《Food Chemistry: X》：Sugar stress attenuates fruity aroma in sweet wine by suppressing ethyl ester biosynthesis: Insights from integrated sensory, metabolome, and transcriptomic analyses
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本研究针对高糖发酵环境导致甜葡萄酒果香减弱这一产业难题，通过整合感官组学、代谢组学和转录组学方法，系统解析了糖胁迫下酿酒酵母乙酯合成通路的关键调控节点。研究发现高糖浓度（316 g/L）显著抑制 ethyl ester 合成关键基因（ALD4、ACS1等）表达，并通过WGCNA筛选出14个枢纽基因，为定向调控葡萄酒香气品质提供了理论依据。
在甜葡萄酒的酿造过程中，高糖浓度既是风味形成的基础，也是制约香气品质的双刃剑。酿酒师们长期观察到，当葡萄汁含糖量超过260 g/L时，最终成酒的果香明显减弱，甚至出现不愉快的化学气味。这一现象背后隐藏着怎样的分子密码？是中国农业大学葡萄与葡萄酒研究中心的团队试图揭开的谜题。
以往研究对糖浓度与酯类香气的关系存在争议：有的报道称高糖会抑制 ethyl ester（乙酯）生成，有的却显示无显著影响。这种不一致可能源于发酵环境、酵母菌株等变量差异。更重要的是，传统研究多停留在化学成分检测层面，未能从基因表达维度系统阐释香气衰减的机制。随着组学技术的发展，整合感官评价、代谢物分析和基因表达谱的"全景式"研究成为破解复杂性状的新路径。
本研究设计了三组不同初始糖浓度（204、260、316 g/L）的雷司令葡萄汁发酵实验，模拟从常规到超高糖的酿造条件。研究人员采用定量描述分析法（QDA）精准量化香气特征，结合顶空固相微萃取-气相色谱质谱（HS-SPME-GC-MS）追踪42种香气物质的动态变化，并通过RNA-seq测序解析酿酒酵母在指数期（耗糖120 g/L）和稳定期（耗糖180 g/L）的转录组响应。
关键技术方法
研究团队通过感官评价确定香气特征，利用HS-SPME-GC-MS技术分析挥发性化合物，采用Illumina NovaSeq 6000平台进行转录组测序，并运用加权基因共表达网络分析（WGCNA）筛选枢纽基因。所有实验均设置三重生物学重复，统计检验采用Duncan多重范围检验（p<0.05）。
研究结果
3.1 发酵动力学参数演变
高糖环境显著抑制酵母生长：当糖浓度从204 g/L升至316 g/L时，最大菌落数由2.6×107CFU/mL降至1.6×107CFU/mL。代谢产物分析显示，316 g/L组积累最高水平的乙酸（0.51 g/L）和甘油（7.87 g/L），但乙醇产量最低（8.68 g/L），表明酵母通过调整代谢流向应对渗透胁迫。
3.2 最终葡萄酒的感官特性
感官分析揭示明确的剂量效应：204 g/L组呈现强烈的苹果、菠萝、桃子和百香果香气，而316 g/L组果香显著减弱且化学气味突出。整体香气强度随糖浓度增加而递减，证实高糖对香气品质的负面影响。
3.3 挥发性化合物分析
共鉴定22种OAV（气味活性值）>0.1的关键香气物质。高糖组乙酯总量下降42.42%，其中 ethyl octanoate（乙酸辛酯）和 ethyl decanoate（癸酸乙酯）降幅达31.72%-47.91%。主成分分析（PCA）显示，204 g/L组与乙酯类物质正相关，316 g/L组则与己酸、辛酸等脂肪酸关联。
3.4 乙酯动态变化
通过相对峰面积（RPA）监测发现，长链乙酯（如十二碳乙酯）在发酵后期损失率最高（>60%），而中短链乙酯相对稳定。糖胁迫不仅抑制乙酯合成，还促进其降解，尤其在耗糖120-180 g/L的关键阶段差异最显著。
3.5 转录组分析
差异表达基因（DEGs）分析显示，高糖条件下HXT1（低亲和力葡萄糖转运蛋白）上调，而HXT6/7（高亲和力转运蛋白）下调。糖代谢通路中，糖酵解基因普遍上调，但TCA（三羧酸循环）和ETC（电子传递链）相关基因被抑制。乙酯合成关键酶基因ALD4（乙醛脱氢酶）和ACS1（乙酰辅酶A合成酶）表达量下降50%以上。
3.6 共表达网络鉴定枢纽基因
WGCNA识别出蓝色模块（1425个基因）与乙酯含量正相关（r≥0.8），turquoise模块（2607个基因）负相关。筛选出14个枢纽基因，包括6个结构基因（ALD4、ACS1、ALD6、SOL3、GPD2、GPP1）和8个转录因子（如调控碳代谢的RAP1）。这些基因构成糖胁迫下乙酯合成的核心调控网络。
结论与意义
本研究首次通过多组学整合策略阐明：高糖环境通过双重机制削弱葡萄酒果香——一方面抑制乙酯合成关键基因表达，另一方面加速长链乙酯降解。发现的14个枢纽基因为通过分子育种或发酵调控提升甜葡萄酒香气品质提供了新靶点。该成果对优化高糖葡萄酒酿造工艺具有重要指导价值，相关机制也可能适用于其他发酵食品的风味调控研究。
