大黄（Rheum palmatum L.）热风干燥过程中的品质劣变与代谢调控：生理学、干燥动力学、非靶向代谢组学及酶活性动态的综合性分析

《Physiology and Molecular Biology of Plants》：Quality deterioration and metabolic regulation during hot-air drying of Rheum palmatum L.: an integrated analysis of physiology, drying kinetics, non-targeted metabolomics, and enzyme activity dynamics

干燥工艺优化与代谢调控机制研究。

　　

摘要

干燥是中国中药材加工过程中的一个关键步骤；然而，关键加工参数与最终产品质量之间的机制联系尚未完全明了。为了解决这一问题，我们对Rheum palmatum L.在45°C热风干燥过程中的质量劣化和代谢调节机制进行了多维度研究，特别关注切片厚度（2–8毫米）的作用。我们系统地研究了切片厚度和干燥时间对颜色变化、关键酶活性以及植物化学成分的协同影响。研究结果表明，颜色劣化分为两个连续阶段：首先是多酚氧化酶（PPO）介导的酶促褐变，随后是非酶促褐变。切片厚度显著影响了水分迁移，进而控制了生物活性化合物的动态保留情况，其中4毫米厚的切片在总蒽醌的保存方面表现最佳。这些最佳切片的干燥动力学最符合Wang和Singh模型（R² > 0.999）。非靶向代谢组学分析进一步揭示了广泛的代谢重编程，鉴定出652种差异积累的代谢物。通路富集分析显示，黄酮类化合物和酪氨酸生物合成途径发生了最显著的变化。基于这些数据，我们构建了一个涉及7种关键代谢物和10种相关酶的调控网络，为产品质量的形成提供了机制框架。本研究提出了一种优化的干燥策略（切片厚度为4毫米，并控制最终水分含量），并建立了一个将物理干燥条件与生化反应联系起来的“加工-结构-代谢”综合框架。这些发现为大黄的精准干燥提供了理论基础，并为其他药用植物的加工提供了方法学参考。