《Foods》：Analysis of the Effect of Autoclaving on the Flavor of Fresh Ginseng Using Electronic Nose, HS-GC-IMS, and HS-SPME-GC-MS
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人参是一种兼具药用与食用价值的重要植物，常经热加工后广泛使用。为探究高压灭菌对鲜人参风味的影响，研究人员采用电子鼻（E-nose）、顶空–气相色谱–离子迁移谱（HS-GC-IMS）和顶空–固相微萃取–气相色谱–质谱（HS-SPME-GC-MS）对高压灭菌人参（
人参是一种兼具药用与食用价值的重要植物，常经热加工后广泛使用。为探究高压灭菌对鲜人参风味的影响，研究人员采用电子鼻（E-nose）、顶空–气相色谱–离子迁移谱（HS-GC-IMS）和顶空–固相微萃取–气相色谱–质谱（HS-SPME-GC-MS）对高压灭菌人参（AG）与鲜人参（FG）中的挥发性有机化合物（VOCs）进行了表征。E-nose检测结果显示，AG与FG的挥发性成分存在显著差异，AG含有更丰富的短链烷烃（如甲烷）、有机硫化物和芳香族成分。通过GC-IMS共定性鉴定出81种VOCs，主要为醛类、醇类和酯类。GC-MS分析鉴定出1103种VOCs，其中181种挥发性成分在高压灭菌后呈下降趋势，72种呈上升趋势。值得注意的是，萜类、酯类和酮类在FG与AG之间的组成和丰度表现出显著差异。本研究阐明了高压灭菌对鲜人参挥发性风味特征的影响，为人参加工中的风味分析与品质改良以及人参功能性食品的合理开发提供了重要的理论依据。
高压灭菌对鲜人参风味影响的多维分析——基于电子鼻、HS-GC-IMS与HS-SPME-GC-MS的系统研究解读
人参（Panax ginseng C.A. Mey.）是一种兼具药用和食用价值的重要植物，富含人参皂苷、多糖、氨基酸和微量元素等生物活性成分，具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、降血糖和免疫调节等多种功效，是功能性食品开发的优质原料。然而，鲜人参含水量高，且含有多种水解酶，容易导致人参皂苷水解失活，同时极易发生受潮变质和霉变，严重影响其品质和功效。因此，鲜人参通常需要经过热加工处理，而热加工会显著影响其挥发性化合物并改善风味。高压灭菌是一种重要的食品加工技术，能够有效改善鲜人参的风味，促进食品保藏，实现灭菌，并保留人参的生物活性，已被正式用于鲜人参果泥、速溶人参功能食品和人参发酵基质的大规模工业生产。目前，关于人参的研究大多集中于加工方法对生物活性成分及其功能特性的影响，而系统分析加工引起的人参挥发性有机化合物变化及其对风味的影响仍较缺乏。为此，研究人员采用电子鼻、HS-SPME-GC-MS和HS-GC-IMS三种技术相结合，对高压灭菌前后鲜人参中的挥发性化合物进行了全面表征，以期为人参加工工艺优化、风味品质提升和人参功能食品开发提供理论依据。
研究人员从中国白山靖宇县当地农户处购买三年生鲜人参，经清洗、切片、匀浆后，分为鲜人参组（FG）和高压灭菌人参组（AG），每组设置三个生物学重复。AG组样品在135 ℃高温蒸汽灭菌器中处理10 min。所有样品均进行技术重复检测，数据以三个生物学重复的平均值±标准差表示。主要关键技术方法包括：采用PEN3电子鼻（Airsense，德国）配备10传感器阵列进行整体气味分析，结合主成分分析（PCA）和载荷分析；采用Agilent 8890-7000D GC-MS系统进行广泛靶向代谢组学分析，使用DB-5MS毛细管柱，通过内标法进行半定量，并结合相对气味活度值（rOAV）评估风味贡献；采用FlavorSpec? GC-IMS系统进行痕量挥发性有机物的快速筛查，利用C4~C9正酮混合标准品计算保留指数，并通过二维谱图差异比较和指纹图谱分析。数据处理使用VOCal 2.3软件和MetaboAnalystR 4.0，进行了PCA、正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）、聚类热图分析和方差分析（ANOVA）。
研究结果显示，在电子鼻分析中，FG和AG的传感器响应值存在显著差异，AG组在传感器No.7、No.6、No.8、No.9上响应变化较大，表明高压灭菌后短链烷烃、无机硫化物、醇类、醚类、醛类、酮类和有机硫化物含量显著增加。PCA显示PC1和PC2贡献率分别为85.23%和8.4674%，两组样本完全分离，说明整体风味差异显著。载荷分析表明，传感器No.7和No.6贡献最大，短链烷烃（如甲烷）和有机硫化物可作为风味差异的重要指标。
在HS-SPME-GC-MS分析中，共检测到1103种代谢物，其中253种显著差异，包括181种含量下降和72种含量上升。代谢物类别包括萜类、烃类、醇类、醛类等，其中萜类相对含量最高，主要贡献人参的木质香气，酯类为第二大类别，贡献果香和甜香。rOAV筛选出77种对整体香气起主要贡献的化合物，包括α-法尼烯、E-β-法尼烯、柠檬烯、α-蒎烯等萜烯类，以及E-2-己烯醛、己醛、1-己醇等。这些天然挥发性成分在高压灭菌后显著减少，而糠醛、苯乙醛、3-羟基-2-丁酮、二甲基二硫醚等热诱导化合物显著积累。质量控制分析显示QC样品总离子流色谱图高度重叠，CV值小于0.3的比例高于75%，数据稳定性良好。PCA得分图中AG和FG明显分离，PC1和PC2贡献率分别为64.6%和14.01%。OPLS-DA模型参数R2X=0.837，R2Y=0.999，Q2=0.925，模型预测能力强。聚类热图显示萜类、酯类和酮类为关键差异代谢物类别，两组间差异显著。
在HS-GC-IMS分析中，共定性鉴定出81种挥发性成分。三维谱图和二维差异谱图显示AG的信号强度普遍高于FG。指纹图谱表明，FG中α-法尼烯、E-β-法尼烯、柠檬烯、β-石竹烯、多种醛类和醇类含量较高；而AG中丙酸、乙酸、δ-杜松烯、β-榄香烯、香茅醛、苯乙醛、2-糠醛、壬醛、3-羟基-2-丁酮、2-壬酮、乙醇、吡啶、二甲基二硫醚等含量较高。这些化合物具有坚果香、甜香和奶油香气，其积累与美拉德反应和斯特雷克降解的增强密切相关。
在讨论部分，研究人员比较了热风干燥、真空冷冻干燥、常压蒸制与高压灭菌对人参风味的影响，指出高压灭菌通过高压热化学反应（美拉德反应、萜烯热裂解）产生大量有机硫化物、呋喃和焙烤香气化合物，使人参呈现醇厚木质和焦糖化感官特征。与微生物发酵相比，高压灭菌形成的是另一套风味调控体系。研究还对比了其他研究者的单技术检测方法，指出本研究采用电子鼻、GC-MS和GC-IMS多技术联用，结合OPLS-DA、聚类热图和rOAV分析，避免了单一检测技术的局限，更加系统全面。
研究结论表明，高压灭菌对鲜人参的风味特征影响显著。高压灭菌人参和鲜人参中的主要香气成分均为萜类、醛类、醇类和酯类。与鲜人参相比，高压灭菌人参中的短链烷烃、有机硫化物和芳香族化合物含量显著升高，从而赋予其更明显的木质香气。本研究为基于人参的功能食品和保健品的开发与质量控制提供了理论支持。
