文章标题：Multidimensional analysis of the flavor characteristics of yellow peach at different ripening stages: Chemical composition profiling and sensory evaluation
发表期刊：Food Chemistry
影响因子：9.8
合作单位：上海市农业科学院
百趣提供服务：PRM精准植物广靶，顶空VOCs风味组学
研究背景
黄桃(Prunus persica L.Batsch)原产于中国，如今在全球200多个国家广泛种植。其果肉细腻，风味浓郁，尤其是富含类胡萝卜素，使其在水果市场上备受青睐。随着生活水平的提高，消费者对水果风味的要求也越来越高，而水果风味主要由挥发性有机化合物(VOCs)和非挥发性化合物共同决定。黄桃成熟过程中，这些化合物的种类和含量会发生复杂变化，进而影响其风味特征。然而，目前对于黄桃成熟过程中风味化合物的变化及其与感官特性的关系仍知之甚少。本研究作者选取“锦硕”(JS)黄桃品种为研究对象，利用气相色谱-质谱(GC-MS)、代谢组学和电子传感技术，系统分析了黄桃在成熟过程中的风味演变，揭示了黄桃成熟过程中风味化合物的变化及其与感官特性的关联。
研究结果
1、“JS”黄桃成熟阶段VOC的概况分析
首先，研究者发现在黄桃成熟过程中，VOCs的总含量增加，成熟早期阶段(JS6-JS8)挥发性成分以醛类为主，后期酯类和内酯类成为主要挥发性物质，其中己醛、反-2-己烯醛等醛类在成熟初期含量高，赋予果实青草味；随着果实成熟，乙酸乙酯、γ-癸内酯等酯类和内酯类增多，带来浓郁果香（图1）。PCA分析显示不同成熟阶段黄桃的VOCs特征明显不同（图2A）。挥发性气味分析表明，在果实成熟早期，以“苹果”、“绿色”和“脂肪”为特征的气味占主导地位；在JS9阶段，“果味”、“甜味”、“花味”、“脂肪味”和“绿色”气味变得更加突出；到JS10阶段，“果味”气味成为主要特征（图2B）。PLS-DA分析确定了17种区分果实香气的关键VOCs，早期2-乙基呋喃和反式-2-己烯醛含量丰富，主要影响未成熟果实的香气。JS9和JS10阶段(Z)-3-乙酸己烯酯、(E)-2-乙酸己烯酯和γ-癸内酯等显著积累，有助于黄桃的“果香”（图2C）。热图分析显示这些化合物可以作为识别水果成熟不同阶段的标志物（图2D）。
图1. 使用GC-MS分析黄桃成熟过程中的VOC
图2. 不同成熟度阶段桃的VOC概况分析
2、黄桃成熟过程中关键香气活性VOC的分析
气味活性值(Odor Activity Values, OAV)是评估化合物气味强度的关键指标，研究者鉴定到13种显著差异的VOC(OAV>1)。在果实成熟早期，己醛、壬醛和β-大马士革酮等积累产生绿色和青草香气；在成熟后期，乙酸异丁酯，γ-癸内酯和芳樟醇等积累增强花香和果香。己醛、壬醛、芳樟醇、乙酸乙酯和γ-癸内酯的最大OAV在水中显著超出各自的嗅觉阈值，凸显其作为芳香化合物的重要性。值得注意的是，壬醛仅在早期积累，有助于未成熟桃子产生独特香气，而己醛、β-大马士革酮、芳樟醇、乙酸乙酯和γ-癸内酯的OAV在整个成熟期内保持在1以上，构成‘JS’黄桃稳定的香气背景特征。
3、黄桃成熟过程中非挥发物的分析
VOCs源于非挥发性前体，研究者通过广泛靶标代谢组学共鉴定出142种非挥发性化合物。可溶性糖、有机酸和游离氨基酸是影响水果风味的主要代谢产物，水果的甜味主要归因于果糖和葡萄糖的存在。热图分析显示β-D-葡萄糖及其衍生物在JS9和JS10阶段含量显著增加，而寡糖如棉子糖、麦芽三糖和蜜二糖则随着成熟度的提高而减少，这可能与它们水解为单糖有关（图3）。有机酸方面，L-苹果酸、顺阿康酸、延胡索酸和D-(−)-奎宁酸在JS9阶段含量较低，而异柠檬酸则相对较高（图3）。游离氨基酸如L-缬氨酸、L-酪氨酸、L-异亮氨酸、L-亮氨酸等在成熟过程中含量增加，表明它们在黄桃成熟和风味形成中发挥重要作用（图3）。在果实成熟阶段共有51种化合物差异积累，热图分析显示，由PCA鉴定的对JS9阶段很重要的代谢物主要集中在V类和VI类，这些类代谢物可能对成熟水果的品质至关重要（图4）。
图3. 使用广泛靶标代谢组学分析水果成熟过程中可溶性糖、有机酸和氨基酸的变化
图4. 通过广泛靶标代谢组学分析不同成熟阶段水果中51种差异积累的非挥发物
4、黄桃成熟过程中主要风味物质合成途径分析
4.1 脂肪酸衍生挥发物的合成
脂肪酸代谢途径影响挥发性物质的合成，棕榈酸、硬脂酸和油酸在果实成熟后期水平较高。热图显示α-亚麻酸促进成熟早期C6醛产生，随成熟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-乙酸己烯酯积累模式相似，其合成可能协同但机制待近一步研究（图5）。内酯主要由不饱和脂肪酸通过一系列步骤产生，包括水合羟基化、β-氧化和AAT酶催化，最终形成δ-内酯或γ-内酯。在这项研究中，GC-MS分析显示γ-内酯在成熟晚期积累（图5）。
图5. 不同成熟期桃果实中脂肪酸衍生挥发物的合成
4.2 类胡萝卜素分析
研究者共鉴定出51种类胡萝卜素，包括5种胡萝卜素和46种叶黄素。成熟后期，(E/Z)-八氢番茄红素和β-胡萝卜素为主，叶黄素酯含量高。随着桃果实的成熟，类胡萝卜素呈增长趋势，对果实品质有重要作用（图6）。
图6. 通过类胡萝卜素靶向代谢组学分析不同成熟阶段的类胡萝卜素
4.3 萜类代谢衍生挥发物的合成
研究者构建了萜类合成途径，GC-MS鉴定出5种单萜，前期萜品油烯积累，而β-月桂烯、4-松油醇、芳樟醇和d-柠檬烯主要在后期积累（图7A)。进一步分析表明，类胡萝卜素生物合成过程中，部分产物积累模式复杂，导致果实成熟中β-大马士酮合成减少（图7B）。
图7. 不同成熟阶段桃果实中萜类化合物衍生挥发物的合成
5、基于电子鼻和电子舌对成熟过程中黄桃风味的感官分析
E-nose分析显示，W1C传感器与具有青草香气的挥发物相关，而W1S和W2S传感器与具有果香的挥发物相关（图8）。E-tongue分析揭示了L-亮氨酸、L-异亮氨酸和芸香苷等化合物与鲜味和甜味呈正相关，而表没食子儿茶素和L-表儿茶素则与酸味或涩味呈正相关。此外，研究者还发现六种内酯和六种酯以及花香挥发物芳樟醇、β-月桂烯和香叶丙酮，与“鲜味”或“甜味”显著相关，表明这些化合物可能会增强水果的鲜味和甜味，而7种挥发性化合物（反式-2-己烯醛、己醛、壬醛、β-紫罗兰酮、β-大马士革酮、2-乙基呋喃和十二烷）可能有助于增强水果的酸味和涩味（图9）。
图8. E-nose对成熟过程中黄桃香气的感官分析
图9. E-tongue对成熟过程中黄桃风味的感官分析
研究结论
综上，本研究利用GC-MS、LC-MS、E-nose和E-tongue全面解析了“JS”黄桃成熟过程中的风味演变，确定了关键嗅觉VOCs，明确了不同成熟阶段黄桃的风味特征，揭示了香气挥发物的合成途径以及VOCs与味觉之间的协同效应。这些发现为黄桃风味品质的提升和品种改良提供了重要的理论基础。
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顶空VOCs风味组学：是解析样本风味物质基础的组学技术，是系统风味研究的重要组成部分。它源于代谢组学又异于代谢组学。代谢组学主要是运用靶标和非靶标方法鉴定所有小分子代谢物，而风味组学更偏向于鉴定风味相关代谢组分，主要是挥发性代谢成分。因此，风味组学是在代谢组学的基础上，对所有风味相关代谢物质进行针对性和综合性分析。
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