烟用美拉德反应香料研究

安徽农业大学学 报 ．2002．29 (1)：95499 Journal of Anhui Agrieu[tura]University 烟用美拉德反应香料研究 郭傻成 ，张悠金 ，舒俊生。，刘 强。，程晓蕾 (1．中国科学技术大学食品科学与 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 系．台肥 230052；2．芜湖卷烟厂技术中心：3．玉溪红塔集团技术中心) 摘 要：蔓拉德反应产物在国内外的食用和烟用香料中占有极为重要的位置．拳试验采用不 的原料在不 同的反应条件下台成出1 4种香气较好的产物，时适告烟用的反应产物进行筛选，并运用色谱分析法鉴定出 12 神挥发性致香成分，巷蝈加香试验表明，筛选出的反应香料能显著地增强烟香，减少杂气，改善暧味。 美键词：夸成；美拉德反应产物；卷烟加香 中囤分类号：TS264 3 文献标识码：A 文章编号：1000 2197(2002)01 0095—05 美拉德反应香料是指通过美拉德化学反应 (Maillard reaction)合成的系列香昧物质，它是氨基化合 物和还原料或其他糍基化合物之间发生的反应，由于反应物呈深棕色，所以又称非酶棕色化反应 (non enzymatic browning reaction) J 几十年来美拉德反应在食品化学、食品工艺学、营养学、烟草化学、香 味化学等研究领域得到重视和发展 国内对美拉德反应香料的制备及应用技术始于2o世纪 80年代C2]。本 试验从原料的选择、反应条件以及香味成分定性和定量的鉴定等方面进行烟用香料研究 ，可以为美拉德 反应在烟草行业上的应用提供依据。 1 材料与方法 I．1 仪器 气相色谱仪：GC一14B，配 CR一7A积分仪 (日本岛津)；蒸馏萃取 (sDE)装置；KDM型连续可调控 温电热套；电热搅拌机；烧瓶、烧杯等玻璃仪器 1．2 试验材料 D一葡萄糖 (A R)，蜂蜜，L一谷氨酸 (生化级)，I 缬氨酸 (生化级)，L-脯氨酸 (生化级)，I．-天门 冬氨酸 (生化级)．L一甘氨酸 (生化级)．I 半胱氨酸盐酸盐 (生化级)，I．-亮氨酸盐酸盐 (生化级)，L 阿拉伯糖 (A R)，丙二酸 (AR)，Vc(AR)，亚油酸 (AR)，】，2丙二醇 (A R)，氨水，黄豆芽．磷 酸二氢钾 (A R)，磷酸二氢钠 (A R)，二氯甲烷 (A R)，正十七烷 (AR)，蒸馏水．高纯氢，高纯氮。 1．3 试验方法 1．3．1 美拉德反应物制备方法 美拉德反应组合原料配比及反应条件见表 l。在装有温度计、回流冷凝 管和搅拌装置的三口圆底烧瓶中，加入称量好的反应原料．放在调温加热套内进行加热，同时进行搅拌， 以防止碳化，掌握好温度、时间，反应结束后 ，将冷却后的反应产物倒入棕色样品瓶中避光保存。 1．3．2 美拉德反应产物的品质鉴定和筛选 (1)感官品质鉴定初步筛选：仔细观察各样品的物理性状， 如粘稠度、均匀性、色泽等 将不带任何气味的嗅香纸浸人样品 l～2 cm，放在离鼻腔稍远处轻轻嗅其香 味，将纸条左右摆动．分辨香气特征，记下嗅香结果 采用微量进样器对烟支进行加香，然后评吸。结 合各样品的物理性状嗅香和评吸结果进行对比分析初步筛选。 (2)6×6拉丁方阵评吸试验：为了确定 6种反应香料的真实加香效果，按常规的使用剂 0．5％ (占 烟叶重量的百分比)．将 6种美拉德反应香料加人 3类烟的烟丝中．平衡水分到 (124-_0．5) ，打好烟支 收稿 日期 f 2001—05 28 基金项目：国家烟草专卖局 “混台型卷烟研制和关键技术研究”项目资助。 作者筒赍 郭傻成 (1q57一)，男，副教授 维普资讯 http://www.cqvip.com 安 徽 农 业 大 学 学 报 2002正 按 6×6拉丁方阵进行评吸试验。 (3)用量试验：试验采用 0．618黄金分割法，在 0．] ～1．o 之间进行使用剂量的优选“ 1．3．3 美拉德挥发性反应产物香昧成分的色谱分析 对筛选出来的加香效果较好的组合进行香味成分 的分离与鉴定 (1)分离。每个样品称取 10．00 g，置于 500 m1 烧瓶中，加入 0．2 mol／1 pH一5．59磷酸盐缓冲溶液 和蒸馏水各 1 2 mI ，正十七烷内标溶液 100 I (2 I 的n—C 烷／mI 异丙醇)，在另一 250 mL烧瓶中加 入30 ml 二氯甲烷作萃取剂．然后进行同时蒸馏萃取 (SDE)2．5 h。SDE结束后，二氯甲烷溶液加无水 Na SO 干燥．然后在 55 C经过 Vigreux分离头浓缩至 0．5 mL。 (2)气象色谱分析条件。气相色谱仪：GC l 4B，配CR一7A积分仪 (日本岛津)；色谱柱：30m×0．25 mmid×0．25．um df(Suplco—Simp LicityWax)；分流／不分流 (spIit／spIitIess)进口温度：250 C，检测器 (FID)温度：250 C；载气：氢气 ；柱头压：100 kpa；分流比：20／1；升温程序：从 60C以4 C／rain升 到 240C，保持 15 min；进样量 2．0 VI 。 表 I 美拉德反应产物的爿备与鉴定 Table 1 Preparation and test of Maillard reaction products 2 结果与分析 2．1 美拉德反应产物加香效果初选 表 1列出了14种香味突出的反应组合，鉴定结果表明：1号、2号和 3号组合具有明显的肉香味．特 别是 2号亮氨酸盐酸盐与葡萄糖反应产物具有优美的鲜鸡肉香味；9号蛋白质水解产物与葡萄精的反应 组合透发出烧烤香味，以上 4个组合与烟香不谐调但适合作食品添加剂。4号、6号、7号、8号和 12号 对烟草有明显的提质作用。由于评吸时，试样的先后顺序和相邻烟支间的相互影响．会产生 “位置效 应”和 “尾随效应”；评吸人员也会产生 “评吸员效应”。为了平衡这些误差的影响．试验选用 6×6拉丁 方阵统计分析方法 。 2、2 6×6拉丁方阵美拉德反应产物加香效果分析 6×6拉丁方阵设计见表 2．其中A、B、C、D、E、F分别代表试样 4号、6号、7号、8号、l2号 和对照 (CK)。 4号试样是脯氨酸、高级脂肪酸、葡萄糖和蜂蜜等物质的反应组合，反应产物呈褐红色均匀液体，有 明显的爆米花香气．透发出坚果香和烤香，加人烟丝能使卷烟的烟香味更加透发，杂气和刺激性减轻；6 号试样是天门冬氨酸等反应产物，透发出烤甜香气，具有显著的增加烟香、协调烟香的作用。7号试样是 维普资讯 http://www.cqvip.com 29卷 1期 郭俊成等 烟用美拉德反应香料研究 天门冬氨酸和脯氨酸反应组合，带有浓郁的坚果香气，可明显地增加烟气的浓度．减轻刺激性；8号试样 是浓缩黄豆芽汁等反应产物，其浓郁的藕甜香气不但可以改增加烟香气．而且可以改善卷烟的余昧，黄 豆芽汁含有多种氨基酸成分．来源易，价格低 ，值的深人研究；1 2号试样是苯丙氨酸等物质的反应组合， 透发出的清香气可以改善卷烟的香味。 表 2 评吸 6种卷烟处理的 6×6拉丁方阵 rabte 2 6×6 latin square experiment of smoking in 6 trestmeltts F测验见表 3，因为 F值为 1 8．84，超过 ：0．05水平的F 值．所以H。被否定 ．即各样品问的品 质是有显著差异的。为了进一步明确试样间的差异来源，还必须进行试样平均数间的比较，本试验采用 t测验 (LsD法)。经计算：LSD。．。 一3．19，LSD ，=4．35。以之为尺度，在表 4中测验各试样与对照的 差异显著性，结果表明：添加 5种美拉德反应产物的卷烟都极显著地高于对照，说明加香效果是真实可 靠的，其中A (4号)加香效果最好。 表 4 处理与对照差异显著性 t测验 Tab]e 4 T Tegt betweea treatments and CK 表 5 4号组台美拉德反应产物挥发性化学成分、含量豆香气特征 Table 5 The vo Latitity chemistry composition-content and aromR character~stlc of No-4 Mait]ard reaction products 维普资讯 http://www.cqvip.com 98 安 徽 农 业 大 学 学 报 2002拄 2．3 用量试验 为了确定以上 5种试样的使用剂量．试验采用0．618黄金分割法优选，结果表明：A和E试样使用 剂量为 0．4 ～0． ．B试样、c试样和 D试样使用剂量为 0．5 ～0．6 。 2．4 美拉德反应产物香昧成分分析 对加香效果最好的4号试样进行色谱分析，共鉴定出 l2种对烟香气有贡献的挥发性化台物，分析结 果见图 l和表 j。由表 5可见，含量较多的是酮类物质，如 2 甲基一4氢一呋喃酮，6一甲基 5一庚烯 2酮等， 赋予反应物鲜果清香、膏香、烤面包香、透发炸爆米花香；其次是醇类、醛类、吡咯类、酸类和酯类使 产物的香气更加完美 图 l 4号组台美拉德反应产物挥发性化学成分气相色谱分析 Figure l Gas ChroInatograph>,d】 graⅡl of No-4 Ma[itard reactiolt produels 3 讨论 美拉德反应过程非常复杂，对其机理的研究进展还很慢，目前只是对该反应产生低和中分子的反应 机理比较清楚，而对产生高分子聚合物还不能得到满意解释 ，。本试验选用多种材料研究美拉德反应物致 香效果，结果表明4号、6号、7号、8号和 l2号组台卷烟加香效果极显著．其中又以4号最为突出，色 谱分析表明4号含有多种对卷烟具有提质作用的单体成分．可作为一种经济、高效且可定向生产烟用香 料的途径 蛋白质水解物和烟末为原料的反应组合并不像许多报道的效果那么好-J，前者香气明显和烟草 不协调，后者反而能增加卷烟的杂气及涩味。对 4号美拉德反应产物进行色谱分析，从已鉴定出的结果 看，反应主要形成了以下几类致香物质：①2一甲基 4氢 呋喃酮，2环戊烯 1．4一二酮，乙酰基呋喃，乙 烯基毗咯等产香类成分．这类 (尤其是吡咯和呋喃酮类)具有烤面包、炒坚果、新鲜而诱发的爆米花香 气、浓郁焦甜香 这部分香味成分可以成为烟用香料的基香，使卷烟获得充足的香味，去除部分杂气，改 善余味。②苯乙醇、芳樟醇可以产生清新飘逸的清香气 ，这部分可以使卷烟产品获得独特的风格，诱人 的嗅香。@6一甲基一5庚烯 2一酮和环柠檬醛主要香气特征是清甜的水果香气 ，可以起到协调叶组配方的香 气，减少杂气作用 ④2环戊烯一l，4二酮为强烈的焦辛甜香，略有甘草甜昧；新植二烯为辛香气，这部 分可以起到矫正卷烟的吃味．减少刺激性的作用。 维普资讯 http://www.cqvip.com 29卷 1期 郭俊成等 烟用美拉德反应香料研究 99 参考文献 [1]c Eriksson．Maillard Reaction in Food[M]．Sweden：Perzamort Press Led，1981 [2]郭俊成-程晓蕾．美拉德增香调味科研究与应用进展 [J]．中国调味品，1995(6)：34 6 [3]刘立全-王月霞．美拉德反应在烟草增香中的应用研究进展 [J]．烟草科技，1994(6)：21～24 [4]郭俊成，程晓蕾．白肋烟料剂及处理工艺参数的优化设计 [J]．中国烟草科学，1997(4) 334 36 [5]郭俊成，雍国平等 ．烟用香精香料研究进展 [MZ．北京 ：中国轻工业出版社，1999 [6]藤卷正生等 ．香料科学 [M]．北京 ：轻工业出版杜．1987 25～34 Study on Maillard Reaction Flavor of Tobacco GUO Jun cheng ，ZHANG You—jin ，SHU Jun sheng ．LIU Qiang。 CHENG Xiao—lei (1．College ol Economics and Technology，University ol Science and Technology of【：hjna ， He i 230052 2 Technical Cente r of Wuhu Cigarette Factory F 3． Technical Center of Yuxi Hongta Group) Abstract：Maillard reaction products are crucial important in the cigarette and food flavOr field ． 14 kinds of M aillard reaction products were made in different materials and reaction conditions． MaiIla— reaction products were studied in tobacco flavoring． The aromatic components of the reaction Droduct were analyzed by gas chromatography． Results indicated that Aroma and taste of cigarette were significantly improved by adding the M aillard reaction products into tobacco． Key words：synthesize；M aillard reaction products；cigarette flavoring t t t c c c ct c c c ct c ct t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t t 《安徽农业大学学报》编辑委员会 主 任 ： 李增智 副主任 ： 岳永德 宛晓春 编 委 (以姓氏笔划为序)： 马成泽 马传喜 方一平 王荣富 余为一 张伟力 邹运鼎 李增智 岳永德 宛晓春 周逸辛 段家龙 陶汉之 黄义德 程备久 主 编： 李增智 副主编： 宛晓春 邹运鼎 (常务) 余为一 周逸辛 维普资讯 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