碱化蔗糖富集角豆浆经转化酶预处理促进焙烤过程中O-杂环化合物的生成机制研究

本研究针对碱化处理对角豆浆（高蔗糖基质）焙烤风味形成的局限性，通过转化酶（invertase）预处理破解蔗糖降解瓶颈，系统探究了pH 8碱化条件下前体物（还原糖/氨基酸）利用度、α-二羰基（α-dicarbonyls）中间体及挥发性O-杂环化合物的生成规律。结果表明：单一碱化对蔗糖降解无显著抑制，但转化酶预处理使还原糖利用率提升147.42 mg/g，α-二羰基生成量增加36.03 μg/g，并驱动挥发性O-杂环化合物产量提升9倍，显著增强焦糖样香气。该研究为高蔗糖食品的风味调控提供了酶工程与化学修饰协同策略。

　　

在地中海地区的传统饮食文化中，角豆（Ceratonia siliqua）因其果浆富含蔗糖（占比54.7%）而被广泛用于制作焦糖糖果（如马耳他的Karamelli tal-Harrub）和糖蜜（如土耳其的pekmez）。焙烤后的角豆浆虽能产生类似可可的香气，但其风味强度往往不足。究其原因，角豆浆中蔗糖作为非还原糖，需先断裂α-1,2-糖苷键释放葡萄糖和果糖才能参与美拉德反应（Maillard reaction）和焦糖化（caramelization）。然而，工业中常用的碱化处理（如可可豆荷兰式加工）虽能加速美拉德反应，但高pH环境可能抑制蔗糖的热降解——这一矛盾成为提升角豆浆风味的核心瓶颈。

为破解这一难题，研究人员系统考察了碱化（pH 8）与转化酶（invertase）预处理对焙烤角豆浆风味形成的影响。通过对比未处理组（5C）、单一碱化组（8C）及转化酶预处理组（8I）发现：单一碱化仅使还原糖轻微增加17.73 mg/g，α-二羰基生成量仅提升25.40 μg/g；而转化酶预处理组则实现蔗糖85%的转化，促使还原糖利用率骤降147.42 mg/g，α-二羰基生成量显著增加36.03 μg/g。气相色谱分析进一步揭示，转化酶预处理组的挥发性O-杂环化合物（如呋喃类和吡喃类）产量较对照组提升9倍，远高于未碱化组的5倍增幅，感官评价也证实其焦糖样香气显著增强。

关键技术包括：1）采用高效液相色谱（HPLC）定量还原糖/氨基酸；2）气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析α-二羰基和挥发性化合物；3）描述性感官评价（澳大利亚Carob Co.提供的去籽角豆为原料）。

【材料与试剂】研究使用商业角豆浆（蔗糖占比54.7%）及色谱级标准品（如2-甲基丁醛），通过酶活力测定验证转化酶处理效果。

【转化酶处理对游离糖谱的影响】酶处理使蔗糖含量降低85%，葡萄糖增幅低于果糖（因醛糖更易参与美拉德反应），证实酶解可突破碱化对蔗糖降解的抑制。

【前体物利用与α-二羰基生成】8C组氨基酸利用率反而降低3.50 mg/g，而8I组氨基酸消耗达4.49 mg/g，说明酶解释放的还原糖驱动了更高效的美拉德反应链式进程。

【结论】该研究首次阐明：1）角豆浆碱化处理需配合转化酶预处理以克服蔗糖降解壁垒；2）酶解产生的还原糖通过α-二羰基中间体（如3-脱氧奥苏糖）大幅提升O-杂环化合物产量；3）感官属性与挥发性化合物生成量呈正相关。这一发现为高蔗糖食品的风味定向调控提供了"酶-碱协同"的新范式，对开发清洁标签型风味增强剂具有重要指导意义。