《Foods》：Volatile Chemistry and Aroma Differences in Commercial Soy Sauces: Sensory Links and Odorant–Receptor Interactions
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采用顶空-气相色谱-离子迁移谱（HS–GC–IMS）、全选适用法（CATA）评价、香气添加实验和分子对接技术，研究了28种市售酱油的挥发性成分及感官差异。共检出14个化学类别的99种挥发性化合物。总半定量挥发性浓度范围为2024.56至6279.59
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采用顶空-气相色谱-离子迁移谱（HS–GC–IMS）、全选适用法（CATA）评价、香气添加实验和分子对接技术，研究了28种市售酱油的挥发性成分及感官差异。共检出14个化学类别的99种挥发性化合物。总半定量挥发性浓度范围为2024.56至6279.59 μg/mL，其中酯类、醇类和醛类占总量的70.68%。在24个CATA描述词中，保留了13个用于产品层面的相关性分析。探索性皮尔逊（Pearson）分析表明，醇香、鲜味和麦芽香属性与一组以脂肪酸、支链醇和酯类为主的化合物相关，而木质香和巧克力香属性则呈现出与若干醛类、酮类和烷基吡嗪类相关的相反模式。研究人员通过单化合物添加实验评估了15种候选化合物。苯甲醛和丙酸乙酯增强了鲜味感知；2-乙基-3,5-二甲基吡嗪增强了醇香属性；2-甲基丁酸甲酯增强了烟熏、肉香和醇香属性；乙酸乙酯增强了麦芽香、肉香和醇香属性。其他若干添加产生了相反或不显著的效果，表明感官响应具有基质依赖性和浓度依赖性。在二元对接模型中，愈创木酚–2-乙基-3,5-二甲基吡嗪与OR10G4的对接评分最低（?10.10 kcal/mol），高呋喃酮–苯甲醛与OR5M3的对接评分最低（?13.32 kcal/mol）。综合结果表明，产品层面的相关性可指导候选化合物的筛选，但需结合基于基质的感官验证，而分子对接则为气味剂共结合提供了结构层面的假设。
论文解读
一、研究背景与意义
酱油是东亚饮食中具有代表性的发酵调味品，主要以富含蛋白质和淀粉的原料经微生物发酵制成。在发酵及后续加工过程中，酶解反应、微生物代谢、美拉德反应和热反应共同构建了由众多挥发性化合物组成的复杂香气体系。香气是决定酱油品质、消费者偏好和市场接受度的最关键因素之一。然而，市售酱油在原料、发酵工艺、加工条件和产品定位等方面存在显著差异，导致其香气特征和感官特性呈现明显分化。
已有研究大多聚焦于单一关键香气化合物的鉴定，而酱油的整体香气感知是由多种化合物共同作用决定的，而非单一化合物所能解释。由于酱油基质的高度复杂性，仅基于化合物浓度的分析无法充分解释市售酱油之间的感官差异。香气化合物在感知过程中可能产生叠加、协同或掩蔽效应，这些相互作用会强烈影响最终的香气特征。因此，有必要在挥发性香气组成、感官感知和香气相互作用之间建立系统性的关联。本研究旨在通过整合仪器分析、感官评价、添加实验和分子对接等多层次手段，构建一个系统性框架来解析市售酱油的香气差异及其潜在感知机制，为酱油风味品质评价、产品差异化定位和香气调控提供科学依据。
二、研究设计与技术方法
研究人员从北京超市购买了28种市售酱油样品，涵盖生抽、老抽、低盐、海鲜味、有机和日式等不同类型。感官评价采用CATA（全选适用法）方法，由14名经过培训的评估员（8名女性、6名男性，年龄23–27岁）完成，评价方案经北京工商大学伦理委员会批准（批准号：BTBU202521）。挥发性化合物分析采用HS–GC–IMS（顶空-气相色谱-离子迁移谱）技术，以2-辛醇为内标进行半定量分析。相关性分析采用产品层面的皮尔逊（Pearson）相关系数，并采用Benjamini–Hochberg方法进行多重检验校正。香气添加实验在真实酱油基质中进行，将候选化合物按高浓度样品与低浓度样品之间的浓度差添加到对应基质中，由感官小组进行盲法比较评价。分子对接采用AutoDock Vina 1.2.5软件，受体模型来源于AlphaFold蛋白质结构数据库（OR10G4: AF-Q8NGN3-F1；OR5M3: AF-Q8NGP4-F1），采用盲对接策略并重复10次以保证结果可重复性。
三、主要研究结果
3.1 酱油样品的感官评价结果
24个CATA感官描述词的引用频率分析显示，鲜味（11.04 ± 1.37）和酱香（10.89 ± 2.02）具有最高的平均引用频率和相对较低的变异系数（分别为12.4%和18.6%），表明它们是酱油样品广泛共有的特征属性。辛辣（8.82 ± 2.57）和豆香（7.36 ± 1.68）构成次级属性组，酸味（7.11 ± 1.13）和烘烤香（6.43 ± 2.23）的引用频率居中。花香（0.50 ± 0.58）、金属味（1.36 ± 1.28）、木质香（1.89 ± 1.55）和果香（1.96 ± 1.69）整体引用频率较低。通过对应分析（CA）降维后保留13个描述词用于后续挥发性-感官关联分析。部分样品呈现独特的描述模式，如HT-3的奶香和卷心菜香引用频率均为7，LCC-1的辛辣引用频率最高（14），XH-2的甜味引用频率较高（10）。
3.2 酱油挥发性化合物概览
HS–GC–IMS共检出14个化学类别的99种挥发性化合物。醇类数量最多（n = 22，22.22%），其次为醛类（n = 18，18.18%）、酯类（n = 15，15.15%）、酮类（n = 13，13.13%）和吡嗪类（n = 9，9.09%）。从浓度占比来看，酯类占总挥发性浓度的比例最大（38,111.77 μg/mL，33.15%），其次为醇类（29,293.16 μg/mL，25.48%）和醛类（13,856.11 μg/mL，12.05%）。乙酸乙酯是含量最丰富的酯类（25,190.38 μg/mL），异戊醇在醇类中含量最高（9352.37 μg/mL）。28种样品总挥发性浓度范围为2024.56至6279.59 μg/mL，约为三倍差异。LCC-2总挥发性浓度最高（6279.59 μg/mL），CB-4、LJJ-2和LCC-1浓度最低。QC-1的吡嗪类总浓度（1664.50 μg/mL）显著高于样品平均值，主要归因于三甲基吡嗪的积累。
3.3 挥发性化合物与感官属性的相关性分析
皮尔逊相关性分析揭示了两种对比鲜明的关联模式。一组化合物与醇香、鲜味和麦芽香属性正相关，与木质香和巧克力香属性负相关，主要包括脂肪酸、支链醇和短链酯类。例如，己酸与鲜味正相关（r = 0.64），与木质香负相关（r = ?0.68）；2-甲基丁酸甲酯与鲜味正相关（r = 0.57），与木质香负相关（r = ?0.57）。另一组化合物与木质香和巧克力香属性正相关，与鲜味和麦芽香属性负相关，主要包括2-丁酮、丁醛、2,4,6-三甲基吡啶和2-乙基-3,5-二甲基吡嗪等酮类、醛类和烷基吡嗪类化合物。这两组对比鲜明的关联模式表明，不同类别挥发性化合物的相对丰度差异可能影响酱油发酵香与烘烤香之间的平衡。
3.4 香气化合物添加实验结果
研究人员筛选了15种候选化合物进行单化合物添加实验。结果表明，苯甲醛和丙酸乙酯显著增强了鲜味属性；2-乙基-3,5-二甲基吡嗪显著增强了醇香属性；2-甲基丁酸甲酯显著增强了烟熏、肉香和醇香属性；乙酸乙酯显著增强了麦芽香、肉香和醇香属性。然而，并非所有与相关性分析一致的化合物都产生了预期的感官增强效果。丁醛显著降低了醇香属性，庚醛降低了鲜味、麦芽香和肉香属性，(Z)-3-己烯醇和2-甲基丙基乙酸酯也显著降低了部分感官属性强度。这些结果表明，单个化合物的感官效应并不总是与其统计相关性直接对应，酱油的香气感知依赖于复杂挥发性基质内的相互作用。
3.5 分子对接结果讨论
分子对接结果显示，愈创木酚与OR10G4的单一配体对接评分为?5.66 kcal·mol?1，而含愈创木酚的二元体系总评分范围为?8.27至?10.10 kcal·mol?1。其中愈创木酚–2-乙基-3,5-二甲基吡嗪体系评分最低（?10.10 kcal·mol?1）。高呋喃酮与OR5M3的单一配体评分为?6.50 kcal·mol?1，所有二元体系评分均显著更低（?10.16至?13.32 kcal·mol?1），其中高呋喃酮–苯甲醛体系最低（?13.32 kcal·mol?1）。结合模式分析表明，愈创木酚单独与OR10G4结合时仅通过His104形成单一氢键及少量疏水接触；引入第二配体后，氢键模式和疏水相互作用网络均发生显著重组。高呋喃酮与OR5M3的结合完全依赖疏水相互作用，二元体系中仅在含庚醛的模型检测到高呋喃酮与Arg260形成氢键。二元体系主要通过扩展疏水接触网络获得更优的预测结合构象。
四、讨论与结论
分子对接结果一致表明，二元气味剂体系比单一气味剂体系表现出更优的预测结合构象。共存气味剂并非简单地增加氢键数量，而是主要通过扩展疏水接触网络、在某些情况下引入额外氢键来重塑受体结合口袋内的相互作用网络。这些计算发现与香气添加实验中观察到的感官增强效应一致，提示气味-气味相互作用可能部分通过改变受体结合来影响香气感知。然而，分子对接仅预测潜在结合模式，不能直接证明受体激活或感官响应，二元体系评分也不能与单一配体评分直接比较或解释为协同结合的证据。
本研究的新颖性在于构建了一个多层次框架来解析市售酱油的香气差异。HS–GC–IMS与CATA相结合建立了挥发性化合物与感官属性之间的产品层面关联；在真实酱油基质中进行的香气添加实验区分了简单统计相关与实际感官贡献；双配体分子对接进一步预测了气味剂在嗅觉受体OR10G4和OR5M3上的共结合特征。该工作流程为筛选候选香气化合物、验证其基质依赖性感官效应以及生成关于气味剂-受体相互作用的可检验假设提供了实用方法。未来需要结合基于受体的功能实验（如钙成像或荧光素酶报告实验）和香气重组实验来进一步验证所提出的分子机制。
