基于HS-GC-IMS与OPLS-DA的潍县萝卜挥发性风味物质特征解析及品种鉴别研究

为解决不同萝卜品种风味特征缺乏系统解析的问题，研究人员采用顶空气相色谱-离子迁移谱（HS-GC-IMS）结合正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA），对潍县绿萝卜等5个品种的挥发性有机物（VOCs）进行指纹图谱构建与差异物质筛选。鉴定出46种关键风味物质（如1-壬醛、丙醛等），发现酯类、醛类和酮类是品种差异的主要贡献者，为地理标志产品保护与市场定位提供科学依据。

　　

研究背景与意义
萝卜作为全球最古老的根茎类蔬菜之一，其风味品质直接影响消费选择。然而，不同品种萝卜的风味物质组成长期缺乏系统性研究，尤其是中国地理标志产品潍县绿萝卜的风味特征尚未明确。传统分析方法难以全面捕捉低沸点挥发性有机物（VOCs），而风味差异的量化评估更是行业痛点。这一空白不仅制约了品种改良，也阻碍了地理标志产品的科学保护。

研究设计与方法
来自潍坊市的研究团队选取5种代表性萝卜（紫萝卜PR、青根萝卜GR、温室/露天栽培潍县萝卜GRG/GRO及杂交萝卜HR），采用顶空气相色谱-离子迁移谱（HS-GC-IMS）结合相对气味活度值（ROAV）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA），通过三重生物学重复检测挥发性成分。同步开展质地分析与35人感官评价（分本地/非本地两组），建立风味-物性关联模型。

关键研究发现
3.1 HS-GC-IMS谱图特征
三维图谱显示潍县萝卜（特别是露天栽培GRO）挥发性物质总含量最高，较紫萝卜PR高出118%。差异谱图比对发现(E)-2-己烯醛等醛类单体/二聚体在GRO中显著富集（P<0.05），印证栽培环境对风味的影响。

3.2 VOC组成解析
共鉴定46种VOCs，包含19种醛类（占总量46.76-48.92%）。露天栽培潍县萝卜GRO的1-辛醛（柑橘蜂蜜香）含量达2377.03±104.2，显著高于温室栽培组（P<0.01）。二甲基硫化物（不良气味）在GRO中含量最高（2030.59±91.83），提示硫化代谢与栽培方式相关。

3.3 相对气味活度值
6种关键风味物质ROAV>1：1-壬醛（脂肪香，ROAV=11.58）、丙醛（刺激性气味，ROAV=109.91）及甲基异丁酸酯（果香，ROAV=11.19）。温室栽培组GRG的1-戊烯-3-酮（青草香）ROAV达61.66，成为品种鉴别标志物。

3.4 多元统计分析
OPLS-DA模型（R²
y=0.982，Q²
=0.957）有效区分品种，VIP>1的14种标志物包含β-环柠檬醛（VIP=1.8）等。露天栽培GRO在第三象限独立成簇，与紫萝卜PR（第四象限）形成最大差异。

3.5 质地与感官关联
质地分析显示潍县萝卜硬度较低（GRO:8004.38±183.96 g），但露天栽培组脆性显著高于温室组（P<0.05）。感官评价揭示地域偏好差异：非本地人群更青睐紫萝卜（综合评分8.2/10），而本地居民偏好杂交品种HR（风味评分9.1/10）。

结论与展望
该研究首次建立潍县萝卜HS-GC-IMS风味指纹库，揭示露天栽培可提升醛类物质积累。发现的丙醛等6种关键差异物质，为地理标志产品真伪鉴别提供量化指标。研究发表于《Journal of Future Foods》，其创新性在于将离子迁移谱技术与感官组学结合，弥补传统GC-MS对低分子量VOCs检测的局限。未来需进一步探究硫苷酶解产物与风味形成的分子机制，为风味定向育种提供靶点。