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西农葡萄酒学院院长陶永胜教授《JAFC》封面论文揭示干红葡萄酒中β-大马士酮甜香的协同增强机制
发布时间：
2026-09-17
来源：
科学私享
ScienceShare ｜ 科学私享
干红葡萄酒中β-大马士酮甜香的协同增强机制
导 读
2026年7月27日，西北农林科技大学葡萄酒学院陶永胜教授团队在国际食品Top期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（Q1，IF=6.7）发表题为“Sweet Aroma Synergistic Enhancement Mechanism of β Damascenone in Dry Red Wine”的研究性论文。2026年9月9日被选为封面论文。
香气是影响葡萄酒消费者选择、感知与接受度的重要因素，其中焦糖、蜂蜜、果脯等“甜香”特征尤其受到消费者青睐。葡萄酒中的甜香并非由单一物质决定，而是由数百种挥发性化合物共同塑造，其化学结构、含量及相互作用均会影响整体香气特征和甜味感知。近年来，分子感官分析发现，β-大马士酮（β-damascenone）是多种酒类和食品甜香形成的重要挥发性标志物，具有极低的嗅觉阈值，可呈现烤苹果、蜂蜜、焦糖、葡萄干和李子等香气特征，并与冰酒、干红葡萄酒等产品中的甜香表现密切相关。然而，β-大马士酮在干红葡萄酒中如何通过与其他香气化合物相互作用进一步增强甜香，目前仍缺乏系统解释。
葡萄酒香气物质之间可能产生加和、竞争、协同或拮抗效应。部分化合物即使自身浓度低于嗅觉阈值，也可能通过与其他关键香气物质协同作用，对整体香气产生显著贡献。β-大马士酮、2,3-丁二酮、酯类和内酯类被认为是甜香增强过程中值得重点关注的化合物。
基于此，本研究以新疆马瑟兰干红葡萄酒为对象，首先筛选关键香气物质，并通过阈值、S曲线和σ–τ图等感官方法评价β-大马士酮与关键香气物质之间的协同水平及其重要性。进一步结合分子对接和分子动力学模拟，解析β-大马士酮及其二元混合物与嗅觉受体OR52D1和OR1A1之间的结合与相互作用，从感官评价和分子机制两个层面揭示其增强干红葡萄酒甜香感知的潜在机制。
成果介绍
近日，西北农林科技大学陶永胜教授团队在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》发表研究，围绕干红葡萄酒中一个颇有意思的问题展开：为什么一些本身香气并不突出的挥发性成分，与关键香气物质搭配后，却能让“甜香”变得更加明显？研究以新疆吐鲁番产马瑟兰干红葡萄酒为对象，将分子感官分析、嗅觉阈值测定、分子对接和分子动力学模拟结合起来，重点解析β-大马士酮（β-damascenone）的甜香协同增强机制。
β-大马士酮是葡萄酒中重要的C13-降异戊二烯类香气物质，嗅觉阈值极低，常与苹果、蜂蜜和甜香等感官特征联系在一起。研究人员首先利用GC-O、GC-MS等技术分析不同陈酿年份的马瑟兰干红葡萄酒，并结合风味稀释因子FD和气味活度值OAV筛选关键香气化合物。结果显示，β-大马士酮具有很高的OAV和FD值；异戊酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯、乙酸异戊酯、2,3-丁二酮以及多种内酯等同样对葡萄酒香气具有重要贡献。进一步研究选取β-大马士酮、乙酸异戊酯、2,3-丁二醇和苯乙醇等甜香相关物质，考察它们与其他关键香气物质之间的相互作用。
通过阈值法、S曲线和σ–τ图三种感官方法，研究发现，关键甜香物质形成二元或三元组合后，整体上以协同效应和加和效应为主。按照阈值法和S曲线结果，在115种组合中，有86种表现为协同或加和效应，占74.782%。其中，β-大马士酮的作用尤为突出。β-大马士酮分别与2,3-丁二醇和2,3-丁二酮组合时，实验阈值与理论阈值之比分别仅为0.103和0.085，是所有组合中协同作用最明显的两组。与此同时，含β-大马士酮的二元、三元和四元体系中，约91%的组合仍以β-大马士酮的香气特征占主导，主要表现为蜂蜜、甜果香等。这说明β-大马士酮在复杂香气体系中具有很强的“核心香气”作用。
为什么2,3-丁二醇、2,3-丁二酮这些单独作用相对较弱的成分，却能放大β-大马士酮的甜香？研究进一步把目光投向人体嗅觉受体OR52D1和OR1A1。
分子对接显示，β-大马士酮能够深入占据嗅觉受体的主要疏水结合口袋，并通过疏水作用和范德华力与受体稳定结合。其与OR52D1和OR1A1的结合能分别达到−60.269和−46.160 kcal/mol，在研究的多种甜香物质中表现出较强结合亲和力。相比之下，2,3-丁二醇和2,3-丁二酮单独与受体结合较弱。
有意思的是，当三种分子共同存在时，情况发生了变化。β-大马士酮仍占据受体的主要疏水位点，而2,3-丁二醇或2,3-丁二酮并不会将其“挤走”，而是进入附近的次级疏水位点，与受体以及β-大马士酮共同形成稳定的“核心配体—受体—辅助配体”结合模式。辅助香气分子的进入增加了结合口袋中的疏水接触面积，同时减少局部构象波动，使整个复合物更加稳定。
100 ns分子动力学模拟进一步支持了这一结果。各体系在约50 ns后逐渐达到平衡，而含β-大马士酮的三元体系表现出较好的构象稳定性。特别是β-大马士酮—2,3-丁二酮—OR52D1体系，其结合自由能随模拟时间由−52.487 kcal/mol进一步降低至−60.055 kcal/mol。能量分解显示，范德华力和疏水相互作用是驱动这种协同结合的主要力量。
这项研究从“感官协同”进一步深入到“受体结合”，为解释复杂食品香气中“低含量成分为什么也能发挥重要作用”提供了新的分子证据。对于葡萄酒生产而言，研究也提示，通过发酵菌株组合、苹果酸-乳酸发酵等方式合理调控β-大马士酮、2,3-丁二醇和2,3-丁二酮等香气成分，可能成为提升甜香表现的一条思路。当然，本研究目前主要考察了OR52D1和OR1A1两种嗅觉受体，作者也指出，未来仍需要引入更多嗅觉受体，对这一协同机制进行进一步验证。
图文赏析
图形摘要
原文链接
https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6c06039
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