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为探究外源性木糖（Xyl）对 Amadori 重排产物（ARPs）热降解中 2 - 糠醛和吡嗪生成的影响，研究人员以 AX-ARP 与 Xyl 共热为模型。发现 Xyl 促进 2 - 糠醛生成、抑制吡嗪，揭示其通过调控 Ala 循环及 pH 影响通路，为 ARP 风味控制提供策略。
在食品加工的奇妙世界里，美拉德反应如同一位神奇的调味师，为烤咖啡、烘焙食品等赋予独特的风味与色泽。Amadori 重排产物（ARPs）作为美拉德反应的关键中间体，其热降解过程中风味物质的生成机制一直备受关注。以往研究发现，ARPs 热降解时吡嗪类物质生成往往受限，而 2 - 糠醛等呋喃衍生物的形成与之存在复杂的竞争关系。如何通过调控反应条件或添加外源物质，精准控制 ARPs 降解路径以优化食品风味，成为亟待解决的科学问题。
为解开这一谜题，国内研究人员围绕外源性木糖（Xyl）对丙氨酸（Ala）- 木糖 Amadori 重排产物（AX-ARP）热降解的影响展开深入研究。这项发表在《Food Chemistry》上的研究，旨在阐明 Xyl 在 2 - 糠醛和吡嗪生成中的角色及作用机制，为食品加工中的风味调控提供理论依据。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：通过同位素标记技术（如 13C5-Xyl）追踪木糖的代谢路径；运用动力学模型分析 Ala - 乙二醛（GO）和 Ala-Xyl 体系的活化能差异；监测反应体系中再生 Ala 和 α- 二羰基化合物的动态变化，以揭示 Xyl 的作用机制。
竞争性生成模型构建与分析
将 AX-ARP（20 mmol/L）与 Xyl 按等摩尔比（1:1）混合，在 120°C 共热，对比 AX-ARP 单独加热时的情况，评估吡嗪和 2 - 糠醛含量变化。120°C 是食品高压烹饪和烘焙过程中常见的核心温度，该模型模拟了实际食品加工环境。
动力学与同位素标记验证
动力学研究表明，Ala 与 Xyl 生成 AX-ARP 的活化能显著低于 Ala 与 GO 生成吡嗪的活化能。这意味着 AX-ARP 降解释放的 Ala 更倾向于与外源性 Xyl 反应，而非参与吡嗪合成。13C5-Xyl 同位素标记实验进一步证实，外源性 Xyl 逐步转化为 2 - 糠醛，其下游产物如 GO 和甲基乙二醛（MGO）并未增强吡嗪生成趋势。
pH 调控与反应循环机制
外源性 Xyl 加速了 AX-ARP 热处理过程中的 pH 下降。酸性环境有利于脱氧木酮糖（DXs）转化为 2 - 糠醛，同时抑制其 α- 二羰基片段向吡嗪转化。再生的 Ala 作为 “催化剂”，推动 AX-ARP 持续转化为 DXs，形成 “消耗 - 再生” 的动态循环，进一步强化了 2 - 糠醛的生成路径。
关键前体动态监测
实验中监测到，Xyl 的加入促进了再生 Ala 的循环利用，同时改变了 α- 二羰基化合物的分布。由于 2 - 糠醛与吡嗪共享关键前体（如 3-DX），Xyl 通过调控前体的流向，打破了两者的生成平衡，最终导致 2 - 糠醛占优、吡嗪生成受限。
这项研究揭示了外源性 Xyl 在 AX-ARP 热降解中的双重角色：一方面通过低活化能反应优先捕获 Ala，形成促进 2 - 糠醛生成的循环机制；另一方面通过降低 pH 值，定向调控 DXs 的转化路径。该发现为食品加工中精准控制 ARPs 风味提供了新策略，例如通过添加适量 Xyl 增强焦糖风味（如 2 - 糠醛）并抑制烤坚果味（如吡嗪）的过度产生，或反之通过调控 Ala-Xyl 比例平衡风味成分。此外，同位素标记与动力学模型的结合，为复杂美拉德反应体系的机制研究提供了方法论参考，有助于深入理解其他氨基酸 - 糖体系的风味形成规律，推动功能性风味配料的开发与应用。
