干燥溫度對南京椴花揮發性物質的影響

關鍵詞：南京椴；花；熱風干燥；真空冷凍干燥；揮發性物質

椴樹是錦葵科Malvaceae椴樹屬Tilia植物的統稱，是優良的觀賞樹種，為世界四大闊葉行道樹種之一[1]，椴樹花序有揮發油和黏液等物質，這些物質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者喜愛[2]。南京椴T.miqueliana為我國特有樹種，其花序陰干后可入藥，有鎮靜、發汗、解熱鎮痙、鎮咳、改善睡眠和治療風寒感冒的功效[1，6]，是一種高價值的集觀賞、食用和藥用價值于一身的芳香植物。

植物揮發性物質成分主要為萜類、苯丙烷類、脂肪酸和生物堿等化合物，并包含多種化學官能團，如醚鍵、酯鍵、醛基和羥基等[7]。部分揮發性物質具有令人愉悅的香氣，容易通過血腦屏障，對中樞神經系統和呼吸系統產生作用，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性物質有益于人體健康和環境安全，是預防和治療疾病的不錯選擇[9]，可作為一類重要的醫療保健資源[10]。南京椴鮮花揮發性物質的主要釋放期為盛花期，部分揮發性物質具有生物活性，不僅使南京椴花芳香馥郁，還對人的情緒和健康有益，具有較高的藥用價值[11]。南京椴花花期短，干燥處理可使其便于保存和運輸。花的干燥常采用陰干法，但耗時長，褐變程度高，遇到陰雨天氣容易變質[12]；真空冷凍干燥可以保留鮮花中更多的揮發性物質[13]，但操作復雜，成本高；熱風干燥法具有簡單經濟、操作便捷、效率高等優點，被廣泛用于植物的干燥[12]。

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

南京椴鮮花含具有藥用價值的有益揮發性物質[11]，但通常以干花形式利用[6]。為充分挖掘南京椴花在揮發性物質方面的藥用價值，本研究中對南京椴鮮花進行熱風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南京椴花揮發性物質成分的影響，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試驗材料

2022年6月1日，樣品采自江蘇省句容市天王鎮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。

正構烷烴標準品（C7～C40）為色譜純（美國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

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

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

1.3揮發性物質分析

1.3.1頂空固相微萃取

隨機取完整鮮花（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內，加入1μL0.18g/L庚酸乙酯溶液（最終質量分數為180ng/g）作為內標[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，進行GC-MS分析。重復測定3次。

1.3.2GC-MS分析

色譜條件：DB-5MS熔融硅毛細管柱（5%苯甲基硅氧烷，內徑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，質量掃描范圍33～450amu，掃描時間0.2s。

1.3.3定性和含量測定

取0.1μL正構烷烴標準品進樣，運用先行升溫公式計算每種烷烴化合物的保留指數。利用NIST標準譜庫（https：//www.nist.gov/）進行離子質譜匹配，根據正構烷烴的保留指數鑒定香氣成分，通過將每種揮發性化合物的峰面積與內標物（庚酸乙酯）的峰面積進行比較（假定校正因子為1.0），使用相對單位來表示揮發物的含量[22]。

1.3.4芳香相似率

芳香相似率的計算參照文獻[23]中的方法。

1.4數據統計分析

使用MicrosoftExcel2021軟件整理數據，使用SPSS26軟件進行方差分析（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結果與分析

2.1不同干燥溫度處理中南京椴花揮發性物質的成分及其含量

鮮花和經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分析共檢測到36種揮發性成分，鑒定出23種香氣成分，以烯烴類、醇類和醛類為主（表1）。在鮮花內鑒定出14種揮發性物質，在35℃熱風干燥和真空冷凍干燥的樣品中鑒定出11種揮發性物質，在40℃熱風干燥樣品中鑒定出12種揮發性物質，在45℃熱風干燥樣品中鑒定出10種揮發性物質，5種樣品的揮發性物質組成和相對含量存在差異。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，且相對含量較高；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種揮發性物質僅在鮮花中檢測到，此外，α-法尼烯僅在鮮花、35℃熱風干燥樣品、真空冷凍干燥樣品中檢測到，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種物質僅在干花中檢測到。

南京椴花含具有藥用價值的揮發性物質，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℃熱風干燥樣品中檢測到；D-檸檬烯、γ-萜品烯、α-法尼烯在鮮花中含量達到最高，分別為104.34、23.62、104.16ng/g，椴花干燥后這些物質的相對含量顯著下降（P＜0.05），且在40、45℃熱風干燥樣品中未檢測到α-法尼烯；椴花干燥后，壬醛的相對含量顯著上升（P＜0.05），在真空冷凍干燥樣品中達到最高（40.17ng/g），45℃熱風干燥樣品次之（34.81ng/g）；癸醛在真空冷凍干燥樣品中含量最高（4.66ng/g），45℃熱風干燥樣品次之（4.63ng/g）；1-己醇僅在35、45℃熱風干燥樣品和真空冷凍干燥樣品中檢測到，且在真空冷凍干燥樣品中含量最高（10.56ng/g），35℃熱風干燥樣品次之（7.48ng/g）；除45℃熱風干燥樣品外，干花中苯乙醇的相對含量較鮮花上升，40℃熱風干燥樣品中相對含量最高（42.87ng/g）。

2.2不同干燥溫度處理中南京椴花揮發性物質的相似率

鮮花和干花揮發性物質相似率為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干燥樣品的揮發性物質相似率較高，為0.83～0.93。其中：40℃熱風干燥樣品與45℃熱風干燥樣品的揮發性物質相似率最低；35℃熱風干燥樣品與40℃熱風干燥樣品、真空冷凍干燥樣品的揮發性物質的相似率較高，說明35℃熱風干燥和40℃熱風干燥、真空冷凍干燥后樣品的揮發性物質較相似。

2.3不同干燥溫度處理中南京椴花揮發性物質的PLS-DA分析

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

D-檸檬烯（V7）和齊扎烯（V20）對第1主成分的貢獻度較高，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[3.1.1]庚-3-烯-2-酮（V16）對第2主成分的貢獻度較高，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鍵差異揮發性物質

PLS-DA變量重要性投影（Variableimportanceinprojection，VIP）值大于1時，可界定對應變量為該判別模型的關鍵變量，VIP值越大，變量在不同處理間的差異越顯著[33]。根據P＜0.05且VIP值大于1的標準，篩選出6種差異揮發性物質（表3），包括（E）-3-己烯-1-醇（V3）、4，6，6-三甲基-雙環[3.1.1]庚-3-烯-2-酮（V16）、內酯龍腦（V13）、（E，E）-3，5-辛二烯-2-酮（V10）、1-己醇（V4）、萜品烯-4-醇（V14），這6種關鍵差異揮發性物質的香氣特征以青草為主，但在鮮花中未檢測到，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℃熱風干燥樣品中被檢測到，4，6，6-三甲基-雙環[3.1.1]庚-3-烯-2-酮和內酯龍腦僅在真空冷凍干燥樣品中被檢測到，（E，E）-3，5-辛二烯-2-酮僅在40℃熱風干燥樣品中被檢測到，1-己醇僅在35、45℃熱風干燥樣品和真空冷凍干燥樣品中被檢測到，萜品烯-4-醇僅在35、40℃熱風干燥樣品和真空冷凍干燥樣品中被檢測到。

3討論與結論

干燥過程中，植物組織內發生的復雜生化反應會影響揮發性物質的產生或降解。干燥破壞植物組織[15]，糖苷酶被釋放至細胞壁或空腔，糖苷鍵被水解，苯乙醇被釋放[34-35]。南京椴花經35℃熱風干燥、40℃熱風干燥和真空冷凍干燥后，以及福白菊經真空干燥和自然干燥后均可檢測到萜品烯-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基團生成萜品烯-4-醇[37]。但在經過100℃殺青后55℃熱風干燥的福白菊和45℃熱風干燥的南京椴花中均未檢測到萜品烯-4-醇[36]，可能是高溫導致萜品烯-4-醇損失。萜烯類化合物易揮發且易被氧化或水解，其相對含量還受加工和儲存條件影響[14]。D-檸檬烯穩定性較差，在富氧、高濕和高溫條件下易揮發或降解，熱風干燥后D-檸檬烯含量下降[38]。真空冷凍干燥后D-檸檬烯相對含量下降可能與低溫有關。熱風干燥過程中溫度升高導致揮發性物質揮發損失的同時，也可能加速氨基化合物（氨基酸和蛋白質）與還原糖類的美拉德反應，產生酮、醛類揮發性物質[16]。脂質在熱風干燥過程中發生熱氧化，壬醛、癸醛可能由脂肪熱氧化產生[18，34]。芳香族氨基酸轉化[19]也可導致新直鏈脂肪族醛和醇產生，如苯丙氨酸通過氧化脫氨和脫羧轉化為苯乙醇[19]。柑橘Citrusreticulata經50℃水浴后醛和醇類等揮發性物質含量上升，與熱風干燥后南京椴花壬醛和苯乙醇相對含量上升的結果一致[39]。但溫度過高易導致揮發性物質如醛類物質揮發損失[40]，與福白菊經干燥處理后的變化[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]。揮發性芳香物質常被用于抗菌、抗氧化和抗炎[38]，南京椴花芳香馥郁，其藥用價值可能與其含有的揮發性物質有關。烴類中的萜烯類物質具有一定的抗菌[42]、鎮咳祛痰、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性物質易被人體代謝吸收[43]。蒎烯具有提升睡眠質量的作用[43]，α-蒎烯具有良好的抗焦慮[24]和保護胃部[25]的作用。D-檸檬烯是南京椴鮮花和干花中的主要揮發性物質，在食品工業中是一種有益添加劑，具有檸檬香，常被應用于香水、肥皂、食品和飲料中[26]。D-檸檬烯還具有抗焦慮、抗炎、鎮靜和止痛的作用[38]，抗菌性高于其他揮發性物質，是優質的抗菌候選藥物[44]，在預防幾種慢性和退行性疾病（如抗氧化、抗糖尿病、抗癌、抗炎、心臟保護、胃保護、肝臟保護、免疫調節、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，且體內保留時間較長，可顯著降低人體乳腺腫瘤的發展[26，45]。萜品烯具有較強的自由基清除功能[25]，γ-萜品烯在劑量和時間上可依賴性地降低小鼠的機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，產生美好感覺[10]。醛類揮發性物質具有抑菌殺菌、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]，還有清熱解表和鎮痛抗炎的藥效[46]。南京椴花中含有的揮發性芳香物質可能具有治療感冒、改善睡眠、鎮咳、鎮靜和鎮痛功效[1，6]，還可能具有緩解焦慮、抗菌、抗氧化、抗炎和保護胃部等作用，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]，花內含有大量有益物質，可以作為城市食品森林或綠化保健的備選樹種。

干燥溫度對南京椴花的揮發性物質組成和相對含量有顯著影響，干燥方法影響揮發性物質的產生和保留。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，且相對含量較高。南京椴花的藥用價值可能與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性物質有關。其中α-蒎烯僅在鮮花和40℃熱風干燥樣品中被檢測到；D-檸檬烯、γ-萜品烯、α-法尼烯在鮮花中含量達到最高，椴花干燥后這些物質的相對含量顯著下降（P＜0.05）；壬醛在真空冷凍干燥樣品中相對含量最高，45℃熱風干燥樣品次之；癸醛在真空冷凍干燥樣品中含量最高，45℃熱風干燥樣品次之；1-己醇僅在35℃熱風干燥樣品、45℃熱風干燥樣品和真空冷凍干燥樣品中被檢測到；苯乙醇在40℃熱風干燥樣品中相對含量最高。這些有益揮發性物質使南京椴花不僅芳香馥郁，還具有治療感冒、改善睡眠、鎮咳、鎮靜和鎮痛等功效，還可能具有緩解焦慮、抗菌、抗氧化、抗炎和保護胃部等作用，具有良好的藥用前景。