烤煙花蕾美拉德反應(yīng)制備煙用香料的探討

胡志忠，劉遠(yuǎn)上，肖 源，3，劉紹華，許春平*

烤煙花蕾美拉德反應(yīng)制備煙用香料的探討

胡志忠1，2，劉遠(yuǎn)上1，肖 源1，3，劉紹華2，許春平1*

（1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院 食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450000；2.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，廣西 南寧 530001；3.紅云紅河煙草 （集團(tuán)）有限責(zé)任公司新疆卷煙廠(chǎng)，新疆 烏魯木齊 830000）

對(duì)烤煙花蕾的美拉德反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化認(rèn)為，在反應(yīng)溫度為110℃、反應(yīng)時(shí)間為4 h、pH為7時(shí)得出的烤煙花蕾香料的感官評(píng)吸分?jǐn)?shù)最高，評(píng)吸結(jié)果表明，卷煙的香氣增加，香氣的諧調(diào)性和余味得到改善，主要增加的是卷煙的焦糖香和花甜香。對(duì)最優(yōu)條件下的烤煙花蕾香料進(jìn)行GC-MS分析，其中含有25種揮發(fā)性化合物，包括醇類(lèi)4種、雜環(huán)類(lèi)5種、醛類(lèi)1種、有機(jī)酸類(lèi)1種、酯類(lèi)2種、酮類(lèi)1種及烯烴烷烴類(lèi)11種。

烤煙花蕾；美拉德反應(yīng)；煙用香料；工藝

煙草為葉用植物，為了提高煙葉質(zhì)量，常在煙草現(xiàn)蕾后進(jìn)行打頂，去除煙草花蕾。煙草打頂可促進(jìn)根系和葉片的生長(zhǎng)，減少養(yǎng)分消耗，減輕煙草病蟲(chóng)害［1］。另外，2012年我國(guó)的煙草種植面積達(dá)到141.2萬(wàn)hm2，如此煙草打頂棄去的花蕾將是一個(gè)龐大的數(shù)目。若將煙草花蕾直接棄掉，不僅造成資源浪費(fèi)，還會(huì)引起大田病蟲(chóng)害［2］，需選擇合適的方式加以利用。另一方面，煙草業(yè)內(nèi)提出 “降焦減害”，但焦油量下降，卷煙吸食口感也將下降。這就需要用煙用香料來(lái)彌補(bǔ)卷煙香氣的損失。而煙草花蕾作為煙草植物的一部分，含有的成分與煙葉更接近，若能把煙草打頂?shù)幕ɡ儆糜跓熡孟懔仙a(chǎn)，會(huì)補(bǔ)償因焦油含量降低而減少的煙草吸味。

美拉德反應(yīng)是指氨基酸、蛋白質(zhì)與糖、醛、酮之間形成褐色色素這一類(lèi)反應(yīng)的總稱(chēng)，也稱(chēng)為羰氨反應(yīng)［3］。美拉德反應(yīng)是形成煙草特征香味的主要途徑之一，煙草在調(diào)制、陳化、加工及燃吸過(guò)程中，都伴隨著不同程度的非酶棕色化反應(yīng)，產(chǎn)生許多香味成分［4］。利用美拉德反應(yīng)生產(chǎn)香精香料在國(guó)外起步較早，近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)于這方面的研究也逐漸興起。周正紅等［5］用葡萄糖和丙氨酸反應(yīng)，生成的產(chǎn)物吡嗪類(lèi)化合物具有焦甜香；方百盈等［6］用多種氨基酸和不同糖類(lèi)在不同條件下合成的混合型美拉德反應(yīng)物能應(yīng)用于低次烤煙加香中；黃龍等［7］利用紅棗為原料進(jìn)行美拉德反應(yīng)，并應(yīng)用于卷煙中提高了卷煙的甜香味。而煙草花蕾的美拉德反應(yīng)還未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。故本試驗(yàn)通過(guò)烤煙花蕾美拉德反應(yīng)制備煙用香料，旨在提高烤煙花蕾的有效利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試材料為云煙87烤煙花蕾；試劑有葡萄糖、天冬氨酸、1，2-丙二醇、三氯化鐵、1 mo1·L-1的磷酸，1 mo1·L-1的氫氧化鉀。儀器與設(shè)備包括Q-100A3旗箭粉碎機(jī) （上海冰都電器有限公司），HS-4恒溫水浴鍋 （上海醫(yī)療器械五廠(chǎng)），PL203電子分析天平 （0.001 g），梅特勒-托利多儀器 （上海有限公司），DGX-9143電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海?，斣O(shè)備有限公司），同時(shí)蒸餾萃取裝置（鄭州科技玻璃儀器廠(chǎng)），6890/5973氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀 （安捷倫科技有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 烤煙花蕾香料的制備

將干燥的烤煙花蕾粉碎，稱(chēng)取10 g，過(guò)0.177 mm（80目）篩，將此粉末置于圓底燒瓶中，加入丙二醇200 m L、蒸餾水200 m L、葡萄糖5 g、天冬氨酸3 g，然后按試驗(yàn)所需的pH值分別加入1 mo1 ·L-1的磷酸和1 mo1·L-1的氫氧化鉀溶液，調(diào)節(jié)不同pH值 （6，7，8）。將油浴鍋預(yù)熱，將轉(zhuǎn)子放入圓底燒瓶中，安裝冷凝管。裝置固定后，以合適的位置放入油浴鍋中，以便轉(zhuǎn)子能夠發(fā)揮出應(yīng)有的攪拌作用。接通自來(lái)水管，以自來(lái)水冷凝，然后調(diào)節(jié)油浴鍋的溫度 （100，110和120℃），加熱回流，設(shè)置不同的加熱時(shí)間。反應(yīng)溫度時(shí)間到后，關(guān)閉加熱裝置，取出美拉德反應(yīng)物，進(jìn)行下一步加香試驗(yàn)。

1.2.2 加香評(píng)吸試驗(yàn)

美拉德反應(yīng)制備的煙用香料為棕紅色液體，具有美拉德產(chǎn)物特征風(fēng)味，其中烘烤香味比較明顯。將制備的每個(gè)樣品噴到低檔次煙絲上面，噴霧量為煙絲質(zhì)量的2.0‰左右，加入2 m L乙醇溶液稀釋?zhuān)鶆驀姙⒃跓熃z上。按照每支煙總重 （0.80± 0.01）g的標(biāo)準(zhǔn)卷制樣品，按照國(guó)標(biāo)要求，在溫度（22±2）℃、相對(duì)濕度 （60±5）%的恒溫恒濕箱中平衡24 h。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參考YC/T 138-1998煙草及煙草制品感官評(píng)價(jià)方法。請(qǐng)10人評(píng)吸小組進(jìn)行感官品吸，從光澤、香氣、諧調(diào)、雜氣、刺激性和余味等6個(gè)指標(biāo)分別進(jìn)行評(píng)分，得出總分作為烤煙花蕾香料的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，具體如表1所示。

表1 感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.2.3 烤煙花蕾香料分析條件

將制得的烤煙花蕾香料經(jīng)同時(shí)蒸餾萃取后，通過(guò)GC-MS分析其揮發(fā)性香味成分。儀器參數(shù)設(shè)置：色譜柱，HP-5MS毛細(xì)管柱 （60 m×0.32 mm× 0.25？m）；進(jìn)樣口溫度：250℃；程序升溫：初始溫度40℃維持3 min，然后以6℃·min-1的速度升至260℃，維持5 min；汽化溫度：270℃；載氣：He，1 mL·min-1；分流比10：1；電離方式：EI源；檢測(cè)器及溫度：FID，300℃；傳輸線(xiàn)溫度：280℃；電離能量：70 eV；離子源溫度：230℃；質(zhì)量掃描范圍：30～700 amu；檢索譜庫(kù)：Nist庫(kù)。所得圖譜經(jīng)計(jì)算機(jī)譜庫(kù)NIST02對(duì)照檢索，結(jié)果又與標(biāo)準(zhǔn)譜圖較對(duì)，定量分析通過(guò)內(nèi)標(biāo)法，加入的內(nèi)標(biāo)物為乙酸苯乙酯，加入量為1 m L，濃度為0.376 5 mg·m L-1。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗(yàn)

影響美拉德反應(yīng)的因素有很多［8］，本試驗(yàn)選取反應(yīng)溫度 （A）、pH值 （B）、時(shí)間 （C）3個(gè)影響因素來(lái)進(jìn)行正交試驗(yàn)，1-3水平A因素分別為100，110和120℃，B因素分別為6，7和8，C因素分別為2，3和4 h。

根據(jù)正交試驗(yàn)表設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方案，在不同反應(yīng)條件下制得烤煙花蕾的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，再根據(jù)1.2.2方法進(jìn)行感官評(píng)吸，得出感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) （表2）。

由表2可知，各因素對(duì)烤煙花蕾美拉德反應(yīng)制得香料質(zhì)量影響作用大小依次為A＞C＞B，即反應(yīng)溫度對(duì)香料質(zhì)量的影響最大，反應(yīng)時(shí)間次之，反應(yīng)pH值影響最小。得出烤煙花蕾美拉德反應(yīng)最佳的工藝條件為A2B2C3，即當(dāng)反應(yīng)溫度為110℃、反應(yīng)時(shí)間為4 h、pH值為7時(shí)，得出的烤煙花蕾香料的質(zhì)量最好。

表2 各處理組合烤煙花蕾美拉德反應(yīng)的結(jié)果

2.2 加香評(píng)吸試驗(yàn)

選取烤煙花蕾美拉德反應(yīng)最佳工藝條件下制得的香料，按1.2.2方法進(jìn)行感官評(píng)吸，并與對(duì)照組（只噴灑0.2%的乙醇）比較，得出添加烤煙花蕾香料對(duì)卷煙品質(zhì)的影響 （表3）。

表3 添加烤煙花蕾美拉德反應(yīng)物對(duì)卷煙感官品質(zhì)的影響 分

由表3可知，添加烤煙花蕾香料組的感官評(píng)吸分?jǐn)?shù)較對(duì)照組高，雖雜氣和刺激性略有增加，但添加組的香氣有明顯增加，卷煙香氣的協(xié)調(diào)性也得到明顯改善，且添加組的余味也優(yōu)于對(duì)照組。另外，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的加入增加了卷煙的焦糖香和花甜香。

2.3 GC-M S分析

在美拉德反應(yīng)最佳工藝條件下，將烤煙花蕾制得的香料進(jìn)行GC-MS分析 （表4）。

表4 烤煙花蕾美拉德反應(yīng)產(chǎn)物揮發(fā)性成分

由表4可知，經(jīng)GC-MS分析得到產(chǎn)物中主要揮發(fā)性成分25種，其中包括醇類(lèi)4種，雜環(huán)類(lèi)5種，醛類(lèi)1種，有機(jī)酸類(lèi)1種，酯類(lèi)2種，酮類(lèi)1種，烯烴烷烴類(lèi)11種。其中的致香性成分大都由美拉德反應(yīng)產(chǎn)生，對(duì)煙草香味有著很好的修飾作用。其中苯乙醛為無(wú)色或淡黃色液體，具有類(lèi)似風(fēng)信子的香氣，稀釋后具有水果甜香氣，還有提調(diào)香氣的作用；苯乙醇具有柔和、愉快而持久的玫瑰香氣，對(duì)堿作用穩(wěn)定，是調(diào)和一切玫瑰香型系列香精不可缺少的香料，還具有良好的抗菌效能；吲哚高度稀釋的溶液有香味，可作為香料使用。由此可見(jiàn)，以煙末為原料，通過(guò)美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的煙草香精既能保持原有煙草香味，又能進(jìn)一步改善煙草的風(fēng)味［9-10］。

3 小結(jié)

本試驗(yàn)以烤煙花蕾為原料，通過(guò)制備美拉德反應(yīng)基液，優(yōu)化美拉德反應(yīng)條件，得到優(yōu)化條件下的煙用美拉德反應(yīng)香精，感官評(píng)價(jià)的結(jié)果表明，該香精對(duì)卷煙有顯著的增香效果，以及降低刺激性、改善余味的功效。將反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行GC-MS分析，得到主要揮發(fā)性成分25種，其中包括苯乙醛、苯乙醇、吲哚、乙酸苯乙酯等對(duì)煙草香味有積極貢獻(xiàn)的化合物。結(jié)果表明，將煙草花蕾通過(guò)美拉德生香反應(yīng)制備煙用香精可為煙草花蕾的重新利用提供一條切實(shí)可行的途徑。應(yīng)用美拉德技術(shù)所開(kāi)發(fā)的香料運(yùn)用于調(diào)香工藝，有助于形成卷煙產(chǎn)品的獨(dú)特風(fēng)格，在卷煙新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)加香工藝中發(fā)揮較大作用。

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（責(zé)任編輯：張瑞麟）

TS 426

A

0528-9017（2014）12-0000-00

文獻(xiàn)著錄格式：胡志忠，劉遠(yuǎn)上，肖源，等.烤煙花蕾美拉德反應(yīng)制備煙用香料的探討 ［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（12）：0-0.

2014-07-27

胡志忠 （1977–），廣西柳州人，工程師，本科，研究方向?yàn)榫頍熣{(diào)香與卷煙配方研究。E-mai1：huzhizhong000@sina.com。

許春平。E-mai1：xuchunping05@163.com。