基于特征分子网络与代谢组学揭示陈皮陈化过程中代谢物动态变化与感官品质形成机制

针对陈皮(CRP)陈化过程中非挥发性代谢物对独特风味形成机制不清的问题，北京工商大学研究人员采用感官评价、电子舌(E-tongue)和特征分子网络(FBMN)技术，鉴定出189种差异代谢物，揭示苯丙烷/类黄酮生物合成是风味转化的核心通路，为陈皮品质调控提供理论依据。

　　

陈皮风味的时光密码：代谢组学解码千年陈化奥秘

作为中国传统药食两用珍品，陈皮（Citri Reticulatae Pericarpium, CRP）"陈久者良"的特性虽被千年实践验证，但其科学本质始终蒙着神秘面纱。尤其令人困惑的是，随着陈化年限增长，陈皮风味会从清新果香逐渐转变为醇厚木香，这种奇妙转变背后的非挥发性代谢物动态变化机制长期缺乏系统研究。更棘手的是，传统分析方法难以全面捕捉复杂代谢物网络，而风味形成涉及数百种化合物的协同作用，这就像试图用单反相机拍摄整个星系的运动轨迹。

北京工商大学食品与健康学院的研究团队在《Food Chemistry: X》发表的研究中，创新性地将特征分子网络（Feature-based Molecular Networks, FBMN）与代谢组学联用，首次绘制出陈皮陈化过程的"代谢地图"。研究人员选取"茶枝柑"品种2年（2Y）、10年（10Y）和25年（25Y）三个典型陈化阶段的样本，通过电子舌（E-tongue）量化味觉特征，结合UHPLC-Q-TOF-MS非靶向代谢组学分析，借助GNPS平台构建分子网络，并运用多元统计和KEGG通路分析解析代谢规律。

关键技术方法

研究采用SA402B电子舌系统量化6种基本味觉指标；通过优化UHPLC-Q-TOF-MS条件（ACQUITY UPLC BEH C-18柱，0.4 mL/min流速）获得代谢指纹谱；利用MS-DIAL 4.80软件处理原始数据后，在GNPS平台构建FBMN（余弦得分>0.7）；采用VirtualTaste工具预测化合物味觉特性；最后通过MetaboAnalyst 5.0进行通路富集分析。

感官品质的岁月印记

电子舌与感官评价共同证实，陈化使苦味、涩味、回甘苦味和甜味显著增强（p<0.05），酸味减弱。25年陈皮的"丰富度"评分达5分，是2年样本的2.5倍，这种风味演变与代谢物积累高度相关。

代谢网络的深度解码

通过FBMN技术，研究首次实现陈皮类黄酮成分的系统注释：

• 分子家族聚类：在负离子模式下构建25,503个节点的网络，鉴定出43种类黄酮。以5,7,3′,4′-四羟基-6,8-二甲氧基黄酮（m/z 345.2320）为"种子"，发现其与滨蒿内酯（m/z 313.0831）具有相同-CH₃断裂特征。

• 新型化合物推测：基于碎片模式匹配，推断出tricin 5-葡萄糖苷（m/z 491.1187）等7种未报道的陈皮成分，拓展了其化学成分认知边界。

差异代谢物的动态图谱

PLS-DA模型（R2Y=0.986）筛选出189个关键差异物：

• 类黄酮的抛物线变化：柚皮素（苦味概率p_bitter=0.948）等苷元含量呈先升后降趋势，而橙皮苷（m/z 301.0750）等苷类持续积累。

• 糖类的甜蜜转型：蔗糖（p_sweet=1.000）含量下降50%，但棉子糖（p_sweet=1.000）等寡糖增加2.3倍，形成更复杂的甜味谱。

• 有机酸的代谢交响：葡萄糖醛酸（p_sour=1.000）通过微生物代谢转化，其含量减少使酸味逐渐柔和。

核心通路的发现

KEGG分析揭示三大关键通路：

1. 苯丙烷生物合成：木质素前体松柏醇含量增长3倍，推动风味向木质调转变。

2. 类黄酮生物合成：柚皮素查尔酮作为关键节点，连接黄酮与黄酮醇代谢。

3. 糖代谢通路：半乳糖代谢与抗坏血酸途径共同调节甜-酸平衡。

陈化科学的里程碑

该研究不仅破解了陈皮"愈陈愈香"的分子密码，更建立了FBMN在食品风味研究中的新范式。发现苯丙烷/类黄酮通路是风味转化的"总开关"，而微生物参与的糖苷水解与甲基化反应（如橙皮苷转化为苷元）直接决定苦味强度。这些发现为陈皮陈化工艺标准化提供了量化指标，也为传统药食物质品质评价开辟了代谢网络研究的新维度。未来，通过调控关键代谢酶或微生物群落，有望实现陈皮风味的定向设计，让千年智慧与现代科学碰撞出新的火花。