北京工商大學黃明泉教授：解碼天然香氣“分子密碼”

4月23日，2026中國香料香精科學技術大會科技創新交流論壇上，北京工商大學黃明泉教授帶來《天然香料香氣小分子分析技術及其應用》主題分享，以分子感官科學為核心，拆解天然香料從“定性定量”到“感官互作”的全鏈條技術體系，前瞻多模態感官組學與AI融合的產業未來，為香料香精行業高質量發展提供硬核科技支撐。

黃明泉教授指出，風味體驗屬于化學感官效應，起源于化學分子與口鼻部生物界面的相互作用，深刻影響消費者的接受度。要破解風味的“密碼”，核心在于回答三個問題：有什么香氣成分？結構如何？含量多少？為此，他展示了從樣品選擇到感官驗證的八步分子感官組學流程，并以芝麻香型白酒為例，首次通過GC-O（氣相色譜-嗅聞聯用）、定量分析、香氣重組與缺失實驗，精準鎖定了關鍵香氣活性成分。

在前處理環節，黃明泉重點介紹了多種高效、綠色的提取與濃縮技術。 溶劑萃取方面，加速溶劑萃取（ASE）可在高溫高壓下將溶劑消耗量減少90%以上。超臨界與亞臨界流體萃取則憑借低溫、無污染的優勢，特別適合天然產物分離。蒸餾提取中，同時蒸餾萃取（SDE）實現了提取與萃取同步，而溶劑輔助風味蒸發（SAFE）能保留樣品逼真的原香。吸附萃取領域，頂空固相微萃取（HS-SPME）已成為成熟手段，新一代SPME Arrow靈敏度比傳統纖維提高10倍以上，整體材料吸附萃取（MMSE）則對極性和非極性物質均有良好吸附能力。

在定性定量分析方面，黃明泉展示了GC-MS、GC×GC、GC-O/MS、離子遷移譜（GC-IMS）及硫/氮化學發光檢測器等多種先進儀器。 定性采用保留指數（RI）、質譜與香氣特征比對。定量則通過內標法、外標法及同位素內標法實現精準測定。感官互作分析中，芳香提取物稀釋分析（AEDA）獲得稀釋因子（FD），香氣活性值（OAV）大于等于1.0作為初步篩選標準，再通過重組與缺失實驗驗證關鍵香氣成分。黃明泉團隊還深入研究了風味成分之間的相互作用，發現氫鍵和范德華力是主要作用力，例如乳酸與4-乙基苯酚等成分之間通過不同強度的氫鍵產生協同或掩蓋效應。

黃明泉特別指出了當前研究中存在的三大問題：其一，計算香氣活性值時使用的閾值大多來自空氣或水等簡單基質，與被測樣品的真實環境不匹配；其二，普遍忽略了風味分子之間及其與食品基質的互作，也無法解釋一些FD值很高、OAV大于1.0的化合物（如苯乙醇）并非關鍵香氣活性成分；其三，完全忽略了無味揮發性成分對整體風味的影響——尤其是白酒這類蒸餾酒，無味物質同樣不可忽視。

展望未來，黃明泉團隊已在嗅覺受體機制和腦電技術上取得突破。 他們測定了不同構型葫蘆巴內酯的香氣特征與閾值，并確證該物質能激活嗅覺受體OR8D1，明確了活性口袋及關鍵作用位點。同時，腦電技術被引入風味互作研究，發現大腦額葉和枕葉對香氣刺激高度敏感，白酒風味物質的交互作用與alpha波段腦電活動存在相關性。這為低于感知閾值的風味識別、食品風味客觀評估及創新研發提供了全新工具。

黃明泉最后強調，風味與健康天然密切相關，未來研究需聚焦于基質中真實閾值、多組分互作機制以及嗅覺和味覺的腦科學機制，才能真正實現風味科學的精準化與智能化。

深度專訪｜黃明泉：精準解析香氣小分子，錨定香料產業高質量發展新方向

本次大會期間，中國香妝融媒體/中國美膚科學傳播平臺Bioπ特邀黃明泉教授進行深度專訪，圍繞天然香料香氣小分子分析的核心價值、AI賦能、本土香料特色、技術趨勢與安全應用等行業焦點問題，帶來權威專業解答。

中國香妝：您的報告主題是天然香料香氣小分子的分析技術。請您先為大家科普一下，為什么精確分析天然香料中的“香氣小分子”如此重要？這直接關系到產品開發、質量控制以及真偽鑒別等哪些關鍵環節？

黃明泉：這是非常專業且切中要害的問題。精確分析天然香料中的“香氣小分子”（通常指揮發性有機化合物，如萜烯、酯類、醛類、酮類等），本質上是對天然香料進行“化學指紋圖譜”的解析。這項工作之所以至關重要，是因為它直接決定了產品開發的科學性、質量控制的可靠性以及真偽鑒別的精準度，可以指導產品開發從“經驗調香”到“理性設計”，確保產品質量的批次一致性與安全性，打擊摻假與欺詐。

香氣小分子是天然香料的“物質基礎”和“信息載體”。沒有精確的分子層面分析，對天然香料的管理就只能停留在感官評價的模糊層面，無法應對現代工業化生產、供應鏈復雜化和高端市場防偽的挑戰。因此，這項技術是現代化香料工業的基石。

中國香妝：隨著AI技術的發展，香氣分析產生的大數據如何更好地服務于香精配方的人工智能設計？

黃明泉：香氣分析產生的大數據與AI的結合，正推動香精配方設計從“經驗主導”走向“科學預測”。它并非要取代調香師，而是成為一個強大的“智慧引擎”，通過三大核心能力——深度理解（從“是什么”到“為什么”）、創意生成（從“經驗直覺”到“數據靈感”）與全面優化（從“反復試錯”到“精準制導”），來重構整個研發流程。

香氣大數據與AI的結合，正讓香精配方的設計變得更快、更省、更準、更新。它能將“嗅覺體驗”這一抽象的藝術表達，轉化為可被AI高效學習和創造的“可計算問題”。

未來，AI將不僅是一個功能強大的“數字調香助手”，更可能徹底重塑整個產業的創新路徑——從“經驗驅動的藝術”走向“藝術驅動的數據科學”。

中國香妝：在您看來，中國本土的天然香料（如桂花、茉莉等）在香氣特征上，與國際上同種香料相比，有哪些獨特的化學指紋特征？

黃明泉：中國本土天然香料的獨特魅力，源于其千百年來的風土淬煉和獨特的化學構成。如同好的葡萄酒講究“風土”一樣，同樣是茉莉或桂花，中國本土品種與海外同族，在香氣分子層面有著鮮明而可測量的差異。比如，中國主要種植的是小花茉莉（Jasminum sambac），與國外大花茉莉的成分差別關鍵在于順式茉莉酮與吲哚的比例。我國小花茉莉前者含量高，后者含量低，形成其清雅細致、溫婉恬靜的“中國印象”。相比之下，國際常用的大花茉莉（Jasminum grandiflorum）因吲哚含量更高，香氣更顯濃重馥郁。桂花品種繁多，不同品種的“化學指紋”差異也顯著，為品種識別提供了科學依據。

中國本土天然香料的獨特魅力，根植于其品種、地理、氣候等綜合因素造就的獨特“化學指紋”。這些具體的化學成分差異，不僅為品種鑒定、產地溯源和品質控制提供了關鍵的科學依據，更構成了中國香料差異化競爭和文化表達的核心價值。

中國香妝：您認為，未來天然香料分析技術的發展趨勢是什么？是否會向微型化、便攜化、實時在線監測方向發展？

黃明泉：未來天然香料分析技術的發展趨勢主要包括以下幾個方面。

方向一，現場快檢——儀器設備的“瘦身革命”：傳統實驗室分析儀器正朝著小型化、便攜化方向演進，把強大的分析能力帶到生產現場。

方向二，仿生嗅覺——電子鼻與傳感器的“感知革命”：電子鼻技術是一條重要路徑，它模仿人類嗅覺機制，提供一種更接近感官體驗的分析方式。

方向三，智能大腦——AI與多技術的深度融合：微型化硬件是“感官”，而強大的數據處理能力是“大腦”。兩者的深度融合，是技術真正發揮價值的關鍵。

未來天然香料分析技術的發展，將沿著“感知層微型化、數據層智能化、應用層網絡化” 的路徑演進，微型化、便攜化、實時在線監測技術的開發是重要的發展方向。

中國香妝：面對日益復雜的食品安全和化妝品安全形勢，您認為香料分析技術在風險預警和溯源方面能發揮什么作用？

黃明泉：天然香料分析技術在應對日益復雜的食品安全和化妝品安全挑戰中，扮演著至關重要的角色。它主要通過在風險預警和精準溯源這兩條戰線上發揮核心作用，成為保障安全的關鍵“前哨”。

在風險預警方面，相關技術主要用于快速識別原料與產品中的非法添加、摻假和有害物，防止其流入市場，而在精準溯源方面，則通過多維度的化學指紋技術，為問題產品的來源、產地和批次提供確鑿的證據鏈，從而實現從源頭到終端的閉環管理。

本次專訪中，黃明泉教授從科研與產業雙視角，全面解讀了天然香料香氣小分子分析技術的核心價值與未來前景，為香料香精行業科技創新、品質升級與安全管控提供了清晰指引。隨著分子感官科學、AI與多模態技術的深度融合，天然香料產業將迎來更科學、更精準、更具中國特色的高質量發展新階段。