高徐梅 武士杰 張銳 劉恩芬 張云龍 蔣皓 吉松毅

摘要 [目的] 優(yōu)化美拉德反應(yīng)的條件，并考察其產(chǎn)物在再造煙葉中的加香效果。[方法]以葡萄糖和脯氨酸為原料，優(yōu)化美拉德反應(yīng)的條件，并考察其產(chǎn)物在再造煙葉中的加香效果，并用GC-MS對產(chǎn)物進行分離鑒定。[結(jié)果]美拉德反應(yīng)的最優(yōu)條件：在沸水浴下，反應(yīng)時間3 h，pH 6，糖氨摩爾比為1∶1，丙二醇占比為30%。在此條件下，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的再造煙葉增香效果好。利用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對產(chǎn)物進行GC-MS分析，檢測到吡咯類、酮類等化合物，這些物質(zhì)是卷煙中的重要香氣成分。[結(jié)論]美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的再造煙葉加香效果好。

關(guān)鍵詞 再造煙葉；葡萄糖；脯氨酸；美拉德反應(yīng)

中圖分類號 TS41+1 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）07-0067-03

Optimization of Maillard Reaction Condition of Glucose and Proline and Reconstituted Tobacco Flavoring of Its Product

GAO Xu-mei，WU Shi-jie，ZHANG Rui et al

（China Tobacco Yunnan Reconstituted Tobacco Co.， Ltd， Kunming，Yunnan 650106）

Abstract [Objective] To optimize condition of Maillard reaction， and study flavoring effect of reconstituted tobacco. [Method] With glucose and proline as raw material， the reaction conditions were optimized. Flavoring effect of its products in reconstituted tobacco were studied， and gas chromatograph-mass spectrometer was used to analyze products. [Result] When the reaction temperature was 100 ℃， reaction time was 3 h， pH was 6， sugar ammonia molar ratio was 1∶1， proportion of propylene glycol was 30%， reconstituted tobacco flavoring effect of the Maillard reaction products was good. Pyrrole and ketone compounds were detected by gas chromatograph-mass spectrometer， which were important aroma components in tobacco. [Conclusion]Reconstituted tobacco flavoring effect of the Maillard reaction products is good.

Key words Reconstituted tobacco；Glucose；Proline；Maillard reaction

再造煙葉又名煙草薄片，是一種薄片狀的再生產(chǎn)品。其采用卷煙制造過程中的煙草廢棄料、邊角料，如煙末、煙梗、碎片等，利用物理、化學(xué)的方法制成，可用來代替天然的雪茄內(nèi)包葉，作為煙制品原料，現(xiàn)已廣泛用作卷煙原料[1]。

美拉德反應(yīng)是指含有羰基的化合物和含有氨基的化合物之間經(jīng)縮合、聚合等一系列反應(yīng)而生成多種小分子風(fēng)味物質(zhì)以及類黑精的復(fù)雜反應(yīng)，也被稱為棕色化反應(yīng)或褐變反應(yīng)[2-3]，是食品香味的主要來源之一。煙葉在調(diào)制、陳化、加工和燃吸期間都可能發(fā)生非酶棕色化反應(yīng)[4-5]。由于美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中含有大量的香味物質(zhì)，而且大部分與煙香協(xié)調(diào)[6]，能有效改善低次煙草的品質(zhì)，減少木質(zhì)雜氣，起到提香、降低刺激的作用[7]，因而在制備煙用香料、卷煙的增香方面有較多研究，但將美拉德反應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)用于再造煙葉的增香增色的研究較少。筆者以葡萄糖與脯氨酸為原料，優(yōu)化了美拉德反應(yīng)的反應(yīng)時間、糖氨比、pH、丙二醇比例幾個條件，考察了其產(chǎn)物在再造煙葉中的加香效果，并用GC-MS對產(chǎn)物進行分離鑒定。

1 材料與方法

1.1 材料

葡萄糖、L-脯氨酸，食品級，北京鴻瑞嘉盛商貿(mào)有限公司；1，2-丙二醇，食品級，廣州杰途化工有限公司；無水碳酸鈉和鹽酸均為分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；片基、葉濃縮液、梗濃縮液，云南中煙再造煙葉有限責(zé)任公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-S114型數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州市國立試驗設(shè)備研究所；梅特勒-托利多PB403-S型天平（410 g，0.001 g）；梅特勒-托利多Seven Excellence S400多參數(shù)測試儀；賓得FED240型熱風(fēng)循環(huán)烘箱；賓得KBF115型恒溫恒濕箱；GCMS-QP2010 Ultra氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀，島津公司。

1.3 方法

1.3.1 美拉德反應(yīng)條件的優(yōu)化。

1.3.1.1 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物制備。

用圓底燒瓶準(zhǔn)確稱取一定量的葡萄糖和脯氨酸，加入一定量預(yù)先配制好的丙二醇-水溶液，用3 mol/L Na2CO3水溶液或5 mol/L HCl水溶液調(diào)節(jié)pH，裝上回流冷凝管并放入沸水浴，回流反應(yīng)一定時間。將相應(yīng)的因素水平替換，主要研究反應(yīng)時間（1、2、3、4 h）、溶液pH（6、7、8、9）、糖氨摩爾比（2∶1、1∶1、1∶2）、丙二醇在反應(yīng)溶劑中占比（0、30%、50%、70%）共4個因素對美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的影響。在測定某一因素對美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的影響時，固定其他因素及水平不變。

1.3.1.2 再造煙葉加香評吸試驗。

將不同條件下產(chǎn)生的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物按1.0%比例添加到葉濃縮液與梗濃縮液按7∶3混合的濃縮液中，得到涂布液。將調(diào)好的涂布液加熱至60 ℃，涂布至片基上，在120 ℃下烘干，并使涂布率穩(wěn)定在（40±2）%，對照為葉、梗濃縮液比例為7∶3的混合濃縮液。在恒溫恒濕箱[溫度（22±1） ℃、濕度（60±2）%]中平衡2 h，將樣品切絲后灌入空煙管中，在恒溫恒濕箱中平衡24 h。

組織7名專業(yè)人員對各試驗再造煙葉進行對比評吸，以空白樣為標(biāo)準(zhǔn)。評吸采用單支打分（總分100分）法，分別從再造煙葉的香氣特征（25分）、煙氣特征（15分）、雜氣（20分）、刺激性（20分）、余味（20分）5個方面進行評價。

1.3.2 驗證試驗。

將得出的最優(yōu)條件進行重復(fù)試驗，以驗證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.3.3 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的GC-MS分析。

取制備的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物40 g，采用同時蒸餾萃取法，加入400 mL蒸餾水，取40 mL二氯甲烷萃取溶劑，萃取時間3 h，水浴溫度60 ℃。萃取液干燥過夜后，從冷凍柜取出，平衡至室溫后導(dǎo)入樣品濃縮瓶。在40 ℃水浴下濃縮至1 mL，裝入樣品瓶中，待GC/MS儀器分析檢測。

GC/MS分析條件[8-9]：色譜柱DB-5MS柱，柱長30 m，內(nèi)徑0.25 mm，膜厚0.25 μm；程序升溫60 ℃保持2 min，以2 ℃/min升溫至200 ℃，保持5 min，再以2 ℃/min升溫至220 ℃，最后以10 ℃/min升溫至260 ℃；進樣口溫度260 ℃；進樣量1 μL；分流比10∶1；載氣氦氣，流速1.0 mL/min；傳輸線溫度280 ℃；電離方式EI；電離能源70 eV；離子源溫度230 ℃；四級桿溫度160 ℃；溶劑延遲時間2 min；掃描范圍30～550 aum。采用NIST11標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索定性，峰面積歸一化法定量。

2 結(jié)果與分析

2.1 美拉德反應(yīng)條件優(yōu)化

2.1.1 不同反應(yīng)時間對反應(yīng)產(chǎn)物在卷煙中加香效果的影響。

由表1可知，在1～3 h，隨著時間的延長，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的增香效果逐漸變好，但當(dāng)反應(yīng)時間超過3 h后，產(chǎn)物的增香效果下降，這可能是由于隨著時間的延長，香味物質(zhì)逐漸分解或者轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)。因此，選定反應(yīng)時間為3 h。

2.1.2 不同pH對反應(yīng)產(chǎn)物在卷煙中加香效果的影響。

由表2可知，pH對美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的再造煙葉增香效果有影響。隨著pH的升高，產(chǎn)物的增香效果逐漸減弱，主要表現(xiàn)在刺激的增大以及余味口感的下降。這可能是由于堿性物質(zhì)Na2CO3的影響。因此，選擇pH 6作為反應(yīng)條件。

2.1.3 不同糖氨摩爾比對反應(yīng)產(chǎn)物在卷煙中加香效果的影響。

由表3可知，還原糖與氨基酸的摩爾比對美拉德反應(yīng)產(chǎn)物卷煙增香效果也有影響。當(dāng)糖氨摩爾比為1∶1時，產(chǎn)物的增香效果最好。這可能是因為美拉德反應(yīng)為1個羰基與1個氨基縮合，當(dāng)葡萄糖與脯氨酸反應(yīng)的摩爾比為1∶1時可使反應(yīng)更加充分。因此，選擇糖氨摩爾比1∶1作為反應(yīng)條件。

2.1.4 不同丙二醇占比對反應(yīng)產(chǎn)物在卷煙中加香效果的影響。

由表4可知，當(dāng)丙二醇占比逐漸增大時，產(chǎn)物的增香效果呈先增大后減小的趨勢。當(dāng)丙二醇占比為30%時增香效果最好，之后隨著丙二醇比例的增大，香氣下降，雜氣增加。因此，選擇丙二醇占比30%作為反應(yīng)條件。

2.2 驗證試驗

利用最佳條件進行驗證性試驗，即葡萄糖與脯氨酸在糖氨摩爾比為1∶1、丙二醇比例為30%、pH為6時，在100 ℃沸水浴下，反應(yīng)3 h。對照為不加美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的梗、葉濃縮液。結(jié)果見表5。

由表5可知，按照最佳條件制備的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，加香效果明顯，感官評吸結(jié)果顯示，加入美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的樣品，在香氣、煙氣特征方面均強于對照，且雜氣減少，刺激性減弱，余味改善不明顯。

2.3 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的GC-MS分析

利用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對葡萄糖與脯氨酸的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的香味成分進行分離、鑒定，并利用面積歸一化法測定各種成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（圖1、表6）。由表6可知，美拉德反應(yīng)形成的主要致香物質(zhì)中，以吡咯類和各種酮的衍生物居多，此外還鑒定出其他醇、酯等成分，對再造煙葉和卷煙都具有重要的致香作用。

3 結(jié)論

該研究主要考察了反應(yīng)時間、初始pH、糖氨摩爾比、丙二醇占比對美拉德反應(yīng)產(chǎn)物再造煙葉加香效果的影響，確定了由葡萄糖與脯氨酸反應(yīng)生成再造煙葉增香劑的較佳條件：反應(yīng)時間3 h，pH 6，糖氨摩爾比1∶1，丙二醇占比30%。在沸水浴條件下反應(yīng)，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的再造煙葉加香效果好。

利用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對葡萄糖與脯氨酸的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物進行GC-MS分析，檢測到吡咯類、酮類、醇、酯等成分，對再造煙葉和卷煙都具有重要的致香作用。

參考文獻

[1] 李新生，嚴(yán)新龍，高徐梅，等.模擬涂布液體系中利用美拉德反應(yīng)降低煙草薄片還原糖含量的方法研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（8）：2450-2451，2459.

[2] 李亞麗，劉曉徐，鄭培華，等.美拉德反應(yīng)研究進展[J].食品科技，2012，37（9）：82-87.

[3] 蘇強.美拉德反應(yīng)產(chǎn)物提高卷煙舒適度的研究[D].上海：上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，2014.

[4] 劉立全，王月霞.梅拉德反應(yīng)在煙草增香中的應(yīng)用研究進展[J].煙草科技，1994（6）：21-24.

[5] 周正紅，楊華連，沈光林.梅拉德反應(yīng)產(chǎn)物及其在煙草中的增香研究[J].煙草科技，1998（4）：8-11.

[6] 程傳玲，李瑞麗，楊艷勤，等.山梨糖與脯氨酸的美拉德反應(yīng)條件優(yōu)化研究[J].食品工業(yè)，2014，35（8）：79-81.

[7] 方百孕，馮大炎.Maillard反應(yīng)與煙用香料的開發(fā)[J].安徽師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1997，20（3）：253-256.

[8] 王瑩.美拉德反應(yīng)的工藝條件優(yōu)化及其產(chǎn)物的GC/MS鑒定、卷煙加香應(yīng)用研究[D].鄭州：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[9] 馮洪濤，周桂園，劉利勤，等.葡萄糖與脯氨酸的梅拉德反應(yīng)物致香成分分析及其在造紙法再造煙葉中的應(yīng)用[J].光譜實驗室，2011，28（5）：2387-2390.