不同干燥技术对水蛭多维品质特性的影响机制研究：基于色泽、质地、挥发性与非挥发性成分的综合评价

《LWT》：Comparative study on color, texture, volatile and non-volatile components of leeches by different drying techniques

本研究针对水蛭干燥过程中热敏性蛋白易失活、品质难以控制的问题，系统比较了真空冷冻干燥（FD）、热风干燥（HAD）与自然干燥（ND）三种技术对水蛭切片色泽、微观结构、水分状态、质地、气味及活性成分的影响。结果表明，FD处理组表现出最优的综合品质：色泽最接近原料，硬度显著降低，微观结构疏松多孔，可溶性蛋白含量（0.56±0.17 mg·g-1）显著高于HAD与ND组。TOPSIS综合评价确认FD为最优工艺，为水蛭干燥加工优化与品质提升提供了科技支撑。

　　

在传统中医药宝库中，水蛭作为一种经典的活血化瘀药材，其临床应用历史可追溯至《神农本草经》。现代药理研究证实，水蛭富含水蛭素（hirudin）等蛋白多肽类活性成分，在抗凝血、抗血栓等方面具有显著疗效。然而，水蛭的活性成分对热极其敏感，在传统的热风干燥或自然干燥过程中容易发生变性失活，导致药效降低。同时，干燥工艺也直接影响水蛭药材的色泽、质地、气味等感官品质及其贮藏稳定性。因此，如何选择一种能够最大限度保留水蛭活性成分并提升其综合品质的干燥方法，成为中药材加工领域的一个重要课题。

为了系统回答这一问题，研究人员在《LWT》上发表论文，聚焦于比较真空冷冻干燥（FD）、热风干燥（HAD）和自然干燥（ND）三种技术对水蛭切片多维质量特性的影响。研究旨在建立一套针对水蛭切片的专用评价体系，并确定最优干燥方法。

本研究采用的关键技术方法包括：利用图像处理和色差计分析色泽；采用低场核磁共振（LF-NMR）分析水分状态和分布；利用质构仪测定硬度、脆性和弹性等质地特性；通过扫描电子显微镜（SEM）观察微观结构；采用超快速气相色谱电子鼻（E-nose）和顶空-气相色谱-质谱联用（HS-GC-MS）分析挥发性成分及气味特征；使用液相色谱-质谱联用（LC-MS）测定氨基酸组成；通过BCA法测定可溶性蛋白含量；并运用主成分分析（PCA）、正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）以及逼近理想解排序法（TOPSIS）进行数据分析和综合评价。实验所用活体水蛭购自安徽亳州。

3.1. 色泽

通过图像采集和色差计分析发现，FD处理的水蛭切片颜色最浅，最接近原料本色，其色差ΔE值最低，亮度L*值最高。HAD和ND组则出现局部焦化、颜色加深的现象。RGB向HSV颜色空间的转换分析进一步表明，FD组在色调（H）、饱和度（S）和明度（V）参数上均优于其他两组，说明真空冷冻干燥能有效抑制酶促褐变和美拉德反应，更好地保持水蛭的原始色泽。

3.2. 干燥水分状态及分布分析

低场核磁共振T₂弛豫谱显示，水蛭内部水分存在多种状态（T₂₁结合水、T₂₂半结合水、T₂₃自由水）。FD组具有最高的T₂₁结合水比例（18%），而自由水（T₂₃）比例（68%）显著低于HAD组（76%）和ND组（71%）。这表明FD能更好地保留与生物大分子紧密结合的水分，同时减少易导致品质劣变的自由水含量，有利于产品贮藏稳定性的提高。

3.3. 质构分析

质地剖面分析（TPA）结果显示，FD水蛭的硬度（15.09±0.09 g）显著低于HAD和ND组，脆性（22.14±0.18 g）和弹性则显著更高。这表明FD处理后的水蛭质地更酥脆，易于粉碎，有利于后续制剂加工和活性成分的溶出。

3.4. 微观结构

扫描电镜（SEM）观察显示，FD水蛭表面呈现疏松多孔的蜂窝状结构，孔隙均匀且直径较大。而HAD和ND组样品结构致密，且因热收缩出现塌陷。这种多孔结构为活性成分的快速溶出提供了有利条件。

3.5. 电子鼻分析与HC-GC-MS分析

电子鼻和HS-GC-MS分析表明，不同干燥方法处理的水蛭其挥发性成分存在显著差异。FD水蛭检测到的潜在气味成分最多（24种），保留了更多固有气味，但一些具有鱼腥味等不良气味的成分（如4-甲基酚）含量减少或未被检测到。PCA和OPLS-DA模型能很好地区分不同干燥方法的样品。差异成分分析筛选出苯甲醛、月桂烯、D-柠檬烯、苯乙醛和3-甲基苯酚等5种关键差异挥发性成分。

3.6. 生物活性成分含量分析

在活性成分方面，FD水蛭的可溶性蛋白含量（0.56 ± 0.17 mg·g^-1）显著高于HAD和ND组。同时，FD组在苏氨酸（Thr）、蛋氨酸（Met）、苯丙氨酸（Phe）等氨基酸的含量上也表现出优势，表明FD能有效保护热敏性的蛋白和氨基酸成分。

3.7. “外观性状-内在质量”的Pearson相关性分析及综合评价

Pearson相关性分析揭示了水蛭外观性状（如色泽参数）与内在质量（如挥发物成分、氨基酸和可溶性蛋白含量）之间存在显著的相关性。TOPSIS综合评价结果显示，FD处理组的所有样本综合得分均高于0.65，显著优于HAD和ND组，确认FD为最优的干燥方法。

研究结论明确指出，真空冷冻干燥（FD）是制备水蛭切片的最佳工艺。其在保持水蛭明亮色泽、形成疏松多孔结构以利于成分溶出、减少不良气味、以及最大限度地保留热敏性活性蛋白成分方面均具有显著优势。该研究通过多维度智能感官技术结合化学计量学分析，建立了水蛭干燥品的专用评价体系，为优化水蛭干燥工艺、提升其产品质量标准提供了重要的科学依据和技术支持，对推动水蛭药材的现代化和标准化生产具有重要意义。尽管本研究在三种干燥方法比较方面取得了明确结论，但未来仍需进一步考察不同产地、采收期原料对FD工艺适用性的影响，并优化FD关键参数，以推动其规模化应用。