《Food Chemistry: X》：Comprehensive profiling of volatile aroma compounds and non-volatile metabolites in five salted chili peppers using multi-omics technologies:
E-nose,
E-tongue, GC-IMS, GC?×?GC-TOF-MS, and UHPLC-MS/MS
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为明确盐渍辣椒(SCP)这一湖南辣椒酱关键前体物质的风味差异，并揭示其“咸香融合”的分子基础，本研究综合利用E-nose、E-tongue、GC-IMS、GC?×?GC-TOF-MS和UHPLC-MS/MS等多平台技术，对五大产地的SCP样品进行系统分析。结果表明，SCP的风味差异主要由地理起源驱动，并筛选出75种特征性香气活性物质。其中，贵州SCP3香气最浓，酯类、酚类丰富；山东SCP4鲜味潜力最高。相关性分析揭示了关键香气化合物与鲜味代谢物间存在显著协同效应，首次从分子层面阐明了其“咸香融合”的奥秘，为SCP的质量控制和风味定向调控提供了科学依据。
盐渍辣椒是制作经典湘菜调味料——湖南辣椒酱不可或缺的中间体，其风味质量直接决定了最终酱品的品质。然而，工业生产中，厂家从山东、河北等多个主产区采购鲜椒，经统一加工成盐渍辣椒后，其风味究竟有何差异，这些差异背后的化学物质基础是什么，特别是构成其独特风味的“咸”与“香”之间是否存在协同作用的奥秘，一直是食品风味研究领域亟待解开的谜题。针对这些问题，湖南农业大学的研究人员开展了一项系统性研究，相关成果发表在《Food Chemistry: X》上。
为了全面解码五大产地盐渍辣椒的独特风味，研究人员构建了一个精密的多维度技术分析框架。他们首先利用电子鼻(E-nose)和电子舌(E-tongue)对来自江苏(SCP1)、河北(SCP2)、贵州(SCP3)、山东(SCP4)、河南(SCP5)的五种SCP样品进行了整体风味轮廓的客观描述。接着，为了深入剖析“香”与“咸”的物质基础，他们采用了两种互补的气相色谱技术：气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)用于快速获取挥发性有机物(VOCs)的指纹图谱，并进行初步鉴定；而全二维气相色谱-飞行时间质谱(GC?×?GC-TOF-MS)则以其更高的分离能力和检测精度，对复杂香气活性物质(OACs)进行深度解析。同时，研究利用超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)平台，对样品中决定鲜味等口感的关键非挥发性代谢物进行了非靶向代谢组学分析。最后，通过关联性分析，探索了香气与滋味物质之间的相互作用网络。
3.1. 整体风味轮廓特征
电子鼻雷达图显示，五地样品挥发性气味特征差异显著，其中贵州SCP3的雷达图封闭面积最大，表明其总体香气强度和复杂度最高。主成分分析(PCA)也有效区分了样品，证实了产地是风味分化的主要驱动力。电子舌分析则突显了SCP普遍具有的鲜味特征，且不同样品间鲜味响应值存在显著差异，为后续的代谢物分析指明了方向。
3.2. 挥发性香气活性物质的综合分析
3.2.1. 基于GC-IMS的快速指纹分析
GC-IMS的动态指纹图谱直观揭示了五地SCP在挥发性成分上显著的定性和定量差异。贵州SCP3在整个图谱范围内，特别是代表醛、酮、酯类物质的区域信号强度远超其他样品，暗示其富含能赋予青草、果香和脂肪香气的特征化合物，与其在电子鼻分析中最强的整体香气表现相互印证。差异谱图也进一步确认，SCP3的挥发性成分总量最为丰富。通过数据库比对，从GC-IMS数据中初步鉴定出40种VOCs，其中醇类和酯类占主导。
3.2.2. 基于GC-IMS筛选显著差异香气活性物质
结合偏最小二乘判别分析(PLS-DA)的变量重要性投影(VIP)值和相对气味活度值(ROAV)，研究人员筛选出18种关键的差异香气活性物质。其中，丁酸乙酯(苹果、草莓香)和丁醛(巧克力、青草香)等8种物质ROAV≥1，是直接贡献感官轮廓的关键成分。贵州SCP3的关键酯类物质含量最高，表现出最浓郁的果香特征，而河北SCP2则展现出更显著的青香和刺激气味。
3.2.3. 基于GC?×?GC-TOF-MS的全面分析与功能导向筛选
GC?×?GC-TOF-MS以其强大的分离鉴定能力，从五地样品中共检测到213种VOCs，并在此基础上筛选出53种显著香气活性物质。这些物质分为两类：27种在所有样品中普遍存在、含量稳定的“核心风味物质”，它们构成了SCP的基础风味骨架，主要包括长链脂肪酸乙酯(蜡质、果香)、芳樟醇(花香、柑橘)和苯乙醇(玫瑰花香)等；以及28种“特征差异化合物”，它们在不同样品间分布各异，共同塑造了各产地的独特感官标志。例如，贵州SCP3独有莰醇，河北SCP2独有石竹烯。聚类热图显示，山东SCP4和河南SCP5香气物质谱高度相似，以富含α-松油醇等萜类物质为特征，表现出浓郁的花香、柑橘香。江苏SCP1以高含量的2-甲氧基苯酚等酚类物质为标志，呈现烟熏、辛辣香。河北SCP2的香气谱复杂，以富含石竹烯等萜类和2-庚酮等酮类为特点。贵州SCP3则表现出脂肪酸乙酯带来的甜美、蜡质果香与4-乙基-2-甲氧基苯酚带来的烟熏、丁香味并存的双重特征。
3.2.4. 多平台联用策略评估
研究对比了GC-IMS和GC?×?GC-TOF-MS的鉴定结果，发现互补性远大于重叠。两者仅在2-庚酮一种物质上交叉检出。这并非技术缺陷，而是源于两者检测原理的差异：GC-IMS对低分子量、高挥发性的醇、醛、酮等(贡献新鲜、青草香)极为敏感；而GC?×?GC-TOF-MS擅长捕捉分子量较高、挥发性较低的酯类和萜类物质(贡献果香、花香)。这种互补性说明，构建SCP完整风味蓝图必须采用多平台联用策略。
3.3. 非挥发性代谢物的分析
3.3.1. 综合分析
通过正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)模型，研究从五地SCP样品中筛选出49种与鲜味相关的差异代谢物，涵盖氨基酸、脂质、肽类、有机酸等多个生化类别。基于这些代谢物构建的热图显示，五地样品能够被清晰地区分为与地理起源对应的五组，表明产地同样深刻影响了其滋味物质的组成。
3.3.2. 鲜味成分鉴定
代谢组学数据证实，SCP的鲜味主要由氨基酸及其衍生物、肽类和脂质贡献。五地样品呈现出不同的鲜味物质特征谱：江苏SCP1脂质(如亚油酸衍生物)含量高，其氧化产物醛类(如(E,E)-2,4-癸二烯醛)被认为可协同增强鲜味。山东SCP4的鲜味潜力最为突出，其鲜味氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸)及其衍生物(如甜菜碱)含量显著高于其他样品。河南SCP5则富含鲜味肽(如脯氨酸-谷氨酸、谷氨酸-赖氨酸)和还原型谷胱甘肽。相关性分析进一步证实，天冬氨酸、脯氨酸-谷氨酸、谷氨酸-赖氨酸与感官评价的鲜味强度呈显著正相关。然而，河南SCP5虽然鲜味物质总量丰富，但其鲜味强度在电子舌测试中却较低，这可能归因于其同时含有更高水平的苦味物质(如苯丙氨酸)，形成了滋味拮抗。
3.4. 风味物质的综合关联分析
为探究“咸香融合”的奥秘，研究人员对筛选出的75种香气活性物质和49种非挥发性代谢物进行了斯皮尔曼相关性分析。分析构建了一个多层次、跨感官的协同风味增强网络。首先，在香气物质内部，不同类别的化合物(如酯类和萜类)之间存在强烈的正相关，表明它们可以通过协同作用形成更和谐、浓郁的复合香气。更重要的是，香气物质与滋味物质之间存在显著的跨模态协同效应。例如，鲜味的核心物质谷氨酸，与丁酸乙酯、1-丁醇等香气物质呈正相关。研究表明，某些酯类和醇类能结合到口腔中鲜味受体T1R1/T1R3的挥发性结合域，通过诱导构象变化来放大谷氨酸的感知，从而实现“鲜味-醇香”的跨模态增强。同样，天冬氨酸与苯乙醇(玫瑰花香)的正相关，也体现了鲜味与花香协同提升风味复杂度的作用。此外，γ-谷氨酰肽与谷氨酸的强正相关性，也从分子水平上解释了鲜味肽对基础鲜味的协同增效机制。
这项研究首次系统性地从分子层面揭示了不同产地盐渍辣椒风味特征的差异、成因及其“咸香融合”的内在机制。研究结论明确指出，在品种和加工工艺统一的条件下，地理起源是塑造盐渍辣椒独特风味特征的首要因素。这不仅体现在香气活性物质的种类和含量上，也体现在决定鲜味的关键代谢物谱上。贵州SCP3以其最浓郁复杂的香气(特别是酯类和酚类物质)脱颖而出，而山东SCP4则展现了最高的鲜味潜力。尤为关键的是，相关性分析揭示了核心香气化合物与鲜味代谢物之间存在着广泛而显著的协同效应，这为理解传统发酵食品中“香气增强滋味、滋味衬托香气”的感官体验提供了直接的分子证据。本研究构建的多组学分析策略，为评估和优化盐渍辣椒这类复杂发酵食品的风味质量提供了综合视角和精准工具，其发现对于指导优质原料筛选、优化生产工艺、实现产品风味的定向调控与标准化生产具有重要的科学意义和实际应用价值。
