《Journal of Future Foods》：Volatile Compound Profiling and Aroma Perception Mechanisms of Table Grapes: Insights from Terroir and Variety Variability
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本研究深入探讨了我国不同产区与品种的鲜食葡萄在风味形成上的物理与分子基础。针对当前对跨地域、跨品种的葡萄香气差异及其分子感知机制缺乏系统性研究的现状，研究人员通过GC-O-MS（气相色谱-嗅闻-质谱联用）和分子对接等技术，解析了新疆、山东、四川三地三种主栽葡萄品种的关键香气化合物差异，并揭示了其与嗅觉受体（ORs）相互作用激活嗅觉信号通路的分子机制。该研究不仅填补了相关领域的空白，也为葡萄及其加工产品的风味调控与品质提升提供了重要的理论依据。
葡萄，这种全球广受欢迎的水果，其风味品质一直是消费者和科研人员关注的焦点。中国作为葡萄生产大国，幅员辽阔，从西部的沙漠绿洲到东部的沿海平原，再到南部的盆地，多样的风土条件孕育了各具特色的葡萄品种。然而，究竟是什么决定了新疆葡萄的馥郁玫瑰香、山东葡萄的清爽果甜，或是四川葡萄的独特脂味？长期以来，研究多集中于单一产区内不同品种的香气分析，对于跨地域、跨品种的葡萄香气差异模式及其背后的分子感知机制，仍缺乏系统性的揭示。传统的分析仪器虽能精准“看见”成百上千种挥发性化合物，却无法像人鼻一样“读懂”哪些才是真正贡献特征香气的关键成分。此外，我们品尝到万千风味，最终依赖于鼻腔中嗅觉受体（ORs）对香气分子的识别与信号转导，但这一过程在分子层面如何发生，对于葡萄香气而言仍是未解之谜。为此，一项发表在《Journal of Future Foods》上的研究，如同一位嗅觉侦探，深入中国三大典型产区，对三种主栽葡萄的香气奥秘展开了全方位的探秘。
为了回答上述问题，研究人员综合运用了多种关键技术。他们从新疆、山东、四川三地采集了‘夏黑’、‘玫瑰香’、‘巨峰’三个品种共九组葡萄样本。研究首先测定了葡萄的基本理化指标（如pH、总可溶性固形物TSS和色泽）。在香气分析方面，核心是采用了顶空固相微萃取-气相色谱-嗅闻-质谱联用技术（HS-SPME/GC-O-MS），这相当于将化学分析与人类嗅觉评价相结合，不仅能鉴定出挥发性化合物，还能通过嗅闻员评估其香气强度（AI），从而筛选出对整体香气有实际贡献的关键活性成分。此外，研究还通过计算气味活性值（OAV）来量化各化合物的贡献。在机制探究层面，研究人员采用了分子对接（Molecular Docking）技术，模拟了筛选出的高香气强度化合物与四种广谱调谐嗅觉受体（OR1A1, OR1D2, OR1G1, OR2W1）之间的相互作用，从原子水平揭示了香气分子与受体结合的模式、结合能以及关键作用力（如氢键、疏水作用）。
3.1. 不同地区和品种鲜食葡萄理化性质的比较
研究结果显示，产地和品种均极显著地影响了葡萄的pH、TSS和色泽。其中，品种对pH和TSS的影响大于产地。‘夏黑’葡萄的酸度和甜度最高，色泽呈深紫黑色；‘玫瑰香’葡萄酸度最低；‘巨峰’葡萄甜度较低，色泽偏亮紫红色。新疆产区的葡萄因光照充足、昼夜温差大，积累了更高的糖分，因此甜度最高，颜色也更深。
3.2. 基于HS-SPME/GC-MS分析不同地区和品种鲜食葡萄挥发性化合物的差异
通过HS-SPME-GC-MS技术，共鉴定出88种挥发性化合物，主要包括醇类、醛类和酯类。‘玫瑰香’葡萄（尤其是山东和四川产）的香气多样性和总强度显著高于‘夏黑’和‘巨峰’。山东‘玫瑰香’（SDM）的总香气强度最高，其醇类含量尤为突出。‘巨峰’葡萄中酯类含量相对较高，而‘夏黑’葡萄的香气组成相对简单。
3.3. 使用PCA分析不同地区和品种鲜食葡萄香气成分的差异
主成分分析（PCA）表明，不同葡萄样品的香气谱存在明显分离。以品种分组时，‘玫瑰香’组内差异最大，表明其香气对环境更敏感；‘巨峰’和‘夏黑’的品种稳定性更高。以产地分组时，新疆产区的三个品种香气谱较为集中，受品种差异影响较小；而山东和四川产区的样品分布更分散。
3.4. 基于GC-O分析不同地区和品种鲜食葡萄挥发性化合物的差异
GC-O嗅闻技术鉴定出25种具有香气活性的化合物。所有葡萄样本共有的特征香气包括玫瑰香、果甜香、青草香、蘑菇香和黄瓜香，主要贡献化合物为香叶醇、苯乙醇、苯乙醛、己醛、1-辛烯-3-醇以及反-2-,顺-6-壬二烯醛。产地特征上，新疆葡萄玫瑰香突出，山东葡萄果甜香明显，四川葡萄则有脂香。品种特征上，‘玫瑰香’以玫瑰香为标志，‘夏黑’黄瓜香显著，‘巨峰’则具紫罗兰花香和轻微脂味。
3.5. 高AI挥发性化合物与ORs的分子对接分析
分子对接结果显示，筛选出的12种高香气强度（AI）挥发性化合物与四种ORs的结合能均在-2.5 kcal/mol以下，表明它们能自发、稳定地结合。其中，β-紫罗兰酮、香叶醇和橙花醇与受体OR1A1和OR1D2的结合能最低（如β-紫罗兰酮与OR1A1结合能为-7.47 kcal/mol），相互作用最为稳定。这些化合物主要通过氢键、疏水作用和π-π堆积与ORs的特定氨基酸残基（如OR1D2的Tyr182和OR1A1的Tyr276）结合，从而激活G蛋白偶联信号通路，介导香气感知。
研究结论与意义
本研究系统揭示了我国三大产区三种主栽鲜食葡萄的香气化合物差异及其分子感知机制。结论指出，品种是决定葡萄香气结构的基础，而产地则在品种基础上塑造了独特的香气风格。研究明确了不同品种和产地的关键特征香气化合物，例如‘玫瑰香’的玫瑰香（香叶醇、苯乙醇）、‘巨峰’的紫罗兰花香（β-紫罗兰酮）和‘夏黑’的青草/黄瓜香（己醛、壬二烯醛）。更重要的是，研究首次在分子层面揭示了这些关键香气化合物如何通过与广谱调谐嗅觉受体（如OR1A1和OR1D2）稳定结合，进而激活下游嗅觉信号通路，这为理解“我们如何感知葡萄香气”提供了直接的物理化学证据。
这项研究的意义深远。它不仅填补了中国在葡萄跨地域、跨品种香气差异及其分子识别机制研究方面的空白，而且将葡萄的风味研究从简单的成分鉴定推进到了分子互作与信号感知的深度。所发现的關鍵香气化合物及其对应的ORs结合位点，为未来通过分子手段（如虚拟筛选）定向调控和改良葡萄及其加工产品（如果汁、葡萄酒）的风味品质提供了精准的理论靶点和全新的思路。最终，这项研究有助于提升葡萄产品的感官品质和消费者接受度，对葡萄产业的可持续发展具有重要的科学价值与实践指导意义。
