜花朵。将新鲜花瓣分别进行四种干燥处理：室内阴干（SD）、微波炉干燥（MD）、热风干燥（HD）和真空冷冻干燥（FD）。随后，研究人员评估了干燥后样品的外观（颜色参数、收缩率）和香气成分（电子鼻），测定了标准化质量参数（总酚、总黄酮、总花青素、维生素C、游离氨基酸、多糖），评价了抗氧化能力（ABTS、DPPH、FRAP法）和酶抑制活性（酪氨酸酶、α-淀粉酶、胰脂肪酶），并通过高效液相色谱（HPLC）定量了四种关键酚类化合物（没食子酸、没食子酸甲酯、老鹳草素、1,2,3,4,6-O-五没食子酰葡萄糖）。基于前期筛选结果，选取生物活性和PGG含量最优的‘Blue Bird’品种，利用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）平台进行非靶向代谢组学分析，并结合加权基因共表达网络分析（WGCNA）探究代谢物与生化性状之间的关联。
研究结果
3.1 干燥技术对睡莲花瓣颜色的影响
在CIE Lab颜色空间中，所有四个品种的新鲜花瓣和冷冻干燥样品的L值均高于阴干、热风干燥和微波干燥样品。对于‘Ruby’品种，冷冻干燥和新鲜样品的a值更高，表明冷冻干燥能更好地保持自然亮度和红色。对于‘Eldorado’品种，干燥增加了b值，其中热风干燥、微波干燥和阴干的黄色更明显。而对于‘Blue Bird’、‘Purpledo’和‘Ruby’，微波干燥的b值更负，表明微波干燥增强了花瓣的蓝色色调。
3.2 干燥技术对睡莲花瓣收缩率的影响
所有样品均表现出不同程度的收缩，其中冷冻干燥样品收缩最小，其次是微波干燥样品。这是因为冷冻干燥过程中细胞内的冰直接升华成水蒸气，留下了原本被冰占据的空间，导致收缩最小。微波干燥时，内部水分迅速汽化产生高压蒸汽，形成多孔结构，有效抵抗了因失水引起的收缩力。阴干和热风干燥样品的收缩率相近但更高。
3.3 干燥技术对睡莲花瓣挥发性气味的影响
主成分分析显示，新鲜花瓣与所有干燥样品沿第一主成分明显分离。冷冻干燥样品位于一个独立区域，靠近‘Blue Bird’、‘Purpledo’和‘Ruby’的新鲜花瓣，表明冷冻干燥成功保持了花瓣的特征性花香。对于‘Eldorado’，微波干燥样品与新鲜花瓣紧密排列，表明其香气保存良好。雷达图也证实，冷冻干燥有效保留了‘Blue Bird’、‘Purpledo’和‘Ruby’的特征香气轮廓。
3.4 干燥技术对总多酚、黄酮和花青素含量的影响
总体而言，除‘Purpledo’外，四种干燥方法处理后睡莲花瓣的总酚含量无显著差异。对于总黄酮含量，除‘Ruby’外，阴干在其他三个品种中产生了最高水平。对于总花青素含量，阴干和冷冻干燥处理在三个品种中导致更高的花青素含量，但此趋势不适用于‘Eldorado’。
3.5 干燥技术对氨基酸、维生素C和多糖含量的影响
维生素C含量与阴干处理密切相关，阴干导致睡莲花瓣中较高的维生素C含量，但‘Eldorado’除外。微波干燥处理使‘Blue Bird’和‘Purpledo’的总氨基酸含量最高。‘Eldorado’和‘Ruby’在热风干燥下积累了可观的氨基酸。微波干燥在所有品种中持续导致最高的总多糖积累。
3.6 干燥技术对抗氧化活性的影响
抗氧化活性受干燥技术和睡莲品种的显著影响。微波干燥和阴干均能增强DPPH自由基清除效果，微波干燥则提高了ABTS自由基清除效果。例如，‘Blue Bird’的微波干燥提取物显示出最强的抗氧化活性。在铁还原抗氧化能力测定中，微波干燥通常增强了‘Blue Bird’和‘Ruby’的还原力。
3.7 干燥技术对其他生物活性的影响
在干燥处理中，冷冻干燥在‘Purpledo’中表现出最有效的酪氨酸酶抑制活性，而微波干燥在其他三个品种中活性最强。阴干在‘Eldorado’和‘Ruby’中产生了最大的α-淀粉酶抑制活性，而冷冻干燥则在‘Blue Bird’和‘Purpledo’中活性最高。‘Blue Bird’的冷冻干燥样品α-淀粉酶抑制率达到82.66%，高于同浓度的阳性对照。胰脂肪酶抑制率随干燥方法而异，‘Blue Bird’在阴干下抑制率最高。所有提取物均抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌，对铜绿假单胞菌的效果最显著。
3.8 干燥技术对主要酚类化合物含量的影响
微波干燥在‘Eldorado’、‘Blue Bird’和‘Ruby’中产生了最高的没食子酸含量，而‘Purpledo’在冷冻干燥下含量最高。阴干处理下，‘Eldorado’和‘Purpledo’的没食子酸甲酯总量最高，‘Blue Bird’和‘Ruby’则在冷冻干燥下达峰值。老鹳草素在阴干样品中积累最为显著。1,2,3,4,6-O-五没食子酰葡萄糖的含量因品种和干燥方法而异：‘Blue Bird’和‘Purpledo’在阴干下含量最高，‘Ruby’在冷冻干燥下最高，‘Eldorado’在热风干燥下相对较高。总体而言，阴干是保存或提高多数品种中没食子酸甲酯、老鹳草素和PGG含量的最有效方法，而微波干燥则增加了没食子酸含量。
3.9 主要酚类化合物的生物活性
四种测试化合物均显示出剂量依赖性的酪氨酸酶抑制作用，其中PGG活性最强。PGG对α-淀粉酶有明确的剂量依赖性抑制作用，接近阳性对照阿卡波糖的活性。没食子酸表现出比其他三种活性成分更高的胰脂肪酶抑制活性。PGG在0.5-1 mg/mL浓度下抑制A549细胞生长，表明其可能具有抗癌作用。四种化合物均表现出强大的抗氧化活性。
3.10 生物活性化合物与生物活性的相关性分析
相关性分析表明，总酚、总黄酮、氨基酸、维生素C、多糖、没食子酸和PGG均与DPPH自由基清除活性呈显著正相关。α-淀粉酶抑制与总花青素、FRAP、没食子酸甲酯、没食子酸和PGG显著正相关。正向相关网络分析显示，总花青素、PGG和没食子酸是核心枢纽节点，连接着总酚、维生素C、氨基酸、多糖、α-淀粉酶活性和DPPH自由基清除活性，表明这些物质协同增强抗氧化活性和调节酶抑制活性。
3.11 不同干燥技术对代谢组的影响
对‘Blue Bird’的非靶向代谢组学分析共鉴定出3192种代谢物。黄酮类是所有样品中最丰富的代谢物类别。与新鲜花瓣相比，干燥样品中的碳水化合物及其衍生物、脂类、氨基酸及其衍生物、酚酸及其衍生物和萜类化合物的代谢物数量普遍增加。
总结与结论
本研究首次全面评估了四种干燥方法对四个睡莲品种花瓣化学和生物活性特征的影响。研究结果表明，干燥方法的选择对睡莲花瓣的品质、生物活性成分和功能特性至关重要。微波干燥（MD）在提升生物活性方面表现最优，能显著提高抗氧化活性、酶抑制活性以及多糖和没食子酸的含量。冷冻干燥（FD）在保持花瓣颜色、形态和特征性花香方面效果最佳。阴干（SD）能保留丰富的生物活性化合物，尤其是黄酮类、花青素、没食子酸甲酯、老鹳草素和PGG。此外，1,2,3,4,6-O-五没食子酰葡萄糖（PGG）被确定为一种具有多重生物活性的关键标志物，表现出强效的酪氨酸酶抑制、α-淀粉酶抑制、抗氧化以及对A549肺癌细胞的潜在抗癌活性。在四个品种中，‘Blue Bird’因其优异的生物活性和PGG含量，被认为具有极大的功能性食品开发潜力。这些发现为根据特定应用需求选择最佳的睡莲干燥方法提供了科学依据，并促进了睡莲在功能性食品、医药和茶产品领域的开发利用。
