半胱氨酸-木糖-谷氨酸的Amadori重排产物对肉味形成的影响

《Food Research International》：Impact of Amadori rearrangement products of cysteine-xylose-glutamic acid on meat flavor development

本研究以半胱氨酸-木糖-谷氨酸体系为对象，系统考察pH（5-9）、反应温度（85-125℃）和时间（60-140min）对Amadori中间体含量的影响，发现高温高pH条件下Amadori中间体易降解为含氮化合物形成焦香风味，而低温低pH条件下则生成含硫化合物促进肉汤风味，为肉味香精制备提供了理论依据。

　　

王晓兰|魏超坤|魏代伟|杨春梅|刘园

宁夏大学食品科学与工程学院，中国银川750021

摘要

为了阐明“半胱氨酸-木糖-谷氨酸”体系中Maillard反应（MR）形成肉香风味的过程和机制，采用两阶段变温法制备了Cys-Amadori和Glu-Amadori中间体。研究了pH值（5–9）、反应温度（85–125°C）和反应时间（60–140分钟）对Amadori重排产物（ARPs）含量的影响。使用LC-MS对Cys-Amadori和Glu-Amadori中间体进行了定量分析。结果表明，在反应温度100–125°C、pH值>7以及反应时间100–140分钟的条件下，ARPs容易降解形成含氮化合物等杂环化合物，从而产生烤肉风味；相反，在反应温度85–125°C、pH值<6且反应时间80–120分钟时，ARPs会发生1,2-烯醇化反应生成含硫化合物，从而产生肉汤风味。因此，通过改变反应条件可以控制“半胱氨酸-木糖-谷氨酸”MR体系中的风味特征。

引言

Maillard反应（MR）是氨基酸与还原糖之间的非酶促化学反应，它在生成挥发性风味化合物方面起着关键作用，这些化合物显著影响熟肉的外观和风味（Liu等人，2025年）。Maillard反应产物（MRPs）的类型和产量不仅受参与的特定氨基酸和羰基化合物的影响，还受反应条件（如反应温度、反应时间、水分含量和pH值）的影响（Huang等人，2023年；Nishimura和Abe，2025年；Sun等人，2023年）。这些条件调节了各种含氧化合物、含硫化合物和含氮化合物的形成，共同构成了MRPs理想的感官特性（Shang等人，2025年）。

较低的pH值有利于巯基化合物的形成，从而增强肉香；而较高的pH值则促进噻唑、呋喃和醛类化合物的形成，这些化合物有助于产生肉汤和烤肉风味（Fontes等人，2024年）。由于反应条件易于控制且产生的风味独特，Maillard反应被广泛用于开发肉味调味品。与合成肉味调味品相比，基于Maillard反应的调味品被认为更加天然且环保，符合消费者对天然调味品的偏好。

近年来，许多研究通过Maillard反应合成了肉味化合物。作为含硫氨基酸的半胱氨酸，通过生成2-呋喃基硫醇和2-甲基-3-呋喃基硫醇显著增强了肉香的形成（Gao等人，2020年）。在木糖-甘氨酸Maillard反应体系中，添加半胱氨酸可以抑制呋喃和含氮化合物的形成，同时促进含硫化合物的形成，从而增强典型的肉香风味（Ding等人，2023年）。谷氨酸是一种常用的风味增强剂，它可以与还原糖反应生成多种特征性化合物，从而改善产品的香气和口感（Au?on-Lopez等人，2025年；Cui等人，2021年）。在通过Maillard反应制备肉味调味品的过程中，向体系中添加木糖可以使最终产品的香气和风味更加浓郁（Yang等人，2025年）。

Maillard反应中间体作为初始阶段形成的关键非挥发性风味前体，在热处理过程中表现出高反应性。它们可以进一步转化为具有独特香气和风味的MRPs，从而显著提升热加工食品的风味。Cys-Amadori化合物是半胱氨酸-木糖Maillard反应体系中的关键中间体（Zhai等人，2023年），通过半胱氨酸（α-氨基和巯基）与木糖（羰基）的缩合反应形成（Zhang等人，2025年）。在热处理过程中，这种中间体可以进一步降解为多种挥发性含硫化合物，主要贡献肉汤状和肉香风味。Zhang等人（2024年）使用木糖和 rice protein hydrolysate 的反应开发了肉味调味品，证明在120°C下添加半胱氨酸可以获得高肉香、鲜味和整体口感。在半胱氨酸-木糖Maillard反应体系中，过量添加甘氨酸会加速褐变，但对肉香化合物的形成不利（Cao等人，2017年）。Zheng等人（2023年）系统研究了半胱氨酸-木糖-谷氨酸Maillard反应体系中产生的挥发性化合物，结果显示吡嗪类化合物有助于产生烤肉风味，而巯基、硫化物和噻吩类化合物则增强肉汤风味。

在本研究中，我们利用半胱氨酸-木糖-谷氨酸体系探讨了反应pH值（5–9）、反应温度（85–125°C）和反应时间（60–140分钟）对Cys-Amadori和Glu-Amadori中间体含量和特征风味物质的影响。本研究旨在为利用Maillard反应中间体增强肉味调味品的香气和口感提供理论基础，并指导肉味调味品的制备。

材料与化学品

D-木糖（98%）、L-谷氨酸（98%）和L-半胱氨酸盐酸盐一水合物（99%）购自上海Macklin生化技术有限公司。甲酸（FA）、氢氧化钠（NaOH）、HPLC级乙腈（ACN）和盐酸（HCl）由国药化学试剂有限公司提供。N-烷烃（C₇-C₃₀）和1,2-二氯苯购自American Sigma公司。

初始Maillard反应中间体的合成

Glu-Amadori中间体的制备方法参考了Xu等人（2019年）的研究，并进行了一些调整。

Maillard反应中间体的结构表征

合成的Glu-Amadori和Cys-Amadori中间体在水溶液中溶解后通过LC-MS/MS进行分析。纯化的Glu-Amadori中间体在总离子色谱图中显示出0.84分钟的保留时间（图1A）。如图1B所示，N-1-脱氧-D-木酮糖-1-谷氨酸的NH基团在ESI-MS/MS的正离子模式下容易质子化，形成m/z=280的母离子（Xu等人，2019年）。在离子轰击下，该母离子...

结论

通过LC-MS鉴定了Maillard反应早期中间体的结构。结果表明，Cys-Amadori中间体的分子式为C₈H₁₅NO₆，m/z=254；Glu-Amadori中间体的分子式为C₁₀H₁₇NO₈，m/z=280。反应pH值、反应时间和反应温度影响了半胱氨酸-木糖-谷氨酸体系中褐变程度和挥发性风味物质的形成。

作者贡献声明

王晓兰：撰写初稿、进行正式分析。魏超坤：监督、获取资金。魏代伟：撰写、审稿与编辑、软件应用、方法设计。杨春梅：方法设计、正式分析。刘园：资源准备、实验研究、获取资金。

未引用的参考文献

Arsa和Puechkamutr，2021

Gao, Duan, Song和Yang，2025

de Sousa Fontes等人，2024

Xing, Mossine和Yaylayan，2020

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（32401996）、中国博士后科学基金（2024M761983）和宁夏回族自治区重点研发项目（2024BEE02034）的支持。此外，还得到了宁夏回族自治区特色农产品高质量发展技术创新团队的支持（2025CXTD002）。