北京工商大学黄明泉教授：解码天然香气“分子密码”

4月23日，2026中国香料香精科学技术大会科技创新交流论坛上，北京工商大学黄明泉教授带来《天然香料香气小分子分析技术及其应用》主题分享，以分子感官科学为核心，拆解天然香料从“定性定量”到“感官互作”的全链条技术体系，前瞻多模态感官组学与AI融合的产业未来，为香料香精行业高质量发展提供硬核科技支撑。

黄明泉教授指出，风味体验属于化学感官效应，起源于化学分子与口鼻部生物界面的相互作用，深刻影响消费者的接受度。要破解风味的“密码”，核心在于回答三个问题：有什么香气成分？结构如何？含量多少？为此，他展示了从样品选择到感官验证的八步分子感官组学流程，并以芝麻香型白酒为例，首次通过GC-O（气相色谱-嗅闻联用）、定量分析、香气重组与缺失实验，精准锁定了关键香气活性成分。

在前处理环节，黄明泉重点介绍了多种高效、绿色的提取与浓缩技术。 溶剂萃取方面，加速溶剂萃取（ASE）可在高温高压下将溶剂消耗量减少90%以上。超临界与亚临界流体萃取则凭借低温、无污染的优势，特别适合天然产物分离。蒸馏提取中，同时蒸馏萃取（SDE）实现了提取与萃取同步，而溶剂辅助风味蒸发（SAFE）能保留样品逼真的原香。吸附萃取领域，顶空固相微萃取（HS-SPME）已成为成熟手段，新一代SPME Arrow灵敏度比传统纤维提高10倍以上，整体材料吸附萃取（MMSE）则对极性和非极性物质均有良好吸附能力。

在定性定量分析方面，黄明泉展示了GC-MS、GC×GC、GC-O/MS、离子迁移谱（GC-IMS）及硫/氮化学发光检测器等多种先进仪器。 定性采用保留指数（RI）、质谱与香气特征比对。定量则通过内标法、外标法及同位素内标法实现精准测定。感官互作分析中，芳香提取物稀释分析（AEDA）获得稀释因子（FD），香气活性值（OAV）大于等于1.0作为初步筛选标准，再通过重组与缺失实验验证关键香气成分。黄明泉团队还深入研究了风味成分之间的相互作用，发现氢键和范德华力是主要作用力，例如乳酸与4-乙基苯酚等成分之间通过不同强度的氢键产生协同或掩盖效应。

黄明泉特别指出了当前研究中存在的三大问题：其一，计算香气活性值时使用的阈值大多来自空气或水等简单基质，与被测样品的真实环境不匹配；其二，普遍忽略了风味分子之间及其与食品基质的互作，也无法解释一些FD值很高、OAV大于1.0的化合物（如苯乙醇）并非关键香气活性成分；其三，完全忽略了无味挥发性成分对整体风味的影响——尤其是白酒这类蒸馏酒，无味物质同样不可忽视。

展望未来，黄明泉团队已在嗅觉受体机制和脑电技术上取得突破。 他们测定了不同构型葫芦巴内酯的香气特征与阈值，并确证该物质能激活嗅觉受体OR8D1，明确了活性口袋及关键作用位点。同时，脑电技术被引入风味互作研究，发现大脑额叶和枕叶对香气刺激高度敏感，白酒风味物质的交互作用与alpha波段脑电活动存在相关性。这为低于感知阈值的风味识别、食品风味客观评估及创新研发提供了全新工具。

黄明泉最后强调，风味与健康天然密切相关，未来研究需聚焦于基质中真实阈值、多组分互作机制以及嗅觉和味觉的脑科学机制，才能真正实现风味科学的精准化与智能化。

深度专访｜黄明泉：精准解析香气小分子，锚定香料产业高质量发展新方向

本次大会期间，中国香妆融媒体/中国美肤科学传播平台Bioπ特邀黄明泉教授进行深度专访，围绕天然香料香气小分子分析的核心价值、AI赋能、本土香料特色、技术趋势与安全应用等行业焦点问题，带来权威专业解答。

中国香妆：您的报告主题是天然香料香气小分子的分析技术。请您先为大家科普一下，为什么精确分析天然香料中的“香气小分子”如此重要？这直接关系到产品开发、质量控制以及真伪鉴别等哪些关键环节？

黄明泉：这是非常专业且切中要害的问题。精确分析天然香料中的“香气小分子”（通常指挥发性有机化合物，如萜烯、酯类、醛类、酮类等），本质上是对天然香料进行“化学指纹图谱”的解析。这项工作之所以至关重要，是因为它直接决定了产品开发的科学性、质量控制的可靠性以及真伪鉴别的精准度，可以指导产品开发从“经验调香”到“理性设计”，确保产品质量的批次一致性与安全性，打击掺假与欺诈。

香气小分子是天然香料的“物质基础”和“信息载体”。没有精确的分子层面分析，对天然香料的管理就只能停留在感官评价的模糊层面，无法应对现代工业化生产、供应链复杂化和高端市场防伪的挑战。因此，这项技术是现代化香料工业的基石。

中国香妆：随着AI技术的发展，香气分析产生的大数据如何更好地服务于香精配方的人工智能设计？

黄明泉：香气分析产生的大数据与AI的结合，正推动香精配方设计从“经验主导”走向“科学预测”。它并非要取代调香师，而是成为一个强大的“智慧引擎”，通过三大核心能力——深度理解（从“是什么”到“为什么”）、创意生成（从“经验直觉”到“数据灵感”）与全面优化（从“反复试错”到“精准制导”），来重构整个研发流程。

香气大数据与AI的结合，正让香精配方的设计变得更快、更省、更准、更新。它能将“嗅觉体验”这一抽象的艺术表达，转化为可被AI高效学习和创造的“可计算问题”。

未来，AI将不仅是一个功能强大的“数字调香助手”，更可能彻底重塑整个产业的创新路径——从“经验驱动的艺术”走向“艺术驱动的数据科学”。

中国香妆：在您看来，中国本土的天然香料（如桂花、茉莉等）在香气特征上，与国际上同种香料相比，有哪些独特的化学指纹特征？

黄明泉：中国本土天然香料的独特魅力，源于其千百年来的风土淬炼和独特的化学构成。如同好的葡萄酒讲究“风土”一样，同样是茉莉或桂花，中国本土品种与海外同族，在香气分子层面有着鲜明而可测量的差异。比如，中国主要种植的是小花茉莉（Jasminum sambac），与国外大花茉莉的成分差别关键在于顺式茉莉酮与吲哚的比例。我国小花茉莉前者含量高，后者含量低，形成其清雅细致、温婉恬静的“中国印象”。相比之下，国际常用的大花茉莉（Jasminum grandiflorum）因吲哚含量更高，香气更显浓重馥郁。桂花品种繁多，不同品种的“化学指纹”差异也显著，为品种识别提供了科学依据。

中国本土天然香料的独特魅力，根植于其品种、地理、气候等综合因素造就的独特“化学指纹”。这些具体的化学成分差异，不仅为品种鉴定、产地溯源和品质控制提供了关键的科学依据，更构成了中国香料差异化竞争和文化表达的核心价值。

中国香妆：您认为，未来天然香料分析技术的发展趋势是什么？是否会向微型化、便携化、实时在线监测方向发展？

黄明泉：未来天然香料分析技术的发展趋势主要包括以下几个方面。

方向一，现场快检——仪器设备的“瘦身革命”：传统实验室分析仪器正朝着小型化、便携化方向演进，把强大的分析能力带到生产现场。

方向二，仿生嗅觉——电子鼻与传感器的“感知革命”：电子鼻技术是一条重要路径，它模仿人类嗅觉机制，提供一种更接近感官体验的分析方式。

方向三，智能大脑——AI与多技术的深度融合：微型化硬件是“感官”，而强大的数据处理能力是“大脑”。两者的深度融合，是技术真正发挥价值的关键。

未来天然香料分析技术的发展，将沿着“感知层微型化、数据层智能化、应用层网络化” 的路径演进，微型化、便携化、实时在线监测技术的开发是重要的发展方向。

中国香妆：面对日益复杂的食品安全和化妆品安全形势，您认为香料分析技术在风险预警和溯源方面能发挥什么作用？

黄明泉：天然香料分析技术在应对日益复杂的食品安全和化妆品安全挑战中，扮演着至关重要的角色。它主要通过在风险预警和精准溯源这两条战线上发挥核心作用，成为保障安全的关键“前哨”。

在风险预警方面，相关技术主要用于快速识别原料与产品中的非法添加、掺假和有害物，防止其流入市场，而在精准溯源方面，则通过多维度的化学指纹技术，为问题产品的来源、产地和批次提供确凿的证据链，从而实现从源头到终端的闭环管理。

本次专访中，黄明泉教授从科研与产业双视角，全面解读了天然香料香气小分子分析技术的核心价值与未来前景，为香料香精行业科技创新、品质升级与安全管控提供了清晰指引。随着分子感官科学、AI与多模态技术的深度融合，天然香料产业将迎来更科学、更精准、更具中国特色的高质量发展新阶段。