香气是各种水果和饮料产品的重要品质属性，决定了其感官质量。可以通过GC-MS等仪器分析方法鉴定香气化合物，从而区分不同类型的水果。（Ma等人，2024；Yang等人，2021）作为最受欢迎的水果之一，苹果因其独特的香气特性而受到广泛关注。已有许多研究致力于苹果香气的分析（Yan等人，2020；Zhu等人，2020；Li等人，2023）。然而，香气不仅仅是单个香气化合物的总和，而是多种成分复杂相互作用的结果。苹果的整体香气特征由数百种香气化合物通过协同或掩盖效应共同构成（Niu等人，2019）。因此，研究苹果中香气化合物之间的感知相互作用对于理解苹果香气的形成机制和优化香气质量至关重要。
S曲线建模方法常用于香气研究，可以模拟苹果香气并揭示其相互作用机制。该方法已应用于研究葡萄酒（Tempere, Cuzange, & Revel, 2016；Lytra等人，2013）、水果（Niu等人，2021）和白酒（Ma等人，2020；Zhang等人，2020）中的香气化合物相互作用。Tempere等人（2016）使用S曲线方法分析了乙基酚在超阈值和亚阈值浓度下对葡萄酒果香的影响，结果表明即使在亚阈值浓度下，乙基酚也会对果香产生掩盖作用。Ma等人（2020）通过S曲线方法发现了酱油型白酒中含硫化合物与酯类之间的协同关系，发现二甲基二硫化物对酯类具有掩盖作用，而2-甲基-3-呋喃硫醇对酯类具有协同效应。然而，S曲线和其他感官分析方法容易受到评估者嗅觉敏感度和生理状态等因素的影响，且未能从香气形成机制的角度解释特征香气的形成规律。因此，在嗅觉受体（ORs）层面检测和分析特征香气的形成机制尤为重要。
人类的嗅觉系统使我们能够识别各种不同的气味分子（Billesbolle等人，2023）。嗅觉系统识别和区分大量挥发性香气分子的能力源于嗅觉受体（ORs）与气味分子在嗅觉神经元纤毛上的相互作用（Buck & Richard，1991），使人类能够检测、区分、分类并定性和定量评估多种不同的气味（Xiao等人，2024）。嗅觉过程中一个关键步骤是嗅觉受体（ORs）与香气化合物的结合。ORs是由哺乳动物嗅觉细胞表达的蛋白质，属于G蛋白偶联受体（GPCR）超家族。据报道，大约有400种气味G蛋白偶联受体能够识别数千种芳香化合物（Buck & Richard，1991；Chaput等人，2012；Zhao，1998）。这些嗅觉受体的存在为揭示不同芳香化合物之间的相互作用提供了基础。
随着人们对风味化合物与嗅觉受体之间相互作用的关注，分子对接技术已成为食品风味研究中的重要方法（Sun等人，2024）。分子对接被认为是一种潜在的工具，可以在原子层面识别动态分子信息，通过计算机程序模拟分子间的结合过程，从而更直观地展示分子与ORs之间的相互作用（Mohammadzadeh-Aghdash, Akbari, Esazadeh, & Dolatabadi，2019）。Zhu等人（2024）使用分子对接技术研究了香叶醇、(S)-(-)-呋喃醇、苯并噻唑、2-乙基-3,6-二甲基吡嗪和香豆素与OR1G1、OR1W2、OR52D1、OR5M3和OR5K1广谱嗅觉受体之间的相互作用，并确定了ORs的活性区域和活性位点。Smati等人（2024）利用统计物理建模（Kelvin方程和Polayni方程）和分子对接方法研究了sotolone和abhexone对人类嗅觉受体OR8D1的感知过程，发现了sotolone和abhexone分子的吸附能量分布，并确认了OR8D1的氨基酸残基与这两种气味分子之间的相互作用性质。Mei等人（2023）发现十五烷醛和甲基水杨酸酯分别通过激活嗅觉受体OR5M3和OR1G1产生咖啡叶的清新花香。Jia等人（2025）对41种桂花提取物化合物与10种花香相关嗅觉受体进行了分子对接，通过热图筛选发现了OR1C1和OR5AC2中的两个关键结合位点（PHE-251和TYR-261）。Chen等人（2025）利用分子对接和动力学模拟研究了13种茉莉茶挥发物与OR1A1/OR1D2的结合，发现范德华力是主要作用力，同时疏水接触也对香气识别至关重要。
作为一种静态分析方法，分子对接已被有效应用于研究受体和香气物质。然而，该方法只能提供特定构象下受体和配体的结合模式和能量信息，无法反映配体与受体结合过程中的构象变化和能量变化。
相比之下，分子动力学（MD）模拟是一种强大的方法，可用于模拟蛋白质构象动态、研究长时间尺度和更复杂的现象，可用于评估GPCR生物系统中受体的激活、识别和去离子化过程（Salmaso & Jacobson，2020）。目前，许多研究应用MD模拟来优化OR模型构建。例如，Billes?lle等人（2023）研究了气味化合物如何与人类气味受体结合，确定了与丙酸结合的人类活性气味受体OR51E2的结构，并通过分子动力学模拟证明了丙酸诱导的细胞外环3的构象变化能够激活OR51E2。Wang等人（2020）通过分子动力学模拟和分子力学Poisson-Boltzmann表面积分析证实，(S)-sotolone与OR8D1的结合比(R)-sotolone更稳定。Zhu等人（2025）利用分子动力学模拟证明，(+)-(1R,2S)-甲基表茉酮显著稳定了OR52D1-β-离子酮复合物，使系统能量从-53.58 kcal/mol降低到-58.48 kcal/mol，比二元体系更快地实现了稳定。Liu等人（2025）使用分子动力学研究了18种高气味活性化合物与热变性肌球蛋白（HDM）的结合，发现具有更强结合亲和力（相互作用能量：-15.8至-28.26 kJ/mol）的气味化合物具有较低的释放率（11-25%），其中疏水相互作用是主要结合力。
MDS具有动态性、准确性、可预测性和适用性的优势，能够更强大、更准确地计算生物分子之间的相互作用并理解反应机制，从而为生化研究提供更深入和准确的见解。
目前，大多数研究集中在单个香气化合物与ORs之间的相互作用上。然而，食物的香气特征往往是由多种香气化合物共同作用形成的。因此，仅通过研究单一香气化合物与受体的相互作用来阐明苹果特征香气的形成规律是具有挑战性的，有必要加强二元或多组分香气化合物与ORs之间相互作用的研究。
因此，鉴于苹果香气感知机制尚不明确，本研究的目的是探索苹果中香气活性化合物与其与ORs之间的相互作用，揭示受体在分子层面的结合机制。(i) 基于S曲线方法和分子对接技术，研究了香气活性化合物的相互作用，并讨论了苹果中香气化合物的香气强度值和分子对接结合能量的变化；(ii) 使用MD验证了二元化合物与受体之间的相互作用。通过研究苹果香气化合物之间的相互作用，揭示了苹果香气的形成机制。上述研究可以更好地指导苹果生产，促进苹果产业的健康发展。
