由棕榈酸和乙基棕榈酸调节的果香酯的鼻后持久性：一种动态双监测方法

《Food Bioscience》：Retronasal persistence of fruity esters modulated by palmitic acid and ethyl palmitate: A dynamic dual-monitoring approach

本研究通过时间强度分析和质谱技术，评估了棕榈酸和乙基棕榈酸对葡萄酒回鼻香果味酯类持久性的影响，发现PA和EP均能显著改变香味的释放和感知特性，其中PA的效果更为明显，其机制可能与弱非共价相互作用有关，为优化酒类风味提供了理论依据。

　　

Xinyu Zhou|Jiaheng Lyu|Dewei Zhang|Yan Xu|Ke Tang

江南大学生物技术学院酿造微生物学与应用酶学实验室，教育部工业生物技术重点实验室，中国无锡214122

摘要

本研究定量评估了棕榈酸（PA）和乙基棕榈酸（EP）对葡萄酒中果香酯类物质后鼻持续性的影响。研究人员使用时间-强度（TI）分析和质子转移-飞行时间质谱（PTR-ToF-MS）技术，对含有四种酯类物质的模型葡萄酒进行了研究。实验结果表明，添加棕榈酸后，感官最大强度（I_max_S）降低了11-18%，达到最大强度的时间（T_max_S）延迟了10-15秒，曲线下面积（AUC_S）增加了15-24%。相比之下，乙基棕榈酸虽然引起的变化较小，但仍具有显著性：感官最大强度降低了6-10%，达到最大强度的时间延迟了6-9秒，曲线下面积增加了7-15%。仪器数据也证实了这些感官变化：棕榈酸使酯类物质的最大释放量（I_max_R）降低了6.6-83.2 μg/L，而乙基棕榈酸使最大释放量降低了9.5-87.4 μg/L；达到最大释放的时间分别延迟了4-13秒和3-23秒。多元分析表明，这些变化可能是由于弱非共价相互作用导致的。这些发现为利用微量长链脂肪酸及其乙基酯类物质来精细调节葡萄酒及其他酒精饮料中的后鼻香气持续性提供了机制基础。

引言

后鼻感知，即饮酒过程中香气从口腔传递到鼻腔的过程，被认为是影响酒精饮料感知质量和消费者偏好的关键因素（Mu?oz-González等人，2022年）。尽管正鼻感知提供了最初的香气印象，但持续的后鼻成分最终决定了整体的香气特征（Lyu等人，2021年）。因此，剖析动态后鼻释放和感知的驱动因素对于提升产品质量至关重要（Pu等人，2024年）。研究这些因素有助于开发旨在优化香气持续性的酿造策略，从而提高消费者满意度和产品在市场上的竞争力（Sumby等人，2010年）。

果香是优质葡萄酒的标志，也是影响感知质量和消费者吸引力的重要因素。在果香家族中，酯类物质占主导地位，通常赋予葡萄酒苹果、香蕉和菠萝等风味（Mu?oz-González等人，2020年）。这些化合物不仅提升了感官体验，还影响了消费者对复杂性和风味平衡的判断（Escudero等人，2007年；Francis & Newton，2005年）。然而，研究表明，果香比其他香气特征（如橡木、香料和泥土风味）消退得更快，持久性更低（Goodstein等人，2014年；Villamor等人，2013年）。先前的研究指出，葡萄酒中的某些成分会调节果香物质的持久性（Pittari等人，2022年）。有研究表明，在红葡萄酒中添加外源性橡木单宁有助于保持果香的主导地位，并减少氧化味；在摄入富含橡木单宁的红葡萄酒后0-5秒内，癸酸的释放量显著增加（Villamor等人，2013年）。在红葡萄酒和白葡萄酒中添加甘露蛋白后，最大释放时间（T_max）显著缩短，而白葡萄酒的曲线下面积（AUC）仅有轻微但不显著的增加（p>0.05）（Velázquez-Martínez等人，2023年）。此外，葡萄酒中的微量成分也可能对果香物质的持久性产生显著影响。

长链脂肪酸及其乙基酯类物质在各种酒精饮料中普遍存在，近年来人们对它们在风味中的作用越来越关注。研究表明，这些化合物通过改变分子间的相互作用（尤其是与果香酯类物质的相互作用）来调节果香酯的释放和感知，从而增强香气持续性（Liu等人，2024年；Yashuai Wu等人，2023年）。然而，长链脂肪酸及其乙基酯类物质对饮酒过程中动态后鼻释放的影响仍需进一步研究。棕榈酸（PA）及其乙基酯（EP）是葡萄酒中常见的饱和长链脂肪酸（酯类）（Hel & Trott，1977年）。这两种物质都具有两亲性，可以在乙醇-水中通过疏水相互作用形成胶束（Rutkauskaite等人，2022年），从而包裹香气分子，降低其头部空间浓度，进而影响香气感知（Romano等人，2023年），这一过程可能会改变果香酯的持续释放。

为了研究棕榈酸和乙基棕榈酸对葡萄酒中果香酯动态释放的影响，需要采用动态分析方法。质子转移-飞行时间质谱（PTR-ToF-MS）是一种高灵敏度的实时分析技术，能够提供鼻腔内化合物浓度和类型的时间分辨信息。通过采样呼出的鼻腔气体，PTR-ToF-MS可以捕捉香气化合物随时间的变化情况。González-Esta?ol等人将PTR-ToF-MS与时间-强度分析相结合，发现涂抹巧克力榛子奶油在面包上会显著增加关键香气的释放量，尽管感知强度下降了约30%（Gonzalez-Estanol等人，2023年）。在玫瑰红葡萄酒中，Mu?oz-González等人使用实时PTR-ToF-MS发现，香气持续性取决于具体化合物的种类，其中酯类物质的衰减最快（Mu?oz-González等人，2019年）。综上所述，这些观察结果提示在描述果香酯动态变化时，需要考虑释放动力学和感官感知两个方面。

因此，本研究使用模型葡萄酒作为载体，探讨棕榈酸和乙基棕榈酸对典型果香酯动态释放和感知的调节作用。通过结合实时监测（PTR-ToF-MS）和时间-强度（TI）感官评估，我们比较了棕榈酸和乙基棕榈酸的释放差异，将释放特性与酯类的理化性质联系起来，为葡萄酒风味的精准设计和品质提升提供了机制上的见解。

样本制备与方法

模型葡萄酒由10%（v/v）的乙醇-水溶液制备，并加入酒石酸，最终用氢氧化钠将pH值调整至3.5。然后向模型葡萄酒中添加四种常见的果香酯类化合物（乙基丁酸酯（EB）、异戊基乙酸酯（IA）、乙基己酸酯（EH）和乙基辛酸酯（EO），每种化合物的浓度均为15.0 mg/L（Mu?oz-González等人，2020年），以便后续测量香气释放和感官感知。

棕榈酸和乙基棕榈酸对果香酯感官强度的时间动态变化

时间-强度（TI）分析用于研究不同处理组（C、PA、EP）中EB、IA、EH和EO的香气强度变化，结果见图2和表2。每种处理方式都对果香酯的感官强度时间动态产生了显著影响。具体而言，C组样本在10-20秒内迅速达到最大强度（I_max_S），随后迅速下降。相比之下，棕榈酸处理显著改变了这一模式，使达到最大强度的时间（T_max_S）延迟。

结论

通过结合时间-强度（TI）和质子转移-飞行时间质谱（PTR-ToF-MS）的双重动态监测，本研究证明，在模型葡萄酒中添加1.0 mg/L的棕榈酸或乙基棕榈酸会显著改变四种代表性果香酯的释放行为。在感官层面，棕榈酸使最大强度（I_max_S）降低了1.1-2.0个单位，达到最大强度的时间（T_max_S）延迟了10-15秒；除了乙基辛酸酯（EH）略有下降外，其他酯类的曲线下面积（AUC_S）增加了12.3-64.9。在后鼻释放层面，棕榈酸使最大释放量（I_max_R）降低了6.6-83.2 μg/L，达到最大释放的时间（T_max_R）延迟了4-13秒。

作者贡献声明

Jiaheng Lyu：撰写初稿、数据可视化、验证、资金筹集、正式分析、数据整理。Xinyu Zhou：撰写初稿、数据可视化、方法设计、实验研究、正式分析、数据整理。Ke Tang：撰写、编辑与审稿、验证、项目监督、资源协调、方法设计、资金筹集、概念构思。Dewei Zhang：资源协调、实验研究、数据整理。Yan Xu：项目监督、资源协调、项目管理

未引用参考文献

Mu?oz-González等人，2019年；Mu?oz-González等人，2014年；Yan等人，2019年；Wu等人，2023年。

注释

作者声明不存在利益冲突。

资助

本研究得到了国家自然科学基金（32372461）、宁夏科技创新团队（2025CXTD002）以及烟台市科技创新发展计划基础研究项目（2024JCYJ101）的支持。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益冲突或个人关系。