《Food Chemistry: X》：Taste-like perception of citrus essential oils: Roles of taste receptors and retronasal aroma-taste integration
编辑推荐：
风味感知（flavor perception）由味觉与嗅觉线索共同贡献，通常被视为涉及味觉（gustation）、鼻后嗅觉（retronasal olfaction）与口腔体感的多元感官体验。尽管味觉与嗅觉信号经由各自独立的生理通路被检测，但在食品消费过程中通
风味感知（flavor perception）由味觉与嗅觉线索共同贡献，通常被视为涉及味觉（gustation）、鼻后嗅觉（retronasal olfaction）与口腔体感的多元感官体验。尽管味觉与嗅觉信号经由各自独立的生理通路被检测，但在食品消费过程中通常被体验为单一感官属性。在食品体系中，挥发性香气化合物不仅影响气味感知，还通过气味-味觉互作（odor–taste interactions）影响甜味、苦味与酸味等基本味觉的感知。因此，食品的感官特征并非仅由味觉受体刺激决定，还取决于香气与味觉刺激之间的互作，从而导致风味感知可能偏离仅由味觉反应所预测的结果。人类味觉系统通过特定受体与离子通道检测五种基本味觉：甜、鲜、苦、酸、咸。基于细胞的受体测定（cell-based receptor assays）已被广泛用于评价味觉化合物的活性并识别味觉感知的分子机制。以往多数研究聚焦于糖类、氨基酸、生物碱与有机酸等直接与味觉受体互作的非挥发性化合物。相比之下，挥发性香气化合物尽管已被公认影响风味感知，却受到的关注相对较少。香气化合物能否直接激活人味觉受体并独立于嗅觉刺激而贡献味觉感知，目前仍 largely 不明确。柑橘精油（citrus essential oil, EO）是食品中广泛使用的调味原料，其特征为挥发性萜烯与萜类化合物的复杂混合物。尽管化学组成存在大量重叠，橙精油与葡萄柚精油仍表现出不同的感官特征。橙油通常被感知为更甜、更易接受，而葡萄柚油常与苦味与涩感相关。以往研究主要从挥发性组成与香气感知角度解释这些感官差异。然而，挥发性成分能否直接激活人味觉受体这一问题鲜有关注。因此，受体介导的味觉反应对柑橘精油感官感知的贡献仍知之甚少。仅凭感官评价无法判定某一被感知的味觉属性源于味觉受体的直接激活，还是源于香气依赖性的风味感知调制。这一局限对柑橘精油尤为 relevant，因为在食品消费过程中气味与味觉信息被整合，通常被感知为单一风味体验而非相互独立的感官模态。鼻后嗅觉在这一过程中发挥核心作用，使口腔中释放的挥发性化合物得以影响风味感知。大量研究表明，香气刺激可改变甜味、苦味、酸味与咸味等味觉属性的感知强度与品质。尽管鼻夹（nose-clipping）被广泛用于减少鼻后嗅觉输入并估计香气对风味感知的贡献，但其无法揭示某一感官反应是否与味觉受体的直接激活相关。通过将人味觉受体测定与鼻夹感官评价相结合，本研究得以比较受体水平反应与人类感官感知，并为区分直接味觉活性与香气相关感官互作提供框架。本研究采用异源基于细胞的味觉受体测定（heterologous cell-based taste receptor assay）评价葡萄柚与橙精油对代表五种基本味觉模态的人味觉受体系统（包括G蛋白偶联受体（GPCRs）与离子通道）的影响，随后将受体激活谱与挥发性组成及感官数据进行比较，以考察分子味觉反应与感知风味特征之间的关系。该方法为香气-味觉互作及食品与饮料配方中的风味调制策略提供了机制性见解。
研究背景：风味感知是味觉、鼻后嗅觉与口腔体感共同参与的多感官整合过程。以往关于味觉受体活性的研究主要集中于糖类、氨基酸、生物碱和有机酸等非挥发性化合物，而挥发性香气化合物能否直接激活人味觉受体、并在独立于嗅觉刺激的情况下贡献味觉感知，尚不明确。柑橘精油是食品中广泛使用的调味原料，橙精油与葡萄柚精油在化学组成上高度重叠却呈现不同感官特征：橙油通常被感知为更甜、更易接受，葡萄柚油则常与苦味和涩感相关。以往研究多从挥发性组成与香气感知角度解释这些差异，对挥发性成分直接激活人味觉受体的可能性关注不足。此外，仅凭感官评价无法区分某一味觉属性究竟源自味觉受体的直接激活，还是源自香气依赖性的风味感知调制；鼻夹法虽可减少鼻后嗅觉输入，却不能揭示感官反应是否与味觉受体直接激活相关。因此，本研究将人味觉受体测定与鼻夹感官评价相结合，旨在区分直接味觉活性与香气相关的感官互作，并考察柑橘精油类味觉感知的机制。
研究内容与结论：研究人员以葡萄柚精油（GE）与橙精油（OE）为对象，采用异源基于细胞的受体测定评价其对代表五种基本味觉的人味觉受体系统的作用，同时通过气相色谱/质谱联用（GC/MS）分析挥发性组成，并采用鼻夹与无鼻夹条件下的check-all-that-apply（CATA）感官评价考察鼻后嗅觉输入对味觉识别的影响。结果表明，在0.05%浓度下，两种精油均未引起鲜味受体TAS1R1/TAS1R3、甜味受体TAS1R2/TAS1R3、咸味通道ENaC及酸味通道OTOP1的可检测激活；苦味受体则呈现差异性反应，葡萄柚精油显著激活TAS2R5、TAS2R8、TAS2R9、TAS2R10、TAS2R20、TAS2R30与TAS2R31共7种苦味受体，橙精油仅激活TAS2R8，且仅TAS2R10在两种精油间存在显著差异。GC/MS显示两种精油均以d-limonene为主要成分，但葡萄柚精油含有nootkatone、carvone相关化合物与β-caryophyllene等特异性次要成分。感官评价显示，去除鼻夹后葡萄柚与橙精油溶液的酸味选择率分别显著提高28.8与35.6个百分点，而水样及甜、咸、苦、鲜味属性均无显著变化。研究结论表明，柑橘精油诱导的类味觉感知涉及属性依赖性机制：苦味感知与苦味受体激活相关，尤其对葡萄柚精油而言；酸味感知则主要由鼻后香气线索塑造，而非酸味通路的直接激活。该研究为解释柑橘风味感知及通过鼻后香气线索调制味觉印象的风味体系设计提供了框架。
关键技术方法：研究采用异源表达人味觉受体的HEK293T细胞模型，通过钙动员测定（calcium mobilization assay）结合Fluo-4荧光检测评价鲜味（TAS1R1/TAS1R3）、甜味（TAS1R2/TAS1R3）及21种苦味受体（TAS2R）的激活；采用全细胞膜片钳（patch-clamp）记录评价咸味通道ENaC与酸味通道OTOP1的电流反应；采用GC/MS结合保留指数（RI）与NIST质谱库匹配分析精油挥发性组成；感官评价纳入59名参与者（15名男性、44名女性，平均年龄31.7岁），在鼻夹与无鼻夹两种条件下以CATA法评价五种基本味觉，并采用McNemar精确检验与Benjamini–Hochberg校正进行统计分析。
研究结果：（1）Taste receptor responses to citrus EOs（柑橘精油的味觉受体反应）：通过异源受体测定，并以已知激动剂验证各受体系统功能性，发现两种精油在0.05%下均未激活鲜味、甜味、咸味与酸味通路，而苦味受体呈现差异化激活，葡萄柚精油激活的苦味受体亚型数量与反应强度均高于橙精油，提示葡萄柚精油含有更广泛的受体活性成分。（2）Volatile characteristics of citrus EOs（柑橘精油的挥发性特征）：通过GC/MS分析，葡萄柚精油鉴定出15种化合物、橙精油14种，二者均以d-limonene为主，但葡萄柚精油独有cis-carveol、carveol、D-carvone、geranyl acetate、β-caryophyllene与nootkatone等次要成分，橙精油则含citronellal、citral异构体、perillaldehyde与dimethyl anthranilate，提示挥发性组成的差异与感官及受体反应差异相关，但因采用全精油混合物且未进行标准品确认与绝对定量，无法确定单个化合物的贡献。（3）Aroma-driven flavor perception of citrus EOs（香气驱动的柑橘精油风味感知）：通过鼻夹与无鼻夹CATA感官评价，发现仅酸味选择率在无鼻夹条件下显著升高，而水样无此变化，结合OTOP1未被激活的受体结果，表明酸味识别主要由鼻后柑橘香气线索驱动而非酸味受体直接激活；苦味选择率未受鼻夹显著影响，与葡萄柚精油TAS2R激活模式更为一致，提示苦味识别更紧密关联于TAS2R活性。
讨论与结论：研究讨论指出，本研究的创新性在于对受体测定、挥发性谱与鼻夹CATA反应进行整合解读，表明柑橘精油引发的类味觉属性不应被统一解释为味觉受体的直接反应：葡萄柚苦味与柑橘酸味涉及不同通路，苦味更接近TAS2R激活，酸味则主要与鼻后香气线索相关。CATA选择率不量化感知强度，故相关解释限于苦味识别而非苦味强度；因仅考察单一浓度，不能排除更高浓度下的受体激活；因采用全精油混合物，无法确定单个挥发性化合物对TAS2R激活的贡献。结论部分指出，本研究提示柑橘精油诱导的类味觉属性与属性依赖性反应相关，苦味与苦味受体激活相关联，酸味与鼻后香气线索相关；通过结合异源味觉受体测定、GC/MS挥发性谱分析与鼻夹CATA感官评价，区分了受体介导的味觉活性与鼻后香气相关感官感知。在0.05%测试浓度下，葡萄柚与橙精油未产生鲜味、甜味、咸味或酸味通路（包括TAS1R1/TAS1R3、TAS1R2/TAS1R3、ENaC与OTOP1）的可检测激活；苦味受体激活则被观察到，葡萄柚精油激活多种TAS2R亚型而橙精油仅激活TAS2R8。GC/MS显示两种油均以limonene为主的柑橘挥发性谱，并含葡萄柚特异性次要成分如nootkatone、carvone相关化合物与caryophyllene。鼻夹CATA结果显示，在具备鼻后嗅觉输入时酸味选择显著增加，尽管未检测到OTOP1激活，这一分离表明柑橘精油溶液的酸味感知主要由鼻后柑橘香气线索塑造而非酸味通路直接激活；相比之下，苦味感知与TAS2R激活更为一致，尤其对葡萄柚精油而言。上述发现表明柑橘精油诱导的类味觉感知涉及属性依赖性机制而非单一受体介导反应，葡萄柚相关苦味似与苦味受体激活相关，柑橘酸味则主要由香气-味觉整合塑造。后续研究需表征浓度依赖性的受体与感官反应，并结合精油分级、重构与单个成分受体测定识别负责TAS2R激活的化合物，分子对接可辅助候选配体优选；该整合方法为解释柑橘风味感知与设计通过鼻后香气线索调制味觉印象的风味体系提供了有用框架。
