感官导向的“京香”草莓香气特征表征:关键呈香活性化合物的鉴定及其成熟过程中的动态变化

《Food Chemistry》:Sensory-guided characterization of the aroma profile of ‘Jingxiang’ strawberry: Identification of key odor-active compounds and their dynamic changes during ripening

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月11日 来源:Food Chemistry 10.4

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   •对'京香'(JX)草莓在成熟过程中的呈香物质进行了表征。•JX草莓在成熟过程中的香气变化源于呈香物质的重新分布,而非挥发性有机化合物(VOCs)的积累。•甜味相关关键呈香物质的富集推动了成熟阶段的区分。•在完全成熟阶段,紫罗兰酮、DMMF和γ-癸内酯驱动了甜味和桃香风味的形

  
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    对'京香'(JX)草莓在成熟过程中的呈香物质进行了表征。
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    JX草莓在成熟过程中的香气变化源于呈香物质的重新分布,而非挥发性有机化合物(VOCs)的积累。
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    甜味相关关键呈香物质的富集推动了成熟阶段的区分。
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    在完全成熟阶段,紫罗兰酮、DMMF和γ-癸内酯驱动了甜味和桃香风味的形成。
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    呋喃酮类化合物在JX草莓成熟过程中逐渐增强了甜味。

引言

草莓(Fragaria × ananassa Duch.)是蔷薇科多年生草本植物,是全球最重要的经济水果作物之一,因其独特的风味和营养价值而广受消费者喜爱(Senger et al., 2022)。尽管全球草莓产量迅速增长,但风味品质的改进却落后于产量的提升,这限制了产品的市场价值和竞争力(Leonardou et al., 2021)。在商业草莓育种中,传统上更多地关注产量、抗病性和采后保鲜期等农艺性状,而相对较少关注感官特性,尤其是香气(Barbey et al., 2021; Klee & Tieman, 2018)。因此,许多商业品种表现出较为单一的风味特征,可能无法满足消费者对多样化、高品质感官体验日益增长的需求(Lomax et al., 2024)。
草莓香气源自挥发性有机化合物之间的协同作用。然而,香气感知取决于少数呈香物质,这些物质超过了其嗅觉阈值(Abouelenein et al., 2023; Barbey et al., 2021)。尽管已通过气相色谱-质谱联用(GC–MS)技术在草莓中鉴定出超过1500种挥发性有机化合物,但只有相对较少的一类呈香物质直接对香气感知有贡献。例如,在'Strawberry Festival'和'Florida Radiance'品种中,仅鉴定出22种呈香活性值(OAV ≥ 1)的化合物是主要香气贡献者(Du et al., 2011)。尽管这些化合物的含量极低(占鲜重的0.001%–0.01%),但它们在定义草莓香气中发挥着重要作用(Sheng et al., 2021)。不同类型的挥发性化合物具有不同的感官特性。酯类主要与果香相关,内酯类如γ-癸内酯赋予桃香,萜类如芳樟醇贡献花香,呋喃酮类和C6醛类则分别与焦糖甜味和清新青香相关(Cao et al., 2021; Ferr?o et al., 2022; Liu et al., 2025)。重要的是,在果实发育和成熟过程中,呈香物质的组成和感官贡献会动态变化(Sánchez-Gómez et al., 2022)。虽然关于草莓成熟过程中挥发性有机化合物动态变化的研究很多,但许多研究仅关注浓度变化,而未结合嗅觉阈值、香气提取物稀释分析和感官评价(Simkova et al., 2024)。因此,挥发性有机化合物含量的统计显著差异可能会被解释为感官相关性的指标,而没有充分区分基于浓度的变化与实际呈香活性。在这些研究方法下,具有较高嗅觉阈值或感官相关性有限的化合物可能会掩盖关键呈香物质的感官贡献。例如,尽管Zhang等人(2025)利用整合分析技术对三个草莓品种的挥发性有机化合物进行了特征分析,但其筛选标准(VIP > 1)主要反映的是统计差异而非呈香活性。因此,成熟过程中各品种关键呈香物质的变化及其与感官特性的关系仍缺乏充分了解。草莓香气的形成还受到多种代谢途径的调控,包括脂肪酸β-氧化、氨基酸代谢、碳水化合物代谢和萜类生物合成(Aharoni et al., 2004; Liang et al., 2020; Zhang et al., 2024)。然而,成熟过程中这些代谢途径变化对关键呈香物质合成、降解和感官特性的影响仍缺乏充分了解,尤其是在品种特异性层面。
草莓品种'京香'(JX)以其浓郁的香气和独特的桃香风味为特征,是研究商业草莓风味差异的理想模型。本研究以JX草莓为实验系统,鉴定关键呈香物质并表征其在不同成熟阶段的动态变化。具体而言,本研究旨在:(a)采用感官引导策略,结合双重提取、双极性柱气相色谱-嗅闻-四极杆飞行时间质谱(GC-O-QTOF)和香气提取物稀释分析,系统表征关键呈香物质;(b)整合呈香活性值、香气重组和缺失实验以及多变量统计分析,阐明关键呈香物质与果香、桃香和花香等关键感官特性之间的关系;以及(c)研究成熟过程中关键呈香物质的时间动态及其对感官变化的潜在贡献。这项工作可能为JX草莓提供一个基于关键呈香物质的成熟动态指纹,并为风味导向的质量评价和未来草莓品种育种提供潜在的分子标记。

节选片段

样品采集与处理

本研究采用'京香'草莓品种,由北京农林科学院培育(母本为'Benihoppe',父本为'06–54-6')作为实验材料。所有植株均在统一的栽培条件下生长,以最小化环境对果实品质的影响。草莓果实采集于五个成熟阶段:绿色、白色、微红、大部分红色和完全成熟,每阶段20个重复。每个成熟阶段的果实表型特征

JX草莓的感官评价

经过培训的感官评价小组初步筛选出JX草莓中的14种香气特性,包括叶香、竹叶、荷叶、青/草香、甘草、果香、甜味、花香、木质、泥土、清新/青香、桃香、酸味和焦糖味。这些特性用于构建JX草莓的香气轮盘(图1A)。该香气轮盘总结了JX草莓香气特征的主要感官维度。基于各香气特性的感知频率和平均强度,选择了六种

结论

本研究采用感官引导的分析策略,表征了JX草莓在五个成熟阶段中的呈香物质。研究发现,成熟过程与呈香物质的变化相关,而非简单的挥发性物质积累。早期阶段主要以与青香相关的醛类和醇类为特征,而晚期阶段酯类、内酯、呋喃酮和某些萜类含量增加,与甜味和果香相关。呈香活性值和OAV分析鉴定出

人体研究

本研究符合相关地区的法律法规、监管框架和指南。
本研究已获得北京工商大学科研伦理委员会批准。
(批准编号:2025–143)

作者贡献声明

徐一静:初稿撰写、调查研究、数据整理。李婷:研究方法、概念设计。黄明泉:软件、数据整理。栾云霞:监督、研究方法。孙建:资源提供。贺山:监督、资源提供、项目管理。宋环路:监督、研究方法。喻明光:审稿与修改、初稿撰写、验证、监督、项目管理、研究方法、资金获取、概念设计。

知情同意与参与者信息

已从所有参与者或其法定代表处获得书面知情同意,同意参与本研究并发表文章。参与者的隐私权已得到尊重。

未引用参考文献

Xiao, Qu, Mao and Niu, 2024
Zang, Yu, Zhang, Xu and Xia, 2022

利益冲突声明

作者声明,不存在任何可能对本研究报告的工作产生影响的可识别财务利益或个人关系。

致谢

本研究由北京市农林科学院探索计划(TSXM202510)和北京工商大学食品风味与健康跨学科创新开放项目(FFHCI-2025070)资助。作者感谢刘晓彤在语言编辑方面提供的帮助。
徐一静|李婷|黄明泉|栾云霞|孙建|贺山|宋环路|喻明光
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