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顶刊综述：关于香气与食品成分相互作用的最新进展
发布时间：
2026-02-23
来源：
组学加
摘要
背景：香气与食品成分之间的相互作用从根本上决定了香气的释放、稳定性和感知；然而，由于缺乏将分子机制与预测建模以及真实食品的复杂性相结合的统一概念框架，目前的理解仍然支离破碎。现有的研究严重依赖于简化的二元体系，这限制了对多组分基质中协同或竞争行为的解释能力。
范围与方法：本综述系统地阐明了香气与食品成分相互作用的机制，包括非共价相互作用、共价结合以及质量传递效应。提出了一个多尺度、综合性的框架，将挥发性和非挥发性化合物的表征与基于感官的理论建模（阈值法、S 曲线、σ-τ 图和 U 模型）、分子对接和分子动力学模拟相结合，以阐明相互作用机制，并通过多光谱验证来支持机制解释和强化预测性、机制驱动的模型。在此框架内，对香气化合物与主要食品成分（蛋白质、脂质、碳水化合物和多酚）之间的相互作用进行了批判性综合，为有针对性地调节风味提供了机制见解和设计原则。
关键发现与结论：多尺度分析工具和计算技术的最新进展极大地增强了机理理解和预测能力，从而能够更精准地调节香气。然而，大多数研究依赖于简化的模型系统，未能充分反映真实食品的复杂性、界面效应和口腔加工过程。未来的研究应着眼于多组分和结构真实的基质，解决这些实验挑战，并整合多组学、感官科学、预测建模、机器学习、分子模拟和神经成像技术，以指导具有优化风味性能食品的合理设计。
引言
香气是决定食品质量和消费者偏好的最重要因素之一，然而在复杂的食品体系中准确预测和控制香气行为仍然极具挑战性。尽管已有大量研究对关键的香气活性化合物及其感官意义进行了表征，但对于香气化合物在复杂食品基质中的行为却知之甚少。它们的释放、迁移和感知受到与非挥发性成分（包括蛋白质、脂质、碳水化合物和多酚）相互作用的强烈调节，这些相互作用通过多种物理化学途径影响风味的保留、掩盖和增强。如图 1 所示，这些相互作用共同控制着香气释放的动力学和感知结果，构成了食品体系中风味-结构-功能关系的机制基础。
Fig. 1. Conceptual framework of aroma-food ingredient interactions and their mechanistic influences on aroma release and perception.
近年来，在揭示香气与食品成分相互作用的本质方面取得了重大进展，包括风味保持、风味释放的预测建模以及风味增强的机制。然而，对其机制的理解仍有限。香气化合物的结构多样性和食品基质的成分复杂性产生了涉及疏水结合、氢键、静电相互作用、范德华力以及在某些情况下共价反应的复杂相互作用网络。例如，一项关于黏蛋白（一种主要的唾液糖蛋白）的体外研究表明，其添加可使香气与蛋白质的结合增加多达 15 倍，这表明唾液蛋白在香气保持和释放动态中可能具有关键作用；然而，结合位点、可逆性以及对感知结果的影响尚未得到表征。此外，热处理和蛋白质氧化会极大地改变蛋白质的构象，从而影响其结合香气的能力，这一点最近在氧化或加热条件下的肌原纤维蛋白中得到了证实；然而，其分子决定因素（哪些残基、结构变化）仍不清楚。这些具体的例子表明，尽管香气成分之间的相互作用的存在已得到广泛认可，但其机制基础、在加工或消费条件下的动态行为以及在不同基质中的普遍性仍很大程度上未被阐明。
方法论上的障碍进一步加剧了这一知识空白。源自化学分析、感官评估、结构表征和计算模拟的证据往往相互孤立，导致结论支离破碎。同时，二元模型系统占据主导地位，无法充分反映多组分基质中的协同或竞争相互作用，限制了预测模型的发展，并阻碍了将机制见解转化为食品设计。此外，分析、理论和计算技术尚未整合到统一的评估框架中，难以比较方法论的优势、局限性和适用场景。
为应对这些挑战，本综述提出了一种多尺度、综合性的框架来理解香气与成分之间的相互作用。具体而言，其旨在：（1）通过比较分析非共价相互作用、共价结合和质量传递效应，阐明香气与成分相互作用的基本机制；（2）开发一个关键框架，将化学分析、感官信息建模、分子模拟和光谱验证联系起来，以阐明香气与成分之间的相互作用；（3）综合对比关键食品成分（蛋白质、脂质、碳水化合物、多酚）中的相互作用模式，识别成分特异性行为和跨模态影响；（4）通过绘制新兴挑战并确定未来研究方向，提出前瞻性观点，将机制研究与食品设计应用相结合。
亮点
• 食品成分和香气化合物的特性塑造了感知风味的相互作用。
• 系统总结了香气与食品成分相互作用的分子机制。
• 多尺度分析和建模策略阐明了相互作用模式。
• 分子模拟和机器学习增强了相互作用的预测。
• 未来的研究趋势朝着动态和数据驱动的风味设计发展。
链接
https://doi.org/10.1016/j.tifs.2026.105550
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