《Microchemical Journal》：An integrated sensomics-driven analytical approach for the precise identification of key odorants in complex floral matrices: a case study of tree peony organs
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•针对复杂花卉基质，构建了一种基于感官分析的检测平台。•通过结合HS-SPME-GC-O-MS与OAV分析方法，成功识别出了104种微量挥发性物质。•通过缺失实验，有效解决了独立OAV建模中存在的差异问题。•提取了9种关键的化学标记物，用于区分不同品种的花卉特征。引言花香中的挥发
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针对复杂花卉基质，构建了一种基于感官分析的检测平台。
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通过结合HS-SPME-GC-O-MS与OAV分析方法，成功识别出了104种微量挥发性物质。
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通过缺失实验，有效解决了独立OAV建模中存在的差异问题。
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提取了9种关键的化学标记物，用于区分不同品种的花卉特征。
引言
花香中的挥发性化合物主要是低分子量物质，这类物质化学活性高，释放后容易发生不稳定变化。许多这类挥发性化合物的存在浓度仅为微量[1]。目前用于采集植物挥发性化合物的方法主要包括溶剂萃取、蒸馏以及顶空吸附技术[2]、[3]。其中，顶空固相微萃取技术因对样本要求低、操作简单、速度快且具有选择性富集功能，已成为植物挥发性化合物分析中广泛采用的采样方法[4]。气相色谱-质谱联用技术则是检测茶叶、葡萄酒以及其他食品体系中所含挥发性成分的强大分析工具[5]、[6]、[7]。在过去的五年里，植物挥发性有机化合物的分析主要依赖于高通量技术，比如常规的HS-SPME-GC–MS分析或气味活性值计算方法。然而，这些传统方法分别处理化学数据集和感官感知信息，无法解决分析化学领域长期存在的难题：即无法在复杂的天然基质中分析分子间的协同或拮抗作用。
牡丹属于芍药科芍药属的木本植物，是中国特有的著名花卉，被誉为“花中之王”。在中国园艺和医药传统中，牡丹兼具观赏价值与药用价值——其根皮含有多种生物活性成分，具有促进血液循环、清热凉血的功效[8]、[9]。由于拥有丰富的遗传资源，牡丹经过数千年的人工选育和自然繁殖，已培育出数千个栽培品种[10]。在现代研究中，牡丹逐渐成为功能性食品开发及天然抗氧化剂应用的重要原料[11]。牡丹花中天然的芳香化合物被视为优质的天然添加剂，被广泛应用于食品科学、香水制造、化妆品以及保健品领域[12]、[13]。值得注意的是，牡丹的香气特性对其衍生功能性食品的感官品质有着重要影响，进而决定着这些产品的市场接受度，从而影响牡丹副产品的商业化进程。这种复杂的香气结构既带来了科学研究上的挑战，也提供了创新应用的机会，它既限制了相关研究的进展，又推动了人们在食品技术和生物勘探领域的探索。
由于牡丹花具有出色的香气和药用价值，人们将其加工成牡丹花茶。已有大量关于牡丹花的研究，研究表明，热浸和冷浸所得的牡丹花浸液中含有大量的醇类和酯类物质。随着浸泡时间的延长，冷浸浸液中的酯类和醇类含量逐渐降低，而烷烃含量则逐步上升[14]。现有研究显示，牡丹中的挥发性化合物主要由萜类、醇类、芳香烃和烷烃组成。根据主要香气特征和感官评价，不同品种的牡丹香气可划分为五种类型：木质香、玫瑰香、铃兰香、酚类香以及无法分类的香气。其中，(Z)-β-橙花烯、香叶醇、芳樟醇、1,3,5-三甲氧基苯以及十五烷分别被确定为这五种香型的特征香气标志物。其中，具有玫瑰香味的牡丹品种适合用来制作花茶[15]。此外，也有研究探讨了牡丹花的香气变化规律，在“凤丹”牡丹中，不同开花阶段以及昼夜周期内，(E)-β-橙花烯、1,3,5-三甲氧基苯、2,4-二叔丁基酚、茉莉酸甲酯、橙花叔醇以及肉桂醇是被检测到的主要香气成分[16]。比较分析表明，不同品种之间以及同一品种不同部位之间的挥发性化合物组成存在显著差异：雄蕊中的烷烃含量明显高于整朵花或花瓣，这说明雄蕊可能是脂肪烃类物质的主要生物合成场所[17]。这些发现揭示了牡丹香气生成过程中的组织特异性代谢特征，为进一步研究不同花卉器官的特异性生物合成途径提供了依据。目前，关于牡丹花开放过程中花瓣和雄蕊香气变化的研究还相对较少。
作为中国牡丹中的优良品种，凤丹和紫斑牡丹具有独特的植物化学成分特征，其挥发性物质环境极为复杂且成分多样。在本研究中，选取了这两种品种的多个解剖结构部分——花托、雄蕊和花瓣，作为具有挑战性的生物模型基质，用于验证一种高精度的、以感官分析为导向的挥发性物质分离分析平台。在经过稳定化的真空冷冻干燥预处理后，研究人员系统地采用了结合HS-SPME-GC–MS、气相色谱嗅觉分析技术以及OAV分析的多维度分析策略。为克服传统仪器分析方法存在的定量偏差和香气掩盖问题，本研究还设计了香气重建和缺失实验。这项工作为在复杂且易受干扰的植物系统中，高精度解析微量挥发性物质之间的相互作用以及次生代谢物标志物，提供了一种通用且先进的分析方法。
章节要点
实验材料与试剂
本研究中的紫斑牡丹和凤丹均采自中国河南省洛阳农业科学院。研究选择了这两种牡丹的花瓣、花托和雄蕊作为样品。采集后的样品立即进行真空冷冻干燥处理，干燥后的样品则储存在-80℃的冰箱中以备后续使用。在使用前，这些样品会被粉碎并通过2.0毫米的筛子筛选。
氯化钠（分析级），由天津第一化学试剂厂生产（中国天津）。内部提供
牡丹不同器官中挥发性化合物的差异
牡丹是中国传统的名贵花卉，其花香浓郁，这也是它重要的观赏价值之一。不同品种以及不同花期条件下，萜类、醇类和苯丙素类物质的组成和含量存在显著差异，正是这些差异导致了不同牡丹品种之间花香的差别[12]。研究表明，花香是由各种花卉器官释放的挥发性化合物共同产生的，其中花瓣是这些化合物的主要来源。
结论
本研究建立了一种结合感官分析导向的色谱分离策略，该策略将HS-SPME-GC-O-MS分析与基于经验建立的矩阵匹配缺失模型相结合，以此克服复杂生物系统中基质抑制效应以及分子间香气相互作用所带来的长期分析难题。以牡丹的各个器官作为典型的复杂植物模型基质，本研究共识别出了104种挥发性化合物，并找到了9种可用于区分不同品种的关键挥发性标志物。
作者贡献说明
何朝军：论文撰写与编辑、原始草稿撰写、数据可视化、项目监督与管理、方法设计、资金获取以及研究构思。王晓辉：实验研究、数据整理与分析。 张珊珊：原始草稿撰写、数据可视化、软件应用以及数据分析。 张晓雅：结果验证与进一步实验研究。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关系。
致谢
本项研究得到了河南省科学技术计划项目的资助（项目编号：202102110210）。
何朝军|王晓辉|张珊珊|张晓雅
