低糖腐乳的开发：半胱氨酸介导的非酶褐变抑制与风味增强

《Food Bioscience》：Development of low-sugar sufu: Cysteine-mediated suppression of non-enzymatic browning and flavor enhancement

　　• 发酵后期酱料的低糖处理缓解了成熟腐乳的褐变。• 低浓度半胱氨酸（≤ 0.2%）进一步降低了低糖腐乳的褐变程度。• 半胱氨酸可有效改善低糖腐乳的风味缺陷。**引言**腐乳是一种具有鲜明民族特色的传统发酵豆制品，因其鲜美的口感和丰富的营养成分而受到全球消费者的喜爱。腐乳的主要生产工艺包括大豆的磨碎、煮制、凝固、制坯、前期发酵、加盐、制酱以及后期发酵（Qiu 等，2018）。在这些工序中，前期发酵和后期发酵对腐乳品质最为关键。前期发酵旨在促进霉菌菌种在豆腐坯上的大量生长，从而促进各种酶类的分泌，为后续发酵创造必要的生化环境。在后期发酵过程中，多种微生物的协同作用逐步形成腐乳特有的色泽、风味和营养价值（Wei 等，2023）。腐乳的品种繁多，其中白腐乳是最受欢迎的类型之一。白腐乳呈现乳白/淡黄色，其酱料通常以糯米酒和发酵酒糟为基础，赋予其宜人的豆香和酒香，并带有鲜味。然而，传统白腐乳在后期发酵和常温储存过程中会持续褐变，明显损害其色泽品质，并缩短其货架期。这主要是因为酱料中的淀粉和多糖很容易被内源性淀粉酶水解为小分子还原糖（Guo 等，2024）。同时，豆腐基质中的蛋白质持续降解为氨基酸化合物（Qiu 等，2018）。这两个过程共同导致腐乳在后期发酵和储存期间发生美拉德反应（非酶褐变）。此外，美拉德反应还可能消耗腐乳中的营养成分，造成品质下降（Xie 等，2024b）。因此，抑制腐乳在后期发酵和长期储存期间的色泽变深，并研究褐变产物的积累规律，对于延长产品的货架期和改善其感官与风味品质具有重要意义。低糖腐乳是在传统腐乳基础上，通过减糖工艺和微生物培养优化而开发的一种功能性发酵豆制品，其添加糖或可发酵糖含量更低。鉴于腐乳的生产与储存条件相对固定，难以通过改变温度或pH来抑制腐乳的美拉德非酶褐变。因此，开发低糖腐乳，尤其是降低后期发酵配方中的含糖量，是解决腐乳色泽品质缺陷的一项关键技术途径。此外，近年来，低糖低卡路里食品逐渐成为重要的研究热点，也是全球健康食品行动的重要组成部分（Louie，2025）。低糖腐乳的开发也反映了人们对健康生活方式日益增长的需求。然而，目前全球范围内专门针对低糖腐乳的研究仍然有限。对于白腐乳这类易褐变的腐乳品种，可借鉴其他食品的减糖方法，包括用蒸馏酒代替米酒（Qiu 等，2018）、使用代糖（如赤藓糖醇、甜菊糖苷）（Elle McKenzie，2022），以及增强氧化还原酶（Tran 等，2019）。葡萄糖氧化酶（GOD）便是其中一种颇具前景的生物催化剂。作为一种主要由黑曲霉等真菌产生的氧化还原酶，它可以特异性地催化β-D-葡萄糖在有氧条件下氧化为D-葡萄糖酸-δ-内酯，后者自发水解为葡萄糖酸，从而在食品基质内实现葡萄糖的清除（Bauer 等，2022；Liberatore 等，2025）。得益于其对葡萄糖的高度底物专一性，GOD在食品加工中受到了广泛关注，并为调控食品体系中的葡萄糖水平提供了一种绿色酶法策略（Cywinska-Antonik 等，2023）。现有研究已将该酶应用于葡萄汁等液态食品基质，通过酶促转化直接消耗体系中的游离葡萄糖。同时生成的葡萄糖酸能够调节基质的酸度，并进一步抑制美拉德反应引起的非酶褐变（Petkova 等，2017；Pickering 等，1998）。综上所述，所有这些策略都能够在一定程度上降低腐乳中还原糖的浓度，而多种低糖处理手段的组合使用有望有效抑制腐乳在后期发酵和货架期储存过程中的色泽劣变。尽管与传统腐乳相比，低糖腐乳的非酶褐变可以得到有效控制，但其风味品质却明显下降。因此，提升低糖腐乳的风味品质对于增强其消费者接受度和延长其货架期至关重要。作为一种天然食品添加剂，半胱氨酸凭借其健康益处、良好的稳定性和低成本在食品工业中被广泛应用。目前，关于半胱氨酸对美拉德褐变的抑制作用的研究日益增多，其内在机理也逐步被阐明。半胱氨酸可以与美拉德反应初期形成的阿马多里或海因化合物相互作用，从而抑制包括二羰基化合物和糠醛类在内的褐变前体物质的生成，并阻断下游类黑精的积累途径（Cui 等，2017；Huang 等，2012）。与此同时，半胱氨酸还能捕获5-羟甲基糠醛——美拉德反应中的关键中间体，并将其转化为1-二半胱氨酸硫缩醛-5-羟甲基糠醛。该加合物无毒，且具有一定的抗炎和抗氧化活性，从而实现了抑制褐变与提升安全性的双重效果（Yang 等，2021）。此外，半胱氨酸作为美拉德反应中的重要风味前体，参与斯特雷克降解，生成含硫风味化合物，可增强腐乳的肉香和醇厚风味（Hou 等，2017；Karangwa 等，2014；Wang 等，2012）。因此，在半胱氨酸低糖腐乳中将其作为褐变抑制剂是一种极具前景的策略。这种方法不仅有望进一步抑制腐乳在后期发酵和储存过程中的褐变，还可改善低糖工艺通常带来的风味缺陷。近年来，腐乳研究主要集中于发酵微生物、机理和功能特性，而专门针对色泽控制的研究相对较少。本研究旨在开发一种风味属性优化的低糖腐乳，以改善传统腐乳的色泽和风味品质，并延长其货架期。同时，本研究分析了腐乳体系的紫外-可见光谱特征，以探究美拉德非酶褐变所涉及的中间体和最终产物的形成规律。研究结果有望为腐乳及其他易发生美拉德褐变的加工食品的实际生产提供理论指导。**章节摘要****材料**白腐乳加盐后熟坯（前期发酵豆腐块）和传统后期发酵酱料由江苏新中酿造有限公司（中国南通）提供。食品级半胱氨酸、甜菊苷和山梨醇由天香香精香料（江苏）有限公司（中国镇江）提供。清香型白酒（56% vol）购自牛栏山酿酒厂（中国北京）。食品级葡萄糖氧化酶（GOD）（10,000 U/g）购自诺维信（中国）生物科技有限公司（中国苏州）。**低糖腐乳的制备与表征**在前期发酵阶段，腐乳中的霉菌、酵母菌及其他微生物分泌多种酶。这些酶降解豆腐坯中的大分子物质，如蛋白质、脂肪和淀粉，生成包括有机酸、氨基酸、醇类和醛类在内的化学物质（Wang 等，2023）。在后期发酵阶段，这些化合物与酱料中的香料发生复杂的生化反应，从而形成特有的色香风味物质。**结论**本研究通过制备一种低糖、低褐变且风味优良的腐乳，系统阐明了半胱氨酸在腐乳风味与色泽形成调控中的双重作用机理。结果表明，在低糖腐乳已实现褐变抑制的基础上，添加半胱氨酸可有效改善其风味偏淡的缺陷，显著促进醇类、酯类、醛类和酮类等挥发性风味化合物的生成，赋予其特有的肉香风味。**CRediT 作者贡献声明****宋世清（Shiqing Song）：** 监督指导、项目管理。**海雅特（Khizar Hayat）：** 论文撰写——审阅与编辑。**张小明（Xiaoming Zhang）：** 论文撰写——审阅与编辑、监督指导、经费获取、概念构思。**杨帆（Fan Yang）：** 研究方法设计、调查研究。**邓世宾（Shibin Deng）：** 论文撰写——审阅与编辑。**张福鑫（Foxin Zhang）：** 结果验证、资源支持。**余景阳（Jingyang Yu）：** 论文撰写——初稿、可视化、结果验证、研究方法设计、调查研究、形式化分析、数据整理。**未被引用的参考文献**Ajandouz 等，2006；Tran 和 Soottawat，2019。**伦理声明**已获得所有参与者或其法定代表人书面知情同意，同意参与本研究并发表本论文。研究过程中充分尊重了参与者的隐私权。本研究在研究开展地的相关法律、监管框架和指导方针下进行，并获得了江南大学医学伦理委员会的批准。（批准号：JNU20211217IRB04）**资助**本研究受安徽省重点科技计划（202423l10050061）资助。**利益冲突声明**? 作者声明，他们不存在任何已知的、可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。---余景阳 | 杨帆 | 邓世宾 | 张福鑫 | 宋世清 | 海雅特 | 张小明