金银花具有清热解毒、疏散风热的功效,被广泛应用于治疗风热感冒、温病发热等症状。在金银花的产地加工过程中,干燥工艺的选择直接影响着活性成分的转化,进而影响药材的最终质量和临床疗效。本研究以河北巨鹿金银花为研究对象,采用 7 种不同的干燥方式(阴干、晒干、烘干、微波杀青烘干、蒸汽杀青烘干、真空冷冻、真空),利用智能感官技术研究不同干燥方式下金银花的色、气、味特征,通过色-气-味-多指标成分相关性分析,评价不同干燥方式金银花的质量。
1. 基于智能感官技术的不同干燥方式金银花样品色、气、味的测定
不同干燥方式金银花样品的色度分析
电子眼采集下,不同方式干燥下的金银花及背景扣除处理后的目标区域图像如图 3 表示。经电子眼检测,不同的干燥方式中主要颜色信息及总体亮度、红绿色度、黄蓝色度值见表 7 所示。L*、a*、b*为均匀颜色空间系统,L*值表征颜色亮度(0~100),a*值反映红绿色度(+a 为红色,−a 为绿色),b*值表示黄蓝色度(+b 为黄色,−b 为蓝色)。蒸汽杀青烘干、微波杀青烘干、真空冷冻、真空主要呈现浅橄榄色和深黄色,颜色较好;烘干、晒干、阴干主要表现为强黄褐色和浅黄褐色,不同干燥方式的金银花主要颜色占比具有一定的区别。不同干燥方式下,金银花总体亮度值,烘干>微波杀青烘干>晒干>真空冷冻>蒸汽杀青烘干>真空>阴干;总体红绿色度值,烘干>晒干>阴干>真空>微波杀青烘干>真空冷冻>蒸汽杀青烘干;总体蓝黄色度值,真空冷冻>烘干>晒干>微波杀青烘干>阴干>蒸汽杀青烘干>真空。

图 3 不同干燥方式金银花采集图像
表7 不同干燥方式下的金银花主要颜色

金银花气味及味道分析
根据电子鼻响应值的雷达图与径向条形图分析(图4),金银花的气味物质主要集中在W5S、W1S、W1W、W2S、W2W传感器上,表明其含有大量无机硫化物、萜烯类、氮氧化物、芳香成分及有机硫化物等物质。在所有干燥方式中,阴干处理的样品在各类传感器上表现出最高的响应值,其中W5S、W1S、W1W、W2S传感器的响应最为显著。而蒸汽杀青烘干、真空冷冻干燥、微波杀青烘干及晒干处理的样品,其传感器响应值总体较低。根据电子舌响应值的雷达图与径向条形图分析(图5),金银花的味道主要体现在了苦味(C00)、鲜味(AEE)、丰富度及甜味(GL1)传感器。蒸汽杀青烘干与微波杀青烘干处理的样品,在涩味及涩味回味传感器上表现出突出的响应值,远高于其他干燥方式。同时,这2种处理方式下的样品,其苦味传感器的响应值较低。

图4 电子鼻传感器响应值雷达图(A)和径向条形图(B)
图5 电子舌传感器响应值雷达图(A)和径向条形图(B)
主成分分析
对金银花电子鼻数据的PCA结果显示,前2个主成分累积贡献率达91.2%,表明其有效涵盖了样品大部分气味信息,结果见图6。阴干样品在第2、3象限形成独立聚类,气味特征与其他干燥方式明显区分;而蒸汽杀青烘干与微波杀青烘干样品在图中重叠度高,表明二者气味较为相似。

图6 不同干燥方式金银花电子鼻PCA
对电子舌数据的PCA显示,前2个主成分累积贡献率为85.5%,能有效代表样品的味觉信息,结果见图7。蒸汽杀青烘干与微波杀青烘干样品在PCA空间中显著聚集于第2、3象限,且与其他干燥方式的样品明显分离,说明这2种处理方式下的金银花具有相似的味觉特征,并形成了区别于其他方式的独特味道。

图7 不同干燥方式金银花电子舌PCA
正交偏最小二乘-判别分析
为探究阴干与其他干燥方式在气味上的区分,建立了OPLS-DA模型;基于VIP分析,筛选出VIP值大于1且样品有实际响应的传感器,结果表明W2S、W5C、W1S、W3C、W1C传感器对区分阴干与其他干燥方式起到关键作用;经200次置换检验验证,Q2回归线与纵轴交点均小于0,表明模型不存在过拟合,可用于可靠区分,结果见图8。
图8 阴干与其他干燥方式金银花样品的OPLS-DA得分图(A)、VIP值(B)、200次置换检验(C)

为进一步分析蒸汽杀青烘干与微波杀青烘干处理的金银花在味道上与其他干燥方式的差异,建立了对应的OPLS-DA模型,证实这2种处理方式的味道特征与其他方式存在明显区别;通过VIP分析,确定涩味回味、涩味、鲜味及苦味传感器是造成差异的主要味觉指标;置换检验结果显示,回归线与纵轴交点均小于0,且右侧数值均高于左侧,说明模型稳定、未过拟合,适用于金银花不同干燥方式味道的快速鉴别分析,结果见图9。
图9 蒸汽和微波杀青烘干与其他干燥方式金银花样品的OPLS-DA得分图(A)、VIP值(B)、200次置换检(C)
2. 相关性分析
对70批不同干燥方式的金银花样品,分别就其酚酸类成分总含量、木犀草苷含量与电子眼色度参数、电子鼻传感器响应值及电子舌味觉指标进行相关性分析,旨在建立感官特征与化学成分之间的关联模型。
由表8可知,酚酸类成分总含量与a*值(红绿色度)呈显著负相关(P<0.05),即样品越偏绿色(a*值越低),总酚酸含量越高。蒸汽杀青烘干、真空冷冻及微波杀青烘干样品表现出较低的a*值与较高的酚酸含量。木犀草苷含量与L*值(亮度)呈显著正相关(P<0.05),亮度越高,木犀草苷含量越高。晒干、微波杀青烘干等干燥方式具有较高的L*值与木犀草苷含量,表明L*值对黄酮苷类成分具有指示意义。

表8 成分含量与电子眼数值的相关性分析
由表9可知,酚酸类成分总含量与W1W传感器响应呈显著负相关(P<0.01),W1W响应越低,总酚酸含量越高。蒸汽杀青烘干样品总酚酸最高,其W1W响应最低;真空干燥样品则反之。木犀草苷含量与W5S、W1W、W1S、W2S传感器均呈显著负相关,这些传感器响应越低,木犀草苷含量越高。晒干样品木犀草苷含量最高,对应上述传感器响应值最低;阴干样品则呈相反趋势。

表9 成分含量与电子鼻响应值的相关性分析
由表10可知,总酚酸含量与涩味及涩味回味呈显著正相关,与苦味呈显著负相关(P<0.05)。总酚酸含量较高的样品(如蒸汽杀青烘干)涩味响应较强、苦味响应较弱;总酚酸较低的样品(如真空干燥)则呈现较强的苦味响应。木犀草苷含量与各味觉指标均未呈现显著相关性。结合电子舌技术,可通过苦味、涩味对不同干燥方式下的金银花中的酚酸类成分总含量进行比较研究,为酚酸类成分的快速评估提供了新的方法学参考。

表10 成分含量与电子舌响应值的相关性分析

