西紅花品質(zhì)評價研究進展

劉江弟+歐陽臻+楊濱

[摘要]作為在國際市場上流通的名貴香料和傳統(tǒng)藥材，西紅花的品質(zhì)評價一直是人們關(guān)注的問題。我國雖在江浙等地有西紅花的規(guī)模種植，但對西紅花的品質(zhì)研究，尤其是國產(chǎn)西紅花與國外傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)西紅花品質(zhì)的比較研究還少見，不利于國產(chǎn)西紅花進入國際貿(mào)易市場。該文從西紅花化學成分、真?zhèn)渭皳郊勹b別、人為添加染料的檢測、品質(zhì)評價檢測指標及方法、國際市場等級規(guī)格品質(zhì)評價、影響樣品品質(zhì)的因素等方面出發(fā)，對西紅花品質(zhì)評價現(xiàn)狀進行綜述。

[關(guān)鍵詞]西紅花； 品質(zhì)評價； 研究進展

[Abstract]Saffron， a precious spice and a traditional medicinal herb in the international trade market， has attracted much attention about its quality evaluationSaffron has been successfully cultivated in some areas in China，such as Shanghai， Zhejiang， Jiangsu， but few studies were focused on the quality difference between saffron cultivated in China and in foreign countries， which obstructed the entrance of saffron cultivated in China into international trade market The paper is to review the current research progress on quality evaluation of saffron from the following respects： the chemical composition， the identification of authenticity and adulterants， the detection of artificial colorants， the indexes and methods of quality evaluation，the quality evaluation of different specifications in the international trade market， and the parameters which affected the quality of saffron

[Key words]saffron； quality evaluation； research progress

西紅花為鳶尾科植物番紅花Crocus sativus L 的干燥柱頭，主產(chǎn)于伊朗、希臘、印度、西班牙、意大利、摩洛哥等地^[1-2]。唐代時，西紅花由印度經(jīng)西藏傳入我國，因此又稱為番紅花、藏紅花。目前已在上海、浙江、江蘇、河南等地形成規(guī)模種植。作為傳統(tǒng)香料的西紅花，也是傳統(tǒng)的中草藥，具有活血化瘀、涼血解毒、解郁安神等功效^[3-5]?，F(xiàn)代藥理研究表明，西紅花具有抗精神失常^[6-9]、抗腫瘤^[10]、降血糖^[11-12]等作用。

有報道稱10萬株西紅花才能得到1 kg的柱頭^[13]，資源的稀缺導致西紅花市場價格昂貴。作為名貴的香料及藥材，國內(nèi)外市場上西紅花真?zhèn)尾⒋?、?yōu)劣并存、人為添加色素的情況由來已久^[2，14]，西紅花的品質(zhì)必定會影響其作為香料的安全和作為藥品的功效。本文從西紅花化學成分、真?zhèn)渭皳郊勹b別、人為添加染料的檢測、品質(zhì)評價檢測指標及方法、國際市場等級規(guī)格品質(zhì)評價、影響樣品品質(zhì)的因素等方面出發(fā)，對西紅花品質(zhì)評價現(xiàn)狀進行綜述，為完善國產(chǎn)西紅花品質(zhì)評價體系打下基礎(chǔ)。

1 化學成分

西紅花主要含以玉米黃質(zhì)、八氫番茄紅素、六氫番茄紅素、β-胡蘿卜素等為代表的脂溶性色素^[15]；以西紅花苷Ⅰ[trans-crocetin di-（β-D-gentibiosyl） ester]與西紅花苷Ⅱ[trans-crocetin di-（β-D-glucosyl） ester]為代表的水溶性色素^[16-17]；以藏紅花醛、異氟爾酮為代表的揮發(fā)性成分^[18-20]；以山柰酚及其糖苷為代表的黃酮類成分^[2，21]。

很多學者對西紅花化學成分的生物合成代謝途徑進行了研究，研究結(jié)果表明，在玉米黃質(zhì)裂解酶的作用下，玉米黃質(zhì)裂解為4-hydroxy-2，6，6-trimethyl-1-carbox- aldehyde-1-cyclohexene （HTCC）、藏紅花二醛及部分揮發(fā)油前體^[22]；藏紅花二醛進一步氧化為西紅花酸，西紅花酸糖基化生成西紅花苷類化合物^[23]；HTCC糖基化生成藏紅花苦素，藏紅花苦素裂解生成藏紅花醛，見圖1 [17，21，24-27]。

2 西紅花的真?zhèn)渭皳郊勹b別

西紅花資源的稀缺導致市場價格昂貴及偽品的出現(xiàn)。目前常用的西紅花真?zhèn)舞b別方法有外觀性狀檢查、分子生藥學檢查、色譜指紋圖譜檢查等。

市場上常見的西紅花偽品有西藏產(chǎn)的紅花Carthamus tinctorius L（俗稱“藏紅花”）^[4-5]、菊科植物Chrysanthemum morifolium Ramat染色的舌狀花、玉米黍（禾本科植物Zea mays L染色的柱頭）、蓮須（睡蓮科植物Nelumbo nucifera Gaertn的干燥雄蕊）、紙漿制成的線狀物等。西紅花與常見偽品的性狀鑒別特征， 見表1。

鄭琪等采用聚合酶鏈式反應（polymerase chain reaction，PCR）和熒光染料檢測技術(shù)，建立了基于PsbA-trnH序列的西紅花鑒別方法，即，在PCR反應產(chǎn)物中加入染料SYBR GreenⅠ后，西紅花樣品出現(xiàn)綠色熒光，而紅花、菊花、玉米黍、蓮須等偽品無熒光^[28]。車建等發(fā)現(xiàn)ITS1，ITS2序列是鑒定西紅花的有效。

分子標記段，可以區(qū)分西紅花及其偽品（蓮須、玉米黍、菊花、紅花）^[29]。Marieschi等采用序列特異性擴增（sequence-characterized amplified region，SCAR）分子標記法來鑒別西紅花的常見非法添加物，實驗結(jié)果顯示SCAR法可以很好地將山金車Arnica montana L、紅木Bixa orellana L、金盞菊Calendula officinalis L、紅花、荷蘭番紅花C vernus L （Hill）、姜黃 Curcuma longa L、萱草Hemerocallis sp與西紅花區(qū)別開來^[30]。另外，李玲蔚以22個隨機引物對8種西紅花資源進行了隨機擴增多態(tài)性DNA標記分析，聚類分析結(jié)果表明，藥用西紅花與觀賞西紅花可聚為2類^[31]。

采用HPLC，以綠原酸、羥基紅花黃色素A、尿囊素含量為指標，安慧景等建立了西紅花常見偽品菊花、紅花、玉米黍的鑒別方法^[32]。采用液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)，Sabatino等對西紅花及摻偽品（紅花、萬壽菊、姜黃）的特征成分進行檢測，在此基礎(chǔ)上，檢測出摻偽量為5%（紅花或萬壽菊）和2%（姜黃）的西紅花^[33]。姚建標等比較了西紅花與梔子HPLC圖中西紅花苷Ⅰ與梔子苷的峰面積，發(fā)現(xiàn)這2種成分峰面積的比值可用來區(qū)分西紅花與梔子^[34]。Petrakis等構(gòu)建了西紅花的1H-NMR指紋圖譜，通過對比1H-NMR圖譜的差異，可將西紅花與偽品紅花、姜黃、梔子區(qū)別開來^[14]。

3 西紅花中人為添加染料的檢測

使用工業(yè)染料對次品西紅花染色，以次充好；或?qū)纹啡旧?，以假亂真；都是西紅花市場上常見的現(xiàn)象，工業(yè)染料大多具有肝腎毒性或致畸、致癌、致突變作用，使用含有工業(yè)染料的西紅花會損害使用者的身體健康^[35-37]。ISO-3632采用HPLC檢測西紅花樣品中人造水溶性酸性染料，規(guī)定amaranth， azorubine （carmoisine）， ponceau 4R， quinoline yellow， sunset yellow S， tartrazine， yellow 2G的檢出量不得超過1 mg· kg -1，orange Ⅱ和rocelline的檢出量不得超過2 mg· kg -1 [37]。鄒耀華等建立了檢測11種非法添加色素的HPLC檢測方法，從市售西紅花中檢出了金橙Ⅱ、胭脂紅、日落黃及誘惑紅4種人工色素^[35]。胡曉煒建立了西紅花中金橙Ⅱ的超高效液相色譜檢測法和液質(zhì)聯(lián)用檢測法，樣品在3 min內(nèi)測定完畢^[36]。采用化學計量學方法，Masoum等對西紅花水溶液及染料的三維光譜圖進行分析，建立了西紅花中檸檬黃、日落黃染料的檢測模型^[38]。Zalacain等通過比較西紅花酸水解樣品和染料紫外圖譜的二階導數(shù)數(shù)據(jù)，建立了西紅花中萘酚黃、酒石黃、喹啉黃等染料的檢出方法^[39]。

4 西紅花品質(zhì)評價的指標及其檢測方法

西紅花的品質(zhì)評價以樣品顏色、味道和香氣的評價為主。西紅花苷、藏紅花醛、藏紅花苦素分別是西紅花顏色、香氣和苦味的物質(zhì)基礎(chǔ)，三者常被作為指標成分來評價西紅花品質(zhì)的優(yōu)劣。常見的分析方法主要有紫外-可見分光光度法、高效液相色譜法，氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法和光譜法等。

4.1 紫外-可見分光光度法 日本藥典-JP16、歐洲藥典-EP8、英國藥典-BP2013及ISO-3632都采用紫外-可見分光光度法來評價西紅花的質(zhì)量^[40-42]， 見表2。西紅花樣品以熱水/水振搖或攪拌提取，根據(jù)提取液在440 nm左右（西紅花苷的可見光最大吸收）的吸光度來評價樣品的質(zhì)量（日本藥典-JP16、歐洲藥典-EP8、英國藥典-BP2013）；根據(jù)提取液在257 nm（藏紅花苦素的紫外最大吸收），330 nm（藏紅花醛的紫外最大吸收），440 nm的吸光度將藥材分為Ⅰ至Ⅲ等（ISO-3632），吸光度越大，等級越優(yōu)^[37]。

4.2 高效液相色譜法 HPLC常被用于西紅花中西紅花苷類成分的含量測定，如2015年版《中國藥典》和第五期《香港中藥材標準》采用HPLC，以西紅花苷Ⅰ和西紅花苷Ⅱ含量之和為指標，評價西紅花的質(zhì)量^[3，43]，見表2。本文對文獻中常見的以HPLC測定西紅花中指標成分的色譜條件及樣品處理方法進行了匯總，見表3。西紅花樣品提取溶劑多為稀乙醇、50%甲醇和水，少為酸水；提取方法為避光或不避光的超聲提取或浸提，提取溫度或為冰浴或室溫；流動相的組成中多含有酸水。

另外，為解決西紅花苷Ⅰ和西紅花苷Ⅱ?qū)φ掌贩€(wěn)定性差、價格高不易獲得的問題，何風艷等以梔子黃色素為原料，制備了西紅花苷對照提取物，并考察了其在西紅花飲片質(zhì)量控制中的應用^[51]。

4.3 氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法 采用GC-MS技術(shù)，劉紹華等以峰面積歸一化法測定了西紅花揮發(fā)油中26個成分的含量，發(fā)現(xiàn)藏紅花醛含量最高^[52-53]。Nikolaos等建立了西紅花中藏紅花醛含量的GC-PTR-MS測定法^[54]。Bononi等以乙醇為提取溶劑提取西紅花中的藏紅花醛，建立了藏紅花醛的GC-MS含量測定方法^[55]。Amanpour等采用GC-MS-Olfactometric法分析了西紅花中的芳香性及揮發(fā)性化合物，共檢測到28種醛酮酸類化合物，其中醛類化合物含量占總揮發(fā)性化合物的71%^[56]。

4.4 近紅外光譜及拉曼光譜法 Zalacain等收集了產(chǎn)自伊朗、希臘及西班牙的111批西紅花，考察了近紅外光譜測定5種西紅花苷及藏紅花苦素含量的可能性。采用逐步多元線性回歸法，建立了上述6種成分的近紅外含量測定模型，實驗結(jié)果表明，上述6種成分中，僅西紅花苷Ⅰ和西紅花苷Ⅱ的近紅外光譜定量模型相關(guān)性較好，可用于西紅花中兩者含量的預測^[50]。采用便攜式近紅外光譜儀，張聰?shù)炔杉?3批上海崇明產(chǎn)西紅花的近紅外光譜圖，以偏最小二乘法、Unscrambler預處理軟件，對實驗數(shù)據(jù)進行處理，建立了西紅花苷Ⅰ與西紅花苷Ⅱ含量的檢測模型。但該實驗樣本量過少，所建模型的適用性有待商榷^[57-58]。Anastasaki等收集了114批產(chǎn)自希臘、伊朗、意大利、西班牙的西紅花樣品，采用拉曼光譜技術(shù)和化學計量法，建立了西紅花總苷和ISO色度的拉曼光譜預測模型^[49]。

4.5 其他方法 采用膠束毛細管電動色譜法，Gonda等建立了同時測定西紅花中藏紅花苦素、西紅花苷Ⅰ、西紅花苷Ⅱ、藏紅花醛含量的方法，測定時間僅需18 min，極大提高了樣品的分析效率^[59]。采用非水毛細管電泳法，Zougagh等建立了西紅花中7種西紅花苷類成分的含量測定方法^[60]。

5 不同商品等級西紅花品質(zhì)的評價

ISO-3632以西紅花水提液在西紅花苷、藏紅花醛、藏紅花苦素最大吸收波長處的吸光度值來考察西紅花樣品的色度、香氣、苦味，進而對樣品進行等級劃分，其中，樣品色度和苦味的強弱是劃分西紅花樣品等級的主要因素，見表2。近年來，一些科研工作者考察了西紅花 ISO 等級劃分標準與西紅花指標成分含量的相關(guān)性。采用HPLC，Campo等測定了Ⅱ級與Ⅲ級西紅花中藏紅花苦素的含量，結(jié)果表明，2個等級樣品中藏紅花苦素的含量無明顯差別^[61]。Bononi等的研究結(jié)果表明，西紅花中藏紅花醛的含量與ISO項下330 nm（藏紅花醛的紫外最大吸收波長）的吸光度值沒有相關(guān)性^[55]。

6 影響西紅花品質(zhì)的因素

6.1 產(chǎn)地對西紅花品質(zhì)的影響 西紅花在歐洲的希臘、西班牙、意大利，亞洲的伊朗、印度、中國等地都有栽培，土壤及氣候的不同是影響西紅花品質(zhì)的重要因素。采用HPLC和飛行時間質(zhì)譜，Masi等測定了伊朗、意大利2個產(chǎn)地西紅花樣品中西紅花苷、藏紅花醛、藏紅花苦素和黃酮類成分的量，結(jié)果顯示，意大利產(chǎn)西紅花中西紅花總苷、藏紅花醛、藏紅花苦素和kaempferol-3-sophoroside-7-glucoside的含量顯著高于伊朗產(chǎn)西紅花；化學計量學分析結(jié)果顯示，意大利產(chǎn)西紅花與伊朗產(chǎn)者各自聚類，藏紅花醛、藏紅花苦素、異氟爾酮是差異最顯著的成分^[2]。采用HPLC，Anastasaki等對希臘、伊朗、意大利、西班牙產(chǎn)西紅花中的西紅花苷進行含量測定，結(jié)果顯示，意大利產(chǎn)西紅花中西紅花苷的含量最高^[49]。該課題組還建立了中紅外光譜區(qū)分上述4個產(chǎn)地西紅花樣品的方法^[49]。采用HPLC，Lozano等比較了西班牙3個產(chǎn)區(qū)、伊朗、希臘西紅花中藏紅花醛的含量，發(fā)現(xiàn)西班牙Mancha產(chǎn)的西紅花中藏紅花醛含量最高^[62]。采用HPLC，李順旭等測定國產(chǎn)不同產(chǎn)地西紅花中西紅花苷的含量，結(jié)果顯示，上海產(chǎn)西紅花中西紅花苷Ⅰ和西紅花苷Ⅱ含量最高，西藏次之，浙江和四川產(chǎn)的含量較低^[45]。采用ICP-MS技術(shù)，D′Archivio等對意大利3個產(chǎn)地的西紅花進行元素分析，結(jié)果顯示，不同產(chǎn)地西紅花中的鋰、硼、鈉、鈣等12種元素含量存在差異，基于此12種元素含量差異建立起來的線性判別分析模型可將3個產(chǎn)地區(qū)分開來^[63]。

6.2 加工及貯藏對西紅花品質(zhì)的影響 西紅花各主產(chǎn)區(qū)都有自己獨特的西紅花干燥方法，總體來說，印度、伊朗、摩洛哥以日照/陰干為主，西班牙、希臘、意大利以烘干為主。西紅花的干燥方式是影響西紅花品質(zhì)的重要因素。藏紅花醛既是西紅花揮發(fā)油的主要成分，也是西紅花獨特香氣的物質(zhì)基礎(chǔ)。新鮮的柱頭中不含藏紅花醛，藏紅花醛是在柱頭干燥和貯藏的過程中產(chǎn)生的，見圖2。藏紅花醛的前體物質(zhì)是藏紅花苦素及其苷元HTCC^[64]。

采用ISO-3632的方法，Bolandi等考察了不同干燥方式及貯藏時間對西紅花品質(zhì)的影響，干燥方式為傳統(tǒng)干燥方式（室溫，20～25 ℃，避光）、西班牙改良方式（電加熱，55 ℃）、現(xiàn)代干燥方式（微波爐，300 W）。研究結(jié)果表明，在樣品色度方面，微波干燥、電熱干燥、室溫干燥樣品的色度依次減弱；避光貯藏6個月，上述各干燥樣品色度逐月降低。在香氣方面，微波干燥樣品的香氣較其他2種干燥樣品稍強；貯藏過程中，上述各干燥樣品的香氣逐月增加，6個月后，3種干燥樣品的香氣無顯著性差異。在苦味方面，微波和電熱干燥都較室溫干燥加重樣品的苦味，但貯藏時間對樣品的苦味無改變^[64]。

以ISO-3632指標（顏色強度、香氣指標和苦味指標）、西紅花苷、藏紅花苦素、藏紅花醛含量（HPLC/GC）為指標，Carmona等考察了西班牙Castille-La Mancha地區(qū)傳統(tǒng)干燥西紅花過程中時間-溫度對西紅花化學成分的影響，并與常溫干燥和熱空氣（70，90，110 ℃）干燥方式進行了比較。研究結(jié)果表明，樣品顏色強度與香氣隨著干燥過程中溫度的上升而下降；苦味指標無顯著性變化。在干燥過程中，溫度的升高對各西紅花苷含量的影響各不相同，西紅花苷Ⅰ的含量隨溫度的上升而顯著上升，西紅花苷Ⅱ和trans-crocetin （β-D-glucosyl）-（β-D-gentibiosyl） 則下降，順式西紅花苷含量無變化，西紅花總苷的含量上升。上述西紅花苷含量變化的差異被認為與溫度影響西紅花體內(nèi)次生代謝產(chǎn)物的生物合成有關(guān)。另外，傳統(tǒng)加工的樣品顏色要深于熱空氣/室溫干燥處理的樣品^[65]。

Nikolaos等采用GC-PTR-MS技術(shù)測定不同儲存溫度下的西紅花藥材中藏紅花醛的含量，發(fā)現(xiàn)與25 ℃相比，40 ℃樣品中藏紅花醛含量的下降幅度較大^[54]。李玲蔚的實驗結(jié)果表明，高溫殺青（105 ℃）樣品中西紅花苷Ⅰ含量較40 ℃干燥者高；隨著貯藏期的延長（8，20，32個月），西紅花樣品中西紅花苷Ⅰ的含量逐漸下降^[31]。

另外，李玲蔚還考察了采收時間對西紅花中西紅花苷Ⅰ含量的影響，實驗結(jié)果表明，盛花期樣品西紅花苷Ⅰ含量為8.359%，是萎花期的7.23倍^[31]。

7 討論與總結(jié)

作為珍貴的香料，西紅花在全世界流通，ISO-3632以樣品感官指標-色度、苦味、香氣將西紅花分為3個等級，該等級的劃分標準與西紅花指標成分-西紅花苷、藏紅花苦素、藏紅花醛含量的相關(guān)性及與藥效學的相關(guān)性還有待研究。作為名貴的藥材，2015年版《中國藥典》將西紅花苷Ⅰ和西紅花苷Ⅱ含量之和作為西紅花品質(zhì)評價的指標，藥效結(jié)果表明，除了西紅花苷類成分外，西紅花酸與藏紅花醛也具有獨特的藥理活性；未見有西紅花品質(zhì)評價與藥

效學相關(guān)性研究的報道，因此，西紅花藥材的品質(zhì)評價指標應不局限于西紅花苷類成分。

樣品干燥方式是影響西紅花品質(zhì)的主要因素，從已有的文獻數(shù)據(jù)可以看出，干燥方式對樣品的色度/西紅花苷的含量和香味/藏紅花醛的含量影響較大，對苦味/藏紅花苦素含量的影響不大；進一步的影響機制還有待深入研究。

雖然西紅花已在中國移植成功多年，但有關(guān)國產(chǎn)西紅花與國外傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)西紅花品質(zhì)的比較研究還少見，應加強這方面的研究，為國產(chǎn)西紅花進入國際貿(mào)易市場提供實驗數(shù)據(jù)。

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[責任編輯 丁廣治]