面包是以小麦粉为主要的组成原材料，辅以酵母、糖、鸡蛋、黄油、盐等配料，经和面、发酵、成型、烘烤等工序制成的一种焙烤食品。传统面包的含糖量高达20%左右，为顺应低糖消费的理念，代糖面包应运而生。
目前，代糖在面包应用研究中常与蔗糖或其他糖复配使用，可以在降低面包含糖量的同时改善面包风味。然而，代糖完全替代蔗糖会使面包出现香气不足、体积缩小等问题。
美拉德反应是还原糖类（羰基化合物）和氨基化合物在常温或加热时发生的聚合、缩合等一系列复杂的化学反应，可生成大量的风味化合物及棕黑色的大分子物质类黑精，故又被称为羰胺反应。通过热反应制备的完全美拉德反应产物作为香精香料广受关注。然而，在高温加工条件下，完全反应产物的增香效果难以维持稳定。近年来，美拉德反应中间体（MRI）作为一种风味前体化合物得到了更加深入的研究。代糖面包存在的品质缺陷问题主要由于缺乏美拉德反应产生的色泽和香气。
美拉德反应产物的风味特征与其底物类型紧密关联。研究表明，脯氨酸与还原糖的反应可生成大量香气化合物（如吡咯烷、哌啶等），吡咯烷可呈现谷物香气，而哌啶本身无显著气味，但其氧化产物四氢吡啶类物质具有面包或饼干香气。相比于半胱氨酸、谷氨酸和蛋氨酸等主要贡献肉香风味的氨基酸，脯氨酸衍生的美拉德中间体因其产物香气与烘焙食品风味需求高度契合，更适用于面包风味改良体系。
华中农业大学林学院的涂超逸、邹思瑾、袁方*以果糖-脯氨酸MRI（Fru-Pro-MRI）为美拉德反应体系，以半胱氨酸作为示踪剂，制备美拉德反应预反应液，探索其对木糖醇、阿洛酮糖和罗汉果糖苷代糖面包香气及色泽的影响。采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（HS-SPME-GC-MS）联用技术对挥发性有机物（VOCs）进行定性定量分析，并结合消费者感官评价对不一样的种类代糖面包的色泽和风味作比较，为Fru-Pro-MRI在焙烤食品中的应用提供理论基础。
如表3所示，与对照面包相比，添加Fru-Pro-MRI对面包pH值的影响较小，面包的pH值整体仍为中性偏酸性。添加了Fru-Pro-MRI的面包pH值略微降低，是因为Fru-Pro-MRI预反应液在反应过程中促进糖、多肽和氨基酸降解，产生了有机酸。
面包的色泽是评价面包质量的重要感官指标之一，同时也是影响消费者购买意愿的重要的条件，面包色泽的形成主要依赖于糖类与蛋白质之间的美拉德反应。代糖面包通常因为含糖量低，其表皮往往会出现色泽发白等缺陷。为探究Fru-Pro-MRI预反应液对代糖面包色泽的改善效果，本研究对添加Fru-Pro-MRI预反应液与未添加的对照组面包色泽进行了比较分析。如图1所示，添加Fru-Pro-MRI预反应液可显著改善代糖面包的色泽，使其呈现理想的微黄色至黄褐色。有必要注意一下的是，添加Fru-Pro-MRI预反应液的木糖醇面包色泽与蔗糖面包最为接近，这可能是由于除美拉德反应外，木糖醇在高温条件下能够发生焦糖化反应，由此产生类似蔗糖面包的色泽特征。
如表4所示，与对照组面包相比，添加Fru-Pro-MRI预反应液的面包总体上
a*、b*值更高，L*值更低。根据结果得出添加Fru-Pro-MRI的代糖面包色泽更趋向于黄褐色，整体亮度降低，这与面包表皮的实际色泽观察结果相吻合。色泽的改善机制可归因于预反应液中的果糖和脯氨酸在初步反应后，经过环化、重排等过程形成中间体。在面包烘烤过程中，经过糖骨架的脱水、碎裂和氨基酸的降解形成含羰基化合物或醛类，随后这些物质通过醇醛缩合和醛氨缩合反应形成呈色聚合物。Fru-Pro-MRI的添加促进了美拉德反应进程，增加了类黑精物质的生成量，进而改善了代糖面包色泽发白的问题。
A294 nm/A420 nm是表征美拉德反应进程的重要指标，其比值越低表明无色降解产物向棕色产物的转化程度越高，即美拉德反应在体系中越剧烈。本研究通过比较两组面包的褐变程度评估其美拉德反应程度。由表5可知，添加Fru-Pro-MRI预反应液的面包样品褐变程度明显高于对照组。中间体的直接添加使得美拉德反应可直接从中后期开始做，使有色物质生成的速度更快、含量更高。其中，无糖面包和罗汉果糖苷面包
L*值最大，颜色最白，是因为罗汉果糖苷性质稳定，而无糖面包含糖量低，均难以发生非酶褐变，因此添加Fru-Pro-MRI后对褐变的促进效果较明显。根据结果得出MRI的添加有效促进代糖面包发生非酶褐变，对代糖面包的色泽品质改善具有积极作用。
通过HS-SPME-GC-MS结合SIM模式对面包芯及面包皮中的VOCs进行仔细的检测，通过热图分析进一步研究中间体对代糖面包中VOCs的影响，结果如图2、3所示。在添加了Fru-Pro-MRI预反应液的面包芯和面包皮中分别鉴定出54种和55种化合物，最重要的包含醇类、酯类、酮类、醛类、吡啶类、吡嗪类及含硫化合物。与对照组相比，面包芯中新增8种VOCs，包括3-四氢呋喃甲醇、甲酸乙酯、大马酮、3-戊烯-2-酮、5-甲基糠醛、顺-3,4-二羟基呋喃、2,3-二氢呋喃和2-乙酰基吡嗪。面包皮中则新增14种化合物，包括甲酸己酯、2-甲基乙酸苄酯、异丁酸苯乙酯、丁酸苯乙酯、2-庚酮、5-甲基-2-己酮、3-戊烯-2-酮、苯甲醛、乙醛、糠醛、5-甲基糠醛、丙二酸、2-乙酰基吡嗪和1,4-二甲基哌嗪。这些新增物质以醛类、酮类及杂环化合物为主，其生成与美拉德反应中后期的特征产物高度相关。
与美拉德反应相关风味物质的形成机制可归因于果糖和脯氨酸在预反应液中发生亲核加成形成
N-糖基胺，经脱水后形成Schiff碱，并通过Amadori或Heyns重排反应转化为更稳定的重排产物。该过程有效缩短了美拉德反应的初始阶段，加速了中后期风味物质的形成。重排产物在中后期经历一系列复杂反应：首先其自身能发生降解，经脱水、环化等反应形成糠醛、呋喃酮等含氧化合物，并赋予食品独特的焦糖和甜香特征；其次，其降解产物-二羰基化合物能与氨基酸发生Strecker降解反应生成Strecker醛和-氨基羰基化合物，后者是吡嗪、吡啶、吡咯类化合物的重要前体。从而构建了复杂的风味体系。
添加Fru-Pro-MRI的面包样品中大多数挥发性成分与对照面包相比呈现升高趋势，表明中间体的加入明显提升了代糖面包中特征风味物质的相对含量。脂质降解相关产物如2-庚酮（奶酪味）、甲酸乙酯（果香）、己醛（青草味）、庚醛（香菜或酒李香）、壬醛（玫瑰味）和癸醛（橙皮味）等，美拉德反应中间产物如糠醛（甜面包味）、乙醛（刺激的水果味）、苯甲醛（杏仁味）、苯乙醛（花香）、2-戊基呋喃（果香或焦糖味）、顺-3,4-二羟基呋喃（焦糖或甜味）等，以及在发酵过程中产生的酯类和醇类的浓度均有提升。与美拉德反应相关的VOCs（如糠醛）可通过预反应液中的重排产物脱水产生；乙醛、苯甲醛和苯乙醛等可由不同氨基酸参与Strecker降解生成。有必要注意一下的是，顺-3,4-二羟基呋喃、2-戊基呋喃等呋喃类化合物通过重排产物的脱水环化路径生成，其焦糖香特征可明显地增强面包风味层次。此外，吡嗪类和吡啶类等杂环化合物的含量明显地增加，吡嗪被认为是起源于美拉德反应的最重要VOCs类别之一，可由
-氨基羰基化合物发生缩合反应产生，呈现烘烤味、焦糖味和坚果味，其具有低感官阈值特性，进一步强化了香气感知强度，有效弥补了传统代糖面包的香气缺陷。
不同代糖面包的风味表现也存在非常明显差异。木糖醇面包中浓度明显地增加的化合物大多数是醛类、醇类和酯类，推测可能与发酵过程有关。虽然甜味剂不直接参与酵母发酵过程，但是甜味剂的添加可能会影响面团的水分含量、黏度等物理性质，进而影响酵母的发酵过程。不同的甜味剂可能会使面团的结构和质地发生明显的变化，从而对酵母的发酵产生不同程度的影响。但是由于相关研究较少，代糖对面包发酵过程的影响有待进一步研究。阿洛酮糖和木糖醇面包中VOCs种类及浓度均高于罗汉果糖苷面包，这归因于阿洛酮糖能够参与美拉德反应，而木糖醇在高温条件下可发生焦糖化反应。而罗汉果糖苷化学性质稳定，既难以参与面团发酵过程，也无法在高温下发生反应，导致其风味品质受限。上述根据结果得出，Fru-Pro-MRI预反应液的添加明显提升了代糖面包中特征风味物质的丰度与多样性，为低糖烘焙食品的香气品质改良提供参考方案。
美拉德反应能促使面包形成独特的风味，但反应过程中可能伴随生成5-羟甲基糠醛、丙烯酰胺、杂环胺及晚期糖基化末端产物等潜在危害成分。其中，丙烯酰胺的生成主要依赖天冬酰胺的参与；晚期糖基化末端终产物的形成与精氨酸或赖氨酸的活性基团紧密关联；杂环胺则多存在于高温加工的肉制品中。本研究中，添加了Fru-Pro-MRI的面包中未检出5-羟甲基糠醛，表明该中间体在提升面包风味的同时，没有产生非常明显的有害副产物。
汁胞和囊衣作为柑橘果实的食用部位，在成熟时汁胞中的苦味物质含量低于感知阈值，而囊衣中柚皮苷、新橙皮苷、柠檬苦素和诺米林含量虽较低，但均达到了各自的苦味阈值，因此成熟狮头柑果实可明显尝到苦味。
基于HS-SPME-GC-MS分析和理化指标数据的综合评估根据结果得出，添加Fru-Pro-MRI预反应液对代糖面包具有非常明显的增色增香效果。为进一步验证这一结果，本研究将添加Fru-Pro-MRI组、未添加对照组以及传统蔗糖面包进行消费者感官评价，比较不同面包样品在外观、香气、滋味和整体接受度等方面的差异。如图4所示，花了钱的人不同面包的喜好度和接受度存在很明显差异。其中，添加Fru-Pro-MRI的代糖面包在各感官指标上的得分优于未添加Fru-Pro-MRI的对照面包，这表明Fru-Pro-MRI的添加有效改善了代糖面包的感官品质，显著提升了消费者的整体接受度。在3种代糖面包中，添加了Fru-Pro-MRI的木糖醇面包在外观、香气、滋味和整体接受度上的得分与蔗糖面包无显著差异，说明木糖醇作为面包中蔗糖替代品的潜力最高。
美拉德反应产物以及中间体的增香作用虽然已有报道，但其作用机理尚未完全明晰。本研究根据结果得出，与无添加的对照代糖面包相比，添加Fru-Pro-MRI预反应液可显著改善代糖面包的色泽、褐变程度及风味品质。另外，感官评价结果也进一步说明MRI能够提升花了钱的人代糖面包的喜爱度和接受度，使其得分与蔗糖面包更接近。综上所述，在代糖面包中添加MRI是一种有效提升面包香气及色泽品质的创新方法。本研究探讨了MRI在改善烘焙食品风味和色泽方面的作用，可为其在食品制造业中的应用提供理论依据。
华中农业大学食品科学技术学院副教授，主要研究方向为食品风味与天然代谢产物营养功能研究。先后参与主持国家自然基金项目、国家重点研发计划、省、市等科技项目4 项。以第一作者和通讯作者在国内外发表论文14 篇，其中SCI & EI论文收录11 篇，参与编写教材2 部。
华中农业大学食品科学技术学院2023级硕士研究生，主要研究方向为浆果风味与风味前体的研究。
本文《美拉德反应中间体对代糖面包风味和色泽品质改善效果评价》来源于《食品科学》2025年46卷第12期84-91页，作者：涂超逸，邹思瑾，袁方*。DOI:10.7506/spkx1209-073。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
实习编辑：闫凯；责任编辑：张睿梅。点击下方 阅读原文 即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
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