一种利用香气抑制柚皮苷苦味的策略：来自感官评价、基于受体的细胞实验及分子模拟的见解

《Food Research International》：An aroma-induced strategy for suppressing naringin bitterness: insights from sensory evaluation, receptor-based cellular assays, and molecular simulations

　　•通过GC–MS和OAV技术，鉴定出了四种具有抑苦作用的香气化合物。香叶醇和柠檬烯的抑苦效果最为显著。细胞实验和分子模拟揭示了其抑苦机制。还从受体层面分析了香气物质抑制苦味的原理。

引言
柚子（Citrus grandis L. Osbeck）是全球范围内种植最广泛的柑橘类水果之一，因其清新的香气和独特的苦味而深受消费者喜爱（Zhu等，2020）。中国境内有众多柚子品种，其在果实形态和风味品质上存在显著差异。柚子汁富含挥发性化合物、黄酮类物质及其他生物活性成分，这些成分不仅决定了柚子汁特有的感官特性，还为其带来了较高的营养价值与功能性优势（Duan等，2025）。然而，柚子汁中的主要苦味来源——黄酮糖苷类化合物柚皮苷，在某些品种或加工过程中可能会积累到较高水平，从而导致明显的苦味，进而降低消费者的接受度（Xu等，2025）。为降低果汁的苦味，人们提出了多种方法，包括吸附技术（如大孔树脂吸附）和酶解法（如柚皮苷酶水解）（Chu等，2024；Gordon等，2021；Oladokun等，2016）。尽管这些方法能有效降低柚皮苷含量，但往往会导致营养成分及挥发性化合物的损失，进而损害柚子汁特有的果香及整体风味品质。因此，那些主要依靠去除苦味成分的传统脱苦方法，往往难以在降低苦味与保留风味之间实现最佳平衡，越来越无法满足消费者对天然、少加工且高品质果汁产品的需求。

风味感知是一个复杂的感官过程，由嗅觉、味觉以及口腔体感信息共同作用形成（Small，2012）。嗅觉与味觉之间的跨模式相互作用，已被公认为是影响食物风味感知及消费者接受度的关键机制之一（Zhang等，2023）。香气化合物不仅能影响整体的风味愉悦度，还能显著调节基本味道的强度，包括甜味、咸味、鲜味，乃至苦味（Hou等，2025；Suess等，2018）。香草味、焦糖味以及类似水果的香气通常会增强甜味的感知，而与海鲜或酱料相关的浓郁气味则能提升咸味和鲜味的感受，这充分体现了嗅觉与味觉刺激之间的强烈跨模式互动关系（Oliveira等，2021）。在感官层面上，这种跨模式互动往往与长期饮食经验所形成的气味-味道一致性有关（Alcaire等，2017；Tian等，2024；Xiao等，2024）。反复接触特定的气味-味道组合可形成稳定的关联学习，使某些气味获得“甜”或“咸”等味道属性，进而影响风味感知（Small & Prescott，2005）。已有研究鉴定出几种关键的香气化合物，它们在与蔗糖结合时能够增强甜味的感知，从而提升整体的甜味体验（Liu等，2026；Wei等，2026）。不过，与甜味相关的香气不仅能增强甜味，还能抑制苦味。例如，Isogai和Wise（2016）指出，甜味香气能够降低蔗糖八乙酸酯的苦味。最新研究进一步表明，香气化合物对味道感知的影响并不仅限于中枢感官整合，还可能涉及对周围味觉受体信号的直接调控。甜味香气化合物可以通过氢键和疏水相互作用直接稳定T1R2/T1R3受体的结合状态，从而在不经过嗅觉途径的情况下增强甜味（Cao等，2026；Ren等，2026）。类似地，果香物质也能通过影响苦味受体结合位点内的关键相互作用，减弱苦味化合物对TAS2R受体的激活作用（Tong等，2025）。Suess等（2018）证明，(R)-丁香醛可作为苦味受体TAS2R43和TAS2R46的变构抑制配体，有效抑制咖啡因引发的钙信号传导反应。因此，利用香气化合物来抑制苦味感知，有望成为提升柚子汁产品风味品质的有效策略。

目前，感官评价依然是研究香气化合物如何调节味道感知的主要方法。静态感官分析是在特定时间点进行的即时感官评估，通过控制嗅觉输入来测定味道感知的强度与特征。在没有鼻夹的情况下，香气化合物可以与嗅觉受体相互作用，从而调节味道感知；而在佩戴鼻夹的情况下，味道感知则完全由呈味物质与味觉受体之间的相互作用决定（Tan & Pang，2026）。然而，风味感知其实是一个动态过程，因为在进食过程中，呈味物质和气味的浓度会不断变化（Le Quéré & Schoumacker，2023）。因此，仅靠传统的静态感官评价可能不足以全面反映香气化合物对苦味感知的调节作用。为克服这一局限，本研究进一步采用了时间强度法这种动态分析手段，持续追踪苦味强度随时间的变化情况（León Bianchi等，2018），从而更准确地了解香气化合物是如何调节苦味的动态感知的。

人类感知苦味的能力依赖于口腔中的特定苦味受体。苦味物质会与苦味受体（TAS2Rs）上的特定位点结合，激活由G蛋白介导的下游信号通路，进而引发苦味感知（Roland等，2013）。在人类口腔中已鉴定出约25种功能性的苦味受体（TAS2Rs），它们可用于识别结构各异的苦味化合物。最新研究表明，某种苦味化合物可能会激活多种TAS2R受体，从而导致苦味强度和感知程度的差异（Behrens，2024；Li等，2023；Trius-Soler & Moreno，2024）。不同的苦味物质具有不同的受体激活模式，而一些受体，如hTAS2R14，属于广谱受体，能够识别多种化学类别的化合物（Behrens，2024）。先前的分子对接研究显示，柚皮苷可以与多种TAS2R苦味受体发生相互作用，尤其是与TAS2R14、TAS2R7、TAS2R39和TAS2R5的结合亲和力尤为强（Li等，2024）。近年来，分子模拟技术，包括分子对接和分子动力学模拟，已成为研究气味化合物、味道物质与味觉受体之间相互作用的重要工具（Li等，2023）。分子模拟能够快速而详细地呈现结合构象、相互作用力、结合亲和力、关键残基等信息，这些都是传统物理化学实验难以获得的。分子对接可以预测配体（如气味分子）与特定受体的最佳结合方向、构象、复合物结构以及结合亲和力，而分子动力学模拟则能为研究分子层面的配体-受体复合物的动态相互作用行为及构象稳定性提供有力手段（Zeng等，2023）。这些计算模拟方法已被广泛用于研究香气诱导甜味感知增强的分子机制（Ren等，2026；Tong等，2025）。同样，在苦味掩盖研究中，分子模拟也被广泛用于探讨掩盖剂与苦味受体之间的相互作用，研究表明某些化合物可通过改变受体的构象稳定性以及配体-受体间的动态相互作用来抑制苦味信号传递（Li等，2024）。不过，目前关于柚皮苷与TAS2R受体相互作用的研究大多仅停留在受体预测和计算模拟阶段，而对受体激活行为以及香气介导的调节效应进行系统的细胞功能验证的研究仍然较少。此外，关于涉及两种配体——气味物质和味道物质——与受体蛋白的三元系统的研究也相对匮乏，尤其是在香气与苦味相互作用方面。因此，有必要将计算模拟与细胞功能检测相结合，以阐明香气化合物调节苦味感知的分子机制。

本研究的目的是揭示香气化合物是如何通过抑制苦味受体来调节苦味感知的，从而从分子层面阐明香气物质抑制苦味的机制。为此，本研究采用了综合研究方法：（1）利用气相色谱-质谱联用技术结合气味活性值评估方法，鉴定柚子汁中的主要香气活性成分；（2）筛选具有抑苦作用的香气物质，并通过感官评价和时间强度分析对其进行评估；（3）基于人类TAS2R受体，通过钙成像实验明确柚皮苷激活的关键苦味受体，以及香气化合物对受体信号传导的调节作用；（4）通过分子对接和分子动力学模拟，研究香气分子与苦味受体之间的相互作用。本研究从分子和细胞层面揭示了香气物质调节柚皮苷引起的苦味的机制，为未来在更复杂的柚子汁体系中进行相关验证提供了理论基础。

样本
本研究选取了7种市售的非浓缩型柚子汁作为研究材料，这些柚子汁来自不同的品种。有关这些果汁样本的详细信息见表1。

材料
氯化钠（GR级，纯度99.8%）购自上海麦克林生化有限公司；4-甲基-1-戊醇（GC级，纯度97%）以及C8-C20烷烃标准溶液（纯度99.9%）购自Sigma-Aldrich公司。用于感官评价的香气化合物包括丁酸乙酯、乙基……

GC–MS分析挥发性成分及关键香气化合物的筛选
通过GC–MS分析对7种柚子汁样本的挥发性成分特征进行了研究。详细结果见附表S1和图S1。气味活性值是通过将某种化合物的浓度除以其在水中的气味阈值来计算的。气味活性值等于或大于1的化合物会对整体香气特征产生显著影响。各化合物的具体气味活性值见表2。在所有样本中含量最高的萜烯类物质柠檬烯，在香柚汁中的气味活性值尤其高，达到了8039.15。

结论
本研究采用HS-SPME和GC–MS技术，对7个不同品种的柚子汁中的挥发性化合物进行了鉴定。通过气味活性值分析并结合成对比较法，筛选出了4种具有抑苦作用的香气化合物，即丁酸乙酯、芳樟醇、柠檬烯和香叶醇。后续的感官评价、偏好试验以及时间强度分析均表明，这些化合物能够在不同浓度下不同程度地降低柚皮苷溶液的苦味。同时，基于细胞的实验结果也证实了这一点。

CRediT作者贡献声明
秦子涵：撰写——初稿、方法学、概念设计。沈奇群：撰写——审阅与编辑。赵若青：实验研究。秦玉梅：监督工作。沈华阳：方法学、数据整理。田世一：监督工作、资源协调、项目管理。

未引用参考文献
Barboni等，2009
刘海英、塔努米哈尔乔，2012
Ployon、Brulé、Andriot、Morzel、Canon，2020
张等，2017

利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢
本研究得到了浙江省“先锋”计划和“领雁”计划研发项目（2025C04011）以及衢州市科技计划项目（2024K057）的支持。

秦子涵|沈奇群|赵若青|秦玉梅|沈华阳|田世一