甘學(xué)文鄧仕彬 崔和平 王光耀張春暉劉曙光于靜洋成 濤張曉鳴

(1. 江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司, 江蘇 南京 210019；2. 江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122)

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美拉德反應(yīng)中間體對(duì)卷煙評(píng)吸品質(zhì)的影響及其風(fēng)味受控形成研究

甘學(xué)文1鄧仕彬2崔和平2王光耀1張春暉1劉曙光1于靜洋2成 濤1張曉鳴2

(1. 江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司, 江蘇 南京 210019；2. 江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122)

完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物(MRPs)是構(gòu)成煙草特征香味的重要來(lái)源，但普遍存在易逸失、不穩(wěn)定的問(wèn)題。以果糖為原料，制備了6種Heyns重排產(chǎn)物(HRP)類(lèi)美拉德反應(yīng)中間體，通過(guò)卷煙感官評(píng)吸篩選發(fā)現(xiàn)，果糖和苯丙氨酸反應(yīng)得到的中間體2-脫氧-2-L-苯丙氨酸-D-葡萄糖具有最理想的加香效果。比較了苯丙氨酸—果糖的完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物溶液和相應(yīng)中間體HRP溶液的后續(xù)熱加工穩(wěn)定性，隨著熱處理時(shí)間延長(zhǎng)，完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的香氣降低了74.7%，而中間體HRP溶液揮發(fā)性風(fēng)味成分增加為未加熱的12.1倍，具有加工風(fēng)味受控形成的特點(diǎn)，從而很好地克服了完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物在食品、煙草加工過(guò)程中的加香缺陷。

Heyns重排產(chǎn)物；感官評(píng)吸；風(fēng)味受控形成

美拉德反應(yīng)是氨基化合物和還原糖或其他羰基化合物之間發(fā)生的一系列復(fù)雜反應(yīng)，最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質(zhì)類(lèi)黑精，又稱非酶褐變反應(yīng)[1-3]。美拉德反應(yīng)產(chǎn)物與卷煙天然煙香味較為相似或接近，含有多種煙香前驅(qū)物，應(yīng)用在煙草中與煙草本身香味比較容易諧調(diào)，而且對(duì)煙草的刺激性、澀度、苦味、酸味等具有良好的抑制和掩蓋作用，能夠增進(jìn)吃味、圓潤(rùn)煙氣、降低刺激性、提高抽吸口感，對(duì)提升卷煙香氣具有顯著的作用，因此廣泛用于煙草加工中[4-5]。但是美拉德反應(yīng)十分復(fù)雜，產(chǎn)物繁多，反應(yīng)過(guò)程不好控制，很多香味物質(zhì)也易揮發(fā)，容易造成部分產(chǎn)品加香效果不理想[6-7]，特別是在煙草熱加工工序中甚至燃吸過(guò)程中香氣逐漸減弱，大大降低了卷煙產(chǎn)品品質(zhì)。HRP是美拉德反應(yīng)過(guò)程中非常重要的致香前體[8]，在通常狀態(tài)下化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，沒(méi)有氣味；但通過(guò)加熱，很容易裂解產(chǎn)生具有令人愉悅的芳香化合物如吡嗪類(lèi)、呋喃類(lèi)以及吡喃類(lèi)化合物等[6, 9]。HRP作為卷煙中非常重要的一類(lèi)潛香物質(zhì)，其種類(lèi)和含量與煙草的香型和質(zhì)量關(guān)系密切，可改善卷煙吃味，柔和煙氣，增加烘烤香和甜香，是卷煙燃吸品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)[10]。因此，基于美拉德反應(yīng)的機(jī)理和歷程分析，如果能針對(duì)性地制備具有增香功能的HRP，并在煙絲加工過(guò)程中添加穩(wěn)定的非揮發(fā)性的外源性HRP，可在后續(xù)熱加工和燃吸過(guò)程中通過(guò)裂解產(chǎn)生香味物質(zhì)，就能夠顯著改善和穩(wěn)定卷煙品質(zhì)。

本試驗(yàn)將HRP作為研究對(duì)象，以果糖和脯氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、賴氨酸等氨基酸為原料，制備了6種Heyns重排產(chǎn)物類(lèi)美拉德反應(yīng)中間體。選擇未加香的煙絲，添加功能性HRP，通過(guò)感官評(píng)吸對(duì)卷煙的香氣特性、煙氣特性以及口感特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，篩選出評(píng)吸效果較好的HRP。采用SPME/GC-MS研究完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物和相應(yīng)中間體的后續(xù)熱加工穩(wěn)定性，比較其含量差異，提出HRP應(yīng)用于卷煙加工的優(yōu)勢(shì)，為美拉德反應(yīng)中間體在卷煙中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

L-苯丙氨酸、L-脯氨酸、L-丙氨酸、L-纈氨酸、L-天冬氨酸、L-賴氨酸、L-半胱氨酸、D-果糖：分析純，上海源葉生物科技有限公司；

氫氧化鈉、鹽酸、1,2-二氯苯：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

南京牌參比煙：江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

電子天平：EL104型，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；

磁力攪拌器：C-MAG-HS7型，德國(guó)IKA公司；

集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：DF-101S型，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；

實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)：FE20型，梅特勒-托利多儀器有限公司；

紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：A360型，翱藝儀器(上海)有限公司；

恒溫恒濕培養(yǎng)箱：HWS-150型，上海森信實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；

加香注射機(jī)：CIJECTOR型，德國(guó)Burghart公司；

手動(dòng)卷煙器：DELUXE型，德國(guó)Mascotte公司；

三重四級(jí)桿氣質(zhì)聯(lián)用儀：TSQ Quantum XLS型，美國(guó)賽默飛世爾科技公司。

1.2 分析方法

1.2.1 三重四級(jí)桿氣質(zhì)聯(lián)用儀(SPME/GC-MS)分析條件 參照文獻(xiàn)[11]。

(1) SPME條件：樣品中揮發(fā)性組分采用頂空固相微萃取方法進(jìn)行提取，具體方法為：取樣品3 mL加入到固相微萃取樣品瓶中，并加入1,2-二氯苯標(biāo)準(zhǔn)溶液作內(nèi)標(biāo)定量。將老化的100 μm DVB/ CAR/ PMDS萃取頭插入樣品瓶(50 ℃水浴)中大約1 cm處吸附30 min，然后至氣相解吸15 min，進(jìn)樣口溫度250 ℃。

(2) 氣相色譜條件：采用DB-WAX毛細(xì)管柱(L.D為30 m×0.25 mm，液膜厚度為0.25 μm)，載氣為氦氣，流速1.8 mL/min。色譜柱初始柱溫40 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升到80 ℃，然后以10 ℃/min升到160 ℃，保持0.5 min，再以2 ℃/min升到175 ℃，然后以10 ℃/min升到230 ℃，保持7 min。進(jìn)樣口溫度230 ℃，無(wú)分流進(jìn)樣，檢測(cè)器溫度為230 ℃。

(3) 質(zhì)譜條件：電離方式為EV，電子能量70 eV，燈絲發(fā)射電流200 μA，離子源溫度250 ℃，接口溫度250 ℃，掃描質(zhì)量范圍(m/z)35～450。

1.2.2 不同體系HRP的水相制備 以D-果糖和L-苯丙氨酸、L-脯氨酸、L-丙氨酸、L-纈氨酸、L-天冬氨酸、L-賴氨酸等氨基酸為原料，按羰基、氨基的摩爾比為2∶1均勻混合，配制50 mL反應(yīng)溶液，根據(jù)氨基酸的溶解度差異，分別配制濃度為68.8，101.4，97.0，101.4，14.4，158.1 mg/mL的溶液。放入轉(zhuǎn)子，置于磁力攪拌器上攪拌，使其完全溶解，再用6 mol/L NaOH或6 mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)pH至7.4。將溶液平均分裝5份，轉(zhuǎn)移至美拉德反應(yīng)瓶中，根據(jù)二階段變溫美拉德反應(yīng)的基本原理[12]，在低溫(60～110 ℃)條件下分別反應(yīng)不同的時(shí)間，取出冷卻后分別加入與苯丙氨酸等摩爾的半胱氨酸，并用6 mol/L NaOH溶液重新調(diào)節(jié)pH至7.4。迅速升溫至120 ℃(天冬氨酸體系130 ℃)，反應(yīng)110 min，冰浴停止反應(yīng)，用蒸餾水稀釋合適的倍數(shù)后，在420 nm下測(cè)定吸光度[13]，對(duì)比各個(gè)體系美拉德反應(yīng)終產(chǎn)物的褐變程度，色澤最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的低溫反應(yīng)時(shí)間和溫度即為美拉德反應(yīng)中間體形成的臨界條件，在此條件下加熱反應(yīng)，獲得不同體系的美拉德反應(yīng)中間體溶液。

1.2.3 卷煙試驗(yàn)樣品的制備 采用CIJECTOR型加香注射機(jī)向煙絲中分別添加一定比例的6種體系HRP水溶液，加香濃度為0.1 g中間體/kg煙絲。采用DELUXE型手動(dòng)卷煙器將試驗(yàn)煙打入空煙筒內(nèi)，充制成卷煙樣品，篩選質(zhì)量為(0.80±0.02) g的煙支。將得到的試驗(yàn)煙放在(22±1) ℃、濕度(60±2)%的恒溫恒濕箱中平衡48 h以上，備用于感官品質(zhì)評(píng)吸。

1.2.4 卷煙的感官評(píng)定 建立LAM標(biāo)度感官評(píng)價(jià)方法，感官評(píng)價(jià)指標(biāo)分為香氣特性和口感特性，香氣特性包括：香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、濃度、透發(fā)性；口感特性包括：細(xì)膩、柔和、刺激、殘留。以空白煙的感官評(píng)價(jià)為基準(zhǔn)(空白煙各項(xiàng)指標(biāo)分值為0分)，試驗(yàn)樣品依據(jù)這些指標(biāo)進(jìn)行打分，然后對(duì)評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分析。評(píng)吸結(jié)果采用記分制，對(duì)卷煙的各項(xiàng)評(píng)吸指標(biāo)沒(méi)有起到任何變化的記0分，能夠起到改善作用的記正分，導(dǎo)致卷煙變差的記負(fù)分。LAM標(biāo)度法賦值體系見(jiàn)表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 HRP的水相制備研究

氨基酸的結(jié)構(gòu)會(huì)影響美拉德反應(yīng)速率，總體而言ε-氨基或碳鏈末端的氨基具有較高的反應(yīng)活性，堿性氨基酸的反應(yīng)速率要高于中性或酸性氨基酸。因此，氨基酸的結(jié)構(gòu)特征及其反應(yīng)活性，是本研究低溫反應(yīng)溫度選擇的依據(jù)。結(jié)合工業(yè)化生產(chǎn)易操作、安全、節(jié)約成本的需求，選擇不同的低溫反應(yīng)溫度進(jìn)行二階段變溫美拉德反應(yīng)。賴氨酸由于存在ε-氨基，極易發(fā)生美拉德反應(yīng)，選擇賴氨酸體系在60 ℃下反應(yīng)制備賴氨酸體系美拉德反應(yīng)中間體。為提高天冬氨酸體系的反應(yīng)速率，選擇反應(yīng)溫度110 ℃。其他氨基酸的低溫反應(yīng)溫度都設(shè)定在100 ℃。對(duì)比低溫反應(yīng)下，不同反應(yīng)時(shí)間添加半胱氨酸后美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的褐變程度，得到半胱氨酸添加時(shí)間對(duì)色澤形成的影響關(guān)系，見(jiàn)圖1。

表1 LAMs感官指標(biāo)賦值體系

Table 1 LAMs sensory index assignment system

圖1 半胱氨酸添加時(shí)間對(duì)果糖體系變溫美拉德反應(yīng)產(chǎn)物色澤的影響

由圖1可知，在低溫反應(yīng)階段不同的時(shí)間加入半胱氨酸，變溫美拉德反應(yīng)終產(chǎn)物的色澤均呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)，說(shuō)明半胱氨酸的添加時(shí)間對(duì)美拉德反應(yīng)褐變物質(zhì)的形成具有重要的影響，以此反映HRP在體系中的形成情況。果糖—苯丙氨酸體系、果糖—脯氨酸體系、果糖—丙氨酸體系、果糖—纈氨酸體系，在pH 7.4、100 ℃下分別反應(yīng)100，140，25，50 min后添加半胱氨酸，進(jìn)一步高溫美拉德反應(yīng)得到的美拉德反應(yīng)終產(chǎn)物的褐變程度最低，即為果糖—苯丙氨酸體系、果糖—脯氨酸體系、果糖—丙氨酸體系、果糖—纈氨酸體系生成HRP的臨界條件。果糖—天冬氨酸體系在pH 7.4、110 ℃下反應(yīng)60 min后添加半胱氨酸，進(jìn)一步高溫美拉德反應(yīng)后具有最佳的色澤抑制效果，即為果糖—天冬氨酸體系生成HRP的臨界條件。果糖—賴氨酸體系在pH 7.4、60 ℃下反應(yīng)15 min后添加半胱氨酸，進(jìn)一步高溫美拉德反應(yīng)后具有最佳的色澤抑制效果，此即為果糖—賴氨酸體系生成HRP的臨界條件。傳統(tǒng)工業(yè)化美拉德反應(yīng)產(chǎn)物通常在高溫水相中制備，該條件下美拉德反應(yīng)中間體一旦形成很容易發(fā)生脫水、降解等重重疊疊的次級(jí)反應(yīng)，很難穩(wěn)定獲得目標(biāo)中間體。因此，通過(guò)二階段變溫美拉德反應(yīng)，降低HRP在第一階段的生成速率，就能達(dá)到可控制備的目的。按照變溫美拉德反應(yīng)所確定的不同HRP體系的水相形成臨界條件，低溫制備HRP溶液。

2.2 添加HRP的卷煙感官評(píng)定

2.2.1 不同HRP在卷煙中的感官描述分析 表2是6個(gè)體系的HRP溶液添加到卷煙中的感官質(zhì)量描述，各個(gè)體系的加香效果有很大的差異。苯丙氨酸—果糖、脯氨酸—果糖2個(gè)體系的香氣質(zhì)和香氣量明顯提高，香氣濃度增大，透發(fā)性改善，口感細(xì)膩柔和，而且雜氣小，刺激小，殘留較少，具有最佳的評(píng)吸效果。纈氨酸—果糖、賴氨酸—果糖、丙氨酸—果糖3個(gè)體系香氣量和香氣質(zhì)有所提高，但是香氣協(xié)調(diào)性較差，殘留較重，總體評(píng)吸效果尚可接受。天冬氨酸—果糖體系香氣質(zhì)不佳，口味不佳，刺激重，質(zhì)感太硬、殘留較重，評(píng)吸效果較差，不適于添加到卷煙中。

2.2.2 不同HRP在卷煙中的品質(zhì)特征得分 通過(guò)感官評(píng)吸對(duì)添加6種HRP體系前后卷煙的香氣特性和口感特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中包括香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、濃度、透發(fā)性、細(xì)膩、柔和、刺激、殘留等指標(biāo)。這些指標(biāo)得分越高表示卷煙感官品質(zhì)越好，如香氣量/香氣質(zhì)得分越高，表示卷煙香氣越足；雜氣得分越高，表示雜氣越??；刺激得分越高，代表卷煙抽吸時(shí)對(duì)口腔刺激越小。對(duì)6個(gè)卷煙樣品進(jìn)行品質(zhì)特征評(píng)分，評(píng)吸結(jié)果見(jiàn)表3。

香氣質(zhì)和香氣量是卷煙感官評(píng)吸非常重要的指標(biāo)。由表3可知，添加6種HRP的卷煙香氣量得分均在13分以上，其中苯丙氨酸—果糖、脯氨酸—果糖、纈氨酸—果糖3種香料的得分最高，香氣量顯著提高。添加不同HRP的卷煙香氣質(zhì)得分有所差異，其中苯丙氨酸—果糖、脯氨酸—果糖、纈氨酸—果糖3種香料的香氣質(zhì)得分較高。添加纈氨酸、丙氨酸以及天冬氨酸體系中間體的卷煙刺激和殘留得分為負(fù)，說(shuō)明這些HRP添加到卷煙中刺激性和殘留較大，會(huì)影響卷煙的口感。對(duì)9項(xiàng)指標(biāo)總分進(jìn)行分析，苯丙氨酸—果糖體系的總得分最高，且9項(xiàng)指標(biāo)得分相對(duì)于其他體系均較高，具有最佳的評(píng)吸效果。苯丙氨酸-果糖體系有較高的香氣質(zhì)和香氣量，雜氣較低，口感細(xì)膩柔和，刺激性小，殘留小，具有最好的評(píng)吸效果，對(duì)卷煙產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量具有提升作用，適用于作為煙用香料添加到卷煙生產(chǎn)工藝中。蔣思翠等[14]將苯丙氨酸—果糖體系產(chǎn)生的HRP應(yīng)用到煙草中，具有明顯的焦香、烤香，煙氣更柔和，刺激稍有降低，余味較干凈、較舒適，增香作用明顯，與本研究的結(jié)果具有一致性。

表2 不同HRP體系在卷煙中的感官描述分析

表3 不同HRP體系在卷煙中的品質(zhì)特征得分

果糖作為卷煙中含量較多的糖類(lèi)化合物，既能降低卷煙焦油量，又是卷煙香氣重要的前體物質(zhì)[15]130-134。糖類(lèi)物質(zhì)在卷煙燃吸過(guò)程中很容易裂解生成大量的揮發(fā)、半揮發(fā)煙氣成分，包括羰基化合物、氧雜環(huán)類(lèi)(呋喃和吡喃類(lèi))、簡(jiǎn)單酚類(lèi)等，是煙氣中含氧化合物的主要來(lái)源，這些成分對(duì)煙氣的香味、吃味產(chǎn)生十分重要的影響。氨基酸在煙草香味中的作用比較重要，從調(diào)制、醇化、加料、儲(chǔ)存直至燃吸過(guò)程中，氨基酸與還原糖發(fā)生持續(xù)的美拉德反應(yīng)，生成具有甜味、烤香、爆米花香、堅(jiān)果香、奶酪香等特征香味的化合物，對(duì)煙葉和卷煙抽吸質(zhì)量具有十分重要的意義，是構(gòu)成完美煙香的重要組成成分[15]197-199。苯丙氨酸是煙草中重要的香味前體物質(zhì)，在煙草加工過(guò)程中，苯丙氨酸可以經(jīng)過(guò)一系列生化反應(yīng)生成重要的風(fēng)味物質(zhì)，形成煙草特征香氣[15]200。將苯丙氨酸—果糖體系的HRP添加至卷煙中，可以強(qiáng)化煙草特征香氣，并且具有安全、高效的特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。

2.3 HRP的風(fēng)味受控形成分析

根據(jù)6種HRP在卷煙中的評(píng)吸結(jié)果，苯丙氨酸—果糖體系對(duì)卷煙的評(píng)吸品質(zhì)提升作用明顯，因此選擇該體系的HRP進(jìn)行風(fēng)味受控形成研究。首先配制果糖、苯丙氨酸溶液(糖胺比例及溶液濃度如1.2.2)，在100 ℃反應(yīng)100 min，得到HRP溶液；另取一份在130 ℃下反應(yīng)120 min，得到MRPs溶液?；跓煵轃峒庸?如物料烘絲工藝)、食品熱加工(如干燥、烹飪)過(guò)程中的溫度接近100 ℃，于是選擇100 ℃作后續(xù)熱加工穩(wěn)定性研究。將2種樣品溶液置于100 ℃下分別反應(yīng)0，30，60，90，120 min后定時(shí)取樣，采用SPME/GC-MS分析樣品中揮發(fā)性成分。其中HRP溶液、HRP加熱120 min的溶液、MRPs溶液、MRPs加熱120 min的溶液的揮發(fā)性成分種類(lèi)和含量見(jiàn)表4，共檢測(cè)到56種化合物。

表4顯示，4種溶液均主要含有醛類(lèi)、呋喃類(lèi)、含氮化合物、酮類(lèi)、酸類(lèi)、酯類(lèi)、醇類(lèi)、酚類(lèi)、苯類(lèi)等化合物，其中以醛類(lèi)、呋喃類(lèi)物質(zhì)的含量最多。醛類(lèi)物質(zhì)主要是苯甲醛和苯乙醛，產(chǎn)生的令人愉快的花香、果香和甜香對(duì)卷煙風(fēng)味具有重要作用[16]。呋喃類(lèi)物質(zhì)主要是3-苯基呋喃，具有濃郁的焦糖風(fēng)味，能夠顯著增強(qiáng)卷煙的焦香[15]132-134。煙草中很多揮發(fā)性芳香族化合物的產(chǎn)生與苯丙氨酸和木質(zhì)素(木質(zhì)素組成的基本構(gòu)架為苯丙素)的代謝轉(zhuǎn)化有關(guān)。煙草調(diào)制和陳化期間，苯丙氨酸和苯丙烯酸(肉桂酸)代謝活躍，大多數(shù)芳香族揮發(fā)性化合物的濃度發(fā)生變化。苯丙氨酸的代謝產(chǎn)物主要包括苯乙醛、苯乙醇、苯乙酸、甲酸苯甲酯、乙酸苯甲酯、苯甲醛、苯甲醇、苯甲酸、甲酸苯乙酯、乙酸苯乙酯、酚等揮發(fā)性化合物，這些產(chǎn)物對(duì)卷煙香氣具有顯著提升作用[15]200。HRP經(jīng)過(guò)熱反應(yīng)后也會(huì)產(chǎn)生這些物質(zhì)，表明苯丙氨酸—果糖體系的HRP在熱加工過(guò)程中產(chǎn)生的香氣物質(zhì)能夠與煙草自身香氣輪廓相協(xié)調(diào)。

表4 不同溶液的揮發(fā)性成分種類(lèi)和含量

續(xù)表4

易揮發(fā)化合物HRP溶液加熱前HRP溶液加熱后MRPs溶液加熱前MRPs溶液加熱后2,6-吡啶二甲醛,3-(苯基甲氧基)-雙[甲基(2-吡啶基)腙]-2.37--苯酚0.319.2011.095.752,3-二氫-1H-茚-4-甲醛-4.69--10,13-二甲基十四烷酸甲酯-1.88--4-乙氧基苯甲酸乙酯0.18---3-甲基-2-丁醇0.37---六聚乙二醇0.198.502.25-2,4-二叔丁基苯酚-63.46-12.64鄰苯二甲酸異丁基-4-辛酯-1.87--2-(1-甲基庚基)-環(huán)戊酮-4.18--2-(甲酰氧基)-1-苯基-乙酮---2.50苯乙酸--5.523.202,2'-二甲基偶氮苯--5.192.602,3-二氫-1-乙基-1H-3-甲基環(huán)戊二烯并[b]喹喔啉--5.613.18甲基3-O,5-O-二甲基-α-D-木糖呋喃糖苷-2.66--2,3,5,6-四-O-甲基-α-D-半乳糖呋喃糖苷-2.88--1,1-二乙基-肼-2.11--

對(duì)HRP溶液和MRPs溶液在加熱過(guò)程中揮發(fā)性成分含量的變化進(jìn)行進(jìn)一步分析，后續(xù)熱加工時(shí)間對(duì)溶液中揮發(fā)性成分含量的影響見(jiàn)圖2。

由圖2可知，MRPs溶液的揮發(fā)性成分含量初始值為10.49 μg/mL，100 ℃加熱120 min后含量為2.65 μg/mL，即熱加工處理后含量降低了74.7%，說(shuō)明后續(xù)熱加工過(guò)程對(duì)MRPs溶液中風(fēng)味物質(zhì)含量有顯著的影響(P<0.05)。主要是因?yàn)轱L(fēng)味物質(zhì)作為一類(lèi)易揮發(fā)的產(chǎn)物，在后續(xù)加熱過(guò)程中易逸失，而且在高溫條件下這些產(chǎn)物會(huì)繼續(xù)完成美拉德反應(yīng)，進(jìn)一步聚合形成復(fù)雜的高分子色素，這些都會(huì)導(dǎo)致其含量明顯降低[17-18]。HRP溶液的揮發(fā)性成分含量初始值僅為0.30 μg/mL，100 ℃加熱120 min后含量增加為3.63 μg/mL，即熱加工處理后其含量增大了12.1倍。加熱約110 min后的HRP溶液揮發(fā)性成分含量高于MRPs溶液。說(shuō)明HRP溶液在加熱過(guò)程中不斷反應(yīng)產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)，這是因?yàn)镠RP作為美拉德反應(yīng)過(guò)程中的一種非常重要的不揮發(fā)性香味前體物，受熱后很容易裂解產(chǎn)生脫氧糖酮，并進(jìn)一步發(fā)生脫水、裂解，氨基化合物也會(huì)發(fā)生降解[19-20]，一系列復(fù)雜的次級(jí)反應(yīng)導(dǎo)致各種各樣風(fēng)味物質(zhì)的形成，所以HRP在煙草或食品的增香應(yīng)用中具有加工風(fēng)味受控形成的特點(diǎn)。從圖2的變化趨勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)，如果進(jìn)一步延長(zhǎng)HRP溶液的加熱時(shí)間，將產(chǎn)生更多的揮發(fā)性成分。因此，如果在食品、卷煙加工過(guò)程中添加具有增香功能的HRP，使其在后續(xù)加工過(guò)程中裂解產(chǎn)生香味物質(zhì)，就能顯著改善和穩(wěn)定產(chǎn)品加香品質(zhì)，克服完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物普遍存在易逸失、不穩(wěn)定的缺陷，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

圖2 加熱時(shí)間對(duì)揮發(fā)性成分含量的影響

3 結(jié)論

以果糖為原料，通過(guò)變溫美拉德反應(yīng)確定了6種Heyns重排產(chǎn)物類(lèi)美拉德反應(yīng)中間體的水相形成臨界條件，并在該條件下對(duì)中間體進(jìn)行制備。將其應(yīng)用到卷煙中，通過(guò)感官評(píng)吸對(duì)卷煙的燃吸品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)添加苯丙氨酸—果糖體系中間體的卷煙綜合評(píng)分最高，卷煙香氣質(zhì)和香氣量都有明顯提高，香氣濃度提高，透發(fā)性改善，有堅(jiān)果香，而且雜氣小，刺激小，殘留較低，具有最佳的加香效果。比較了苯丙氨酸—果糖的完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物溶液和相應(yīng)中間體HRP溶液的后續(xù)熱加工穩(wěn)定性，隨著熱處理時(shí)間延長(zhǎng)，完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物溶液的香氣降低了74.7%，而中間體HRP溶液揮發(fā)性成分增加為未加熱時(shí)的12.1倍，具有加工風(fēng)味受控形成的特點(diǎn)，從而很好地克服了完全美拉德反應(yīng)產(chǎn)物在食品、煙草加工過(guò)程中的加香缺陷，應(yīng)用前景廣闊。

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Effects of Maillard reaction intermediates on smoking quality and study on controlled formation of flavor

GAN Xue-wen1WANG Guang-yao1DENG Shi-bin2ZHANG Chun-hui1CUI He-ping2LIUShu-guang1YUJing-yang2CHENGTao1ZHANGXiao-ming2

(1.ChinaTobaccoJiangsuIndustrialCo.,Ltd.,Nanjing,Jiangsu210019,China;2.SchoolofFoodScienceandTechnology,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China)

The complete Maillard reaction products are important sources of tobacco flavor, but there are some problems of gas diffusing and instability. In this study, six Maillard reaction intermediates of Heyns rearrangement product were prepared by using fructose as raw material. The intermediates derived from fructose and phenylalanine were identified to form the best flavor in cigarettes by sensory evaluation. The stability of the complete Maillard reaction products and intermediates derived from phenylalanine-fructose during subsequent heat treatment in aqueous solution was compared. As the heat treatment time prolonged, the aroma generated from the complete Maillard reaction product was reduced by 74.7%, while the volatile compounds from the intermediate HRP increased to 12.1 times of the unheated solution, indicating a characteristic of controlled flavor formation, which was a good way to overcome the drawback of complete Maillard reaction products in flavor enhancement during food and tobacco processing process.

Heyns rearrangement products; sensory evaluation; controlled formation of flavor

國(guó)家煙草局科技重點(diǎn)項(xiàng)目(合同號(hào)：110201402039)；國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào)：31671826)

甘學(xué)文(1967—)，男，江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司高級(jí)工程師，學(xué)士。E-mail: nj01812@jszygs.com

2017—05—06

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.06.010