葡萄是全球重要果树，风味由糖、有机酸与香气物质共同决定，独特香气影响市场竞争力。荔枝香葡萄具备新颖感官特质，但其关键代谢物、合成机制及人体感知规律尚不明确。已有研究表明顺式玫瑰醚等物质是荔枝类香气核心组分；香气与滋味存在跨模态互作，可调控甜酸感知，分子对接、脑电（EEG）、多组学为解析该过程提供技术手段。本研究选取不同风味葡萄，结合代谢组、转录组、感官评价、EEG与分子对接，锁定荔枝样香气关键物质，解析其调控甜酸感知的跨模态机制与合成相关候选基因，系统揭示葡萄荔枝香气形成的化学、感知及分子调控基础。

   近日，中国农业科学院郑州果树研究所在Food Chemistry上发表了题为Elucidating the chemical and perceptual basis of lychee-like aroma in grapes through multi-omics and molecular sensory analyses的研究文章，本研究结合多组学、感官评价与分子模拟，明确顺式玫瑰醚与香茅醇为葡萄荔枝样香气关键物质，阐释其风味感知机制并挖掘香气合成候选基因，为葡萄风味育种提供依据。

 

研究结果

1.五个葡萄品种的电子鼻分析

   通过电子鼻技术对五种特色葡萄品种开展香气特征检测，结合十种传感器捕捉样品挥发性物质差异，其中W5S传感器响应差异最为显著。PCA主成分分析可有效区分五个品种的香气轮廓，累计方差贡献率达99.9%。研究进一步引入七种机器学习算法对450组电子鼻数据建模分析，多数模型识别精度极高但存在过拟合风险。综合多项评价指标验证，SVM模型性能均衡稳定、泛化能力更强，是鉴别葡萄香气差异的最优模型。该研究证实电子鼻结合机器学习，可高效、精准区分不同葡萄品种的香气特征。

 

2.代谢组解析葡萄风味物质及荔枝香型关键特征组分

   本研究借助HPLC和GC-MS技术，系统检测五种葡萄的糖、有机酸及挥发性香气物质。糖分与有机酸含量在品种间差异显著，直接造成各品种甜酸风味的区分。研究共鉴定出79种挥发性物质，其中C6化合物为多数葡萄的基础香气成分，萜类和酯类则丰富了葡萄花果香气。对比分析发现，独有荔枝香气的RL葡萄中，香茅醇与顺式玫瑰醚含量显著最高，其余品种几乎未检出。结合现有研究证实，两种萜类物质是荔枝特征香气的核心组分，为葡萄荔枝香型的物质基础提供了关键依据。

 

3.葡萄荔枝香型的感官特征与脑电感知机制分析

   本研究以Rola葡萄为试验材料，开展系统感官评价与EEG脑神经响应分析。结果表明，Rola葡萄兼具甜味、花香、荔枝香与玫瑰香等多层次风味特征，通过OAV值筛选出十种活性香气物质，明确顺式玫瑰醚与香茅醇为核心特征组分。两种物质复配后存在显著香气协同增效作用，尤其在低浓度下效果突出，可有效降低荔枝香嗅觉感知阈值，是该品种独特香型的关键成因。脑电监测发现，品鉴葡萄可激活人体味觉、嗅觉跨模态整合的IPC、ITC关键脑区，且女性受试者脑部激活程度与风味感知敏感度更高。该研究从香气互作与神经感知层面揭示了葡萄荔枝香型的形成与感知机制，同时指出样本量有限、物质与脑区激活关联不足等研究局限，为果实风味感知研究提供理论参考。

 

4.关键香气物质对葡萄甜酸风味的跨模态调控机制研究

   本研究通过模型溶液感官试验，探究顺式玫瑰醚与香茅醇对葡萄甜、酸味觉感知的跨模态调控作用。通过鼻塞对照试验证实，香气感知可显著放大甜酸风味，大幅提升整体味觉感受。两种核心萜类香气物质可浓度依赖性增强果糖甜味，且能在各酸度水平下显著提升酒石酸酸味感知，其中对酸味的增效作用更为突出。二者与糖酸组分共存时表现出显著协同增效效应，通过嗅觉与味觉的跨模态互作，双重调控葡萄风味表现。该研究首次证实葡萄萜类香气可强化酸味感知，完善了香气-滋味互作理论，阐明了香气物质优化葡萄风味平衡、提升感官品质的重要作用。

 

5.分子对接解析香气物质调控葡萄甜酸感知的受体机制

   本研究利用分子对接技术，从受体层面揭示顺式玫瑰醚与香茅醇调控葡萄甜酸风味的分子机理。研究模拟糖、有机酸与甜、酸味受体及嗅觉受体的结合作用，证实果糖、酒石酸分别为葡萄核心甜酸感知物质。顺式玫瑰醚嗅觉受体结合范围广、结合能力强，奠定了其低阈值香气感知基础。两种香气萜类物质可通过氢键、疏水作用等，显著增强果糖与甜味受体、酒石酸与酸味受体的结合稳定性，且无空间位阻问题，形成稳定三元结合体系。该结果从分子层面印证了香气与滋味的跨模态协同机制，阐明了两种关键物质兼具赋香与风味调控的双重功能，为葡萄风味优化及品质改良提供了重要分子理论依据。

 

6.多组学联合解析葡萄荔枝香型的代谢与分子调控网络

   本研究结合代谢组与转录组技术，系统解析了RL葡萄荔枝香气形成的分子调控机制。转录组数据重复性良好，筛选获得92个RL品种特有上调核心基因，主要富集于糖、有机酸及萜类合成通路。研究阐明葡萄糖分代谢可为有机酸与萜类香气物质合成提供碳骨架，三大风味代谢通路紧密关联、协同调控果实风味。研究进一步挖掘萜类合成关键基因，锁定TPS家族基因Vitvi037507为顺式玫瑰醚与香茅醇合成的核心候选基因，并明确多种转录因子对其存在正负调控作用。该研究构建了糖-酸-萜类协同调控网络，揭示了葡萄荔枝香型的分子形成机制，为葡萄风味改良与优质种质选育提供关键理论支撑。

 

  总 结  

   本研究系统阐明了葡萄荔枝香型的物质基础、感知机理与分子调控机制。证实顺式玫瑰醚与香茅醇既是荔枝特征香气核心物质，还可通过跨模态作用增强果实甜酸感知。分子对接从受体层面揭示了香气增效味觉的理论机制，多组学分析明确糖酸代谢为香气合成提供前体物质，并筛选出香气合成关键结构基因Vitvi037507及其调控转录因子。本研究完善了葡萄风味形成理论，为荔枝香型葡萄定向育种与风味产品开发提供了重要的理论依据。

来源：公众号—葡萄酒学报
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/bLJFjjm4jz2IGNotwtZePA