木瓜的特定风味特征显著影响消费者的接受度，不良风味会限制其市场竞争力。然而，将代谢物与木瓜的感官特性联系起来的证据有限。本研究利用代谢组学和感官数据对来自澳大利亚和东南亚的 27 个木瓜基因型（9 个商业品种和 18 个育种系）的风味特征进行了表征。10 名经过培训的品鉴员使用 20 个属性描述符进行了描述性分析，125 名消费者对风味接受度进行了评估。方差分解分析表明，香气特征和挥发性有机化合物分别占消费者喜好方差的 31%和 63%。集成机器学习确定脂质衍生化合物（如γ-辛内酯）和萜类化合物（如氧化芳樟醇）影响感官属性和果实喜好。梯度提升回归使用三个关键代谢物预测消费者接受度：硫杂环酮（81%，变量重要性）、白利糖度（10%）和β-紫罗兰酮（9%）。这些发现为量化木瓜风味提供了一种新方法，有助于开发新品种。

引言

木瓜（番木瓜，学名：Carica papaya L.）是一种具有显著商业、营养和药用价值的高收益热带作物。为了使木瓜产业保持活力，育种计划必须培育出新的品种，以应对包括气候多变性、植物病原体、害虫以及不断变化的消费者需求等挑战。在育种过程中，必须对果实风味进行充分的测量，以确保木瓜的风味得以保持或提升。然而，由于影响最终风味感知的物理化学和生理因素十分复杂，风味这一特性很难客观准确地进行测量。过去，植物育种者可用的工具有限，难以将风味纳入选择过程，导致风味常常被忽视、排除或主观评估。风味性状的选择在木瓜育种计划中至关重要，因为苦味、霉味和异味的出现以及风味的不一致会令消费者望而却步。这一挑战促使人们研究木瓜风味选择的代谢组学和分子学方法，这或许能在育种流程的早期进行筛选，从而提升风味性状。

在各种水果作物中，有关水果代谢物与感官属性之间关系的研究已十分广泛，番茄、蓝莓以及许多热带水果品种的成功应用案例已在其他文献中进行了全面综述。在木瓜方面，通过结合代谢组学和感官分析对不同木瓜品种进行研究，描述了这些关系。总可溶性固形物含量与总糖/有机酸和甜度感知密切相关，通常与消费者的接受度相关。经验观察还表明，果实硬度和抗坏血酸（维生素 C）含量也可能影响消费者的偏好。此后，研究显示木瓜特有的花香主要源于芳樟醇及其氧化物 ，而令人不悦的异味则归因于丁酸、己酸和辛酸等挥发性。此外，葡萄糖苷（GTR）可能是木瓜苦味的关键因素。在最近的一项研究中，Z. 周、巴尔等人（2022 年）确定了代谢物与 18 种感官描述词之间的相关性，表明氧化芳樟醇对消费者的喜好有积极影响，而葡萄糖和萜品烯则有负面影响。这种代谢组学和感官分析方法通过纳入广泛的代谢物以及使用提议的感官词汇表，在木瓜风味研究方面取得了重大进展。为木瓜果实风味提出的词汇表是提高未来木瓜风味研究的准确性和可重复性的重要一步。尽管这些研究为木瓜风味相关代谢物及其感官关系奠定了基础知识，但要准确确定能够预测水果风味的代谢物，仍存在固有的挑战。

目前有关木瓜风味的研究面临三个关键限制。首先，对不同木瓜风味特征的采样仍显不足，而且传统统计方法往往无法捕捉代谢物谱与感官特性之间的复杂相互作用。其次，我们全面的文献综述发现，在木瓜风味研究中量化挥发性有机化合物（VOCs）时，此前没有研究考虑基质效应，尽管这些效应可通过抑制或增强作用显著改变 VOCs 对风味的感知贡献。第三，尽管通过常规描述性分析对风味进行表征通常只需要 8 到 10 名训练有素的品尝师，但要了解更广泛的消费者接受度，则需要超过 100 名未经训练的品尝师才能有效捕捉消费者行为。在尝试将感官和代谢物特征与消费者喜好相结合时，这种小组规模和专业水平的差异带来了重大挑战。本研究旨在解决番木瓜风味研究中的这些方法学难题，并提供一个方法学框架，为未来旨在有效表征和建模水果风味及消费者接受度的水果风味研究提供参考。

主要内容

本研究通过应用机器学习分析，基于目标代谢物预测木瓜果实风味，从而推进了当前的知识水平。鉴于风味化学数据集固有的共线性，应用提升回归树和贝叶斯线性回归方法有望比传统的多元线性回归和偏最小二乘回归提供更出色的预测能力。与以往的研究不同，本研究首次将训练有素的感官小组和消费者感官小组的数据与目标代谢组学相结合，同时考虑挥发性有机化合物定量中的基质效应，利用先进的机器学习方法预测消费者接受度。

本研究的具体目标是：（1）对澳大利亚木瓜育种计划中不同木瓜基因型的风味相关代谢物的类型和浓度进行表征；（2）通过训练有素的感官小组分析，确定特定仪器测量的代谢物（糖类、酸类、萜类、苯丙氨酸衍生化合物和脂质衍生化合物）与风味特征之间的关联；（3）确定能最好预测成熟木瓜果实消费者接受度的代谢物和感官描述符。这些发现将为未来的木瓜育种计划提供有价值的筛选工具，通过改进果实质量评估协议，并为育种计划选择分子标记提供信息。研究结果还将有助于集中精力开发利用近红外吸收评估果实风味的更快、非破坏性评估工具。

亮点

我们报告了 27 种木瓜基因型的感官和代谢物特征。

来源：公众号-组学加

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/JEImmFiBKBOMCguE8OJx3Q