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苘麻子為錦葵科植物苘麻的干燥成熟種子，其味苦，性平，具有清熱解毒、利濕、退翳的功效。本研究使用Heracles NEO超快速氣相電子鼻建立了苘麻子炮制前后的氣味色譜圖，結(jié)合AroChemBase數(shù)據(jù)庫比對分析，采用氣味指紋圖譜、多變量統(tǒng)計分析方法對苘麻子清炒前后氣味差異標(biāo)志物進(jìn)行快速識別，從氣味方面快速鑒別苘麻子飲片與炒苘麻子。
材料
20批苘麻子飲片分別購自不同產(chǎn)地藥材市場，經(jīng)鑒定為錦葵科植物苘麻的干燥成熟種子。藥材信息見表1。
表1 苘麻子樣品信息
氣味指紋圖譜的建立
對苘麻子飲片炮制前后各20批樣品進(jìn)行檢測分析，每批平行3次進(jìn)樣，得到氣味色譜圖，以MXT-5色譜柱采集的信號建立苘麻子炮制前后樣品氣味指紋圖譜，結(jié)果如圖1所示。從氣味指紋圖譜可看出，炒苘麻子的多數(shù)峰強(qiáng)度比苘麻子飲片的峰強(qiáng)度更大。
圖1 苘麻子飲片、炒苘麻子的氣味指紋圖譜
苘麻子飲片炮制前后氣味成分分析
在得到苘麻子飲片炮制前后樣品的色譜峰后，采用正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)溶液（nC6～nC16）進(jìn)行校準(zhǔn)，將色譜峰的保留時間（tR）轉(zhuǎn)化為Kovats保留指數(shù)（RI）進(jìn)行定性，并在AroChemBase數(shù)據(jù)庫中比對分析，得出苘麻子飲片中可能存在的化合物與各自的感官描述信息（表中篩選出的化合物匹配相似度均大于85%），結(jié)果見圖2、表2。比較苘麻子飲片炮制前后色譜峰的數(shù)目及峰面積，共識別19個氣味成分，包括5個醛類、6個醇類、1個酯類、1個酮類、1個脂肪酸類、2個烷烴、1個烯烴、1個吡嗪類衍生物和1個有機(jī)硫化合物。發(fā)現(xiàn)在炮制前后雖無新增色譜峰，但14個色譜峰的強(qiáng)度存在顯著差異。其中苘麻子飲片炮制后3號峰（叔丁醇）、4號峰（二甲基硫）、5號峰（2-甲基丙醛）、9號峰（3-甲基丁醛）、10號峰（2-甲基丁醛）、11號峰（2,3-戊二酮）、14號峰（正己醛）、15號峰（糠醇）、16號峰（正戊酸）、17號峰（2,3,5-三甲基吡嗪）峰面積均升高，2號峰（丙烯醛）、8號峰（異丁醇）、12號峰（異戊醇）、18號峰（1-庚硫醇）峰面積均下降，8號峰（異丁醇）和12號峰（異戊醇）都具有“苦味”感官描述，與苘麻子飲片清炒后由“微苦”轉(zhuǎn)為“微有香氣”描述一致。其他氣味成分峰面積變化無明顯規(guī)律，但增減幅度均較小。除了8號峰（異丁醇）和12號峰（異戊醇）的“苦味”，其他化學(xué)成分的描述主要集中在甜味、果味、草藥味、辛辣味及焦糖味，這些氣味也被認(rèn)為是在種子類食品及藥材中的重要風(fēng)味特征。
圖2 苘麻子飲片（A）和炒苘麻子（B）在MXT-5色譜柱上的氣味色譜圖
表2 苘麻子炮制前后可能存在的化合物及感官描述信息
多變量統(tǒng)計分析
主成分分析（PCA）
將超快速氣相電子鼻所分離色譜峰峰面積作為變量，進(jìn)行PCA，結(jié)果見圖3。在PCA模型中，主成分1（PC1）、主成分2（PC2）和主成分3（PC3）累積貢獻(xiàn)率為83.416%，能較好地對苘麻子飲片炒制前后進(jìn)行區(qū)分。
圖3 苘麻子飲片炮制前后PCA得分圖
判別因子分析（DFA）
以苘麻子飲片炮制前后的19個氣味色譜峰峰面積為變量，進(jìn)行判別因子分析，結(jié)果如圖4所示，橫、縱坐標(biāo)分別表示DFA轉(zhuǎn)換得到的第1區(qū)分指數(shù)（DF1）和第2區(qū)分指數(shù)（DF2）。圖中DF1的區(qū)分指數(shù)為100%，說明DFA能夠更好地從氣味角度區(qū)分苘麻子飲片炮制前后樣品，且2者分布于左右兩個象限，距離較遠(yuǎn)，氣味明顯改變，差異較大。表明氣相電子鼻可以快速鑒別苘麻子飲片和炒苘麻子，進(jìn)一步驗證了PCA的分析結(jié)果。
圖4 苘麻子飲片炮制前后DFA分析圖
正交偏最小二乘－判別分析（OPLS-DA）
以苘麻子飲片炮制前后的19個氣味色譜峰峰面積為變量，采用SIMCA14.1進(jìn)行OPLS-DA。本次分析中的模型解釋指數(shù)R2x、R2y分別為0.769、0.907，模型預(yù)測指數(shù)Q2為0.897，R2和Q2超過0.5，表示模型擬合結(jié)果可接受。經(jīng)過200次置換檢驗，如圖5所示，Q2回歸線與縱軸的相交點小于0，說明模型不存在過擬合，模型驗證有效，認(rèn)為該結(jié)果可用于苘麻子飲片與炒苘麻子的鑒別分析。將19個氣味色譜峰峰面積導(dǎo)入IBM SPSS Statistics 26進(jìn)行獨立樣本t檢驗，結(jié)果顯示，除氯乙烷、異丁醇、乙酸乙酯、丙硫醇、1-庚硫醇外，其他色譜峰峰面積均有顯著性（P＜0.05）。變量重要性投影（VIP）值大于1表明對分類貢獻(xiàn)較大，結(jié)果顯示，正己醛、糠醇、叔丁醇、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、2-甲基丙醛、2,3,5-三甲基吡嗪的VIP＞1且P＜0.05，說明這7個氣味成分是區(qū)別苘麻子飲片炮制前后氣味的差異標(biāo)志物。結(jié)果見圖5。
圖5 苘麻子飲片炮制前后OPLS-DA模型交叉驗證結(jié)果及19個氣味色譜峰的VIP值
小結(jié)
本研究基于超快速氣相電子鼻建立了苘麻子飲片、炒苘麻子氣味快速檢測方法，測定了苘麻子炒制前后的氣味指紋圖譜，鑒定出19個可能氣味成分，主成分分析和判別因子分析結(jié)果均可以有效區(qū)分苘麻子飲片和炒苘麻子，結(jié)合OPLS-DA模型中的VIP值及成分變化情況，推測正己醛、糠醇、叔丁醇、2－甲基丁醛、3－甲基丁醛、2－甲基丙醛、2,3,5-三甲基吡嗪為苘麻子飲片炒制前后氣味差異標(biāo)志物，上述7個成分在炮制后色譜峰面積都有不同程度的升高，其感官描述“草藥的、焦糖、可可、巧克力、樟腦”與《江西省中藥飲片炮制規(guī)范》中記載微有香氣是一致的。10個氣味成分峰面積增加、4個氣味成分峰面積減少可能是苘麻子炒制過程中發(fā)生了脂質(zhì)熱氧化、Strecker降解、美拉德反應(yīng)及其他熱降解反應(yīng)。
