干燥溫度對(duì)南京椴花揮發(fā)性物質(zhì)的影響

關(guān)鍵詞：南京椴；花；熱風(fēng)干燥；真空冷凍干燥；揮發(fā)性物質(zhì)

椴樹是錦葵科Malvaceae椴樹屬Tilia植物的統(tǒng)稱，是優(yōu)良的觀賞樹種，為世界四大闊葉行道樹種之一[1]，椴樹花序有揮發(fā)油和黏液等物質(zhì)，這些物質(zhì)含黃酮類化合物等成分，具有多種藥用功效[2]。例如，美洲椴T.americana花序甲醇提取物富含槲皮素和山柰酚，具有鎮(zhèn)靜和抗焦慮的作用[3-4]，歐洲大葉椴T.platyphyllos葉子、花和花序的乙醇提取物富含酚類化合物，具有抗炎和抗腫瘤的作用[5]。椴樹花茶和葉茶在歐洲深受消費(fèi)者喜愛[2]。南京椴T.miqueliana為我國(guó)特有樹種，其花序陰干后可入藥，有鎮(zhèn)靜、發(fā)汗、解熱鎮(zhèn)痙、鎮(zhèn)咳、改善睡眠和治療風(fēng)寒感冒的功效[1，6]，是一種高價(jià)值的集觀賞、食用和藥用價(jià)值于一身的芳香植物。

植物揮發(fā)性物質(zhì)成分主要為萜類、苯丙烷類、脂肪酸和生物堿等化合物，并包含多種化學(xué)官能團(tuán)，如醚鍵、酯鍵、醛基和羥基等[7]。部分揮發(fā)性物質(zhì)具有令人愉悅的香氣，容易通過血腦屏障，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生作用，具有抗炎、抗癌、抗誘變劑、緩解壓力等功效[8]。植物釋放的有益揮發(fā)性物質(zhì)有益于人體健康和環(huán)境安全，是預(yù)防和治療疾病的不錯(cuò)選擇[9]，可作為一類重要的醫(yī)療保健資源[10]。南京椴鮮花揮發(fā)性物質(zhì)的主要釋放期為盛花期，部分揮發(fā)性物質(zhì)具有生物活性，不僅使南京椴花芳香馥郁，還對(duì)人的情緒和健康有益，具有較高的藥用價(jià)值[11]。南京椴花花期短，干燥處理可使其便于保存和運(yùn)輸?；ǖ母稍锍２捎藐幐煞?，但耗時(shí)長(zhǎng)，褐變程度高，遇到陰雨天氣容易變質(zhì)[12]；真空冷凍干燥可以保留鮮花中更多的揮發(fā)性物質(zhì)[13]，但操作復(fù)雜，成本高；熱風(fēng)干燥法具有簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、操作便捷、效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于植物的干燥[12]。

植物中的揮發(fā)性物質(zhì)受加工和儲(chǔ)存條件的影響[14]。花的干燥過程對(duì)花香的影響極為復(fù)雜，干花的香氣與鮮花的香氣、干燥引起的機(jī)械損傷[15]、酶、氧氣、溫度、干燥時(shí)間等因素密切相關(guān)[12]。干燥過程中可能引發(fā)美拉德反應(yīng)，進(jìn)而影響花的風(fēng)味和品質(zhì)。美拉德反應(yīng)分為3個(gè)階段：第1階段生成美拉德重排產(chǎn)物，第2階段降解這些產(chǎn)物生成羰基化合物，第3階段通過加熱使羰基化合物降解并生成揮發(fā)性風(fēng)味化合物[16]。例如，在制茶過程中，干燥比發(fā)酵更能加速美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生大量雜環(huán)化合物和含硫化合物，對(duì)綠茶揮發(fā)性成分的影響尤為顯著[17]。此外，加熱還促進(jìn)脂質(zhì)的熱氧化分解[18]和芳香族氨基酸的轉(zhuǎn)化[19]，生成新的直鏈脂肪族醛、醇、酮和烴類，從而改變揮發(fā)性物質(zhì)的組成[20]。干燥過程中還可能生成具有抗氧化作用的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物和中間產(chǎn)物，有助于提升品質(zhì)[16]，但溫度過高會(huì)導(dǎo)致易揮發(fā)性物質(zhì)的損失，因此干燥含揮發(fā)性物質(zhì)的材料時(shí)應(yīng)選擇適宜的溫度。

南京椴鮮花含具有藥用價(jià)值的有益揮發(fā)性物質(zhì)[11]，但通常以干花形式利用[6]。為充分挖掘南京椴花在揮發(fā)性物質(zhì)方面的藥用價(jià)值，本研究中對(duì)南京椴鮮花進(jìn)行熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥處理，旨在比較鮮花和不同干燥方法對(duì)南京椴花揮發(fā)性物質(zhì)成分的影響，以獲得更全面的南京椴花香氣信息，為南京椴花的加工利用提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

2022年6月1日，樣品采自江蘇省句容市天王鎮(zhèn)江蘇鴻土苗木有限公司（119°11′58″E，31°39′18″N）12年生的南京椴。采集時(shí)選擇花序上盛開期花朵（完全開放，色彩明艷，柱頭和花藥新鮮），采集后剪去花梗，混合備用。

正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品（C7～C40）為色譜純（美國(guó)Tmstandard公司），庚酸乙酯為分析純（上海麥克林生化科技有限公司）。

1.2樣品干燥

熱風(fēng)干燥：將鮮花置于干果機(jī)（QG-C12，中國(guó)猛士公司）中平鋪一層，溫度設(shè)置為35、40、45℃，分別干燥7、6、5h；每次取5g干花，置于攪磨粉機(jī)（SMF2002，蘇泊爾電器公司）中粉碎1min，過篩（孔徑0.25mm）后置于-40℃冰箱內(nèi)保存。

真空冷凍干燥：將鮮花在-80℃冰箱內(nèi)預(yù)凍24h，以保證樣品徹底凍結(jié)，置于凍干機(jī)（ALPHA1-2LDplus，德國(guó)Christ公司）內(nèi)平鋪一層（凍干機(jī)提前預(yù)熱20min），在-55℃、4Pa條件下干燥6h，每次取5g置于攪磨粉機(jī)中粉碎1min，過篩（孔徑0.25mm）后置于-40℃冰箱保存。

1.3揮發(fā)性物質(zhì)分析

1.3.1頂空固相微萃取

隨機(jī)取完整鮮花（CK）和干花粉末各1g（約鮮花10朵，干花50朵），置于20mL含有聚四氟乙烯隔墊的頂空萃取瓶?jī)?nèi)，加入1μL0.18g/L庚酸乙酯溶液（最終質(zhì)量分?jǐn)?shù)為180ng/g）作為內(nèi)標(biāo)[21]，密封，于60℃條件下平衡30min，然后插入老化后的65μmPDMS/DVB纖維頭，萃取頭置于花朵上方1cm處，頂空萃取30min后將萃取針插入GC-MS，解吸3min，進(jìn)行GC-MS分析。重復(fù)測(cè)定3次。

1.3.2GC-MS分析

色譜條件：DB-5MS熔融硅毛細(xì)管柱（5%苯甲基硅氧烷，內(nèi)徑30m×0.25mm，薄膜厚度0.25μm）。載氣為高純度氦氣，氦氣流速為1mL/min，進(jìn)樣口溫度250℃。升溫程序：初始溫度40℃，保持2min；以2℃/min升至60℃；以5℃/min升至100℃；以10℃/min升至250℃，保持5min。質(zhì)譜條件：傳輸線溫度250℃，離子源溫度250℃，采集閾值1000，電離方式EI，質(zhì)量掃描范圍33～450amu，掃描時(shí)間0.2s。

1.3.3定性和含量測(cè)定

取0.1μL正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)樣，運(yùn)用先行升溫公式計(jì)算每種烷烴化合物的保留指數(shù)。利用NIST標(biāo)準(zhǔn)譜庫（https：//www.nist.gov/）進(jìn)行離子質(zhì)譜匹配，根據(jù)正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)鑒定香氣成分，通過將每種揮發(fā)性化合物的峰面積與內(nèi)標(biāo)物（庚酸乙酯）的峰面積進(jìn)行比較（假定校正因子為1.0），使用相對(duì)單位來表示揮發(fā)物的含量[22]。

1.3.4芳香相似率

芳香相似率的計(jì)算參照文獻(xiàn)[23]中的方法。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

使用MicrosoftExcel2021軟件整理數(shù)據(jù)，使用SPSS26軟件進(jìn)行方差分析（α=0.05），使用Origin2022軟件繪制韋恩圖、熱圖；使用SIMCA14.1軟件進(jìn)行偏最小二乘判別分析（Partialleastsquares-discriminantanalysis，PLS-DA），并繪制得分圖和載荷圖。

2結(jié)果與分析

2.1不同干燥溫度處理中南京椴花揮發(fā)性物質(zhì)的成分及其含量

鮮花和經(jīng)不同干燥方法處理后南京椴花的外形如圖1所示。

通過GC-MS分析共檢測(cè)到36種揮發(fā)性成分，鑒定出23種香氣成分，以烯烴類、醇類和醛類為主（表1）。在鮮花內(nèi)鑒定出14種揮發(fā)性物質(zhì)，在35℃熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥的樣品中鑒定出11種揮發(fā)性物質(zhì)，在40℃熱風(fēng)干燥樣品中鑒定出12種揮發(fā)性物質(zhì)，在45℃熱風(fēng)干燥樣品中鑒定出10種揮發(fā)性物質(zhì)，5種樣品的揮發(fā)性物質(zhì)組成和相對(duì)含量存在差異。鮮花和各種干花的香氣成分也有差異（圖2），D-檸檬烯、γ-萜品烯、壬醛和苯乙醇是鮮花和各種干花共同含有的物質(zhì)，且相對(duì)含量較高；己醛、2-己烯醛、β-蒎烯、齊扎烯、（Z）-1-甲基-4-（6-甲基庚-5-烯-2-亞基）環(huán)己-1-烯和1-異丙基-4，7-二甲基-1，2，3，5，6，8a-六氫萘這6種揮發(fā)性物質(zhì)僅在鮮花中檢測(cè)到，此外，α-法尼烯僅在鮮花、35℃熱風(fēng)干燥樣品、真空冷凍干燥樣品中檢測(cè)到，且在鮮花中含量最高（104.16ng/g），干燥后顯著降低（P＜0.05）。癸醛、2，6，11-三甲基十二烷、2，6，10-三甲基十三烷這3種物質(zhì)僅在干花中檢測(cè)到。

南京椴花含具有藥用價(jià)值的揮發(fā)性物質(zhì)，如α-蒎烯[24-25]、D-檸檬烯[26]、γ-萜品烯[27]、α-法尼烯[28]、壬醛[29]、癸醛[29]、1-己醇[30]和苯乙醇[31-32]。其中α-蒎烯僅在鮮花和40℃熱風(fēng)干燥樣品中檢測(cè)到；D-檸檬烯、γ-萜品烯、α-法尼烯在鮮花中含量達(dá)到最高，分別為104.34、23.62、104.16ng/g，椴花干燥后這些物質(zhì)的相對(duì)含量顯著下降（P＜0.05），且在40、45℃熱風(fēng)干燥樣品中未檢測(cè)到α-法尼烯；椴花干燥后，壬醛的相對(duì)含量顯著上升（P＜0.05），在真空冷凍干燥樣品中達(dá)到最高（40.17ng/g），45℃熱風(fēng)干燥樣品次之（34.81ng/g）；癸醛在真空冷凍干燥樣品中含量最高（4.66ng/g），45℃熱風(fēng)干燥樣品次之（4.63ng/g）；1-己醇僅在35、45℃熱風(fēng)干燥樣品和真空冷凍干燥樣品中檢測(cè)到，且在真空冷凍干燥樣品中含量最高（10.56ng/g），35℃熱風(fēng)干燥樣品次之（7.48ng/g）；除45℃熱風(fēng)干燥樣品外，干花中苯乙醇的相對(duì)含量較鮮花上升，40℃熱風(fēng)干燥樣品中相對(duì)含量最高（42.87ng/g）。

2.2不同干燥溫度處理中南京椴花揮發(fā)性物質(zhì)的相似率

鮮花和干花揮發(fā)性物質(zhì)相似率為0.24～0.50（表2），不同干花間相似率為0.53～0.93，且真空冷凍干燥樣品和不同溫度熱風(fēng)干燥樣品的揮發(fā)性物質(zhì)相似率較高，為0.83～0.93。其中：40℃熱風(fēng)干燥樣品與45℃熱風(fēng)干燥樣品的揮發(fā)性物質(zhì)相似率最低；35℃熱風(fēng)干燥樣品與40℃熱風(fēng)干燥樣品、真空冷凍干燥樣品的揮發(fā)性物質(zhì)的相似率較高，說明35℃熱風(fēng)干燥和40℃熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥后樣品的揮發(fā)性物質(zhì)較相似。

2.3不同干燥溫度處理中南京椴花揮發(fā)性物質(zhì)的PLS-DA分析

采用PLS-DA模型對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行分析，以確定鮮花和不同干燥溫度處理后干花的揮發(fā)性物質(zhì)的差異。結(jié)果顯示，PLS-DA模型包含2個(gè)主成分，其解釋度分別為0.648、0.161，累計(jì)解釋度為80.9%，能夠反映鮮花和不同干花揮發(fā)性物質(zhì)的原始信息，其中第1主成分（PC1）可以用來區(qū)分鮮花和干花，第2主成分（PC2）可以用來區(qū)分熱風(fēng)干燥樣品和真空冷凍干燥樣品，但40℃熱風(fēng)干燥樣品與45℃熱風(fēng)干燥樣品聚集在一起（圖3）。

D-檸檬烯（V7）和齊扎烯（V20）對(duì)第1主成分的貢獻(xiàn)度較高，分別為0.256和0.254（圖4）。（E）-3-己烯-1-醇（V3）和4，6，6-三甲基-雙環(huán)[3.1.1]庚-3-烯-2-酮（V16）對(duì)第2主成分的貢獻(xiàn)度較高，分別為0.45和-0.41。

2.4不同干燥溫度處理中南京椴花的關(guān)鍵差異揮發(fā)性物質(zhì)

PLS-DA變量重要性投影（Variableimportanceinprojection，VIP）值大于1時(shí)，可界定對(duì)應(yīng)變量為該判別模型的關(guān)鍵變量，VIP值越大，變量在不同處理間的差異越顯著[33]。根據(jù)P＜0.05且VIP值大于1的標(biāo)準(zhǔn)，篩選出6種差異揮發(fā)性物質(zhì)（表3），包括（E）-3-己烯-1-醇（V3）、4，6，6-三甲基-雙環(huán)[3.1.1]庚-3-烯-2-酮（V16）、內(nèi)酯龍腦（V13）、（E，E）-3，5-辛二烯-2-酮（V10）、1-己醇（V4）、萜品烯-4-醇（V14），這6種關(guān)鍵差異揮發(fā)性物質(zhì)的香氣特征以青草為主，但在鮮花中未檢測(cè)到，且不同處理的干花間存在差異（圖5）。其中，（E）-3-己烯-1-醇僅在40、45℃熱風(fēng)干燥樣品中被檢測(cè)到，4，6，6-三甲基-雙環(huán)[3.1.1]庚-3-烯-2-酮和內(nèi)酯龍腦僅在真空冷凍干燥樣品中被檢測(cè)到，（E，E）-3，5-辛二烯-2-酮僅在40℃熱風(fēng)干燥樣品中被檢測(cè)到，1-己醇僅在35、45℃熱風(fēng)干燥樣品和真空冷凍干燥樣品中被檢測(cè)到，萜品烯-4-醇僅在35、40℃熱風(fēng)干燥樣品和真空冷凍干燥樣品中被檢測(cè)到。

3討論與結(jié)論

干燥過程中，植物組織內(nèi)發(fā)生的復(fù)雜生化反應(yīng)會(huì)影響揮發(fā)性物質(zhì)的產(chǎn)生或降解。干燥破壞植物組織[15]，糖苷酶被釋放至細(xì)胞壁或空腔，糖苷鍵被水解，苯乙醇被釋放[34-35]。南京椴花經(jīng)35℃熱風(fēng)干燥、40℃熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥后，以及福白菊經(jīng)真空干燥和自然干燥后均可檢測(cè)到萜品烯-4-醇[36]，可能是檸檬烯第8、9位碳的雙鍵烯丙基位置引入OH基團(tuán)生成萜品烯-4-醇[37]。但在經(jīng)過100℃殺青后55℃熱風(fēng)干燥的福白菊和45℃熱風(fēng)干燥的南京椴花中均未檢測(cè)到萜品烯-4-醇[36]，可能是高溫導(dǎo)致萜品烯-4-醇損失。萜烯類化合物易揮發(fā)且易被氧化或水解，其相對(duì)含量還受加工和儲(chǔ)存條件影響[14]。D-檸檬烯穩(wěn)定性較差，在富氧、高濕和高溫條件下易揮發(fā)或降解，熱風(fēng)干燥后D-檸檬烯含量下降[38]。真空冷凍干燥后D-檸檬烯相對(duì)含量下降可能與低溫有關(guān)。熱風(fēng)干燥過程中溫度升高導(dǎo)致?lián)]發(fā)性物質(zhì)揮發(fā)損失的同時(shí)，也可能加速氨基化合物（氨基酸和蛋白質(zhì)）與還原糖類的美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生酮、醛類揮發(fā)性物質(zhì)[16]。脂質(zhì)在熱風(fēng)干燥過程中發(fā)生熱氧化，壬醛、癸醛可能由脂肪熱氧化產(chǎn)生[18，34]。芳香族氨基酸轉(zhuǎn)化[19]也可導(dǎo)致新直鏈脂肪族醛和醇產(chǎn)生，如苯丙氨酸通過氧化脫氨和脫羧轉(zhuǎn)化為苯乙醇[19]。柑橘Citrusreticulata經(jīng)50℃水浴后醛和醇類等揮發(fā)性物質(zhì)含量上升，與熱風(fēng)干燥后南京椴花壬醛和苯乙醇相對(duì)含量上升的結(jié)果一致[39]。但溫度過高易導(dǎo)致?lián)]發(fā)性物質(zhì)如醛類物質(zhì)揮發(fā)損失[40]，與福白菊經(jīng)干燥處理后的變化[36]一致。

南京椴花具有良好的抗焦慮作用，也是許多治療咳嗽和感冒的中成藥物的主要成分[41]。揮發(fā)性芳香物質(zhì)常被用于抗菌、抗氧化和抗炎[38]，南京椴花芳香馥郁，其藥用價(jià)值可能與其含有的揮發(fā)性物質(zhì)有關(guān)。烴類中的萜烯類物質(zhì)具有一定的抗菌[42]、鎮(zhèn)咳祛痰、抗焦慮、抗炎[25]、抗氧化和改善睡眠的藥理活性[25]，檸檬烯和蒎烯等單萜類揮發(fā)性物質(zhì)易被人體代謝吸收[43]。蒎烯具有提升睡眠質(zhì)量的作用[43]，α-蒎烯具有良好的抗焦慮[24]和保護(hù)胃部[25]的作用。D-檸檬烯是南京椴鮮花和干花中的主要揮發(fā)性物質(zhì)，在食品工業(yè)中是一種有益添加劑，具有檸檬香，常被應(yīng)用于香水、肥皂、食品和飲料中[26]。D-檸檬烯還具有抗焦慮、抗炎、鎮(zhèn)靜和止痛的作用[38]，抗菌性高于其他揮發(fā)性物質(zhì)，是優(yōu)質(zhì)的抗菌候選藥物[44]，在預(yù)防幾種慢性和退行性疾?。ㄈ缈寡趸?、抗糖尿病、抗癌、抗炎、心臟保護(hù)、胃保護(hù)、肝臟保護(hù)、免疫調(diào)節(jié)、抗纖維化等）方面也具有重要作用[26]。人體服用D-檸檬烯后，由于其脂溶性特性，增加了吸收率[26]，檸檬烯常在腸道中被吸收，分散到肝臟、肺和腎臟等部位[26]，尤其在脂肪組織和乳腺組織中積累濃度較高，且體內(nèi)保留時(shí)間較長(zhǎng)，可顯著降低人體乳腺腫瘤的發(fā)展[26，45]。萜品烯具有較強(qiáng)的自由基清除功能[25]，γ-萜品烯在劑量和時(shí)間上可依賴性地降低小鼠的機(jī)械異常性疼痛和熱痛覺過敏[27]。α-法尼烯具有抗抑郁的作用[28]。人體在自然狀態(tài)下聞到壬醛和癸醛的芳香氣味，腦波中β波、α慢波比例增加，產(chǎn)生美好感覺[10]。醛類揮發(fā)性物質(zhì)具有抑菌殺菌、抗炎的作用[10]，尤其是壬醛、癸醛具有抗黃曲霉的作用[29]。己醇是一種揮發(fā)性醇，具有抗革蘭氏陰性菌的作用[30]。苯乙醇具有酪氨酸酶抑制作用[32]和廣譜的抗菌性[31]，還有清熱解表和鎮(zhèn)痛抗炎的藥效[46]。南京椴花中含有的揮發(fā)性芳香物質(zhì)可能具有治療感冒、改善睡眠、鎮(zhèn)咳、鎮(zhèn)靜和鎮(zhèn)痛功效[1，6]，還可能具有緩解焦慮、抗菌、抗氧化、抗炎和保護(hù)胃部等作用，且干燥后仍具有較好的作用。飲用南京椴花茶或使用南京椴花進(jìn)行芳香治療，在一定程度上可能有益人體健康。南京椴作為集觀賞性和可食用性為一體的園林綠化樹種[1]，花內(nèi)含有大量有益物質(zhì)，可以作為城市食品森林或綠化保健的備選樹種。

干燥溫度對(duì)南京椴花的揮發(fā)性物質(zhì)組成和相對(duì)含量有顯著影響，干燥方法影響揮發(fā)性物質(zhì)的產(chǎn)生和保留。D-檸檬烯、γ-萜品烯、壬醛和苯乙醇是鮮花和不同處理中干花共有的物質(zhì)，且相對(duì)含量較高。南京椴花的藥用價(jià)值可能與α-蒎烯、D-檸檬烯、γ-萜品烯、α-法尼烯、壬醛、癸醛、1-己醇和苯乙醇等有益揮發(fā)性物質(zhì)有關(guān)。其中α-蒎烯僅在鮮花和40℃熱風(fēng)干燥樣品中被檢測(cè)到；D-檸檬烯、γ-萜品烯、α-法尼烯在鮮花中含量達(dá)到最高，椴花干燥后這些物質(zhì)的相對(duì)含量顯著下降（P＜0.05）；壬醛在真空冷凍干燥樣品中相對(duì)含量最高，45℃熱風(fēng)干燥樣品次之；癸醛在真空冷凍干燥樣品中含量最高，45℃熱風(fēng)干燥樣品次之；1-己醇僅在35℃熱風(fēng)干燥樣品、45℃熱風(fēng)干燥樣品和真空冷凍干燥樣品中被檢測(cè)到；苯乙醇在40℃熱風(fēng)干燥樣品中相對(duì)含量最高。這些有益揮發(fā)性物質(zhì)使南京椴花不僅芳香馥郁，還具有治療感冒、改善睡眠、鎮(zhèn)咳、鎮(zhèn)靜和鎮(zhèn)痛等功效，還可能具有緩解焦慮、抗菌、抗氧化、抗炎和保護(hù)胃部等作用，具有良好的藥用前景。