文献解读 |《不止香气！白兰地的『口感』由谁决定？广靶代谢组学揭示等级差异的化学基础》

期刊介绍

《Food Chemistry: X》是Elsevier出版社2023年推出的开放获取食品化学新刊，涵盖食品化学、食品组学、风味科学等前沿方向，为食品化学领域研究成果提供高影响力的国际传播平台。2026年影响因子9.2，JCR Q1区，中科院1区（农林科学；应用化学1区、食品科技1区）。

导读

白兰地以其丰富的香气、独特的口感和复杂的口感体验深受消费者喜爱。从VS到VSOP再到XO，等级提升意味着更长的橡木桶陈酿时间和更复杂的感官特征。但究竟是什么化学变化驱动了这种感官差异？此前研究多聚焦于个别非挥发性化合物，缺乏对整体化学组成与感官属性关系的系统性解读。

本研究由江南大学酿造微生物与应用酶学实验室（Ke Tang团队）联合张裕集团完成，采用感官描述分析与广泛靶向代谢组学相结合的方式，对CVS、CVSOP、CXO10、CXO15四种等级白兰地进行了系统研究，鉴定682种非挥发性代谢物，发现164种等级特异标志物，其中112种与口腔味觉感知直接关联，首次系统揭示了白兰地等级差异的化学基础。

研究亮点

✦训练12人感官小组（6点量表），发现高等级白兰地平滑度与甜度显著提升、灼烧感与苦味显著下降（|r|>0.8）

✦ LC-MS/MS广泛靶向鉴定682种非挥发性代谢物，酚类化合物占44.58%（304种）、脂质占11.88%（81种）

✦ Mfuzz聚类将448种显著代谢物归入6个积累模式群，揭示等级依赖的代谢变化轨迹

✦ PLS-DA（R²X=89.8%, Q²=98.5%）锁定164种等级特异标志物，其中酚类75种、糖类22种

✦ ChemTastesDB数据库关联112种味觉活性化合物：酚类贡献苦味、糖类与酚酯贡献甜味、有机酸贡献酸味

一、研究背景

白兰地是六大蒸馏酒之一，以葡萄发酵、蒸馏、橡木桶陈酿和调配为工艺核心。按陈酿时间长短分为VS（Very Special）、VSOP（Very Superior Old Pale）和XO（Extra Old）等市场等级，等级越高意味着陈酿时间越长、感官特征越复杂。

白兰地的感官品质，尤其是口腔感官特征（平滑度、甜度、灼烧感、涩感），对整体质量和吸引力至关重要。这些感官属性与白兰地中的非挥发性化合物密切相关，这些化合物主要来源于橡木桶在陈酿过程中的释放。木质来源的酚类、糖类和萜类化合物的萃取，对白兰地的化学组成和感官特征塑造起着关键作用。

此前研究已鉴定出一些影响白兰地口感的非挥发性化合物，如二氢脱氢双松柏醇和白兰地单宁A等酚类化合物（增强甜味），刺槐素等木脂素（苦味），以及苦甜三萜酸类似物等（苦味）。但这些研究主要聚焦于特定化合物，缺乏对整体化学组成与复杂感官感知之间关系的全局性理解。

代谢组学作为一种高通量分析工具，具有灵敏度和分辨率高的优势，已有效应用于葡萄酒和威士忌等酒精饮料的化学特征解析。然而，尚无任何研究将代谢组学与感官分析系统性整合，以全面表征不同等级白兰地的化学组成和感官属性。

二、材料与方法

(一) 样品

本研究选用4种商业白兰地（各3个独立批次），均为张裕葡萄酒公司（烟台）以白玉葡萄（Ugni Blanc）为原料生产，酒精度统一为40%（v/v），在法国利木赞橡木桶中陈酿。等级分别为CVS（VS级）、CVSOP（VSOP级）、CXO10（XO级，10年陈酿）和CXO15（XO级，15年陈酿）。样品在20±2℃暗处直立密封保存，避免光降解和蒸发。

(二) 感官评价

招募12名经过培训的评估员（5男7女，18-25岁），经过概念熟悉、参考标准化和盲验证三个阶段培训。使用40%乙醇水溶液配制标准化参考溶液：蔗糖（甜度）、柠檬酸（酸度）、咖啡因（苦味）、明矾（涩感）、乙醇梯度（灼烧感）、甘油（平滑度），按6点量表（0=无，6=极强）进行评价。正式评价时佩戴鼻夹以消除嗅觉干扰，每份样品2mL，涂布舌面10s后吐掉或吞下，用水和无盐饼干漱口，间隔5分钟休息。

(三) 广泛靶向代谢组学

样品冻干后用1mL 70%甲醇（含2-氯-L-苯丙氨酸内标）复溶，涡旋15min后冰水超声10min，12000rpm离心10min，0.22μm过滤。LC-MS/MS分析采用SCIEX ExionLC AD液相系统配合Applied Biosystems 4000 Q TRAP质谱，SB-C18分析柱（1.8μm，2.1×100mm），梯度洗脱：0-9min（5%-95% B），流动相A为0.1%甲酸水溶液，B为含0.1%甲酸的乙腈。正/负离子模式MRM检测，代谢物鉴定基于自建数据库（MWDB）和公共数据库（MassBank、KNApSAck、HMDB等），按匹配准确度分为三个置信等级。

(四) 统计分析

使用SIMCA软件进行PCA、HCA和PLS-DA分析；使用OriginPro 2023绘制雷达图；IBM SPSS 22.0进行单因素方差分析。Mfuzz聚类分析448种显著代谢物（p<0.05），PLS-DA模型通过200次置换检验验证可靠性。

三、主要结果

(一) 不同等级白兰地的感官特征

感官评价结果显示，最低等级CVS的酒精灼烧感（4.32）、涩感（3.02）和苦味（3.75）显著最高，而最高等级CXO15的平滑度（2.55）、甜度（2.81）和酸味（2.09）显著增强。中间等级CVSOP和CXO10呈渐进过渡。酒精灼烧感（p<0.001）、涩感（p<0.01）、平滑度（p<0.01）和甜度（p<0.01）是最具区分度的感官属性，突显了等级对口感受感的深刻影响。

相关性分析表明，感官属性与等级之间存在强关联（|r|>0.8）。随着等级提升，酸度、黏度和平滑度评分上升，而苦味、涩感和酒精灼烧感下降。这一结果证实了更长陈酿时间能够提升感官吸引力。

不同等级白兰地七项口腔感官属性雷达图及等级-感官属性Pearson相关性热图

(二) 非挥发性代谢物全景

LC-MS/MS广泛靶向分析共鉴定682种非挥发性代谢物，归入10个结构类别。酚类化合物占主导（44.58%，304种），以酚酸（139种）和黄酮（81种）为主；其次是脂质（11.88%，81种）、糖类（8.94%，61种）、有机酸（8.06%，55种）、生物碱（5.72%，39种）、萜类（5.43%，37种）、核苷酸（4.40%，30种）、氨基酸（4.25%，29种）、醌类（2.05%，14种）及其他（4.69%，32种）。

PCA和HCA显示不同等级白兰地具有明显聚类模式。XO级样品沿第一主成分分离，CVS/CVSOP和CXO10/CXO15形成凝聚子群，与感官雷达图中的感官属性分化一致，表明非挥发性代谢物支撑了感官品质分级。

682种非挥发性代谢物圆形打包图、PCA得分图和HCA热图

(三) 等级依赖的代谢积累模式

Mfuzz聚类分析将448种显著代谢物（p<0.05）分为6个群。Cluster 1、2、3随等级升高呈渐进富集：Cluster 1在低等级缓慢积累、高等级急剧上升；Cluster 2在所有等级均匀上升；Cluster 3在中等级稳步增长后在高等级趋于平台。Cluster 4、5、6呈相反趋势：Cluster 4（含咖啡酸乙酯等）随等级升高而下降；Cluster 5和6呈钟形趋势，在中等级达到峰值。

这些代谢变化与感官分析结果相互印证。脂肪酸、酚酸和单糖的增加可能与橡木桶成分迁移或陈酿过程中新生物质有关，与高等级白兰地平滑度、酸度和甜度增强一致。相反，咖啡酸乙酯在高等级下降伴随涩感和苦味降低，提示等级依赖的酚类代谢物变化与白兰地感官品质相关。

448种显著代谢物按Mfuzz聚类分为6个积累模式群（Z-score标准化）

(四) 等级特异代谢标志物

PLS-DA模型稳健性良好（R²X=89.8%，R²Y=99.6%，Q²=98.5%），200次置换检验证实模型可靠性。VIP>1且p<0.05筛选出164种等级特异代谢物，以酚类化合物（75种）为主，其次为糖类及其衍生物（22种）、有机酸及其衍生物（13种）。

不同等级具有特征性代谢签名：CVS中最丰富的化合物为赤藓糖醇、D-甘露糖醇、十一烷酸和2-羟基异己酸，反映早期代谢特征；CVSOP中丁香醛、对香豆醛、阿魏醛和松柏醛浓度较高；CXO10富含寡糖（蔗糖、麦芽糖、异麦芽糖等），可能与焦糖添加有关；CXO15含有大量酚酯类（没食子酸乙酯、肉桂酸乙酯和对羟基苯甲酸乙酯等），是陈酿深化和橡木桶交互的标志。

许多差异代谢物与感官相关，如酚醛类（影响涩感和苦味）和寡糖（贡献甜度和黏度），与雷达图和代谢富集模式一致，为白兰地等级鉴定和质量控制提供了潜在生物标志物。

PLS-DA得分图、置换检验验证及164种等级差异代谢物圆形热图

(五) 化学组成与口腔感官关联

利用ChemTastesDB数据库鉴定112种与味觉关联的代谢物。超过半数贡献苦味，其余贡献甜味、酸味或组合味觉。本研究聚焦五类关键化合物：

酚类化合物：共鉴定49种味觉酚类分子，包括酚酸及衍生物、香豆素、黄酮和木脂素。18种酚酸和酚酯（如没食子酸、原儿茶酸）为苦味或酸味化合物，浓度随等级升高。28种香豆素中9种为苦味化合物（esculetin、伞形花内酯、香豆素等），浓度在数十至400μg/L之间，可协同增强苦味感知。24种木脂素中，刺槐素和刺槐苷是低等级中含量最高的苦味化合物，而二氢脱氢双松柏醇作为甜味木脂素在高等级中最丰富，在约2mg/L浓度下贡献甜味并降低乙醇灼烧感。

糖类及衍生物：22种甜味化合物（9种寡糖、6种单糖、7种糖醇）。7种甜味寡糖呈等级依赖变化，在CXO10达到峰值，麦芽糖和蔗糖趋势尤为明显。甜味单糖（葡萄糖、果糖、半乳糖、索尔沃斯、甘露糖）随等级升高，在CXO15达到最高。

氨基酸及衍生物：鉴定29种氨基酸化合物。芳香族氨基酸如L-脯氨酸、L-苏氨酸和L-丝氨酸赋予甜味，L-谷氨酸和L-天冬氨酸贡献鲜味和酸味，L-精氨酸、L-苯丙氨酸和L-酪氨酸则与苦味相关。但这些氨基酸的味觉阈值通常超过数百mg/L，在白兰地中的浓度可能限制其对味觉的实际影响。

有机酸及衍生物：10种有机酸与味觉关联。琥珀酸、苯甲酸、苹果酸、乳酸、柠檬酸、己二酸和草酸贡献酸味；奎宁酸和胡椒基酸与苦味相关。乳酸和草酸呈钟形变化，在CVSOP达到峰值；其他有机酸在XO等级中更突出，源于长期陈酿过程中橡木桶成分的萃取。

萜类：鉴定4种关键化合物——23-O-没食子酰拉君宁、阿菊宁、巴林酸和巴托酸。23-O-没食子酰拉君宁和阿菊宁贡献甜味，浓度随等级升高而下降；巴林酸和巴托酸诱导苦味，浓度随等级升高而增加。

味觉活性化合物分类树状图与弦图、四等级Z-score标准化聚类热图

四、结语

本研究首次系统性整合感官描述分析与广泛靶向代谢组学，全面解析了白兰地等级间的化学组成差异与感官品质关联。高等级白兰地表现出增强的甜度、酸度和平滑度，低等级则呈现更高的酒精灼烧感、涩感和苦味，感官属性与等级间存在强相关性（|r|>0.8）。

682种非挥发性代谢物中，酚类化合物和糖类主导了化学特征；164种等级特异标志物揭示了陈酿过程中的代谢演变；112种味觉活性化合物阐明了口腔感官的化学基础。该研究为白兰地质量控制提供了潜在生物标志物，也为风味化学领域提供了从化学复杂性到感官感知的分析框架。

未来研究需采用优化提取协议和绝对定量方法，通过剂量-阈值因子计算和感官重建实验，验证各化合物的实际感官贡献，进一步夯实化学-感官关系的科学基础。

论文信息

标题：Determination of non-volatile metabolic profiles and their sensory relevance in different grades of brandy through widely targeted metabolomics

作者：Yue Ma, Yuhao Liu, Baochun Zhang, Chunhua Shen, Lina Yu, Yan Xu, Ke Tang

单位：Lab of Brewing Microbiology and Applied Enzymology, School of Biotechnology and Key Laboratory of Industrial Biotechnology of Ministry of Education, Jiangnan University; ChangYu Group Company Ltd.

DOI：10.1016/j.fochx.2026.103889

链接：https://doi.org/10.1016/j.fochx.2026.103889