中国三地柠檬罗勒挥发性有机化合物的区域差异分析：基于HS-SPME-GC-MS、HS-GC-IMS、电子鼻与电子舌的多技术联用研究

本研究针对柠檬罗勒（Ocimum ×?citriodorum）地理溯源难题，通过整合HS-SPME-GC-MS、HS-GC-IMS、电子鼻（E-nose）和电子舌（E-tongue）技术，系统解析了中国河南、山东、安徽三地样品的挥发性有机化合物（VOCs）特征。研究鉴定出292种VOCs，发现芳樟醇（linalool）、柠檬醛（citral）等关键成分构成其标志性香气，并建立OPLS-DA模型实现100%产地判别。该研究为特色农产品地理标志保护提供了多模态分析新范式。

　　

柠檬罗勒（Ocimum ×?citriodorum）作为兼具食用与药用价值的特色香草，其独特的柠檬香气源自丰富的挥发性有机化合物（VOCs）。然而，这种"七香草"的风味特征如何受地理环境影响？不同产区的产品是否存在可量化的化学指纹？这些问题直接关系到特色农产品的品质控制和地理标志保护。传统分析方法往往存在通量低、信息单一等局限，难以满足产业化需求。

为解决这一科学问题，河南农业大学赵铭钦团队在《Industrial Crops and Products》发表研究，创新性地采用"感官-化学"多模态分析策略。研究人员采集河南周口、山东菏泽、安徽阜阳三地样本，通过电子鼻（E-nose）和电子舌（E-tongue）获取整体风味轮廓，结合顶空固相微萃取气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC-MS）和顶空气相色谱-离子迁移谱（HS-GC-IMS）进行化合物鉴定，并运用多元统计分析建立产地判别模型。

3.1 E-nose分析

电子鼻传感器响应显示，W1W（硫化物敏感）和W5S（氮氧化物敏感）对区域差异响应最强（P<0.05）。PCA模型累计解释99%的方差，成功区分三地样品，证实电子鼻可快速捕获产地特征性气味指纹。

3.2 E-tongue分析

电子舌检测到"丰富度"指标响应值最高，PCA分析前三个主成分贡献率达95.5%。 lingering bitterness（持久苦味）和sourness（酸度）等味觉指标VIP值>1，成为区分产地的关键参数。

3.3 HS-GC-IMS分析

通过三维拓扑图可视化165种VOCs的空间分布，发现河南样品富含醛酮类物质，山东样品以萜烯和醇类为主。其中芳樟醇（linalool）的单体（-M）和二聚体（-D）形式均被检出，其柠檬香气构成核心风味特征。

3.4 HS-SPME-GC-MS分析

共鉴定153种化合物，萜烯类占比最高（70种）。通过相对香气活性值（ROAV）评估发现，草蒿脑（estragole）、芳樟醇和柠檬醛的ROAV>1，是决定整体香型的关键组分。安徽样品VOCs多样性最丰富，可能与当地石灰性砂姜黑土特性相关。

3.5 技术方法比较

OPLS-DA模型显示，HS-GC-IMS的预测能力（Q2=0.996）略优于HS-SPME-GC-MS（Q2=0.995），这得益于前者对痕量VOCs的更高灵敏度。两种技术联用可互补覆盖更广的化合物范围。

3.7 环境因子关联

Pearson分析揭示：海拔与芳樟醇-M呈显著负相关（P<0.05），而土壤锌含量与柠檬醛呈正相关（P<0.001）。气象数据表明，年均温≥10℃积温与柑橘香成分呈负相关，这为优化种植区域提供了科学依据。

该研究首次建立柠檬罗勒风味物质的地理溯源技术体系，筛选出33个VIP>1的产地标志物。发现环境因子通过调控萜烯合成通路（如GPP→linalool/citral）影响风味形成，这不仅为农产品地理标志认证提供了化学依据，也为分子育种提供了靶点。多技术联用的分析框架可推广至其他特色作物品质评价，推动精准农业与风味产业发展。