花果类天然产物特征香气组成与香韵结构的相互协同作用机制研究

The relationship between the characteristic aroma compounds and note attributes of flower and fruit natural products was not clear, so was the formation regulation of the characteristic aroma.In the present study, the natural flowers and fruits were investigated to explore the interaction mechanism between the aroma compounds and note attributes, and the correlation among different notes by the technology of electronic nose, gas chromatography-mass spectrophy and gas chromatography -olfactometry. The multivariate statistics analysis (partial least squares and support vector machine) was applied to study and explain the formation mechanism of the characteristic aroma compounds in these natural products. It will be guide the design of a new flavor system, and the characteristics aroma of these flowers and fruits could be effectively controlled. It turned out that no report about the combination of theoretical and experimental research on the formation mechanism of aroma compounds and note attributes had been available except the work from our research group. A better comprehension of this study will be significantly helpful for achieving precise match between the aroma molecules and note attribute. The research results will enrich and develop the theory of designing flavor molecules.

针对目前花果类天然产物的特征香气成分与香韵结构之间的关系不清楚，特征香气的形成机理不明确等科学问题，本项目旨在以花果类天然产物为研究对象，借助于香气指纹、顶空气相色谱质谱和气相色谱嗅辨等技术，研究其不同香气成分与香韵结构之间相互作用机制，探究香气成分的种类和含量与香韵结构之间的关系以及不同香韵之间的相互协同作用。同时，结合化学计量学理论体系中偏最小二乘、支持向量机方法对天然产物特征香气的形成机理进行系统的研究，进一步从理论上解释和探讨天然产物特征香气的形成规律，并用其指导设计新的香精体系，从而实现对花果类香精特征香气的有效调控。而通过理论和实验相结合的方法研究花果类天然产物特征香气组成与香韵结构的协同作用机制及特征香气形成规律，除本课题组发表的文章和预研工作外，尚未见国内外文献报道。通过本项目的研究，不仅可以实现香气分子与香韵结构的精确匹配，而且有助于丰富和发展香精分子的设计理论。

本项目旨在通过实验研究和理论分析相结合的方法系统地研究以天然的花类（如玫瑰、菊花等）、果类（如苹果、甜橙等）为主要研究对象，通过GC-MS、GC-O等鉴定花果类特征香气成分，研究天然产物的不同香气成分与香韵结构之间的作用机制，并用其指导设计新的香精体系。结果表明，玫瑰中通过GC-O和GC-MS分析，筛选出平均强度> 2的香气成分38种，其中香茅醇、香叶醇、橙花醇、芳樟醇、苯乙醇、松油醇、橙花叔醇、金合欢醇、甲酸香茅酯等主要香气贡献成分；菊花中筛选出平均强度> 2的香气成分44种，其中β-月桂烯、α-水芹烯、dl-柠烯、异松油烯、γ-荜澄茄烯、α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、桧烯、芳樟醇、D-葑醇等贡献了花香、青香、药香、果香、木香等香气；苹果中筛选出20种酯类化合物，包括丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丁酯、2-甲基丁酸乙酯、2-乙基丁酸乙酯、2-甲基丁酸丙酯、己酸乙酯和乙酸己酯等苹果汁中的主要香气化合物(AI≥4.00)；甜橙中共检测到40种香气成分，包括己醛、反式-2-己烯醛、庚醛、α-蒎烯、反式-2-庚烯醛、月桂烯、己酸乙酯、D-柠檬烯、反式-2-辛烯醛等主要香气成分。进一步，研究了香气成分之间的协同作用，结果表明玫瑰中香叶醇、乙酸香茅酯、丁香酚和甲基丁香酚与醇类香基混合后对整体香气具有协同作用效果。香茅醇、橙花醇、己醛、玫瑰醚与醇类香基混合后对整体香气具有加成效果。乙酸香叶酯与醇类香基混合后对整体香气具有减弱效果；菊花中研究D-葑醇加入前后对萜烯香基阈值的影响，表明加入高、中、低浓度的D-葑醇分别导致萜烯香基阈值下降2.41倍、9.44倍、和19.93倍，说明特定化合物的浓度决定了其对香气重组的整体香气的贡献程度，添加不同浓度的D-葑醇改变了萜烯香基的嗅觉阈值；苹果中15个酯类组成的二元混合物，具有相似结构的组合之间更可能呈现添加效应，而具有不同结构的组合则呈现掩蔽效应；甜橙中香气化合物两两混合后，大多具有加成效应，协同效应比较少见。而OAV值近似为1的香气物质也会对混合物的香气产生显著影响。