引言
龙眼(Dimocarpus longan Lour.)原产于中国云南省(Qiu & Zhang, 1996),是无患子科的重要经济果树,在全球热带和亚热带地区广泛栽培。其可食用假种皮营养丰富、风味独特,既适合鲜食,也可加工成干果、果汁饮料、速溶粉、果酒和多糖提取物(Gan et al., 2021; Liu et al., 2018)。龙眼果实的滋味由糖类、有机酸、多酚类、氨基酸等与口感相关的化合物以及贡献香气的呈味活性化合物共同组成(Hu et al., 2006; Zhang et al., 2018; Hu et al., 2021; Wong et al., 1996)。其中,香气在决定整体风味质量和消费者偏好方面发挥着关键作用。
经过数百万年的演化(Hu et al., 2022),龙眼在果实大小、风味和开花时间等性状上形成了丰富的遗传多样性,这在中国(福州)国家龙眼种质资源库中保存的400余份种质资源中得到了充分体现。本团队多年来开展的感官评价揭示了果实风味特征的显著变异,并初步鉴定出十余种香气类型,包括清新青草香、花香、酒香、冰糖香、哈密瓜香、砂梨香、菠萝香、奶香和榴莲香等。其中,市场上受欢迎的酒香龙眼品种,如泰国主栽品种"都乐"(Daw)、"金铺"(Chompoo)和"比丘"(Biew Khiew),以及在美国和澳大利亚商业化种植的"科哈拉"(Kohala),通常还表现出大果型、假种皮厚、果肉爽脆和甜味浓郁等特点(Huang et al., 2010)。其成熟果实初嚼时呈现微妙的发酵酒香,但该气味消散迅速。这一短暂特性导致其在感官表征中往往被描述不足或被忽视,例如Wong等(2000)将"都乐"描述为甜而风味良好,"金铺"和"比丘"为芳香怡人,而"科哈拉"则呈现甜香伴辛辣味。
龙眼果实的发育期通常持续90–130天(Han et al., 2011),取决于品种的花期、果实发育速率以及不同地区的气候条件。一般来说,授粉后约35天(DAP),假种皮从种子基部开始发育并迅速向上生长。至50–60 DAP时,假种皮完全包裹种子。随后种皮逐渐变暗,假种皮增厚(Qiu & Zhang, 1996; Shi et al., 2015)。过去二十年间,本团队将强酒香品种与淡香清新青草香和花香型品种进行杂交,培育出了多个早、中、晚熟期的新酒香品种(Huang et al., 2010; Jiang et al., 2022; Zheng et al., 2008; Zheng et al., 2020)。然而,由于挥发性成分数量庞大、香气表征困难以及挥发性代谢途径复杂,这三种亲本系(清新青草香、花香和酒香)在果实发育过程中的香气形成机制仍知之甚少。
迄今为止,利用GC–MS在龙眼果实中已鉴定出约100种挥发性有机化合物(VOCs),包括萜烯类、醛类、酯类、醇类、酮类、酸类、酚类和醚类(Zhang, 2010; Fan et al., 2014; Yang et al., 2019)。值得注意的是,不同香气类型间的VOCs组成和丰度差异显著。以往研究主要集中于清新青草香型品种,如"石峡"、"储良"、"鲁桑母"、"红河"、"东良"和"东风"。固相微萃取–气相色谱–质谱联用(SPME–GC–MS)分析表明,萜烯类是挥发性成分的主导类群(占VOCs的70–93%),而酯类含量较低(<1–10%)(Fan et al., 2014; Zhang et al., 2008; Zhang et al., 2009; Zhang et al., 2022)。相比之下,Hu等(2015)发现,在酒香型品种"万香"中,酯类占挥发性成分总量的15–49%,与萜烯类共同占主导地位。同样,Wong等(1996)报告泰国龙眼果实中酯类(68.4%)和萜类(27.1%)占比较高,我们推测其也是酒香品种。然而,区分龙眼不同香气类型的特征香气化合物仍不明确,尤其是龙眼育种中常用的拥有三种香气类型(清新青草香、花香和酒香)的亲本种质(Huang et al., 2010; Zheng et al., 2020)。
风味阈值法和气相色谱–嗅闻(GC–O)香气强度分析是鉴定特征香气化合物的常用方法(Song & Liu, 2018; Van Gemert, 2011),但鲜有研究将这些方法应用于龙眼果实。此外,将香气化合物在果实发育过程中的动态变化与GC–MS分析相结合,可用于筛选和评估关键香气化合物,如苹果(Liu et al., 2021)、草莓(González et al., 2009)和李子(Xi et al., 2016)中所采用的方法。分子对接通过预测香气化合物与人嗅觉受体(ORs)的结合能和相互作用位点,为阐明气味形成机制提供了一种有前景的策略,并越来越多地应用于风味科学(Schmiedeberg et al., 2007; Tian et al., 2025; Xiao et al., 2024)。总之,目前龙眼果实香气研究主要依赖SPME–GC–MS或GC–O–MS等单一分析技术,而整合多种方法或纳入多种芳香品种来鉴定关键香气化合物的研究仍十分有限。
本研究整合了感官评价、VOCs动态监测、香气活性值(OAV)计算、GC–O–MS分析和分子对接,对三个不同龙眼品种的挥发性成分谱进行了比较,并鉴定了特征香气化合物。研究目标为:(i) 表征果实发育过程中VOCs的积累动态和代谢途径;(ii) 鉴定定义不同香气类型的关键香气化合物;(iii) 阐明关键VOCs与主要嗅觉受体的相互作用。本研究推进了对龙眼香气形成机制的理解,并为风味改良的定向育种提供了支持。