Elucidation of the sweetening mechanism of sweet orange fruit aroma compounds on sucrose solution using sensory evaluation, electronic tongue, molecular docking, and molecular dynamics simulation

利用感官评价、电子舌、分子对接、分子动力学模拟等方法研究甜橙果实香气化合物对蔗糖溶液的增甜机理（上海应用技术大学）

1. 研究背景与目的

该研究旨在探讨甜橙中的关键香气化合物如何通过味觉-嗅觉交互作用（taste-odor interaction）增强蔗糖溶液的甜味感知。日本INSENT电子舌用于客观量化香气化合物对蔗糖溶液基础味觉特征（甜、酸、苦、鲜、咸等）的影响，并与感官评价、分子模拟结果相互验证。

2. 日本INSENT电子舌核心发现

（1）香气化合物对蔗糖溶液味觉的直接影响

• 甜味增强效应：

  • 电子舌检测到某些甜橙香气化合物（如D-柠檬烯、癸醛、芳樟醇）可显著提升蔗糖溶液的甜味信号强度，即使蔗糖浓度未改变。

  • 可能机制：香气分子通过改变溶液极性或与味觉受体相互作用，间接增强甜味感知。

• 其他味觉调制：

  • 酸味：部分醛类（如己醛）可能轻微抑制酸味信号（与嗅觉-味觉拮抗效应相关）。

  • 苦味：部分萜烯类（如β-月桂烯）可能掩盖苦味，电子舌显示苦味响应值降低。

（2）浓度依赖性

• 低浓度香气化合物（<1 ppm）对甜味的增强效果较弱，电子舌信号变化不显著；

• 高浓度（10–100 ppm）时，甜味信号增幅明显，但可能伴随苦味或涩味增加（如香叶醇）。

（3）协同效应验证

• 电子舌数据与感官评价结果一致：

  • 例如，芳樟醇在电子舌中显示甜味信号提升，与感官小组的“甜感增强”评分显著相关（p<0.05）。

• 与分子对接结果关联：

  • 电子舌检测到的甜味增强化合物（如癸醛）在分子对接中显示与T1R2/T1R3甜味受体有较高结合能，支持其“变构激活”假说。

3. 电子舌与分子机制的关联

• 分子动力学模拟提示：

  • 香气化合物可能通过氢键或疏水相互作用改变蔗糖分子在水溶液中的聚集状态，从而影响其与味觉受体的结合效率（电子舌的甜味信号变化与此一致）。

• 味觉受体激活模型：

  • 电子舌的甜味响应曲线与T1R2/T1R3受体的理论激活阈值匹配，表明部分香气分子（如D-柠檬烯）可能直接或间接调控受体构象。

4. 总结

日本INSENT电子舌数据表明，甜橙香气化合物（如芳樟醇、癸醛）可通过物理化学相互作用显著增强蔗糖溶液的甜味感知，且效果与浓度和分子结构相关。这一发现为食品工业中“风味导向的减糖策略”提供了新技术路径。