不同自然陈化时间正山小种红茶中干桂圆香的关键香气贡献者及其感知相互作用

《Food Chemistry: X》：Key aroma contributors and perceptual interactions of dried longan-like aroma in lapsang souchong black tea with different natural aging times

　　

本研究探究了不同自然陈化时间正山小种红茶（LS）的香气演变及其干桂圆香的感知基础。感官评价、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC–MS）、香气重组/缺失实验、S曲线–Feller分析及分子模拟结果表明，随着自然陈化时间的延长，LS香气由松烟香、甜香和果香主导逐渐转变为突出的干桂圆香，随后木质香和陈香增强。LS19表现出最高的干桂圆香强度。苯甲醛（Benzaldehyde）、乙酸香叶酯（Geranyl acetate）和2-乙酰呋喃（2-Acetylfuran）被鉴定为关键贡献物。二元混合物主要呈现加合效应，而三元体系表现出协同效应。分子模拟表明，关键香气化合物与候选嗅觉受体OR1A1（?53.89 kcal/mol）存在稳定结合，其中ILE126和VAL227被鉴定为关键结合残基。这些发现阐明了干桂圆香的物质基础与感知特征，并为LS品质评价、贮藏管理和香气调控提供了支持。

不同自然陈化时间正山小种红茶中干桂圆香的关键香气贡献者及其感知相互作用——论文解读

一、研究背景与问题提出

正山小种红茶（Lapsang Souchong black tea, LS）是中国最具代表性的传统红茶之一，原产于福建省武夷山桐木地区，以其独特的松木熏制工艺和特征性香气轮廓而具有高度辨识度。传统LS加工一般包括萎凋、揉捻、发酵、干燥和松木熏制等工序。在此过程中，发酵促进茶叶成分的氧化转化，而熏制和干燥共同影响挥发性化合物的形成、转化与富集。已有研究表明，LS具有多种典型香气属性，包括松烟香、甜香、花果香、木质香和干桂圆香。其中，干桂圆香与甜香、干果香、焦糖香及温和果香相关，被认为是LS香气的重要感官特征。

除加工外，贮藏也是影响茶叶香气品质的重要因素。贮藏期间，挥发性化合物可能发生氧化、降解、挥发、前体转化及组分间相互作用，从而导致茶叶香气轮廓的改变。然而，现有关于LS香气的研究主要集中在挥发性组成、熏制工艺影响及整体香气特征方面，对不同自然陈化时间下LS香气特征的变化及干桂圆香的感知基础仍缺乏充分理解。

食品香气通常由多种挥发性化合物组成，其整体感知并非单一气味物质的简单线性叠加，而是受化合物浓度、气味阈值、气味相似性及组分间相互作用的共同影响。香气化合物之间可能产生加合、协同或掩蔽效应，使香气混合物表现出不同于单一组分的感官特征。因此，仅依靠气相色谱-质谱联用（GC–MS）鉴定、相对气味活度值（rOAV）计算或相关性分析，不足以全面阐明复杂香气属性的感知基础。香气重组和缺失实验可用于验证候选香气化合物的实际感官贡献，而S曲线分析结合Feller加合模型为表征香气组分间的感知相互作用（包括加合、协同和掩蔽效应）提供了定量方法。此外，分子对接和分子动力学模拟可从嗅觉受体结合及构象稳定性的角度，为关键香气化合物的潜在识别提供假设性解释。然而，LS干桂圆香关键化合物间的感知相互作用及其与嗅觉受体的潜在结合特征尚未被系统研究。

二、研究内容与主要技术方法

基于上述考虑，研究人员以不同自然陈化时间的LS样品为对象，整合感官评价、定量描述分析（QDA）、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC–MS）、香气重组与缺失实验、S曲线–Feller加合模型分析及分子模拟技术，系统研究了不同自然陈化时间下LS香气特征的变化、干桂圆香的关键贡献物及其复杂感知基础。研究样品均取自武夷山桐木村同一茶园、同一品种武夷菜茶鲜叶，按传统工艺加工，分别自然陈化0、1、4、7、10年。主要技术方法包括：感官评价与QDA（依据GB/T 23776-2018，由15名专业评审员对六种香气属性进行7点强度评分）；HS-SPME-GC–MS挥发性成分分析（采用120 μm DVB/CWR/PDMS纤维萃取，DB-5MS毛细管柱分离，内标法定量）；rOAV计算；香气重组与缺失实验（以脱香茶粉为基质，构建完整重组模型及单一缺失模型，通过三角检验和QDA评分验证关键贡献物）；S曲线–Feller加合模型分析（采用三选一强制选择法测定气味阈值，表征二元及三元混合体系的感知相互作用类型）；分子对接与分子动力学模拟（考察关键香气化合物与候选嗅觉受体OR1A1和OR2W3的结合特征）。

三、研究结果

香气特征随自然陈化时间的变化。 感官评价和QDA结果表明，随着自然陈化时间的延长，LS香气从松烟香、甜香和果香主导逐渐转变为突出的干桂圆香，随后木质香和陈香增强。LS19（自然陈化4年）表现出最高的干桂圆香强度。

挥发性组成分析。 HS-SPME-GC–MS分析共鉴定出多种挥发性化合物，不同陈化时间样品的挥发性组成存在显著差异。结合rOAV计算和相关性分析，筛选出苯甲醛、庚醛、2-甲基苯酚、乙酸香叶酯、2-乙酰呋喃和丁香酚六种与干桂圆香密切相关的候选香气化合物。

香气重组与缺失实验。 以干桂圆香强度最高的LS19为代表样品，将六种候选化合物按其在LS19中的实测浓度添加到脱香茶粉基质中构建完整重组模型。三角检验表明完整重组模型与原始LS19样品的整体香气无显著差异。缺失实验结果显示，单独缺失苯甲醛、乙酸香叶酯或2-乙酰呋喃时，与完整重组模型相比产生显著感官差异，且干桂圆香强度显著下降；而缺失庚醛、2-甲基苯酚或丁香酚未产生显著影响。因此，苯甲醛、乙酸香叶酯和2-乙酰呋喃被鉴定为LS干桂圆香的关键贡献物。

感知相互作用分析。 S曲线–Feller加合模型分析表明，三个二元混合体系（苯甲醛–乙酸香叶酯、苯甲醛–2-乙酰呋喃、乙酸香叶酯–2-乙酰呋喃）主要表现出加合效应，即实验阈值与Feller加合模型预测的理论阈值接近。而三元混合体系（苯甲醛–乙酸香叶酯–2-乙酰呋喃）表现出协同效应，其实验阈值显著低于理论预测阈值，表明三种关键香气化合物共同存在时产生增强的感知效果。

分子模拟。 分子对接结果表明，三种关键香气化合物与候选嗅觉受体OR1A1和OR2W3均存在结合能力。其中，OR1A1与关键香气化合物的结合能较低，表明结合更稳定。进一步分子动力学模拟显示，OR1A1–配体复合物在模拟过程中保持构象稳定，结合自由能为?53.89 kcal/mol，其中ILE126和VAL227被鉴定为关键结合残基。

四、讨论与结论

讨论部分指出，干桂圆香的形成是多种香气化合物共同作用的结果，而非单一化合物的贡献。苯甲醛、乙酸香叶酯和2-乙酰呋喃作为关键贡献物，其三元组合产生的协同效应是干桂圆香感知的重要基础。分子模拟结果从嗅觉受体层面为关键香气化合物的识别机制提供了理论解释。

研究结论为：随着自然陈化时间的延长，LS香气特征发生规律性演变，由松烟香、甜香和果香主导逐渐转变为突出的干桂圆香，随后木质香和陈香增强。LS19（陈化4年）干桂圆香强度最高。苯甲醛、乙酸香叶酯和2-乙酰呋喃是干桂圆香的关键贡献物，二元混合主要呈加合效应，三元体系呈协同效应。关键香气化合物与嗅觉受体OR1A1存在稳定结合（?53.89 kcal/mol），ILE126和VAL227为关键结合残基。这些发现阐明了干桂圆香的物质基础和感知特征，为LS品质评价、贮藏管理和香气调控提供了候选化学基础和理论参考。该研究发表在《Food Chemistry: X》。