《Food Chemistry: X》:Effects of steam processing conditions on the aroma and “dryness-like” effect of
Citri Sarcodactylis fructus(FoShou tea)
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本研究针对佛手茶(Citri Sarcodactylis Fructus)蒸汽加工过程中香气特征与"燥性"效应变化的科学机制不明确的问题,通过HS-GC–MS、UHPLC-MS、电子鼻分析和动物实验等多技术联用,系统阐明了蒸汽处理促使新鲜柑橘类挥发物减少、木质苦味成分增加,并驱动黄酮苷向苷元转化及香豆素、柠檬苦素重排的化学转化规律。研究发现蒸汽加工后佛手茶能显著降低大鼠饮水量、全血粘度(p<0.05)并调节AQP2/AQP3/AQP5表达,其减轻燥性效应与苷元类成分与AQP结合能力增强、苷类成分对AQP5抑制作用减弱直接相关,为优化佛手茶加工工艺提供了理论依据。
在传统药食同源饮品中,佛手茶(Citri Sarcodactylis Fructus)以其独特的香气和健脾化痰功效备受青睐。然而鲜为人知的是,这种柑橘类果实制成的茶饮存在一个令人困扰的特性——"燥性效应",长期饮用可能引发口干、便秘等不适反应。有趣的是,民间经验发现经过蒸汽加工处理的佛手茶能显著减轻这种不良反应,但这一现象背后的科学机制始终蒙着神秘面纱。究竟是怎样的化学变化让蒸汽处理既改变了佛手茶的香气特征,又缓解了其燥性?这个谜题不仅关系到消费者的饮用体验,更对佛手茶的现代化加工具有重要指导意义。
为解开这个双重谜题,研究人员开展了一项系统研究,成果发表于《Food Chemistry: X》。该研究采用多学科交叉技术策略,首先通过电子鼻和顶空-气相色谱-质谱联用(HS-GC–MS)分析香气成分变化,利用超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)检测活性成分转化;同时建立大鼠模型评估燥性相关生理指标(饮水量、全血粘度),采用RT-qPCR技术检测水通道蛋白(AQP2、AQP3、AQP5)表达;最后通过分子对接和细胞实验验证关键成分与AQP的相互作用。研究样本包括来自广东多个供应商的10批直接干燥切片佛手茶(DCSF)和10批蒸汽处理后佛手茶(SCSF),所有样本均经广东药科大学专家鉴定确认。
3.1. 方法学验证结果
通过精密度、重复性和稳定性测试验证了LC-MS、HS-GC–MS和电子鼻分析方法的可靠性,所有组分的相对标准偏差(RSD)均低于5%,表明建立的方法在整个实验过程中保持稳定。
3.2. 蒸汽处理后佛手茶香气和外观变化
蒸汽处理使佛手茶外观由鲜黄色变为深棕色,这是美拉德反应的结果。电子鼻分析显示,SCSF在W5S(氮氧化物)、W2W(硫化物、萜类)等关键传感器上的响应值显著高于DCSF,表明蒸汽处理增强了而非减弱了佛手茶的香气强度。
3.3. 挥发性成分含量变化分析
HS-GC–MS鉴定出64种挥发性化合物,主成分分析(PCA)显示DCSF和SCSF样品明显分离。蒸汽处理导致挥发性成分发生显著转化:d-柠檬烯(d-limonene)和3-蒈烯(3-carene)等新鲜柑橘香气成分相对减少,而3-糠醛(3-furaldehyde)和5-甲基糠醛等烘烤香气成分增加。这些变化主要通过水解、裂解、重排、焦糖化、脱氢和异构化六种反应途径实现。
3.4. 挥发性成分香气变化及相关性分析
通过相对气味活性值(ROAV)分析发现,DCSF的关键香气成分以"新鲜柑橘和草本辛辣"为主,而SCSF则转变为"浓郁花香、柑橘甜香和烘烤坚果"特征。偏最小二乘回归(PLSR)和Pearson相关性分析表明,3-糠醛、香叶醇(geraniol)和芳樟醇(linalool)等成分与电子鼻传感器响应值呈强正相关,驱动了SCSF香气特征的转变。
3.5. 蒸汽对佛手茶"燥性"效应的影响
动物实验显示,DCSF各剂量组均能显著增加大鼠饮水量,且效果强于相应SCSF组,表明DCSF的燥性效应更为明显。全血粘度测定发现,DCSF在低、中、高剪切速率下均引起更显著的血液粘度增加。RT-qPCR分析表明,DCSF比SCSF更显著地下调颌下腺AQP5和肾脏AQP2表达,上调结肠AQP3表达,这些变化与燥性效应密切相关。
3.6. 活性成分分析
UHPLC-MS/MS鉴定出67种化学成分,其中黄酮类及其苷类27种。正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)显示DCSF和SCSF的代谢成分存在明显差异。蒸汽处理促使黄酮苷类(如异荭草苷-2"-O-阿拉伯糖苷、芦丁等)含量显著降低,而黄酮苷元类(如木犀草素、异荭草苷等)含量增加,表明发生了苷类向苷元的转化。同时,香豆素类和柠檬苦素类成分也发生了结构重排。
3.7. 分子对接
分子对接模拟显示,黄酮苷元类(如柚皮素、槲皮素)与AQP亚型的结合能显著低于其对应的苷类(如柚皮苷、芦丁)。例如槲皮素与AQP2的结合能为-9.76 kcal/mol,而芦丁为-8.25 kcal/mol,表明苷元形式具有更高的结合亲和力,这可能与其分子尺寸较小、空间位阻减少有关。
3.8. "燥性"效应验证
细胞实验表明,黄酮苷类和苷元类均能下调NCI-H292上皮细胞AQP5 mRNA表达,但在各浓度下,苷类对AQP5表达的抑制作用均比相应苷元更为显著。这一发现与动物实验中SCSF燥性效应减轻的现象一致,为"蒸制减燥"提供了细胞水平的机制解释。
该研究首次系统阐明了蒸汽加工通过调控佛手茶香气成分转化和黄酮苷类向苷元转化的双重机制,同时提升香气复杂度和减轻燥性效应的科学原理。研究发现不仅揭示了加工过程中化学成分迁移规律与功能属性变化的关联,更重要的是明确了黄酮类成分结构修饰(特别是糖苷键水解)对AQP调节功能的影响,为药食同源产品的标准化加工和质量控制提供了创新思路和方法学借鉴。这一研究框架对于类似药用食用产品的品质调控具有推广价值,对传统加工经验的科学诠释和现代产业升级具有双重意义。