《Current Research in Food Science》：Molecular Sensory Science Elucidates the Contribution of Methyl Ketones to the Creamy Aroma of
Monascus-Fermented Cheese
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本研究针对红曲霉发酵奶酪（MC）特征性奶油香气的关键呈味物质尚不明确的问题，通过分子感官科学系统揭示了2-庚酮、2-壬酮和2-十一酮作为核心甲基酮类化合物在MC成熟过程中的动态贡献。研究人员结合定量描述性分析（QDA）、SPME-Arrow-GC-MS、气味活性值（OAV）计算及感官验证实验，发现这三种甲基酮在成熟中期（60天） odor activity value（OAV）达到峰值（分别为106.36、40.84和213.09），且感官缺失实验证实其缺失会导致风味轮廓显著改变（p<0.01）。研究首次通过稳定同位素稀释分析法（SIDA）精准量化了关键甲基酮含量，为调控MC风味品质提供了理论依据和数据支撑，对发酵乳制品风味定向优化具有重要指导意义。
奶酪作为一种深受消费者喜爱的乳制品，其独特的风味轮廓是决定品质和市场竞争力的核心要素。近年来，一种新型中式奶酪——红曲霉发酵奶酪（Monascus-fermented cheese, MC）逐渐走进大众视野。这种奶酪通过红曲霉（Monascus spp.）对奶酪进行二次发酵制成，不仅赋予了产品独特的粉红色泽，更形成了复杂的风味特征，其中尤以浓郁的奶油香气最为突出。然而，与蓝纹奶酪、卡门贝尔奶酪等西方成熟奶酪品种相比，科学界对MC风味化学的认识仍较为有限，特别是对其标志性奶油香气起关键作用的化合物尚不明确，这制约了其风味品质的精准调控与产业化发展。
为了解决这一科学问题，一篇发表在《Current Research in Food Science》上的研究，由北京工商大学食品与健康学院的王亚东、王莹、孟婷、王蓓和王彦波共同完成，他们运用分子感官科学（Molecular Sensory Science）的研究策略，系统深入地揭示了甲基酮类化合物对MC奶油香气的贡献规律。
为了回答MC奶油香气的物质基础是什么这一问题，研究人员设计并实施了一套完整的技术路线。首先，他们通过定量描述性分析跟踪了MC在90天成熟期内感官属性的动态变化。接着，利用顶空固相微萃取-箭头技术结合气相色谱-质谱联用仪非靶向筛查了MC中的挥发性成分。为了从大量化合物中筛选出对风味有实际贡献的特征性化合物，研究采用了香气提取稀释分析确定风味稀释因子，并结合气味活性值计算进行初筛。最后，通过香气重组、缺失和添加实验对关键化合物进行感官验证，并采用稳定同位素稀释分析对目标物进行精准定量。关键方法包括：感官评价（定量描述性分析，QDA）、挥发性成分分析（SPME-Arrow-GC-MS）、关键风味化合物筛选（GC-O， AEDA， OAV计算）、感官验证实验（重组、缺失、添加）和精准定量技术（稳定同位素稀释分析， SIDA）。研究使用的MC样本为实验室按标准化工艺制备。
3.1. 感官评价
定量描述性分析结果表明，MC的感官属性在成熟过程中发生显著变化。雷达图显示，发酵味、果香味、奶油味、乳异味和酸味在成熟期间差异极显著（p < 0.001）。特别是奶油香气强度随着成熟过程的推进而显著增加（p < 0.05），这表明在奶酪成熟过程中特定代谢途径产生并积累了一种或多种关键香气化合物。
3.2. 挥发性化合物的定性分析
通过SPME-Arrow-GC-MS在成熟期的MC中共检测到115种挥发性化合物，包括30种酯类、23种酸类、18种醇类、15种酮类（含13种甲基酮）、10种内酯类等。半定量热图显示，在奶酪成熟后期，酸类、酯类和酮类化合物显著积累，这与感官属性的显著变化相互印证。
3.3. 特征性化合物的定性分析
通过香气提取稀释分析，从115种挥发性化合物中筛选出36种风味稀释因子≥81的特征性气味化合物。其中，甲基酮类化合物的风味贡献在成熟过程中尤为突出。在成熟初期（0天），仅2-庚酮被识别为特征性甲基酮。至30天，2-壬酮和2-十三酮的风味稀释因子显著增加。在成熟中期（60天），甲基酮的风味贡献达到顶峰，形成了包括2-己酮、2-庚酮、3-辛酮、2-辛酮、2-壬酮、2-十一酮、2-十二酮和2-十三酮在内的高活性甲基酮风味簇，其中2-十三酮的风味稀释因子高达729。至成熟后期（90天），2-庚酮、2-辛酮和2-十一酮仍保持较强的风味活性。
3.4. 特征性化合物的定量分析
采用外标法对36种特征性气味化合物进行定量分析。结果显示，大多数化合物浓度随成熟过程呈现先升高后降低的趋势，在60天时达到峰值。例如，2-庚酮和2-壬酮的浓度从0天到60天分别增加了约36倍和30倍，这与香气提取稀释分析中观察到的风味稀释因子变化规律高度一致。
3.5. 关键化合物与感官属性的关联分析
皮尔逊相关性分析揭示了36种特征性化合物与7种感官属性之间的85对显著相关性（|r| > 0.8, p < 0.05）。奶油味与多种甲基酮（2-十一酮、2-戊酮、2-壬酮、2-庚酮、2-辛酮、2-十二酮）以及十二酸乙酯和苯乙醇呈显著正相关。这一统计关联将甲基酮类化合物锁定为后续深入研究的重点对象。
3.6. 特征性甲基酮化合物的OAV分析
通过计算13种甲基酮化合物的气味活性值评估其风味贡献。结果表明，2-庚酮、2-壬酮和2-十一酮在整个成熟过程中均保持较高的OAV值，并在60天时达到峰值（分别为106.36、40.84和213.09），表明这三种中链甲基酮对MC的整体香气做出了突出且稳定的贡献。
3.7. 特征性甲基酮化合物香气贡献的感官验证
香气重组实验证实，所选的36种化合物能够较好地重现MC的整体香气轮廓。缺失实验采用三点检验法进行，结果显示，缺失2-庚酮、2-壬酮或2-十一酮在大多数成熟阶段（四个阶段中的三个或以上）均产生了极显著（p ≤ 0.01）或高度显著（p ≤ 0.001）的感官差异，特别是在成熟中后期（60天和90天），证明了这三种甲基酮在塑造MC整体风味轮廓中不可或缺的作用。添加实验进一步探讨了这三种关键甲基酮的剂量效应关系，发现在模拟系统中，当其添加浓度达到阈值100倍时，奶油味和果香味强度达到峰值，整体喜好度最高；但浓度过高时，愉快的香气强度下降，并出现令人不快的刺激性气味。
3.8. 关键甲基酮化合物的SIDA分析
为获得更准确的数据，研究采用稳定同位素稀释分析法对2-庚酮、2-壬酮和2-十一酮进行了重新定量。结果与外标法趋势一致，但具体浓度存在差异，凸显了SIDA在复杂食品基质中精准定量的优势。定量结果显示，2-壬酮是三种化合物中含量最高的，其次是2-庚酮和2-十一酮。
综上所述，本研究通过分子感官科学技术系统解析了红曲霉奶酪在90天成熟过程中甲基酮类化合物的组成、含量变化及风味贡献。研究明确鉴定出2-庚酮、2-壬酮和2-十一酮是构成MC特征性奶油香气的关键甲基酮化合物。感官验证实验和剂量效应关系揭示了这些化合物在适宜浓度下对理想风味轮廓的关键作用，而过量则可能导致风味缺陷。稳定同位素稀释分析为MC中香气化合物的精准定量提供了可靠方法。该研究不仅阐明了MC奶油香气的关键化学物质基础，揭示了其动态变化规律，还为通过调控发酵和成熟工艺来定向引导MC乃至其他发酵乳制品风味品质的提升提供了重要的理论依据和实验数据。值得注意的是，本研究分析的奶酪样品来自同一生产批次的不同时间点取样，未来研究可纳入多个独立批次以进一步验证红曲霉代谢和酶活性变化的稳定性。
