Food Chem. (IF=9.8)重磅發文｜上海農科院團隊揭示黃桃從“青草味”到“濃郁果香”的風味轉化機制

文章標題：Multidimensional analysis of the flavor characteristics of yellow peach at different ripening stages: Chemical composition profiling and sensory evaluation

發表期刊：Food Chemistry

影響因子：9.8

合作單位：上海市農業科學院

百趣提供服務：PRM精準植物廣靶，頂空VOCs風味組學

研究背景

黃桃(Prunus persica L.Batsch)原產于中國，如今在全球200多個國家廣泛種植。其果肉細膩，風味濃郁，尤其是富含類胡蘿卜素，使其在水果市場上備受青睞。隨著生活水平的提高，消費者對水果風味的要求也越來越高，而水果風味主要由揮發性有機化合物(VOCs)和非揮發性化合物共同決定。黃桃成熟過程中，這些化合物的種類和含量會發生復雜變化，進而影響其風味特征。然而，目前對于黃桃成熟過程中風味化合物的變化及其與感官特性的關系仍知之甚少。本研究作者選取“錦碩”(JS)黃桃品種為研究對象，利用氣相色譜-質譜(GC-MS)、代謝組學和電子傳感技術，系統分析了黃桃在成熟過程中的風味演變，揭示了黃桃成熟過程中風味化合物的變化及其與感官特性的關聯。
 

研究結果

1、“JS”桃成熟階段VOC的概況分析

首先，研究者發現在黃桃成熟過程中，VOCs的總含量增加，成熟早期階段(JS6-JS8)揮發性成分以醛類為主，后期酯類和內酯類成為主要揮發性物質，其中己醛、反-2-己烯醛等醛類在成熟初期含量高，賦予果實青草味；隨著果實成熟，乙酸乙酯、γ-癸內酯等酯類和內酯類增多，帶來濃郁果香（圖1）。PCA分析顯示不同成熟階段黃桃的VOCs特征明顯不同（圖2A）。揮發性氣味分析表明，在果實成熟早期，以“蘋果”、“綠色”和“脂肪”為特征的氣味占主導地位；在JS9階段，“果味”、“甜味”、“花味”、“脂肪味”和“綠色”氣味變得更加突出；到JS10階段，“果味”氣味成為主要特征（圖2B）。PLS-DA分析確定了17種區分果實香氣的關鍵VOCs，早期2-乙基呋喃和反式-2-己烯醛含量豐富，主要影響未成熟果實的香氣。JS9和JS10階段(Z)-3-乙酸己烯酯、(E)-2-乙酸己烯酯和γ-癸內酯等顯著積累，有助于黃桃的“果香”（圖2C）。熱圖分析顯示這些化合物可以作為識別水果成熟不同階段的標志物（圖2D）。

圖1. 使用GC-MS分析黃桃成熟過程中的VOC

圖2. 不同成熟度階段桃的VOC概況分析

2、黃桃成熟過程中關鍵香氣活性VOC的分析

氣味活性值(Odor Activity Values, OAV)是評估化合物氣味強度的關鍵指標，研究者鑒定到13種顯著差異的VOC(OAV>1)。在果實成熟早期，己醛、壬醛和β-大馬士革酮等積累產生綠色和青草香氣；在成熟后期，乙酸異丁酯，γ-癸內酯和芳樟醇等積累增強花香和果香。己醛、壬醛、芳樟醇、乙酸乙酯和γ-癸內酯的最大OAV在水中顯著超出各自的嗅覺閾值，凸顯其作為芳香化合物的重要性。值得注意的是，壬醛僅在早期積累，有助于未成熟桃子產生獨特香氣，而己醛、β-大馬士革酮、芳樟醇、乙酸乙酯和γ-癸內酯的OAV在整個成熟期內保持在1以上，構成‘JS’黃桃穩定的香氣背景特征。

3、黃桃成熟過程中非揮發物的分析

VOCs源于非揮發性前體，研究者通過廣泛靶標代謝組學共鑒定出142種非揮發性化合物?？扇苄蕴?、有機酸和游離氨基酸是影響水果風味的主要代謝產物，水果的甜味主要歸因于果糖和葡萄糖的存在。熱圖分析顯示β-D-葡萄糖及其衍生物在JS9和JS10階段含量顯著增加，而寡糖如棉子糖、麥芽三糖和蜜二糖則隨著成熟度的提高而減少，這可能與它們水解為單糖有關（圖3）。有機酸方面，L-蘋果酸、順阿康酸、延胡索酸和D-(−)-奎寧酸在JS9階段含量較低，而異檸檬酸則相對較高（圖3）。游離氨基酸如L-纈氨酸、L-酪氨酸、L-異亮氨酸、L-亮氨酸等在成熟過程中含量增加，表明它們在黃桃成熟和風味形成中發揮重要作用（圖3）。在果實成熟階段共有51種化合物差異積累，熱圖分析顯示，由PCA鑒定的對JS9階段很重要的代謝物主要集中在V類和VI類，這些類代謝物可能對成熟水果的品質至關重要（圖4）。

圖3. 使用廣泛靶標代謝組學分析水果成熟過程中可溶性糖、有機酸和氨基酸的變化

圖4. 通過廣泛靶標代謝組學分析不同成熟階段水果中51種差異積累的非揮發物

4、黃桃成熟過程中主要風味物質合成途徑分析

4.1 脂肪酸衍生揮發物的合成

脂肪酸代謝途徑影響揮發性物質的合成，棕櫚酸、硬脂酸和油酸在果實成熟后期水平較高。熱圖顯示α-亞麻酸促進成熟早期C6醛產生，隨成熟C6醛等水平下降，(E)-2-己烯醇等水平升高，(Z)-3-乙酸己烯酯和(E)-2-乙酸己烯酯積累模式相似，其合成可能協同但機制待近一步研究（圖5）。內酯主要由不飽和脂肪酸通過一系列步驟產生，包括水合羥基化、β-氧化和AAT酶催化，最終形成δ-內酯或γ-內酯。在這項研究中，GC-MS分析顯示γ-內酯在成熟晚期積累（圖5）。

圖5. 不同成熟期桃果實中脂肪酸衍生揮發物的合成

4.2 類胡蘿卜素分析

研究者共鑒定出51種類胡蘿卜素，包括5種胡蘿卜素和46種葉黃素。成熟后期，(E/Z)-八氫番茄紅素和β-胡蘿卜素為主，葉黃素酯含量高。隨著桃果實的成熟，類胡蘿卜素呈增長趨勢，對果實品質有重要作用（圖6）。

圖6. 通過類胡蘿卜素靶向代謝組學分析不同成熟階段的類胡蘿卜素

4.3 萜類代謝衍生揮發物的合成

研究者構建了萜類合成途徑，GC-MS鑒定出5種單萜，前期萜品油烯積累，而β-月桂烯、4-松油醇、芳樟醇和d-檸檬烯主要在后期積累（圖7A)。進一步分析表明，類胡蘿卜素生物合成過程中，部分產物積累模式復雜，導致果實成熟中β-大馬士酮合成減少（圖7B）。

圖7. 不同成熟階段桃果實中萜類化合物衍生揮發物的合成

5、基于電子鼻和電子舌對成熟過程中黃桃風味的感官分析

E-nose分析顯示，W1C傳感器與具有青草香氣的揮發物相關，而W1S和W2S傳感器與具有果香的揮發物相關（圖8）。E-tongue分析揭示了L-亮氨酸、L-異亮氨酸和蕓香苷等化合物與鮮味和甜味呈正相關，而表沒食子兒茶素和L-表兒茶素則與酸味或澀味呈正相關。此外，研究者還發現六種內酯和六種酯以及花香揮發物芳樟醇、β-月桂烯和香葉丙酮，與“鮮味”或“甜味”顯著相關，表明這些化合物可能會增強水果的鮮味和甜味，而7種揮發性化合物（反式-2-己烯醛、己醛、壬醛、β-紫羅蘭酮、β-大馬士革酮、2-乙基呋喃和十二烷）可能有助于增強水果的酸味和澀味（圖9）。

圖8. E-nose對成熟過程中黃桃香氣的感官分析

圖9. E-tongue對成熟過程中黃桃風味的感官分析

研究結論

綜上，本研究利用GC-MS、LC-MS、E-nose和E-tongue全面解析了“JS”黃桃成熟過程中的風味演變，確定了關鍵嗅覺VOCs，明確了不同成熟階段黃桃的風味特征，揭示了香氣揮發物的合成途徑以及VOCs與味覺之間的協同效應。這些發現為黃桃風味品質的提升和品種改良提供了重要的理論基礎。

PRM精準植物廣靶：是專為植物代謝組學研究研發的創新檢測技術，結合了非靶標代謝組定性全面與靶標代謝組定量精準的雙重優勢，針對植物初生代謝物與次生代謝物的復雜特性優化設計，有效解決傳統方法在覆蓋廣度、檢測靈敏度及定量準確性上的局限，為植物生長發育、抗逆機制、品質形成等研究提供深度代謝組學解析工具。

頂空VOCs風味組學：是解析樣本風味物質基礎的組學技術，是系統風味研究的重要組成部分。它源于代謝組學又異于代謝組學。代謝組學主要是運用靶標和非靶標方法鑒定所有小分子代謝物，而風味組學更偏向于鑒定風味相關代謝組分，主要是揮發性代謝成分。因此，風味組學是在代謝組學的基礎上，對所有風味相關代謝物質進行針對性和綜合性分析。

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劉娟 撰文

SY 校稿