整合E-nose、E-tongue与HS-SPME-GC–MS揭示黄皮（Clausena lansium (Lour.) Skeels）不同品种及组织挥发性风味特征与关键香气标志物

《Food Chemistry: X》：Integrating E-nose, E-tongue, and HS-SPME-GC–MS analysis reveals the volatile profile and flavor characteristics of different Wampee ( Clausena lansium (Lour.) Skeels)

　　

整合电子鼻（E-nose）、电子舌（E-tongue）与顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC–MS）分析，揭示了黄皮（Clausena lansium (Lour.) Skeels）的挥发性轮廓。萜类化合物占所鉴定288种挥发性化合物的28.82%；气味活度值（OAV）分析鉴定出五种关键气味物质——肉豆蔻醚（myristicin）、草蒿脑（estragole）、大马酮（damascenone）、芳樟醇（linalool）和月桂烯（myrcene）。KEGG通路富集和偏最小二乘判别分析（PLS-DA）建模表明，黄皮组织特异性香气受萜类骨架生物合成、单萜类生物合成和倍半萜类生物合成途径差异参与调控。

研究背景与目的：黄皮（Clausena lansium (Lour.) Skeels）为芸香科热带、亚热带果树，具有独特香气、色泽和甜酸风味，并含维生素C、黄酮、多酚和精油等成分；其商品价值与消费者接受度主要取决于风味品质。风味由挥发性有机化合物（VOCs）形成的香气和非挥发性呈味物质形成的滋味共同决定，而VOCs主要来源于萜类生物合成、苯丙氨酸代谢和脂肪酸生物合成等途径。既往黄皮研究多集中于叶、果皮、种子或精油的挥发性成分，或单一组织分析；针对果皮与果肉的系统比较、快速传感评价与关键香气物质解析仍有限，整合E-nose、E-tongue和HS-SPME-GC–MS用于黄皮果皮与果肉风味表征尚未见报道，组织特异性挥发物代谢途径亦不清楚。因此，研究人员开展多平台整合分析，以建立不同品种挥发性指纹、识别果皮和果肉中的关键香气活性物质及其感官贡献，并阐明香气差异的化学基础，为品质评价、品种和增值加工提供依据。

技术方法（不超过250字）：研究人员以广西壮族自治区农业科学院（22°49′27.8″N, 108°17′58.2″E）的‘Shanhuangpi’、‘Bingtangxin’和‘Heijingang’三个十年生黄皮品种为材料，按单株混合形成3个生物学重复，分取果皮和果肉。采用PEN3电子鼻（E-nose）十金属氧化物传感器、INSENT SA402B电子舌（E-tongue）九味觉传感器、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC–MS）及Orbitrap高分辨质谱分析，并结合PCA、LDA、OPLS-DA、PLS-DA、KEGG富集、OAV和气味贡献指数（ACI）评价。

研究结果：
3.1 电子鼻传感器响应与多变量分析：六组样品在十个金属氧化物传感器上均以W1W、W5S、W1S响应较强；PCA前两主成分解释90.98%方差，LDA分类正确率100%，W3S、W1W、W1S为主要判别传感器。传感器呈复合响应，后续相关分析显示W1W主要与酚类而非含硫物相关。
3.2 电子舌传感器响应与多变量分析：LDA可完全区分六组，PCA解释91.76%方差；酸味、甜味和后味涩味贡献较大。果肉酸味、甜味较高，果皮涩味、苦味较高；不同品种呈不同核心味觉，如TF鲜味和甜味较高、SP涩味和苦味较高、TP咸味较高。
3.3 不同黄皮品种挥发性成分的香气特性：共鉴定288种挥发物、15类；萜类83种占28.82%，酯类45种，有机杂环类31种，烃、醇、醛、酮类合计87种（30.2%）。感官描述涵盖甜香、果香、青香、柑橘、木香和香脂等，品种间呈辛辣木香、甜果香、香脂柑橘等差异。
3.4 黄皮香气特征：57种化合物OAV≥1。SP以myristicin（OAV=2.86×10⁶）为主，estragole和damascenone次之；ZP中estragole最高（5.11×10⁵）；4-ethyl-2-methoxyphenol在ZP和ZF较高；damascenone在六组中均较高；cis-3-hexenal在ZF较高。OAV为半定量相对值，且混合物感知并不等于OAV简单加和。
3.5 挥发性成分的探索性分析：PLS-DA前两成分解释72.1%方差，SP与其余五组明显分离，PCA结果一致；组内重复相关r>0.90。SP富集safrole、estragole等苯丙素类，其他组形成连续体，提示SP挥发性代谢结构较特殊。
3.6 品种间差异代谢物筛选：VIP>1.1的前50个差异物以倍半萜（β-bisabolene、caryophyllene、β-sesquiphellandrene）最具判别性，单萜（sabinene、α-pinene、myrcene）呈品种富集。KEGG富集到萜类骨架、单萜、倍半萜/三萜、苯丙素和α-亚麻酸代谢等途径；讨论提出MEP/MVA等通路差异参与香气分化，但该推断仅基于挥发性终产物，证据间接。
3.7 不同品种香气特征分析：品种间pH、可溶性固形物、可滴定酸和糖酸比存在差异；Bingtangxin pH和糖酸比最高、可滴定酸最低，Heijingang可溶性固形物最高，Shanhuangpi可滴定酸最高、糖酸比最低。OAV>1以萜类和C₆醛类为主；香气特征水平分析显示青香、果香、花香、甜香和木香差异明显；挥发物总量高不等于感官贡献大；涩味和后味与萜烯、酚类相关。
3.8 果皮与果肉差异代谢物筛选：PLS-DA将果皮和果肉完全分开，R²Y=0.833、Q²=0.647；果皮上调96种、下调6种。果皮富集myristicin、estragole、damascenone、linalool和myrcene；果肉富集cis-3-hexenal、2-nonenal、rose oxide、β-citronellol和phenylethyl alcohol；4-ethyl-2-methoxyphenol呈品种相关。果皮香气更多与萜类和苯丙素途径相关，果肉更多与脂肪酸降解和糖苷水解相关。
3.9 新颖性与局限性：该研究首次整合E-nose、E-tongue和HS-SPME-GC–MS解析黄皮果皮与果肉香气，并提出五种品种非依赖的关键气味物候选标志物；但未进行人类感官评价或GC–O验证，OAV为半定量，KEGG推断仅基于挥发性终产物，HS-SPME的80 °C可能造成热降解或伪影，每品种仅3株重复。

讨论总结：讨论认为，黄皮香气可由少数关键气味物解释；果皮作为保护性外层组织富集萜类和苯丙素类，果肉更多积累糖、有机酸及C₆醛/醇；MEP/MVA、苯丙素和α-亚麻酸途径差异参与品种及组织间香气分化，但相关调控网络仍需转录组、酶活、GC–O和感官验证。研究同时强调OAV仅表示相对气味强度，不能预测感知协同、抑制或掩蔽。

研究结论（译文）：综上，该研究采用多平台整合风味组学策略，系统表征了三个黄皮（Clausena lansium）品种果皮与果肉的挥发性谱和味觉属性，为认识其香气与滋味架构提供了新见解。主要结论如下：（i）仿生传感可稳健区分三个黄皮样品组，共鉴定288种挥发物（萜类占28.82%）；五种OAV>1的气味物——肉豆蔻醚（myristicin）、草蒿脑（estragole）、大马酮（damascenone）、芳樟醇（linalool）和月桂烯（myrcene）——可作为候选化学标志物，其相对丰度定义黄皮香脂-花香-辛香-木香-果香香气，并可用于基于香气的快速筛查和质量控制。（ii）上述五种物质为品质分级、品种鉴定和质量筛查提供快速、客观的化学标志物；涩味/苦味富集的果皮适合提取和增值加工（精油、强化产品），甜味/酸味丰富的果肉适合鲜食和甜点市场。（iii）后续应开展跨发育阶段的转录组-代谢组整合以识别萜类通量主调控因子并将香气形成追溯至遗传来源，并应用气相色谱-嗅闻（GC–O）结合重组/缺失实验对五种关键气味物进行感知验证。总体而言，这些发现为黄皮品质评价、品种鉴定和地理起源追溯奠定科学基础，并对风味导向育种、组织特异性加工优化和客观商业质量分级具有实际意义，为这一药食两用热带果树资源的精准利用和价值提升提供可操作指导。