《食品科学》：周改莲教授、黄清泉工程师等：不同杀青工艺的八角茴香感官品质与代谢组学关联分析

八角茴香为木兰科八角茴香（

Illicium verum

Hook. f.）植物的干燥成熟果实，亦称八角，主产于我国广西、云南、广东、福建等亚热带区域，具有芳香开窍之性，辛温归肾经，能温肾散寒、理气止痛，药用价值显著。八角作为我国特色药食同源资源，已成为区域经济支柱产业。然而，其传统加工存在工艺粗放、品质不稳定和机械化程度低等问题，亟待建立标准化生产体系。近年来，感官仿生技术通过模拟人体感官，为客观量化药材外观性状和炮制程度、质量控制、产地区分等方面提供了新的智能手段，这为八角色泽量化、气味判别及品质分级提供了新途径。尽管感官仿生技术能够有效量化外观特征，但要深入揭示加工过程中化学成分的变化，仍需结合代谢组学分析。代谢组学技术通过解析生物体内小分子代谢物的动态变化，能系统反映加工过程中化学成分的响应规律，在食品与药材品质评价中展现出独特优势。

广西中医药大学药学院的农桂龙、周改莲*，广西壮族自治区药品检验研究院黄清泉*等创新整合感官仿生技术（电子鼻、色差仪）、非靶向代谢组学分析（气相色谱-质谱（GC-MS））及次生代谢物靶向定量（莽草酸、总酚、总黄酮）多维分析手段，系统解析单独进行沸水杀青、蒸汽杀青、微波杀青以及每种方式结合“发汗”处理6 种工艺对八角品质的影响。通过构建“感官-代谢物”关联网络，解析色度与特征代谢物的关联机制，以期为八角茴香加工工艺优化与标准化生产提供参考依据。

01

杀青工艺对八角感官品质的调控作用

色度与气味特征共同表征杀青工艺对八角感官品质的影响机制。由表2可知，色度

L

b

*和ΔE呈现沸水杀青＞蒸汽杀青＞微波杀青的趋势，

a

*则相反。其中，MB组的

a

*值显著高于SB与BWB组（

P

＜0.05），

b

*值显著低于其他2 组（

P

＜0.05），微波杀青方式样品呈现红棕色（图2a）。根据GB/T 7652—2016《八角》的色泽标准，微波杀青与蒸汽杀青组样品的棕红色泽符合优质大红八角的感官要求。PCA（

R

2 ＝0.99、

Q

2 ＝0.86）结果显示，不同杀青方式样本显著分离，同一杀青方式下“发汗”前后的样品无显著差异（图2b）。建立色差值的OPLS-DA模型，结果如图2c所示。

R

2 ＝0.98、

Q

2 ＝0.54，

R

2 和

Q

2 均大于0.5，表示模型拟合结果可靠。通过分析色度的VIP值，确定

a

*（VIP＝1.08）和

b

*（VIP＝1.04）为区分杀青工艺的关键参数（VIP＞1）（图2d）。交叉验证结果显示，

Q

2 与y轴截距为负，表示OPLS-DA模型无过拟合风险（图2e）。

气味分析表明，不同杀青工艺样品在电子鼻特征空间中被显著区分（图3a），LDA-KNN香气辨识模型分类准确率达94.44%。电子鼻响应强度依次呈MB-S＞SB-S＞MB＞SB＞BWB-S＞BWB（图3b），其中微波杀青样品因挥发性成分总数少以及特征性成分反式茴香脑相对含量高，传感器对其响应程度高且稳定性较好，变异系数（coefficient of variation，CV）为11%，而沸水杀青样品因挥发性成分复杂性，传感器响应离散度较大（CV＝22%）。LDA-KNN香气辨识模型虽成功实现杀青工艺分类，但其响应信号CV偏高，可能导致伪相关性风险，故本研究未将电子鼻响应强度纳入“感官-代谢物”关联网络，后续需通过扩大样本量验证气味指标的可靠性。

02

代谢组分析

2.1 挥发性代谢组分析

通过GC-MS技术对6 种杀青工艺样品的挥发性成分进行分析，共鉴定出69 种挥发性成分，涵盖苯丙素类、萜类、醛类和芳香烃类等化合物（表3），其总离子流色谱（TIC）如图4a所示。BWB、BWB-S、SB、SB-S、MB、MB-S组分别检出48、58、48、49、17、15 种挥发性成分。OPLS-DA结果显示（

R

2 ＝0.908，

Q

2 ＝0.538），八角的挥发性成分能够将3 种杀青方式样品进行较好地区分，但是“发汗”处理对挥发性成分影响区分不显著（图4b）；置换检验验证模型无过拟合（

Q

2 与y轴截距为负）（图4c），提示杀青方式为挥发性成分差异的主要驱动因素。通过VIP值分析筛选出24 种差异性挥发性成分（VIP＞1），可用于不同工艺区分（图4d）。各组中特征性成分反式茴香脑（xq27）相对含量排序依次为MB-S＞MB＞SB-S＞SB＞BWB＞BWB-S，这与电子鼻的气味强度总体趋势吻合，提示反式茴香脑为八角风味的主要来源。各组的茴香醛（xq23）相对含量排序依次为MB-S＞MB＞BWB＞SB＞SB-S＞BWB-S，其可能源于美拉德反应中醛类化合物的积累或者氧化途径。各组的草蒿脑（xq22）相对含量排序依次为BWB-S＞BWB＞SB-S＞SB＞MB＞MB-S，沸水杀青工艺对特征性苯丙素类的保留性高，同时趋向于生成更多的成分，这表明传统工艺在复杂风味构建中仍具优势。“发汗”工艺可以略微提升沸水杀青与蒸汽杀青样品中的挥发性成分数量，并提升微波杀青和蒸汽杀青样品中特征性成分的相对含量，可见“发汗”工艺对挥发性成分的调控效果因杀青工艺不同而存在差异。

2.2 非挥发性代谢组分析

利用HPLC技术测定各组八角茴香的莽草酸含量（图5a、b），方法学考察结果显示重复性（RSD＝0.56%）、精密度（RSD＝0.64%）、稳定性（RSD＝2.68%）、加样回收率（RSD＝2.86%）（表4）均符合要求，方法稳定可靠。由图5c可知，BWB、BWB-S、SB、SB-S、MB、MB-S组的莽草酸含量分别为90.4、94.5、85.9、89.3、79.6、79.2 mg/g。沸水杀青结合“发汗”工艺组的莽草酸含量优于其他工艺，其机制可能与湿热环境激活莽草酸合成途径关键酶有关，同时高效抑制PPO和过氧化物酶活力从而抑制莽草酸途径下游分支酸转化到苯丙烷代谢途径。微波杀青工艺的样品褐变程度较其他工艺高，可能导致更多莽草酸进入苯丙烷代谢途径，使其含量偏低。

由图5d、e可知，总酚含量在BWB、BWB-S、SB、SB-S、MB-S、MB组中逐渐降低，而总黄酮含量则呈逆向积累趋势，其中MB组总黄酮含量较BWB组提升了57.8%。杀青工艺可以有效抑制大部分的酶活性，残留酶活性仍可以驱动酶促褐变反应，总酚作为褐变底物，参与褐变反应，MB组的总酚含量最低，可能是其褐变程度较其他分组高。总黄酮的逆向积累可能与其自身氧化产物仍被纳入测定范围有关，但其对褐变的具体贡献仍需进一步研究。

03

“感官-代谢物”关联性性网络分析

色度与挥发性成分反式茴香脑、茴香醛、草蒿脑以及莽草酸、总酚、总黄酮的“感官-代谢物”关联性网络分析显示，色度与代谢物之间存在显著的关联规律（图6）。色度

a

*与反式茴香脑、茴香醛、总酚、莽草酸呈显著负相关（|

r

|＝0.80～0.93，

P

＜0.05），与总黄酮呈显著正相关（

r

＝0.83，

P

＜0.05），表明

a

*升高不仅是类胡萝卜素保留的显色作用，更是酚类物质氧化褐变或黄酮类自身氧化积累协同作用的结果。

L

b

*与反式茴香脑、茴香醛、草蒿脑、总酚、莽草酸呈显著正相关（

r

＝0.83～0.99、0.81～0.96，

P

＜0.05），与总黄酮呈显著负相关（|

r

|＝0.95、0.96，

P

＜0.05），

L

*与

b

*的升高是非酶促褐变选择性积累（黄褐色产物沉淀

b

*升高）与热敏性成分稳定保留的协同结果（抑制酶促褐变程度保留酚类底物维持

L

a

*与

L

b

*呈负相关。色度参数与核心代谢物的强关联性，可通过监测

L

a

b

*的动态变化，定向调控加工工艺参数（如温度-时间组合），实现特定功能成分（如茴香醛、莽草酸）的靶向富集与产品外观品质的优化设计。

04

讨论与结论

本研究通过代谢组学与感官指标的关联分析，阐述不同杀青工艺对八角品质特征的调控规律，解析特征代谢物与感官属性的关联网络。杀青工艺通过干预PPO介导的酶促褐变反应，显著影响反式茴香脑、茴香醛、总酚等关键代谢物的代谢轨迹。MB-S组在色度（红棕色）和香气强度方面表现最优，其反式茴香脑（（83.93±8.33）%）、茴香醛（（1.55±0.45）%）和总黄酮（（22.20±2.70）mg/g）关键代谢物的富集效率优于其他工艺，但其莽草酸（（79.20±4.20）mg/g）和总酚（（35.00±2.70）mg/g）保留效率较低，可能归因于微波杀青-发汗工艺促使酚酸类物质参与褐变反应，莽草酸转化程度也较其他工艺高。此外，干燥过程中的美拉德反应及黄酮类物质的非酶促氧化可能协同促进了茴香醛的生成与总黄酮的积累[36]。MB-S组的八角茴香呈棕红色，可能是酶促褐变和类胡萝卜素的保留以及酚酸类、黄酮类物质氧化共同作用的结果。虽然BWB组的反式茴香脑、茴香醛含量不及MB-S组，但沸水杀青工艺能够有效保留莽草酸（（90.35±0.84）mg/g）及总酚（（68.00±4.10）mg/g），以及可以维持挥发性成分的多样性，印证了传统工艺在保留道地药材物质基础方面的科学价值。

基于色度-代谢物关联网络分析，

L

b

*可作为挥发性萜烯类化合物积累的可视化指标，

a

*可表征酶促褐变干预的调控效能与类胡萝卜素降解进程，该双路径协同机制与青黛炮制中“微生物-色素共代谢”模型具有相似调控特征。色度

L

a

b

*可作为工艺优化的指标，为定向生产高活性成分产品提供参考依据。电子鼻LDAKNN香气辨识模型分类准确率达到94.44%，但其CV较高。后续可通过开发特异性传感器或结合离子迁移谱构建多维响应矩阵，以提升复杂香气成分的量化精度和系统稳定性。电子鼻虽不适用于定量分析，但其辨识模型可为炮制程度区分、产地区分、品质区分等提供技术支持。

后续研究可整合脂溶性成分（如类胡萝卜素）分析、酶活性测定及转录组与代谢组学数据，结合仿生技术（电子鼻、电子舌、电子眼），构建从工艺参数调控到基因表达网络的全链条质效传递模型，推动八角加工由经验指导向“感官属性-药效成分”协同优化的制造模式转型。

作者简介

通信作者：

黄清泉 工程师

广西药品检验研究院中药所

2004年毕业于四川大学植物学专业，获得理学硕士，一直在广西药品检验研究院中药所从事中药民族药材鉴定分析检验及药品质量标准研究工作。中国药学会数字化专委会委员。参加《中国药典》“苦玄参”药材标准，《香港中药材标准》第八册“豆蔻”药材性状显微及检查项标准，《广西中药饮片炮制规范》，壮、瑶药标准一二三卷等标准的起草工作。

周改莲教授

广西中医药大学中药炮制教研室教师

硕士研究生导师，中山大学-康美药业联合培养博士后。博士毕业于广州中医药大学，2011年至今任职于广西中医药大学。研究方向为中药质量标准与炮制机理，近年来主要开展了广西大宗药材趁鲜加工及中药饮片质量标准制订等方面的研究工作。中华中医药学会炮制分会常务委员，世中联中药饮片专委会常务理事；广西第一届中药传承骨干人才，广西标准化专家库成员，广西壮族自治区药品监督管理局药品（民族药）审评专家。ISW微格教学技能国际认证培训导师，荣获“教学改革与发展突出贡献奖”“优秀教师党员”“优秀教师”“先进工作者”。主持及参与科学研究项目28项，参编教材论著10部，以第一或通讯作者公开发表论文30多篇。

第一作者：

农桂龙硕士研究生

广西中医药大学药学院

2025年毕业于广西中医药大学学专业，获得医学硕士学位，研究方向为中药炮制学，参与广西“桂十味”八角茴香、龙眼肉以及郁金产地加工研究。参与基于感官仿生技术优化八角茴香加工工艺和杀青机制研究（校级）、桂十味龙眼肉“减燥增效”炮制工艺研究（省级）、八角茴香饮片炮制操作规程（广西地方标准）等科研项目。

本文《不同杀青工艺的八角茴香感官品质与代谢组学关联分析》来源于《食品科学》2025年46卷第20期258-267页，作者：农桂龙，陈翠粉，黄远梅，黄清泉*，周改莲*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250321-174。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：梁雯菁；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网