基于GC – IMS技术揭示米炒黄芪重塑气味与矫味增香的挥发性成分变化

基于GC-IMS技术的分析表明,米炒工艺通过降低醇类、醛类挥发性成分,增加吡嗪类、呋喃类和酮类成分,有效重塑了黄芪的气味特征,为中药饮片炮制中“矫味生香”的传统经验提供了实验层面的数据支撑。

米炒黄芪重塑挥发性成分实现矫味增香。

作者|李松豪 运营|程鑫雅 图片|网 络 来源|FFL未来食品实验室

来自南京中医药大学附属医院、江苏省中医院及江苏省海滨康复医院的研究团队,以生黄芪和米炒黄芪为对象,采用GC-IMS获取挥发性成分指纹图谱,并结合PCA、OPLS-DA和聚类分析比较炮制前后差异。研究共检测到117种挥发性成分,其中100种得到鉴定;按差异倍数、VIP值和P值筛选出59种差异成分。

结果显示,米炒后醇类、醛类信号整体下降,吡嗪类、呋喃类和酮类信号增加,样品在多元统计模型中可被有效区分。该研究把米炒黄芪由生涩到焦香的感官变化转化为可比较的挥发性数据,为饮片炮制工艺与风味质量评价提供了实验依据。

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▲图源:网络

黄芪是常用药食同源资源,临床饮片除生品外还有炙制、盐制、酒制、麸制和米制等形式。传统经验中,米炒黄芪常被用于改善其气味和服用感受,但“闻起来不同”究竟对应哪些成分变化,需要仪器分析给出更明确的回答。挥发性物质虽然含量不高,却直接影响鼻腔感知,也是饮片性状鉴别和质量评价中较容易被忽略的一层信息。

研究所用黄芪来自甘肃,米炒工艺来自课题组前期研究:先在240 ℃下炒米7 min,再按黄芪与大米1∶4投料,继续炒制10 min。检测时,将生黄芪与米炒黄芪粉末各取0.5 g,于80 ℃、500 r/min条件下顶空孵育15 min后进样;每个样品平行测定3次。

GC-IMS将气相色谱的分离能力与离子迁移谱的快速响应结合,能够形成样品的二维图谱和指纹图谱。结果显示,主要信号集中在保留时间200~1 250 s、迁移时间1.0~2.0 ms范围。以生黄芪为参照后,差异图中红色区域代表米炒黄芪中含量升高的信号,蓝色区域代表含量降低的信号;两类区域同时出现,说明米炒并非单向增加某类气味,而是重排了挥发性成分的相对组成。

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▲图1:米炒黄芪相对生黄芪的GC-IMS差异图

从成分构成看,研究共检出117种挥发性成分,受数据库限制,100种得到定性,涉及酯类、醇类、酮类、醛类、萜类等12类化合物。已鉴定成分中,醇类占25%、醛类占23%、酮类占15%、酯类占12%,为黄芪挥发性组分的主要类别。这一结果也提示,后续进行批次比较时,不能只盯住单一指标,应关注多个峰和化学类别构成的整体图谱。

PCA的前两个主成分分别解释92.7%和3.9%的变异,累计贡献率96.6%;生黄芪与米炒黄芪在得分图中分别聚类。进一步建立的OPLS-DA模型中,R²X为0.963、R²Y为1、Q²为0.998,200次置换检验的Q²为-0.662。按FC>1.5或<0.67、VIP>1且P<0.05的标准,研究筛得59种差异成分,其中32种上调、27种下调。这些多元统计结果支持两组气味谱存在稳定差异。

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▲图2:黄芪及米炒黄芪的OPLS-DA与模型交叉验证结果

聚类热图给出了变化的具体方向,米炒后,3-羟基-2-丙酮、5-甲基-2-乙酰基呋喃、2-丁酮、2-庚醇、2-甲基吡嗪和异戊醛等信号升高;(E)-2-己烯醛、正丁醇、正己醇、正戊醇、1-戊烯-3-酮、异戊醇等信号降低。

作者认为,高温米炒可能使部分与豆腥味相关的小分子醇、醛发生挥发、分解或其前体生成受到影响,同时,黄芪与大米中的氨基酸、还原糖在加热中可能参与美拉德反应,形成更多吡嗪、呋喃和酮类化合物。

总体来看,该研究以GC-IMS和多元统计分析描绘了米炒黄芪的挥发性变化路径:米炒使一部分醇类、醛类信号下降,同时提高部分吡嗪、呋喃和酮类信号,并形成可与生品区分的稳定气味谱。这为传统炮制中“矫味、生香”的经验提供了成分层面的数据支持,也为米炒黄芪的风味质量评价和工艺优化提供了可继续验证的方向。

*\ 原文章:**

[1] 杨请请,姚妙诗,刘晨曦,等. 基于GC-IMS技术分析黄芪米炒前后挥发性成分的差异[J]. 中成药,2026,48(6):1892-1899. DOI:

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