结合SPME-GC × GC-MS挥发性成分分析技术与UHPLC-HRMS代谢组学分析的数据融合，能够实现对皮亚琴察地区白蒜的多维度特征识别与区分

《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Combined SPME—GC × GC–MS Volatilomics and UHPLC–HRMS Metabolomics Data Fusion Provides a Multidimensional Fingerprinting and Discrimination of White Garlic From the Piacenza Region

本研究通过代谢组学和挥发性组学结合多组学数据融合技术，系统分析了意大利Piacenza白蒜与其他欧洲大蒜品种的化学成分差异。发现Piacenza白蒜具有独特的挥发性醛类、醇类及硫化合物组成，并显著区别于其他品种。利用OPLS-DA和HCA等化学计量学模型验证了其化学指纹的显著性，为地理标志认证提供了科学依据。该研究为农产品品质鉴定和地理标志保护提供了创新方法。

　　这项研究以意大利皮亚琴察地区的白蒜为案例，深入探讨了其与欧洲其他大蒜品种在化学组成上的差异。白蒜作为一种传统食品，具有独特的感官特性，例如紧凑的蒜头、辛辣的风味以及较长的保质期，这些特征使其在市场上受到消费者的青睐。然而，尽管它在地区内被广泛认可，但尚未被列入欧盟的地理标志产品目录。研究的目的是通过综合分析其挥发性与非挥发性化合物，建立其独特的化学指纹，从而支持其在地理标志框架下的潜在价值，同时也为食品行业提供了一种科学验证产品来源和质量的工具。

研究采用了一种整合的食品组学方法，结合了超高效液相色谱-高分辨率质谱（UHPLC–HRMS）和固相微萃取-二维气相色谱-质谱（SPME–GC × GC–MS）分析，同时结合了化学计量学建模和数据融合策略，利用DIABLO框架进行多组学数据整合。研究共鉴定了89种挥发性化合物和超过2300种非挥发性化合物。这些化合物包括醛类、有机硫化合物、多酚类、二肽类和黄酮类等，其中皮亚琴察白蒜表现出显著的醛类化合物积累，同时在有机硫化合物、多酚和黄酮类方面也显示出较高的多样性。这些化学特征不仅有助于区分该品种与其他欧洲大蒜品种，还揭示了其独特的感官属性和可能的健康益处。

在挥发性化合物分析中，研究采用了SPME–GC × GC–MS技术，对不同大蒜品种的挥发性成分进行了系统比较。结果显示，皮亚琴察白蒜在挥发性化合物的种类和丰度上与其他品种存在显著差异。例如，与许多其他大蒜品种相比，其醛类化合物的含量显著增加，这可能意味着其风味更加清新，而非辛辣。这种变化可能是由于其种植环境、农业管理方式或储存条件的影响，从而保留了更多与脂类相关的挥发性物质。此外，研究还发现，皮亚琴察白蒜中某些硫化物和酚类化合物的含量相对较低，这进一步支持了其风味的温和性。研究还指出，某些特定的化合物，如（Z）-1-烯丙基-2-(丙烯-1-基)二硫化物，可能在该品种中含量较高，从而成为其香气特征的重要标志。

在非挥发性化合物的分析中，UHPLC–HRMS技术被用于获取全面的代谢组学数据。研究鉴定了超过2300种化合物，包括270种有机硫化合物、264种多酚、38种硫代葡萄糖苷以及24种类胡萝卜素等。其中，皮亚琴察白蒜表现出显著的多酚类化合物积累，这可能与其健康效益有关。这些多酚包括黄酮类、类黄酮类、异黄酮类、类黄酮酸类、木脂素类、芪类和酚苷类等。此外，研究还发现，该品种中某些二肽和寡肽的含量较高，这可能是其独特的代谢特征之一。这些化合物的积累模式与环境和遗传因素密切相关，说明了“风土效应”（terroir effect）在大蒜化学特征中的重要作用。

为了进一步区分皮亚琴察白蒜与其他大蒜品种，研究采用了化学计量学方法，包括主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）。这些分析表明，皮亚琴察白蒜在化学空间中与其他品种形成明显的集群，尤其是其高含量的醛类和醇类化合物。这些化合物的出现表明该品种具有更丰富的植物性气味，可能与新鲜度和口感相关。同时，OPLS-DA模型还揭示了该品种在某些硫化物和酚类化合物上的特定特征，这些化合物在其他品种中含量较低。通过变量重要性投影（VIP）分析，研究识别了多个关键化合物，这些化合物在区分皮亚琴察白蒜与其他品种方面具有显著作用。

数据融合策略进一步强化了这些化学特征的区分能力。通过将挥发性与非挥发性数据进行整合，研究发现了更多能够反映皮亚琴察白蒜独特性的化合物。例如，某些脂类和甾醇类化合物在该品种中表现出较高的丰度，这可能与其口感和风味的稳定性有关。此外，研究还发现，某些二肽和寡肽的积累模式在该品种中尤为突出，这些化合物可能是其与其他品种区分开来的关键分子。通过这种多组学方法，研究不仅揭示了皮亚琴察白蒜的化学指纹，还提供了其在地理标志框架下可能具有的质量保障依据。

研究还探讨了不同大蒜品种在化学组成上的差异，例如不同地区的大蒜可能因种植条件、土壤类型和气候因素而呈现出不同的代谢特征。这些差异在统计分析中得到了体现，例如通过化学相似性富集分析（ChemRICH）和ROC曲线评估，进一步验证了皮亚琴察白蒜在化学组成上的独特性。此外，研究还发现，某些特定的化合物，如黄酮类、有机硫化合物和多酚类，不仅在化学指纹中占据重要位置，还可能影响大蒜的感官属性和健康功能。例如，黄酮类化合物具有抗氧化作用，而有机硫化合物则与大蒜的典型辛辣风味相关。

然而，研究也指出了一些局限性。首先，样本数量相对较小，仅对每种大蒜品种分析了五颗蒜头，这可能影响模型的稳定性和推广性。其次，样本的采集和储存条件没有严格控制，可能引入额外的化学变化，影响结果的准确性。此外，关于农业实践和环境因素的详细数据并不完全，这使得难以明确区分化学差异的具体来源。这些限制提示未来的研究应考虑增加样本量，优化采集和储存条件，并加强对农业数据的收集，以进一步验证这些化学标记的可靠性。

总体而言，该研究通过整合多种分析技术，为大蒜的化学指纹分析提供了新的视角。研究不仅揭示了皮亚琴察白蒜在化学组成上的独特性，还为其他地理标志食品的化学特征研究提供了可借鉴的方法。通过这一方法，研究支持了皮亚琴察白蒜在感官和化学方面的独特性，为它的市场推广和品质认证提供了科学依据。此外，该研究还强调了食品组学在食品科学中的应用潜力，特别是在产品来源和质量控制方面。通过结合多种分析手段，研究人员能够更全面地了解大蒜的化学组成，并识别出那些能够代表其独特性的关键化合物。这些成果不仅有助于提升皮亚琴察白蒜的市场价值，也为其他农产品的化学分析提供了参考。