低水分体系中18种氨基酸热降解产生香气活性挥发物的机制及蔗糖与表没食子儿茶素没食子酸酯的调控作用

本研究系统探讨了18种蛋白质氨基酸在低水分条件下（160?°C、1?h）的热降解行为，揭示了氨基酸侧链结构对挥发性产物谱的关键影响。研究发现丝氨酸和苯丙氨酸产香能力最强，部分氨基酸无需还原糖即可生成吡嗪类物质。蔗糖（模拟茶叶基质）可促进呋喃、醛类和酸类形成，而EGCG（表没食子儿茶素没食子酸酯）能特异性抑制含氮挥发物和双羰基化合物。通过气味活性值（ΣOAV）评估表明这些产物具有显著感官贡献，为烘焙茶等热加工食品风味调控提供理论依据。

　　

^Highlight

参考化合物

所有用于鉴定的参考化合物均购自商业渠道，气相色谱（GC）纯度＞95%。供应商详细信息见补充材料表S1。

试剂

组氨酸（His）、脯氨酸（Pro）、甘氨酸（Gly）、亮氨酸（Leu）、缬氨酸（Val）、异亮氨酸（Ile）、赖氨酸（Lys）、苏氨酸（Thr）、精氨酸（Arg）、酪氨酸（Tyr）、丙氨酸（Ala）、丝氨酸（Ser）、苯丙氨酸（Phe）、天冬氨酸（Asp）、谷氨酸（Glu）、天冬酰胺（Asn）、谷氨酰胺（Gln）等18种氨基酸（具体供应商见原文）均直接使用未进一步纯化。蔗糖、表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）及其他化学品均为分析纯。

热降解实验

将氨基酸样品（单独或与糖类/EGCG混合）置于密封玻璃安瓿中，于160?°C加热1小时。冷却后采用顶空固相微萃取结合气相色谱质谱联用（HS-SPME/GC-MS）分析挥发性成分。定量通过内标法完成，香气贡献度通过气味活性值（OAV）评估。

无糖条件下氨基酸的热分解

斯特雷克醛和吡嗪类是美拉德反应（Maillard reaction）的标志性产物，通常由氨基酸与还原糖衍生的双羰基化合物相互作用形成（Hodge, 1953; Nursten, 2005）。但实验证据表明，氨基酸在单独加热时无需碳水化合物参与也能产生含氮杂环化合物（Francisco et al., 2013）。尽管该现象零星见于文献，但其在低水分食品加工体系中的系统性研究仍属空白。本研究首次在模拟茶叶烘焙的低水分条件下，全面解析了18种氨基酸独立热解时的挥产物谱。

研究结果表明，所有氨基酸均能产生可检测的挥发性化合物，其组成因侧链结构而异。除天冬氨酸、甘氨酸和精氨酸外，其余氨基酸均生成吡嗪类物质。值得注意的是，侧链含脂肪族羟基的氨基酸（如丝氨酸和苏氨酸）及含酰胺基的氨基酸（如谷氨酰胺和天冬酰胺）即使无糖参与也能高效生成吡嗪。这可能是通过β-消除反应形成氨基羰基中间体，进而发生缩合反应所致（Kato et al., 1970）。支链氨基酸（丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸）和缬氨酸则显著产生斯特雷克醛，提示其可通过自降解形成斯特雷克醛前体。

^Conclusion

本研究揭示了18种蛋白质氨基酸在低水分条件下热降解产生挥发性化合物的规律。第一部分研究表明氨基酸可独立产生多样香气活性物质，其组成受侧链结构显著调控。蔗糖的引入使挥发性谱系向呋喃、醛类和酸类转变，并通过提供降解产物间接调控吡嗪生成。EGCG则通过捕获活性中间体抑制含氮挥发物和双羰基化合物，同时保留呋喃和醛类。香气贡献评估（ΣOAV）表明这些产物可能具有重要感官意义。研究成果为茶叶等热加工食品的风味形成机制提供了新视角。