多组学与机器学习揭示加工人参产品颜色与风味形成机制：基于色素动态与非酶途径的关联研究

本研究针对加工人参产品（DG/RG/BG）感官特性研究不足的问题，通过整合UHPLC-MS/MS、GC×GC-TOF MS和电子感官分析技术，系统探究了类胡萝卜素/黄酮动态变化与非酶途径对感官特性的影响。研究发现紫黄质-肉豆蔻酸-癸酸酯和二氢杨梅素等色素积累与橙红色泽及甜味回甘显著相关，鉴定出47种VIP>1.2的代谢物和8种ROAV>1的关键风味物质，并通过LightGBM算法预测了色素对感官特征的贡献度，为人参产品品质调控提供了新视角。

　　

人参作为传统药食同源植物，其加工产品如晒干人参（DG）、红参（RG）和黑参（BG）因色泽与风味的显著差异备受关注。然而，现有研究多聚焦于美拉德反应（Maillard reaction），对色素积累及非酶反应通路的探索仍存空白。随着消费者对食品感官品质要求的提升，揭示加工过程中颜色与风味形成的分子机制成为产业升级的关键科学问题。

长春中医药大学的研究团队在《LWT》发表的最新研究中，创新性地整合多组学与机器学习技术，系统解析了加工人参产品的感官形成机制。研究采用UHPLC-MS/MS定量分析类胡萝卜素和黄酮，结合非靶向代谢组学检测2299种代谢物，通过GC×GC-TOF MS鉴定1408种挥发性成分，并运用电子鼻和色差仪进行感官表征，最终利用LightGBM算法建立预测模型。

颜色特征
色度分析显示BG的ΔE值达47.91，显著高于DG（15.14）。研究发现β-胡萝卜素在RG/BG中含量提升，紫黄质-肉豆蔻酸-癸酸酯在BG中含量较DG增加4.4倍，这种类胡萝卜素酯化现象与橙红色泽加深直接相关。

风味物质
挥发性组分分析鉴定出8种ROAV>1的关键风味物质，包括α-蒎烯（α-Pinene）和乙酸（Acetic acid）。其中BG的酸类物质相对含量增加28.15%，异戊酸（3-methyl-butanoic acid）等物质赋予其突出的烘焙香韵。

代谢通路
代谢组学揭示氨基酸、碳水化合物和脂肪酸的显著变化：L-谷氨酸（L-Glutamic acid）等鲜味氨基酸含量降低，而二氢杨梅素（Dihydromyricetin）在BG中含量较DG提升102倍，该黄酮化合物与持久甜味呈现强相关性（r=0.92）。

非酶反应机制
研究证实高温加工促进类胡萝卜素异构化而非降解，同时诱导黄酮苷水解生成活性苷元。美拉德反应产生的2-乙基吡嗪（2-ethylpyrazine）等杂环化合物与烘焙风味形成相关，而脂肪酸氧化衍生的醛酮类物质贡献果香特征。

机器学习预测
LightGBM模型（准确率0.8512）显示色素对BG感官特征贡献最高（相关性0.92），其中二氢杨梅素和槲皮苷（Quercitrin）是影响风味的关键变量，其预测公式为：Label = softmax(0.1238×Dihydromyricetin + 0.2731×Quercitrin + ...)。

该研究首次建立了加工人参"色素-代谢物-风味"的关联网络，阐明非酶途径通过改变前体物质供应影响感官品质的形成。这不仅为传统药材加工工艺优化提供了理论依据，也为食品工业中色泽风味的精准调控开创了多组学整合分析的新范式。特别值得注意的是，研究发现反复蒸制过程促使极性人参皂苷（如Re、Rd）转化为低极性皂苷（如Rg3、Rh2），这一转化可能通过降低苦味物质含量改善口感，为功能性食品开发提供了新思路。