蓝莲花(Nymphaea nouchali var. caerulea)三种加工产品的挥发性成分与特征香气感知机制：风味组学与分子对接研究

本研究针对蓝莲花加工产品香气形成机制不明确的问题，通过HS-SPME-GC-MS结合OAV分析、PLS-DA多变量统计和分子对接技术，系统解析了蓝莲花浸膏(NCC)、精油(NCEO)和纯露(NCH)中81种挥发性成分，鉴定出22种关键香气化合物(OAV>1)，发现β-离子酮等9种差异化合物(VIP>1)通过疏水作用和氢键与嗅觉受体OR1D2结合驱动木香/花香特征，为芳香植物资源开发提供理论依据。

　　

在芳香植物应用领域，蓝莲花(Nymphaea nouchali var. caerulea)以其独特的香气特性备受关注，但其加工产品的系统性研究仍属空白。现有文献多集中于花朵和浸膏的初步成分分析，对精油和纯露的香气形成机制缺乏深入探索。更关键的是，决定产品特征香气的关键化合物及其与人体嗅觉受体的相互作用机制尚未阐明，这严重制约了蓝莲花在香精香料和食品工业中的高值化应用。

针对这一科学问题，郑州轻工业大学（Zhengzhou University of Light Industry）生物技术重点实验室的研究团队开展了一项创新性研究。他们采用水蒸气蒸馏和溶剂萃取法制备了蓝莲花浸膏(NCC)、精油(NCEO)和纯露(NCH)三种加工产品，通过多学科交叉方法揭示了其香气特征的形成机制。相关成果发表在食品科学领域权威期刊《LWT》上。

研究团队主要运用了四项关键技术：1) 顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用(HS-SPME-GC-MS)分析挥发性成分；2) 基于气味活性值(OAV)的关键香气化合物筛选；3) 感官重组与缺失实验验证香气贡献度；4) 分子对接技术解析β-离子酮等化合物与人类嗅觉受体OR1D2的相互作用机制。实验样本来自中国广州荔湾种植基地的蓝莲花新鲜花朵，采集后通过高效冷链运输至实验室处理。

3.1 加工产品的得率与形态特征
研究首次报道了三种产品的得率：浸膏(NCC)0.164%、精油(NCEO)0.027%、纯露(NCH)203.321%。其中NCH的高得率源于蒸馏过程中添加水的冷凝回收。形态学观察显示NCC呈暗绿色蜡状，NCEO为淡黄色透明液体，NCH则为无色透明液体。

3.2 挥发性成分的PCA分析
HS-SPME-GC-MS共鉴定81种挥发性化合物，包括15种醇类、13种酮类等。主成分分析(PCA)显示NCC与新鲜花朵(NCF)的挥发性成分最为接近，说明溶剂萃取能更好保留原料特性。值得注意的是，仅9种化合物为四种样品共有，表明加工方法显著影响成分组成。

3.3 关键香气化合物的鉴定
通过OAV分析鉴定出22种关键香气物质(OAV>1)，其中β-离子酮在所有产品中均呈现超高OAV值(5.9×10⁶-3.0×10⁷)，其极低的感官阈值(0.0007 μg/g)使其成为核心香气贡献者。NCEO特有的反式-α-佛手柑烯(OAV=82.5)和α-金合欢烯(OAV=3.2×10⁴)赋予其突出的柑橘木香特征。

3.4 感官重组验证
香气重组实验证实，含β-离子酮、α-离子酮等关键化合物的重组模型能准确模拟原始样品香气特征。缺失实验进一步表明，去除β-离子酮会导致花香和木香强度显著降低(P≤0.001)，验证了其核心作用。

3.5 香气属性相关性分析
PLS-DA结合感官评价发现，β-离子酮与花香属性(r=0.89,P<0.01)、反式-α-佛手柑烯与木香属性(r=0.85,P<0.05)呈显著正相关。NCEO因同时含有这四种关键化合物，在感官评分中获得最高木香(8.2/10)和花香(7.9/10)分值。

3.6 分子作用机制解析
分子对接结果显示，β-离子酮通过TYR182残基的氢键(-5.8 kcal/mol)和π-π堆叠作用与OR1D2稳定结合，而β-倍半水芹烯等则主要依赖疏水作用。这种双结合模式解释了β-离子酮在香气感知中的主导地位。

该研究首次系统阐明了蓝莲花加工产品的香气物质基础及其分子感知机制，具有三重重要意义：首先，鉴定出的9种差异香气标志物(VIP>1且OAV>1)为产品质量控制提供了量化指标；其次，揭示的OR1D2受体激活机制为定向调控产品香气特征提供了理论依据；最后，开发的"成分-感官-受体"多维度研究范式可推广至其他芳香植物的研究。这些发现不仅填补了蓝莲花精深加工领域的知识空白，更为开发具有中国特色的天然香料产品奠定了科学基础。特别值得注意的是，研究团队发现中国产蓝莲花含有比国外报道更丰富的β-离子酮类物质，这为开发高品质本土芳香产品提供了独特资源优势。