食品风味与农产品品质研究是农产品深加工与食品提质领域的核心研究方向，也是衔接农产品原始属性与食品商品价值的关键研究体系。农产品自身的品种特性、种植环境、成熟度及采后处理方式，直接决定其基础风味物质组成与品质基底，而风味物质的种类、含量及配比关系，是评判农产品食用品质、加工适配性与商品等级的核心指标。风味物质主要包含挥发性醛、酮、酯、萜类及非挥发性有机酸、糖类、酚类等活性成分，各类物质的协同配比组成了食品独特的香气与滋味特征。开展食品风味物质研究与应用，可精准厘清农产品风味形成机制与品质变化规律，通过调控加工工艺优化风味组分、规避风味劣变问题。同时，依托风味物质的靶向分析与开发应用，能够实现农产品差异化加工、品质改良，有效解决传统农产品加工风味单一、品质不稳定等问题，为农产品精细化加工、特色风味食品研发及产业提质升级提供重要理论支撑与技术依据。整体筛查层面优先采用电子鼻、电子舌开展风味指纹快速表征。电子鼻获取挥发性气味轮廓，电子舌解析甜、酸、鲜、苦、涩滋味响应，通过PCA、LDA实现样本分组判别，适合大批量样品初筛，快速区分不同工艺、品种、储藏阶段样品差异，但无法鉴定具体化合物，仅做差异预判。
挥发性香气物质是风味组核心检测指标，挥发性代谢组学采用HS‑SPME‑GC‑MS完成VOCs定性定量，鉴定醛、醇、酯、酮、萜烯、呋喃、含硫化合物等组分；OAV气味活性值是核心筛选指标，仅OAV≥1的物质为实际香气贡献物质，避免单纯以物质含量判断风味贡献的误区。再通过PLS‑DA、VIP筛选特征差异标志物，锁定样品特征香气物质，是高水平论文的常用分析手段。
非挥发性呈味物质采用HPLC、LC‑MS靶向定量。主要包括糖组分、有机酸、游离氨基酸、呈味核苷酸、酚类、黄酮、生物碱等，解析甜酸鲜苦涩物质基础。同时搭配基础理化指标，pH、酸度、水分、灰分等，辅助解释加工、发酵过程中物质代谢变化。功能色素与活性成分同步检测，如茶叶花青素、儿茶素，肉制品多酚，白酒酚类物质，打通风味与功能的关联分析。
分领域重点指标：
高阶研究可升级非靶向/广靶代谢组，挖掘未知差异代谢物，结合相关性分析，构建“前体物质‑风味物质‑感官”关联模型，解析风味形成代谢通路。样品层面需严格管控保存条件，挥发性物质样本‑80℃保存，规避反复冻融，设置QC质控，保障数据可靠性，减少实验风险。
文献案例1：基于多组学整合的套袋与不套袋栽培苹果果实品质差异机制研究
英文题目：Analysis of phenomics, metabolomics and transcriptomics reveals the differences in fruit quality between on-tree bagged and non-bagged apples
发表期刊：Food Chemistry（IF:8.5）
发表时间：2025.5
样本类型：烟富3号、烟富8号、寒富三种富士系苹果
基础表型与理化指标：果实单果重、果形指数、果皮色泽、硬度、质构特性；可溶性固形物、可滴定酸、抗坏血酸、总酚、色素、纤维素、果皮蜡质等品质指标。组织形态观测：果实表皮细胞、厚角组织、蜡质层的微观结构（石蜡切片染色技术）
风味物质检测：果实风味指纹图谱（电子鼻、电子舌）果实核心挥发性香气物质（GC-MS）
多组学检测： 多变量统计与机制解析：整合表型组、转录组、代谢组数据，关联分析基因表达、物质积累与表型差异，筛选品质调控核心靶点与关键代谢通路。
本研究以三种主栽富士系苹果为试验材料，系统对比套袋与不套袋栽培模式下苹果果实外观表型、微观组织结构、挥发性香气、糖酸组分、氨基酸代谢的差异，结合转录组与空间代谢组技术，筛选调控果实品质差异的核心基因与关键代谢通路，解析光照环境介导的果实风味与品质形成分子机制，为苹果优质栽培模式优化、套袋工艺改良、果实内外品质协同提升提供理论依据与技术支撑。
果实表型与质构数据显示，不套袋苹果单果重、果皮着色度、果肉硬度等外观品质显著优于套袋果实，遮光处理显著降低苹果外观品质（图1）。微观切片结果表明，套袋遮光会显著改变果实表皮、厚角组织结构，抑制果皮蜡质积累，影响果实组织结构与抗逆性。风味物质定量结果显示，不套袋果实核心挥发性香气物质、可溶性糖含量更高，糖酸配比更协调，风味更浓郁爽口，套袋果实风味偏淡、滋味特征弱化（图2）。空间代谢组图谱直观呈现了蔗糖、苹果酸、山梨醇等关键风味物质在果皮、果肉的差异化分布特征。多组学联合富集分析证实，遮光环境通过调控碳水化合物代谢、氨基酸代谢、次生代谢合成通路重塑果实代谢谱，最终导致两组果实品质显著差异。图1.两组苹果果实外观色泽、质构品质差异对比图。注：直观展示套袋与不套袋果实单果重、着色度、硬度等外观品质差异。
图2.可溶性糖（A）和有机酸（B）的含量。
文献案例2：基于多技术联用的波兰青霉固态发酵黑茶风味与非挥发性代谢物动态解析
英文题目：Characterizing and decoding the dynamic alterations of volatile organic compounds and non-volatile metabolites of dark tea by solid-state fermentation with Penicillium polonicum based on GC–MS,GC-IMS,HPLC,E-nose and E-tongue
发表期刊：Food Research International（IF:7.5）
发表时间：2025.03
样本类型：安化黑茶毛坯固态发酵茶样
基础理化与酶学指标：β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶等关键水解酶活性；茶褐素、茶红素、茶黄素等色素类功能组分。挥发性风味物质：挥发性有机物（VOCs）、19种游离氨基酸靶向定量。
非挥发性代谢物质：儿茶素单体、没食子酸、嘌呤生物碱 。
智能感官分析：电子鼻、电子舌。
本研究从天然茯砖茶发酵体系中分离纯化获得波兰青霉纯菌株，开展黑茶毛坯纯培养固态发酵，以未发酵黑茶毛坯为空白对照，系统追踪完整发酵周期内关键酶活、挥发性香气、游离氨基酸、多酚、生物碱等代谢物的动态演变特征，筛选关键差异风味与功能代谢物，揭示波兰青霉改善黑茶苦涩味、富集特征香气、提升功能品质的代谢机理，为黑茶专用发酵菌株开发、发酵工艺精准优化、风味品质定向调控提供理论依据与技术支撑。
酶活检测结果表明，波兰青霉发酵过程可高效分泌β-葡萄糖苷酶、单宁酶、多酚氧化酶等水解酶，持续降解茶叶大分子底物，为风味物质生成与转化提供关键动力。
非挥发性代谢结果显示，发酵过程中没食子酰化儿茶素持续降解，非没食子酰化儿茶素在发酵前期显著积累，没食子酸呈现先升后降的变化趋势；多数游离氨基酸随发酵进行持续消耗，谷氨酸等鲜味氨基酸阶段性富集，有效丰富茶汤滋味层次、降低苦涩度，生物碱组分动态积累重塑茶汤基础滋味特征（图3）。
挥发性物质共鉴定出185种VOCs，风味代谢呈现显著时序差异，发酵前期以花香、甜香物质为主，中后期吡嗪类特征香气大量富集，风味轮廓随发酵时间持续重塑。PCA、OPLS-DA分析结果显示不同发酵时间样本代谢轮廓区分显著、模型无过拟合，可有效区分各发酵阶段样品差异。KEGG通路富集结果证实差异标志物主要富集于氨基酸降解、脂肪酸氧化、糖苷水解三大核心通路（图3）。整体证明波兰青霉纯菌发酵可通过多通路协同代谢调控，定向优化黑茶香气与滋味品质。
图3.（A）茶叶源P.polonicum（波兰青霉）发酵黑茶茶汤的实物照片；（B）茶汤的色差分析；（C）茶黄素、（D）茶红素和（E）茶褐素含量的变化；（F）电子鼻（E-nose）检测到的传感器响应值雷达图；（G）电子鼻的PCA（主成分分析）得分图；（H）电子舌传感器的PCA得分图；（I）电子舌的雷达图。
文献案例3：基于多技术联用的膳食异亮氨酸改善草鱼肌肉风味品质的机制解析
英文题目：Analyzing the effect of dietary isoleucine on characterization of flesh flavor using a combination method of E-tongue, E-nose, and GC-MS
发表期刊：Food Chemistry（IF:8.5）
发表时间：2026
样本类型：草鱼（Ctenopharyngodon idella）背部肌肉
智能感官分析：肌肉的酸、甜、苦、鲜、咸等滋味轮廓（电子舌）、肌肉中挥发性化合物（电子鼻）的整体气味指纹。挥发性风味物质：挥发性有机物的定性与半定量、关键风味物质(ATP、ADP、AMP、肌苷（HxR）、次黄嘌呤（Hx）等核苷酸及核苷)的含量检测
脂肪酸代谢相关指标：游离脂肪酸（Free fatty acid）、脂肪酸合成酶（FAS）、肉碱棕榈酰转移酶I（CPT1）的含量；脂肪酸合成与氧化相关基因的mRNA表达水平；脂肪合成与转运相关蛋白的蛋白表达水平。
本研究以草鱼为模型，设置6个异亮氨酸梯度进行为期9周的养殖实验。首先，利用电子舌和电子鼻分别评估肌肉的滋味和气味轮廓；其次，采用GC-MS鉴定挥发性风味化合物，并测定核苷酸含量；最后，深入探究异亮氨酸对脂肪酸合成（从头合成途径）、脂滴-线粒体互作（AMPK-Rab8a-PLIN5信号轴）以及线粒体β-氧化等脂肪酸代谢关键环节的影响。通过整合风味评价与分子调控数据，全面解析异亮氨酸改善鱼肉风味的整体效应与内在机理，为利用营养策略精准调控养殖鱼类肌肉品质提供科学依据。
本研究通过电子舌（图4）分析发现，适宜剂量（7.47g/kg）的异亮氨酸显著提高了草鱼肌肉鲜味（NMS）和甜味（ANS）传感器响应值，同时显著降低了酸味（AHS）和苦味（SCS）响应值（p<0.05），表明整体滋味轮廓得到明显改善。电子鼻分析（图5）进一步显示，7.47g/kg异亮氨酸显著降低了硫化物（S4传感器）和腐败指标三甲胺（TMA）的含量，同时增加了芳香类化合物（S6传感器）的响应值，优化了肌肉整体气味。
GC-MS鉴定出28种挥发性化合物，适宜异亮氨酸显著降低了具有刺激性腥味的醛类（壬醛、己醛）和土腥味醇类（1-辛烯-3-醇）的相对含量，同时增加了果香/花香酮类化合物的相对含量。在核苷酸水平上，异亮氨酸显著提高了ATP、ADP和AMP的含量，同时显著降低了与苦味相关的次黄嘌呤（Hx）含量。
在脂肪酸代谢层面，异亮氨酸显著提高了游离脂肪酸和脂肪酸合成酶（FAS）含量，上调了脂肪酸从头合成关键基因（Srebp1，PPARγ，Fas，ACC，SCD1）的mRNA水平和关键蛋白（DGAT2，GPAT4）的表达水平。进一步研究发现，异亮氨酸显著上调了脂肪酸转运蛋白（FAT/CD36，FABP1,FATP1）、线粒体融合蛋白MFN2及肉碱棕榈酰转移酶（CPT1）的表达，促进了脂肪酸从脂滴向线粒体的转运和β-氧化。
分子机制层面，异亮氨酸显著提高了p-AMPK/T-AMPK比值，并上调了Rab8a、Fsp27和PLIN5的蛋白表达水平，表明其通过激活AMPK-Rab8a-PLIN5信号轴介导脂滴-线粒体互作。
综上，膳食异亮氨酸通过优化挥发性风味组成、提升呈味核苷酸含量以及调控脂肪酸合成与氧化代谢，从多个维度综合改善了草鱼肌肉风味品质。
图4.基于电子舌（E-tongue）分析日粮异亮氨酸（Ile）对鱼肉风味特征的影响。
图5.基于电子鼻（E-nose）分析日粮异亮氨酸（Ile）对鱼肉风味特征的影响。
[1]ZHAO Y, TANG Y, QU R, et al. Analysis of phenomics, metabolomics and transcriptomics reveals the differences in fruit quality between on-tree bagged and non-bagged apples[J]. Food Chemistry, 2026, 505: Article 147657. DOI:10.1016/j.foodchem.2025.147657.[2]ZHANG X, LU X, HE C, et al. Characterizing and decoding the dynamic alterations of volatile organic compounds and non-volatile metabolites of dark tea by solid-state fermentation with Penicillium polonicum based on GC–MS, GC-IMS, HPLC, E-nose and E-tongue[J]. Food Research International, 2025, 209: Article 116279.DOI:10.1016/j.foodres.2025.116279.[3]REN K, ZHOU X, FENG L, et al. Analyzing the effect of dietary isoleucine on characterization of flesh flavor using a combination method of E-tongue, E-nose, and GC–MS[J]. Food Chemistry, 2026, 520: Article 149817. DOI:10.1016/j.foodchem.2026.149817.