《食品科學》：周改蓮教授、黃清泉工程師等：不同殺青工藝的八角茴香感官品質與代謝組學關聯分析

八角茴香為木蘭科八角茴香（

Illicium verum

Hook. f.）植物的干燥成熟果實，亦稱八角，主產于我國廣西、云南、廣東、福建等亞熱帶區域，具有芳香開竅之性，辛溫歸腎經，能溫腎散寒、理氣止痛，藥用價值顯著。八角作為我國特色藥食同源資源，已成為區域經濟支柱產業。然而，其傳統加工存在工藝粗放、品質不穩定和機械化程度低等問題，亟待建立標準化生產體系。近年來，感官仿生技術通過模擬人體感官，為客觀量化藥材外觀性狀和炮制程度、質量控制、產地區分等方面提供了新的智能手段，這為八角色澤量化、氣味判別及品質分級提供了新途徑。盡管感官仿生技術能夠有效量化外觀特征，但要深入揭示加工過程中化學成分的變化，仍需結合代謝組學分析。代謝組學技術通過解析生物體內小分子代謝物的動態變化，能系統反映加工過程中化學成分的響應規律，在食品與藥材品質評價中展現出獨特優勢。

廣西中醫藥大學藥學院的農桂龍、周改蓮*，廣西壯族自治區藥品檢驗研究院黃清泉*等創新整合感官仿生技術（電子鼻、色差儀）、非靶向代謝組學分析（氣相色譜-質譜（GC-MS））及次生代謝物靶向定量（莽草酸、總酚、總黃酮）多維分析手段，系統解析單獨進行沸水殺青、蒸汽殺青、微波殺青以及每種方式結合“發汗”處理6 種工藝對八角品質的影響。通過構建“感官-代謝物”關聯網絡，解析色度與特征代謝物的關聯機制，以期為八角茴香加工工藝優化與標準化生產提供參考依據。

01

殺青工藝對八角感官品質的調控作用

色度與氣味特征共同表征殺青工藝對八角感官品質的影響機制。由表2可知，色度

L

b

*和ΔE呈現沸水殺青＞蒸汽殺青＞微波殺青的趨勢，

a

*則相反。其中，MB組的

a

*值顯著高于SB與BWB組（

P

＜0.05），

b

*值顯著低于其他2 組（

P

＜0.05），微波殺青方式樣品呈現紅棕色（圖2a）。根據GB/T 7652—2016《八角》的色澤標準，微波殺青與蒸汽殺青組樣品的棕紅色澤符合優質大紅八角的感官要求。PCA（

R

2 ＝0.99、

Q

2 ＝0.86）結果顯示，不同殺青方式樣本顯著分離，同一殺青方式下“發汗”前后的樣品無顯著差異（圖2b）。建立色差值的OPLS-DA模型，結果如圖2c所示。

R

2 ＝0.98、

Q

2 ＝0.54，

R

2 和

Q

2 均大于0.5，表示模型擬合結果可靠。通過分析色度的VIP值，確定

a

*（VIP＝1.08）和

b

*（VIP＝1.04）為區分殺青工藝的關鍵參數（VIP＞1）（圖2d）。交叉驗證結果顯示，

Q

2 與y軸截距為負，表示OPLS-DA模型無過擬合風險（圖2e）。

氣味分析表明，不同殺青工藝樣品在電子鼻特征空間中被顯著區分（圖3a），LDA-KNN香氣辨識模型分類準確率達94.44%。電子鼻響應強度依次呈MB-S＞SB-S＞MB＞SB＞BWB-S＞BWB（圖3b），其中微波殺青樣品因揮發性成分總數少以及特征性成分反式茴香腦相對含量高，傳感器對其響應程度高且穩定性較好，變異系數（coefficient of variation，CV）為11%，而沸水殺青樣品因揮發性成分復雜性，傳感器響應離散度較大（CV＝22%）。LDA-KNN香氣辨識模型雖成功實現殺青工藝分類，但其響應信號CV偏高，可能導致偽相關性風險，故本研究未將電子鼻響應強度納入“感官-代謝物”關聯網絡，后續需通過擴大樣本量驗證氣味指標的可靠性。

02

代謝組分析

2.1 揮發性代謝組分析

通過GC-MS技術對6 種殺青工藝樣品的揮發性成分進行分析，共鑒定出69 種揮發性成分，涵蓋苯丙素類、萜類、醛類和芳香烴類等化合物（表3），其總離子流色譜（TIC）如圖4a所示。BWB、BWB-S、SB、SB-S、MB、MB-S組分別檢出48、58、48、49、17、15 種揮發性成分。OPLS-DA結果顯示（

R

2 ＝0.908，

Q

2 ＝0.538），八角的揮發性成分能夠將3 種殺青方式樣品進行較好地區分，但是“發汗”處理對揮發性成分影響區分不顯著（圖4b）；置換檢驗驗證模型無過擬合（

Q

2 與y軸截距為負）（圖4c），提示殺青方式為揮發性成分差異的主要驅動因素。通過VIP值分析篩選出24 種差異性揮發性成分（VIP＞1），可用于不同工藝區分（圖4d）。各組中特征性成分反式茴香腦（xq27）相對含量排序依次為MB-S＞MB＞SB-S＞SB＞BWB＞BWB-S，這與電子鼻的氣味強度總體趨勢吻合，提示反式茴香腦為八角風味的主要來源。各組的茴香醛（xq23）相對含量排序依次為MB-S＞MB＞BWB＞SB＞SB-S＞BWB-S，其可能源于美拉德反應中醛類化合物的積累或者氧化途徑。各組的草蒿腦（xq22）相對含量排序依次為BWB-S＞BWB＞SB-S＞SB＞MB＞MB-S，沸水殺青工藝對特征性苯丙素類的保留性高，同時趨向于生成更多的成分，這表明傳統工藝在復雜風味構建中仍具優勢。“發汗”工藝可以略微提升沸水殺青與蒸汽殺青樣品中的揮發性成分數量，并提升微波殺青和蒸汽殺青樣品中特征性成分的相對含量，可見“發汗”工藝對揮發性成分的調控效果因殺青工藝不同而存在差異。

2.2 非揮發性代謝組分析

利用HPLC技術測定各組八角茴香的莽草酸含量（圖5a、b），方法學考察結果顯示重復性（RSD＝0.56%）、精密度（RSD＝0.64%）、穩定性（RSD＝2.68%）、加樣回收率（RSD＝2.86%）（表4）均符合要求，方法穩定可靠。由圖5c可知，BWB、BWB-S、SB、SB-S、MB、MB-S組的莽草酸含量分別為90.4、94.5、85.9、89.3、79.6、79.2 mg/g。沸水殺青結合“發汗”工藝組的莽草酸含量優于其他工藝，其機制可能與濕熱環境激活莽草酸合成途徑關鍵酶有關，同時高效抑制PPO和過氧化物酶活力從而抑制莽草酸途徑下游分支酸轉化到苯丙烷代謝途徑。微波殺青工藝的樣品褐變程度較其他工藝高，可能導致更多莽草酸進入苯丙烷代謝途徑，使其含量偏低。

由圖5d、e可知，總酚含量在BWB、BWB-S、SB、SB-S、MB-S、MB組中逐漸降低，而總黃酮含量則呈逆向積累趨勢，其中MB組總黃酮含量較BWB組提升了57.8%。殺青工藝可以有效抑制大部分的酶活性，殘留酶活性仍可以驅動酶促褐變反應，總酚作為褐變底物，參與褐變反應，MB組的總酚含量最低，可能是其褐變程度較其他分組高。總黃酮的逆向積累可能與其自身氧化產物仍被納入測定范圍有關，但其對褐變的具體貢獻仍需進一步研究。

03

“感官-代謝物”關聯性性網絡分析

色度與揮發性成分反式茴香腦、茴香醛、草蒿腦以及莽草酸、總酚、總黃酮的“感官-代謝物”關聯性網絡分析顯示，色度與代謝物之間存在顯著的關聯規律（圖6）。色度

a

*與反式茴香腦、茴香醛、總酚、莽草酸呈顯著負相關（|

r

|＝0.80～0.93，

P

＜0.05），與總黃酮呈顯著正相關（

r

＝0.83，

P

＜0.05），表明

a

*升高不僅是類胡蘿卜素保留的顯色作用，更是酚類物質氧化褐變或黃酮類自身氧化積累協同作用的結果。

L

b

*與反式茴香腦、茴香醛、草蒿腦、總酚、莽草酸呈顯著正相關（

r

＝0.83～0.99、0.81～0.96，

P

＜0.05），與總黃酮呈顯著負相關（|

r

|＝0.95、0.96，

P

＜0.05），

L

*與

b

*的升高是非酶促褐變選擇性積累（黃褐色產物沉淀

b

*升高）與熱敏性成分穩定保留的協同結果（抑制酶促褐變程度保留酚類底物維持

L

a

*與

L

b

*呈負相關。色度參數與核心代謝物的強關聯性，可通過監測

L

a

b

*的動態變化，定向調控加工工藝參數（如溫度-時間組合），實現特定功能成分（如茴香醛、莽草酸）的靶向富集與產品外觀品質的優化設計。

04

討論與結論

本研究通過代謝組學與感官指標的關聯分析，闡述不同殺青工藝對八角品質特征的調控規律，解析特征代謝物與感官屬性的關聯網絡。殺青工藝通過干預PPO介導的酶促褐變反應，顯著影響反式茴香腦、茴香醛、總酚等關鍵代謝物的代謝軌跡。MB-S組在色度（紅棕色）和香氣強度方面表現最優，其反式茴香腦（（83.93±8.33）%）、茴香醛（（1.55±0.45）%）和總黃酮（（22.20±2.70）mg/g）關鍵代謝物的富集效率優于其他工藝，但其莽草酸（（79.20±4.20）mg/g）和總酚（（35.00±2.70）mg/g）保留效率較低，可能歸因于微波殺青-發汗工藝促使酚酸類物質參與褐變反應，莽草酸轉化程度也較其他工藝高。此外，干燥過程中的美拉德反應及黃酮類物質的非酶促氧化可能協同促進了茴香醛的生成與總黃酮的積累[36]。MB-S組的八角茴香呈棕紅色，可能是酶促褐變和類胡蘿卜素的保留以及酚酸類、黃酮類物質氧化共同作用的結果。雖然BWB組的反式茴香腦、茴香醛含量不及MB-S組，但沸水殺青工藝能夠有效保留莽草酸（（90.35±0.84）mg/g）及總酚（（68.00±4.10）mg/g），以及可以維持揮發性成分的多樣性，印證了傳統工藝在保留道地藥材物質基礎方面的科學價值。

基于色度-代謝物關聯網絡分析，

L

b

*可作為揮發性萜烯類化合物積累的可視化指標，

a

*可表征酶促褐變干預的調控效能與類胡蘿卜素降解進程，該雙路徑協同機制與青黛炮制中“微生物-色素共代謝”模型具有相似調控特征。色度

L

a

b

*可作為工藝優化的指標，為定向生產高活性成分產品提供參考依據。電子鼻LDAKNN香氣辨識模型分類準確率達到94.44%，但其CV較高。后續可通過開發特異性傳感器或結合離子遷移譜構建多維響應矩陣，以提升復雜香氣成分的量化精度和系統穩定性。電子鼻雖不適用于定量分析，但其辨識模型可為炮制程度區分、產地區分、品質區分等提供技術支持。

后續研究可整合脂溶性成分（如類胡蘿卜素）分析、酶活性測定及轉錄組與代謝組學數據，結合仿生技術（電子鼻、電子舌、電子眼），構建從工藝參數調控到基因表達網絡的全鏈條質效傳遞模型，推動八角加工由經驗指導向“感官屬性-藥效成分”協同優化的制造模式轉型。

作者簡介

通信作者：

黃清泉 工程師

廣西藥品檢驗研究院中藥所

2004年畢業于四川大學植物學專業，獲得理學碩士，一直在廣西藥品檢驗研究院中藥所從事中藥民族藥材鑒定分析檢驗及藥品質量標準研究工作。中國藥學會數字化專委會委員。參加《中國藥典》“苦玄參”藥材標準，《香港中藥材標準》第八冊“豆蔻”藥材性狀顯微及檢查項標準，《廣西中藥飲片炮制規范》，壯、瑤藥標準一二三卷等標準的起草工作。

周改蓮教授

廣西中醫藥大學中藥炮制教研室教師

碩士研究生導師，中山大學-康美藥業聯合培養博士后。博士畢業于廣州中醫藥大學，2011年至今任職于廣西中醫藥大學。研究方向為中藥質量標準與炮制機理，近年來主要開展了廣西大宗藥材趁鮮加工及中藥飲片質量標準制訂等方面的研究工作。中華中醫藥學會炮制分會常務委員，世中聯中藥飲片專委會常務理事；廣西第一屆中藥傳承骨干人才，廣西標準化專家庫成員，廣西壯族自治區藥品監督管理局藥品（民族藥）審評專家。ISW微格教學技能國際認證培訓導師，榮獲“教學改革與發展突出貢獻獎”“優秀教師黨員”“優秀教師”“先進工作者”。主持及參與科學研究項目28項，參編教材論著10部，以第一或通訊作者公開發表論文30多篇。

第一作者：

農桂龍碩士研究生

廣西中醫藥大學藥學院

2025年畢業于廣西中醫藥大學學專業，獲得醫學碩士學位，研究方向為中藥炮制學，參與廣西“桂十味”八角茴香、龍眼肉以及郁金產地加工研究。參與基于感官仿生技術優化八角茴香加工工藝和殺青機制研究（校級）、桂十味龍眼肉“減燥增效”炮制工藝研究（省級）、八角茴香飲片炮制操作規程（廣西地方標準）等科研項目。

本文《不同殺青工藝的八角茴香感官品質與代謝組學關聯分析》來源于《食品科學》2025年46卷第20期258-267頁，作者：農桂龍，陳翠粉，黃遠梅，黃清泉*，周改蓮*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250321-174。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關信息。

實習編輯：梁雯菁；責任編輯：張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網