《Food Chemistry: X》：Elucidation of flavor codes in citrus fruit peels using electronic sensors, LC-MS/MS, and GC–MS combined with GC-O
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本研究将仿生传感器与目标味觉化合物（有机酸（organic acids, OAs）和游离糖（free sugars, FSs））以及气相色谱-嗅闻-质谱联用（GC–MS-O）的气味化合物分析相结合，以表征七种柑橘果皮（citrus fruit peels, C
本研究将仿生传感器与目标味觉化合物（有机酸（organic acids, OAs）和游离糖（free sugars, FSs））以及气相色谱-嗅闻-质谱联用（GC–MS-O）的气味化合物分析相结合，以表征七种柑橘果皮（citrus fruit peels, CFP）品种。在游离糖（FSs）中，果糖和葡萄糖占主导地位（范围分别为25.68–8.16?mg/g和24.11–7.51?mg/g），而蔗糖在金桔皮（kumquat peel, KP）中含量最高（18.48?±?0.19?mg/g）。柠檬酸和奎宁酸是主要的有机酸（OAs），柠檬酸在KP中达到峰值（2152.38?±?18.84?mg/kg），奎宁酸在柠檬皮（lemon peel, LP）中最高（1018.75?±?15.90?mg/kg）（p??1）。多变量整合将传感器输出与代谢物特征联系起来，为优先选择特定风味应用的柑橘果皮（CFP）类型提供了基于证据的框架。
**论文解读文章**
**研究背景与意义**
柑橘类水果是全球广泛消费的水果之一，其果肉主要用于果汁生产，但加工过程中产生的果皮（CFP）、白皮层和种子约占果实总重量的45%，每年产生约4000万吨副产物。这些副产物常被填埋或排入海洋，造成严重的环境问题和较高的处理成本。柑橘果皮富含抗氧化物质、酚酸、纤维及气味化合物，在食品工业中具有显著的应用潜力。然而，目前对柑橘果皮风味特征的研究存在两个实际空白：第一，关于有机酸（OAs）、游离糖（FSs）和气味活性化合物（OACs）的品种依赖性差异研究通常局限于少数品种或异质实验条件，缺乏跨品种可比性；第二，许多研究仅单独关注气味或味觉组分，而实际产品相关的风味感知和工业适用性由味觉和气味活性成分的共同贡献和相互作用决定。因此，研究人员开展了这项整合研究，旨在通过电子传感（电子舌（E-tongue）和电子鼻（E-nose））与跨平台化学分析（液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）和气相色谱-嗅闻-质谱联用（GC–O–MS））相结合，并利用贡献指标（味觉活性值（TAV）和气味活性值（OAV））量化关键贡献者，进一步通过多变量和基于网络的分析识别品种特异性“风味代谢物特征”，提出一个实用的筛选框架，以指导柑橘果皮的选择。该论文发表在《Food Chemistry: X》上。
**关键技术与方法**
研究人员主要采用了以下关键技术方法（样本来源注明）：1）使用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析七种柑橘果皮（CFP）中的目标有机酸（OAs），包括柠檬酸、奎宁酸等；2）使用气相色谱-质谱（GC-MS）分析游离糖（FSs），包括果糖、葡萄糖和蔗糖；3）采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱（GC-MS）和气相色谱-嗅闻（GC-O）系统分析气味化合物，并计算气味活性值（OAV）和气味贡献率（OC）；4）使用电子舌（E-tongue）（配备酸度、咸度、鲜度、甜度和苦度传感器）分析味觉模式；5）使用电子鼻（E-nose）进行气味模式对比分析；6）应用主成分分析（PCA）、层次聚类分析（HCA）、偏最小二乘判别分析（PLS-DA）、模式猎人分析和去偏稀疏偏相关（DSPC）网络等多变量方法进行数据整合。样本来源：七个柑橘品种（橙子（美国加州）、柠檬（美国加州）、温州蜜柑（韩国济州岛）、天香（韩国济州岛）、红香（韩国济州岛）、哈拉邦（韩国济州岛）和金桔（韩国济州岛））的果皮购自韩国全州当地市场，选取商业成熟度一致、外观均匀的果实。
**研究结果与结论**
**3.1 味觉化合物分析**：通过LC-MS/MS和GC-MS分析游离糖（FSs）和有机酸（OAs），发现果糖和葡萄糖在温州蜜柑皮（MP）中含量最高（分别为25.68±0.60 mg/g和24.11±0.62 mg/g），蔗糖在金桔皮（KP）中最高（18.48±0.19 mg/g）；柠檬酸在KP中最高（2152.38±18.84 mg/kg），奎宁酸在柠檬皮（LP）中最高（1018.75±15.90 mg/kg）。电子舌分析显示，LP酸味强度最高（9.0），红香皮（RP）最低（3.6）；橙皮（OP）和MP甜味强度最高（8.0），KP最低（1.7）。结果表明，果糖和葡萄糖比蔗糖在甜味传感器响应中起更关键作用；有机酸中柠檬酸、苹果酸和奎宁酸对酸味影响最大，但KP中高浓度柠檬酸并未导致相应的高酸味强度，提示了不同有机酸的差异贡献。
**3.2 基于GC-MS的气味化合物分析**：GC-MS共鉴定60种气味化合物，分为酸和酯类（2种）、醇类（12种）、醛类（7种）和萜烯类（32种）。所有CFP中萜烯类占85.39%-99.47%，其中柠檬烯浓度最高，在LP中最高（10,491.04±165.28 μg/kg），RP中最低（485.01±0.84 μg/kg）。α-蒎烯、β-蒎烯、2-蒈烯、3-蒈烯、γ-松油烯和β-月桂烯等为主要萜烯化合物，品种间差异显著。
**3.3 基于电子鼻的气味化合物分析**：电子鼻检测到60种气味化合物，包含7种萜烯、6种酸和酯、13种醇、6种醛、4种酮、9种烃、8种杂环化合物和7种其他。柠檬烯峰面积在所有CFP中均最高，LP中峰面积较低。α-蒎烯仅在OP、MP和LP中检出，β-蒎烯仅在CP和HP中检出。电子鼻与GC-MS结果差异源于两者分析原理和敏感性不同，电子鼻适合快速模式比较，GC-MS适用于精确定量。
**3.4 柑橘果皮中的气味活性化合物（OACs）**：通过GC-O分析，共鉴定出28种气味活性化合物（OACs），涵盖青草、薄荷、柑橘、酸味、甜味和木质等气味类型。LP表现出最高的青草和柑橘气味强度（分别为6和15），CP表现出最高薄荷气味强度（11）。与柑橘气味相关的OACs包括薄荷二烯醇、香茅醛、橙花醛、柠檬醛、3-蒈烯、α-水芹烯、柠檬烯、γ-松油烯、2-蒈烯、δ-松油烯和柠檬烯氧化物。
**3.5 风味贡献与风味编码**：通过计算气味活性值（OAV）和味觉活性值（TAV），并推导气味贡献率（OC）和味觉贡献率（TC），确定了各CFP的关键风味代谢物。OP的风味由OC占90.53%，关键贡献者为柠檬烯（49.97%）、α-蒎烯（15.08%）和2-蒈烯（13.34%）；MP风味中含2-蒈烯（45.55%）、柠檬烯（21.78%）和柠檬酸（13.62%）；LP风味中含2-蒈烯（39.07%）和柠檬烯（25.94%）；CP风味中含柠檬烯（44.11%）、癸醛（10.87%）和α-蒎烯（10.16%）；RP风味中含柠檬烯（37.33%）、癸醛（18.24%）和α-蒎烯（15.74%）；HP风味中OC占68.49%，关键为γ-穆罗烯（27.61%）和柠檬酸（15.09%）；KP风味中TC占68.78%，柠檬酸贡献59.89%，γ-穆罗烯贡献19.47%。总体而言，除KP外，其他品种的风味主要由气味代谢物主导；KP则受味觉代谢物影响更强。
**3.6 多变量分析**：主成分分析（PCA）和层次聚类分析（HCA）将七个CFP分为三个聚类：Cluster I（LP）因高萜烯和奎宁酸含量分离；Cluster II（OP、RP、CP、HP）因较高气味化合物聚集；Cluster III（MP、KP）因富含有机酸和游离糖聚类。偏最小二乘判别分析（PLS-DA）识别出VIP≥1的18种风味代谢物，包括1-己醇、香芹酮、酸和酯类、薄荷二烯醇、γ-松油烯等。模式猎人和去偏稀疏偏相关（DSPC）网络分析揭示了关键风味代谢物间的相关性，如α-蒎烯与柠檬烯正相关（r=0.92），与酸味正相关（r=0.71），与苹果酸负相关（r=-0.62）；柠檬酸与苹果酸正相关（r=0.98），与甜味传感器负相关（r=-0.84）。苦味（SCS）在DSPC网络中连接度最高（度数为11），被认为是风味网络中最具影响力的代谢物。
**讨论与结论**
讨论部分指出，电子传感器输出与代谢物特征间的关联是基于相关性和模型推断，并非直接因果证据；味觉活性值（TAV）/气味活性值（OAV）贡献指标未考虑食品基质中的混合相互作用和跨模态整合。研究总结了局限性，包括未进行感官小组验证，建议未来结合受体分析和感官验证以确认候选生物标志物的感知相关性。
**结论**：本研究利用整合工作流（仿生电子舌/电子鼻、LC-MS/MS和GC-O-MS）结合贡献指标（TAV/OAV和TC/OC）及多变量建模，对七种柑橘果皮（CFP）进行了风味剖析，揭示了品种依赖性指纹，并将CFP分为三个聚类，分别由不同的酸-糖基质和若干关键气味化合物表征（例如，柠檬在金桔皮中达峰值2152.38±18.84 mg/kg，突出了味觉活性组分在品种间的差异）。从应用导向的筛选角度，这些聚类指纹指明了不同配方目标的候选CFP组：Cluster I（LP）适用于追求明亮酸度和清新柑橘前调的配方；Cluster II（OP、RP、CP、HP）可优先用于柑橘风味基质中的香气强化；Cluster III（MP、KP）可作为平衡酸甜产品的候选。研究强调，所报告的多变量关联为基于相关性的指纹，需进一步通过感官验证确认感知水平相关性，并将候选标志物转化为可靠的配方指导。
