揭示美味牛肝菌（Boletus edulis Bull.: Fr.）酶促水解产物的代谢机制：基于随机森林整合的多组学方法

《Food Chemistry》：Revealing the metabolic mechanism of enzymatic hydrolysis products of boletus edulis bull.: Fr. Based on random forest integration multi-omics

挥发性和非挥发性代谢物分析揭示酶解系统对松茸风味的影响，结合GC-MS/LC-MS联用技术及ROAV-RF模型筛选出21种关键挥发性化合物，并发现苯丙氨酸代谢和脂肪酸合成是主要风味形成通路，氨基酸与关键VOCs显著正相关。

　　

郭宁静|李翔|戴雅|李雪|钱瑶|林华|宋明珠

成都大学食品与生物工程学院，中国成都610106

摘要

为了更好地理解Boletus edulis Bull.: Fr.水解产物的感官和风味特性机制，本研究综合运用了感官评价、光谱分析、HS-SPME-GC–MS和UHPLC-Q-Exactive-MS/MS技术，系统地分析了与风味特性相关的挥发性和非挥发性代谢物。复合酶(FU)显著改善了产品的感官品质。通过GC–MS鉴定出137种挥发性化合物(VOCs)，并利用ROAV结合随机森林(RF)方法确定了21种关键VOCs。KEGG富集分析表明，L-苯丙氨酸代谢和脂肪酸生物合成是风味形成的关键途径。通过LC-MS鉴定出84种非挥发性代谢物，氨基酸代谢是非挥发性代谢物差异的主要原因。Pearson分析显示，氨基酸及其衍生物与关键VOCs之间存在显著的正相关性（P?

引言

Boletus edulis Bull.: Fr.属于Fungi、Basidiomycota、Hymenomycetes、Agaricales、Boletineae、Boletus类，具有棕色圆顶状菌盖、白色网状菌柄和浅黄色至棕色的菌孔。由于其独特的口感和丰富的香气，它成为全球最畅销的可食用野生蘑菇之一（Tan等人，2022年）。研究表明，挥发性有机化合物(VOCs)，包括醛类、醇类、酮类、酯类和呋喃类，赋予了Boletus edulis Bull.: Fr独特的香气；其独特的风味还来源于蛋白质、氨基酸、还原糖和核苷酸等非挥发性成分（Deng等人，2024年）。然而，不同的酶解技术会影响Boletus edulis Bull.: Fr的香气和感官特性。已有研究使用纤维素酶、木瓜蛋白酶和中性酶对可食用真菌进行水解，发现这些酶对醇类、醛类和呋喃类化合物的含量有显著影响（Zhu等人，2022年）。Fang等人（2022年）使用不同的蛋白酶处理Lentinus edodes，发现芳香化合物的浓度有所变化；Yang等人（2022年）报告称，用纤维素酶和风味酶水解Antler fungus可以有效释放非挥发性物质并增强产品的咸味。因此，研究酶解在风味形成中的关键作用及其对感官特性的影响对于开发Boletus edulis Bull.: Fr调味品具有重要意义。

HS–SPME–GC–MS被广泛用于分析VOCs，能够高效收集大量风味数据（Hong等人，2024年）。然而，复杂的风味数据集通常需要通过感官评价和ROAV来识别关键VOCs，这可能导致有效风味数据的丢失。此外，感官评价是一种主观描述方法，容易受到干扰，从而影响结果的可靠性。为了解决风味组学的局限性，随机森林(RF)作为一种集合学习算法，通过构建多决策树、随机特征选择和特征重要性排序，提高了风味数据的利用效率（Schreurs等人，2024年）。因此，ROAV结合RF可以更全面、准确地识别、表征和预测影响酶解产物风味的关键风味化合物（Li S.等人，2025年）。例如，研究人员使用RF预测了白酒中的关键风味物质（Li Q.等人，2024年）；RF还被用于区分鸡蛋类别（Li, Han等人，2025年）。UHPLC-Q-Exactive-MS/MS是一种有效的分析技术，可用于分子水平上研究代谢物变化，在食品加工中得到广泛应用。它通过定性和定量分析样品中的代谢物，揭示代谢物与代谢途径变化之间的关联（Cheng等人，2023年）。

因此，本研究使用三种单酶系统和一种多酶系统制备了Boletus edulis Bull.: Fr子实体的酶解产物。通过GC–MS鉴定出酶解产物中的VOCs，并利用ROAV和RF确定关键VOCs。同时，LC–MS非靶向代谢组学分析揭示了不同酶解条件下Boletus edulis Bull.: Fr的代谢转化过程，为探索单酶系统和多酶系统中VOCs与非挥发性代谢物之间的相关性提供了新视角。此外，还利用荧光光谱(FS)结合紫外-可见光谱(UV–Vis)表征了Boletus edulis Bull.: Fr酶解产物的结构特性。本研究为开发Boletus edulis Bull.: Fr相关调味品提供了理论支持，有助于提升其经济价值。

材料与试剂

Boletus edulis Bull.: Fr样品购自中国成都的四川优质农产品有限公司。木瓜蛋白酶（980 U/mg）、果胶酶（20 U/mg）和纤维素酶（100 U/mg）购自中国北京的北京宏润宝顺科技有限公司。磷酸盐缓冲液购自中国成都的成都金山化学试剂有限公司。

样品预处理

将清洗后的Boletus edulis Bull.: Fr.立即冷冻干燥，然后粉碎（使用M150A粉碎机，浙江乔吉科技有限公司，浙江）。

感官分析

对五组样品的七项感官属性进行了评分，生成了雷达图（图1A），并进行了PCA分析（图1B）。各组样品之间存在显著差异。FU样品主要表现出蘑菇味、鲜味、甜味、蘑菇香气和接受度等属性，这些属性来源于醇类、含硫化合物、吡咯和氨基酸（Zhang, Chen等人，2024年）。CU、GU和PU样品则主要表现出苦味、咸味和鲜味。

结论

本研究通过HS–SPME–GC–MS检测出137种VOCs，并利用ROAV结合RF鉴定出21种关键化合物。这些化合物显著影响了酶解产物的风味特性。酶解后，FU中的醛类和醇类含量显著高于CU、GU和PU；然而，烃类化合物的含量显著降低。

作者贡献声明

郭宁静：撰写初稿、数据可视化、验证、软件使用、方法设计、数据分析、概念构思。 李翔：撰写修订稿、监督、项目管理、资金争取、概念构思。 戴雅：数据可视化、验证。 李雪：数据验证。 钱瑶：方法设计、数据分析。 林华：项目监督、资源协调。 宋明珠：方法设计。

伦理声明

我们承诺在研究过程中保护所有参与者的权利和隐私，征得参与者的同意，并且不会强迫他们参与研究。未经参与者同意，不会公开其数据。参与者可以随时退出研究。 所有参与品尝的成员均同意进行本研究中描述的感官评价。

未引用参考文献

Li等人，2025年 Li等人，2024年 Li等人，2024年 Yang等人，2024a Yang等人，2024b Yang等人，2025年 Yang等人，2021年 Yang等人，2025年 Zhang等人，2025年 Zhang等人，2025年

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了四川省科技计划（2024YFHZ0295、2025HJRC0041）和国家自然科学基金（32472303）的支持。

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