基于跨模态香气-味觉互作解析茯砖茶甜味感知增强的分子机制

为应对低糖饮料中甜味剂潜在健康风险，研究人员通过GC/O-AT结合感官评价，从茯砖茶中鉴定出α-紫罗兰酮等4种关键香气化合物，并利用分子对接与动力学模拟揭示其通过T1R2/T1R3受体增强甜味感知的作用机制。研究证实α-紫罗兰酮兼具高效能与良好适口性，为开发低糖健康饮品提供理论依据。

　　

近年来，全球消费者对含糖饮料的健康风险关注度持续攀升。过量摄入糖分不仅导致肥胖、糖尿病等代谢性疾病¹，还与心血管疾病风险显著相关²。在此背景下，食品科学领域亟需探索既能维持甜味感知又能规避健康隐患的创新方案。传统高糖配方因代谢风险备受诟病，而人工甜味剂虽能部分替代蔗糖，但其后味缺陷及潜在毒性限制了应用范围³。

针对这一挑战，陕西科技大学的研究团队聚焦中国传统发酵茶——茯砖茶（Fu Brick Tea, FBT），通过多学科交叉技术揭示其内源性香气物质对甜味感知的增强机制。研究团队采用顶空固相微萃取-气相色谱-嗅闻联用技术（HS-SPME-GC/O-AT）系统解析FBT中的挥发性成分，并通过梯度重组实验量化各香气化合物的甜味增强效能。结果表明，α-紫罗兰酮（α-ionone）、芳樟醇（linalool）和香紫苏内酯（sclareolide）显著提升甜味感知，其中α-紫罗兰酮的综合效能最优。分子对接模拟显示，这些化合物与甜味受体T1R2/T1R3的结合能分别为?7.0 kcal/mol（香紫苏内酯）、?6.2 kcal/mol（α-紫罗兰酮）、?5.8 kcal/mol（香叶醇异戊酸酯）和?5.0 kcal/mol（芳樟醇），但其结合强度与感官增强效果未呈现绝对正相关。进一步分子动力学模拟证实，氢键与疏水作用共同维持受体-配体复合物的稳定性。

该研究不仅阐明了FBT甜味增强的跨模态互作机制，更建立了低糖饮品风味优化的新策略。其成果为开发兼具健康属性与感官享受的代糖产品提供了理论支撑，并推动了传统发酵食品在现代食品工业中的应用价值。研究成果发表于《Food Chemistry》。

研究团队采用的关键技术包括：

1. HS-SPME-GC/O-AT：同步完成挥发性成分提取、分离及嗅闻分析；
2. 感官评价：通过梯度重组实验量化香气化合物的甜味增强效应；
3. 分子对接与动力学模拟：解析配体-受体结合模式及构象动态变化。

研究结果系统揭示了FBT中香气物质与甜味受体的互作规律。感官评价显示，α-紫罗兰酮在0.1%浓度下使蔗糖溶液甜度感知提升达30%，且消费者接受度最高。分子对接表明，其羟基与受体Asn244位点形成关键氢键，而芳樟醇则通过疏水作用稳定结合构象。尽管香紫苏内酯结合能最高，但其感官增强效果较弱，提示受体激活需综合考虑结合强度与分子构象适配性。动力学模拟进一步验证了氢键与疏水作用在维持复合物稳定性中的核心作用，其中α-紫罗兰酮与受体的结合自由能最低（ΔG = ?8.3 kcal/mol）。

研究结论表明，FBT内源性香气物质可通过模拟甜味受体激活机制增强甜味感知，且不同化合物的效能差异源于其化学结构与受体结合模式的协同效应。该发现为低糖食品开发提供了双重优势：既减少外源性甜味剂的使用风险，又保留传统饮品的感官特征。研究团队建议，在后续应用中需平衡风味修饰与感官接受度，并探索多组分协同增效的可能性。此项工作不仅深化了对茶叶风味化学的理解，更为健康导向型食品创新开辟了新路径。

注：

1. Andrade Oliveira et al., 2021
2. Schiano et al., 2021
3. Sun & Xu, 2025