白肋烟花蕾制备烟用香料.pdf

白肋烟花蕾制备烟用香料许春平1，肖源1，2，孙斯文1，刘绍华*31.郑州轻工业学院食品与生物工程学院，郑州高新技术产业开发区科学大道166号4500022.红云红河烟草（集团）有限责任公司新疆卷烟厂，乌鲁木齐市经济技术开发区喀纳斯湖北路306号8300003.广西中烟工业有限责任公司技术中心，南宁市北湖南路28号530001摘要：以白肋烟烟草花蕾为原料，利用美拉德反应法制备烟用香料，采用同时蒸馏萃取法处理所得反应产物，GC/MS 法分析其挥发性成分。结果表明：从美拉德反应法制备的香料中共检出 34 种挥发性成分，其中酯类 2 种，萜烯类 5 种，醇类 10 种，醛类 2 种，酸类 1 种，酮类 8 种，酚类 1 种，氮杂环化合物 5 种。与烟草花蕾直接提取物相比，美拉德反应法制备的香料中增加了二羟基丙酮、2-甲基四氢呋喃-3-酮、2-乙酰呋喃和苯基丙酮 4 种美拉德风味物质；感官评吸结果表明香气质改善，略有花香，甜润感和细腻感增加，余味舒适。关键词：白肋烟花蕾；同时蒸馏萃取；美拉德反应；烟用香料中图分类号：TS49，TQ656+.5文献标识码：B文章编号：1002-0861（2014）11-0057-05烟草科技/Tobacco Science&Technology2014 年第 11 期（总第 328 期）烟草化学/Tobacco Chemistry基金项目：郑州市科技技术攻关项目“生物法制备烟用香料”（10PTG339-2）。作者简介：许春平（1977），博士，教授，主要从事生物催化与烟草 工 程 研 究。E-mail：；*通 讯 作 者：刘 绍华E-mail：收稿日期：2013-10-16责任编辑：茹呈杰E-mail：电话：[phone]美拉德反应是氨基化合物和羰基化合物之间发生的非酶棕色化反应，也称为羰氨反应1-3。国外对美拉德反应在香料生产中的应用研究得较多；近些年在国内逐渐受到重视，并在烟草中得到广泛应用4-6。利用美拉德反应开发烟用香料打破了传统的香精香料调配和生产工艺范畴7。烟草打顶弃去的花蕾和烟叶一样含有丰富的香料物质，是天然植物香源之一。据报道，从花蕾中提取香料可制成白肋烟花蕾香膏、烤烟花蕾香Preparation of Tobacco Flavor from Flower Buds of Burley TobaccoXU Chunping1，XIAO Yuan1，2，SUN Siwen1，and LIU Shaohua*31.College of Food and Biology Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002，China2.Xinjiang Cigarette Factory，HongyunHonghe Tobacco（Group）Co.，Ltd.，Urumqi 830000，China3.Technical Center，China Tobacco Guangxi Industrial Co.，Ltd.，Nanning 530001，ChinaAbstract：A tobacco flavor was prepared with Maillard reaction method from the flower buds of burley tobacco，the reaction product was treated by simultaneous distillation and extraction method，then the volatile components inthe reaction product were analyzed by GC/MS.The results showed that:1）Thirty-four volatile components，includingtwo esters，five terpenes，ten alcohols，two aldehydes，one acid，eight ketones，one phenol，and five nitrogenheterocyclic compounds，were detected.2）Comparing with the volatile components in the product by directextraction，four Maillard style flavor compounds were special in the product by Maillard reaction，namelydihydroxyacetone，2-methyltetrahydrofuran-3-one，2-acetylfuran and phenylacetone.Sensory evaluation indicated thatthe flavor prepared with Maillard reaction featured better aroma quality with a slight smell of flower，enhancedsweetness and smoothness，and offered a pleasurable aftertaste.Keywords：Flower bud of burley tobacco；Simultaneous distillation and extraction；Maillard reaction；Tobaccoflavor57膏和香料烟花浸膏等“三膏”产品，生产出的香膏产品气味纯正、芳香浓馥，已应用在卷烟加香中。但迄今为止，未见对烟草花蕾香膏成分进行定量分析的报道8。烟草花蕾中含有多种还原糖和氨基酸9，具备发生美拉德反应的基本条件。另外，唐胜等10报道，在 30 g 烟末中加入 3 g 天冬氨酸和 5 g 葡萄糖，混合后进行美拉德反应有利于改善产物的品吸质量。为此，参考文献10 以白肋烟花蕾为原料，通过美拉德反应法制备了烟用香料，并与未加入烟草花蕾的美拉德反应产物、烟草花蕾直接提取物进行了香味成分的对比分析，旨在为我国烟草资源的合理利用提供参考。1材料与方法1.1材料、试剂与仪器2012 年白肋烟（鄂烟 1 号）花蕾（产地：云南保山）。氯化钠（天津市恒兴化学试剂制造有限公司）；无水乙醇、二氯甲烷、葡萄糖、天冬氨酸、1,2-丙二醇、三氯化铁、乙酸苯乙酯（AR，天津富宇精细化工有限公司）。SHB-3 循 环 水 多 用 真 空 泵（郑 州 杜 甫 仪 器 厂）；Q-100A3 旗箭粉碎机（上海冰都电器有限公司）；HS-4 恒温水浴锅（上海医疗器械五厂）；PL203 电子分析天平感量：0.0001 g，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；DGX-9143 电热恒温鼓风干燥箱（上海福玛设备有限公司）；同时蒸馏萃取装置（郑州科技玻璃仪器厂）；6890/5973 气相色谱/质谱联用仪（安捷伦科技有限公司）；KDM-1000 型电子调温电热套（北京科伟永兴仪器有限公司）；KBF240 型恒温恒湿箱（德国宾德公司）。1.2方法1.2.1原料预处理取适量白肋烟烟草花蕾，用蒸馏水清洗干净，置于烘箱中 45 干燥，然后用粉碎机粉碎，过 60 目筛。1.2.2葡萄糖-天冬氨酸美拉德反应产物制备及 GC/MS分析参考唐胜等10的方法，称取 5 g 葡萄糖和 3 g 天冬氨酸，加入 200 mL 丙二醇和 200 mL 蒸馏水，加入 0.2 g三氯化铁催化剂；分别加入 1 mol/L 的磷酸和 1 mol/L 的氢氧化钾溶液，调节 pH，使反应液最终 pH 为 6.5；油浴120 条件下加热回流反应 3 h。反应液冷却后，于水浴（453）,压力 0.08 MPa 条件下浓缩至密度为 1.31.5 g/cm3的膏体。量取 10 mL 上述膏体，置于同时蒸馏萃取装置一端的 1000 mL 平底烧瓶中，加入 300 mL 蒸馏水，用电热套加热；在装置另一端的蒸馏瓶中，加入 50 mL 二氯甲烷，水浴 60 加热。进行同时蒸馏萃取 2.5 h 后，在二氯甲烷萃取液中加入 1 mL 乙酸苯乙酯内标，水浴 60、常压下浓缩至体积约为 1 mL，得流动状膏体，低温密封保存。记为 S1,作为对照样品使用。GC/MS 分析检测挥发性成分。分析条件为：色谱柱：HP-5MS毛细管柱（60 m0.32 mm0.25 m）；进样口温度：250；程序升温：40 （3 min）6/min260 （5 min）；汽化温度：270；载气：He,1 mL/min；分流比：10 1；电离方式：EI 源；检测器及温度：FID，300；传输线温度：280；电离能量：70 eV；离子源温度：230；质量扫描范围：30700amu；检索谱库：Nist 02 质谱库。1.2.3白肋烟花蕾挥发性成分的同时蒸馏萃取及 GC/MS 分析称取 30 g 白肋烟花蕾，同上进行同时蒸馏萃取，得流动状膏体，低温密封保存，记为 S2。同上方法分析检测流动状膏体的挥发性成分。1.2.4以白肋烟花蕾为原料的美拉德反应产物的制备及 GC/MS 分析参考唐胜等10的方法，称取 30 g 花蕾粉末置于圆底烧瓶中，加入 5 g 葡萄糖和 3 g 天冬氨酸。加入丙二醇和蒸馏水各 200 mL，再加入 0.2 g 三氯化铁；分别加入1 mol/L 的磷酸和氢氧化钾溶液调节反应液 pH 为 6.5；油浴 120 回流 3 h。随着反应的不断进行，反应液颜色逐步加深，由初始的浅棕色逐渐变为深棕色，最后转变为深红棕色至接近黑色，反应液还有浓烈的烘烤样香气。冷却反应液后，于水浴（453）,0.08 MPa 条件下减压浓缩至密度为 1.31.5 g/cm3的膏体。量取 10 mL 上述膏体置于同时蒸馏萃取装置一端的 1000 mL 平底烧瓶中。同上用同时蒸馏萃取法萃取，得流动状膏体样品，记为 S3；同上 GC/MS 分析检测其挥发性成分。1.2.5香味成分含量的计算由于烟草香味成分复杂，种类繁多，很难得到各种香味物质的标准品。使用 Nist02 标准图库定性，采用内标法定量，假定相对校正因子（相对于内标）为 1，对各种香味物质按照下式进行定量计算11。香味物质提取量（g/g）=香味物质峰面积内标质量1000内标峰面积烟样质量（1-含水率）1.2.6加香实验取空白烟丝若干，置于温度（222），相对湿度（605）%的恒温恒湿箱内平衡 48 h。称取 3 份烟丝，每份 30 g，分别按烟丝质量的 0.1%,0.2%和 0.4%加香，即称取 0.03,0.06 和 0.12 g 提取物 S2 或美拉德反应产物S3，加入 2 mL 乙醇稀释，然后均匀喷洒在烟丝上。空白对照组为取 2 mL 乙醇直接均匀喷洒在 30 g 烟丝上。按照每支烟总质量（0.800.01）g 的标准卷制卷烟样品，按照国标12要求，在温度（222）、相对湿度（60585）%的恒温恒湿箱中平衡 24 h。组织郑州轻工业学院7 名评吸专家进行感官评吸。2结果与讨论2.13 种香料样品的香味成分及其种类分析2.1.1GC/MS 结果分析美拉德反应产物 S1、提取物 S2、美拉德反应产物S3 的挥发性成分检测结果见表 1。由表 1 可知，美拉德反应产物 S1 的挥发性成分总量为 26.52 g/g；提取物 S2 挥发性成分的总量为 493.09 g/g；美拉德反应产物 S3 挥发性成分的总量为 475.07 g/g，略低于提取物S2 中的含量。美拉德反应产物 S1 的挥发性成分总量在 三 者 当 中 最 低，只 有 二 羟 基 丙 酮、2-甲 基 四 氢 呋喃-3-酮、糠醛、糠醇等 8 种美拉德风味物质；美拉德反应产物 S3 的挥发性香味成分明显增多，并且其致香成分与文献13报道的烟草本身含有的致香成分表1S1,S2和S3 3种香料样品挥发性成分的GC/MS分析结果Tab.1Results of GC/MS analysis of volatile components in three flavor samples（S1,S2 and S3）序号1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435保留时间/min6.216.709.9310.5410.7514.0616.2516.3116.4918.7219.5319.9219.9620.3522.8824.1725.7732.9334.1137.1337.5738.0538.4539.3139.6240.4141.1041.2441.8041.9041.9743.6044.2544.3644.70挥发性成分二羟基丙酮/Dihydroxyacetone2-甲基四氢呋喃-3-酮/2-Methyltetrahydrofuran-3-one糠醛/Furfural糠醇/2-Furanmethanol2-乙酰呋喃/2-Acetylfuran2,2-二甲基己酸/2,2-Dimethylhexanoic acid苯甲醇/Benzyl alcoholN-甲基-2-吡咯烷酮/N-methyl-2-pyrrolidinone苯乙醛/Benzeneacetaldehyde苯乙醇/Phenylethyl alcohol苯基丙酮/Phenylacetone2-乙酰基吡咯/2-Acetylpyrrole3-甲氧基-2-丁醇/3-Methoxy-2-butanol芳樟醇/Linalool乙酸苯乙酯/Phenethyl acetate（内标）吲哚/Indole金合欢基丙酮/Farnesylacetone柠檬酸三乙酯/Triethyl citrate香紫苏醇氧化物/Sclareoloxide2-甲氧基苯酚/2-methoxyphenol3-羟基-大马酮/3-Hydroxy-damascone巨豆三烯酮/Megastigmatrienone3-氧代-紫罗兰醇/3-Oxo-ionol6-甲基喹啉/6-Methylquinoline新植二烯/Neophytadiene(+)-3-蒈烯/(+)-3-Carene二氢猕猴桃内酯/Dihydroactinidiolid4,8,13-西柏三烯-1,3-二醇/1,5,9-Trimethyl-12-(1-methylethyl)-4,8,13-cyclotetradecatriene-1,3-diol2,3,6-三甲基-1,4-萘醌/2,3,6-Trimethyl-1,4-naphthoquinone香树烯/Alloaromadendrene石竹烯/Caryophyllene异环氧香橙烯/Isoaromadendrene epoxide7,8-环氧-紫罗兰酮/7,8-Epoxy-ionone顺澳白檀醇/cis-Lanceol黑松醇/Thunbergol匹配度/%8290949887889094939495868789909591828994878697959591919587879086858888含量/（g/g）S11.581.430.620.216.722.341.3612.2660.07S24.513.392.121.2215.476.901.910.0715.490.0860.000.883.015.010.722.020.210.783.311.0220.217.180.16158.4650.3362.1252.6520.2317.239.2226.64S31.241.231.841.846.471.140.5413.421.581.431.2321.9028.0813.9560.030.852.774.830.571.371.530.582.270.8416.806.7610.17132.2045.5150.3044.5513.0214.468.7220.2259大致相同，均含有酸类、醇类、醛类、酮类、酯类、萜烯类和氮杂环化合物。此外，相比于提取物 S2，美拉德反应产物 S3 中增加了包括二羟基丙酮、2-甲基四氢呋喃-3-酮、2-乙酰呋喃和苯基丙酮在内的 4 种美拉德风味物质，对烟草香味有很好的修饰作用14。以白肋烟花蕾为原料，用美拉德反应法制得的烟用香料挥发性成分包含了多种致香物质，其中，含量最高的 4，8，13-西柏三烯-1，3-二醇是一种致香成分前体物，可裂解形成多种小分子致香物质，如茄酮15。另外，3-氧代-紫罗兰醇可经燃吸裂解成巨豆三烯酮，赋予烟草甘草样的特征香气，使卷烟具有成熟的烟草气息16。苯乙醇是烟气挥发油中重要的致香物质，使烟气香味具有甜、坚果香、辛香和玫瑰花香17。二氢猕猴桃内酯带有香豆素样香气，具有消除烟草刺激性的作用18。美拉德反应通常会产生吡嗪类香味成分。本研究的 GC/MS 分析结果中未见有吡嗪及其衍生物，这是因为它们是半挥发性化合物，而文中实验设计是针对美拉德反应的挥发性香味成分进行同时蒸馏萃取及 GC/MS 分析，可能由于其萃取的含量太少而未被检测到。2.1.2香味成分的种类分析制得的 S1,S2 和 S3 3 种香料样品的挥发性成分类别及各类别所包含化合物的数量如图 1 所示。由图 1可见，美拉德反应产物 S1 的挥发性成分包含酮类、醛类、醇类和氮杂环化合物，其含量从高到低依次为酮类氮杂环类醛类醇类化合物。提取物 S2 中挥发性成分包含酮类、醛类、醇类、酸类、萜烯类、酯类、酚类和氮杂环化合物。醇类化合物的含量最高，占 32%；其次为萜烯类、氮杂环类和酮类化合物，含量最少的是酸类和酚类化合物。美拉德反应产物 S3 中挥发性成分包含酮类、醛类、醇类、酸类、萜烯类、酯类、酚类和氮杂环化合物；在所制备的 3 种香料样品中化合物数量最多。其中，含量比例最高的是醇类化合物，其次为酮类和萜烯类化合物等。美拉德反应产物 S3 与提取物 S2 的挥发性成分相比，增加了酮类和氮杂环两类化合物的数量，其余成分类别未有明显差异。因此，白肋烟花蕾通过进行美拉德反应，产物中包含了更多的酮类、氮杂环类化合物，使产物风味更独特。2.2感官评吸结果以白肋烟花蕾为原料的美拉德反应法制备的烟用香料为棕红色膏体，具有美拉德反应产物特征风味，烘烤香等香味特征明显。感官评吸结果（表 2）表明，卷烟中加入 0.2%（质量百分比）提取物 S2 后，增加了卷烟的香气量，略有花香，并可赋予卷烟特殊的香气特征，余味舒适，有明显的甜润感；卷烟中加入美拉德反应产物S3 后，具有美拉德产物特征风味，略有花香，香气量增加，香气质改善，并有特殊的宜人香韵，甜润感和细腻感均增加，余味舒适，其在卷烟中加香的适宜用量为0.2%（质量百分比）。由此可见，以白肋烟花蕾为原料，通过美拉德反应制备的烟用香料能够保持原有烟草香味，又能进一步改善烟草的风味。3结论以白肋烟花蕾为原料，经美拉德反应制得的烟用香料的香味成分含有酸类、醇类、醛类、酯类、酮类、萜烯类和氮杂环化合物。以白肋烟花蕾为原料的美拉德反应法制备的烟用香料，与葡萄糖-天冬氨酸美拉德反应产物相比增加了大量的烟草致香成分；与烟草花图 1S1,S2 和 S3 3 种香料样品的挥发性成分数量Fig.1Numbers of volatile components in three flavor samples（S1,S2 and S3）表 2不同卷烟样品的感官评价结果Tab.2Results of sensory evaluation of different cigarettesamples加香物质空白对照提取物S2美拉德反应产物S3加香比例/%0.10.20.40.10.20.4评吸结果香气量较充足，刺激略明显，有炙舌感觉，略有杂气，余味舒适香气量增加，变化不明显香气量增加，略有花香，赋予卷烟特殊的香气特征，余味舒适，有明显的甜润感香气量增加，香气质变好，加香略过，有明显外加香气，刺激性增大香气量增加，香气质有所改善，刺激性减轻略有花香，具有美拉德产物特征风味，香气量增加，香气质改善，有特殊的宜人香韵，甜润感和细腻感增加，余味舒适烟香增加，余味有所改善，但有外加香气残留，烟气不很纯净S1.葡萄糖-天冬氨酸美拉德反应产物S2.烟草花蕾提取物S3.以烟草花蕾为原料的美拉德反应产物60蕾直接提取物相比还增加了二羟基丙酮、2-甲基四氢呋喃-3-酮、2-乙酰呋喃和苯基丙酮 4 种美拉德风味物质。与空白对照相比，加入以白肋烟花蕾为原料经美拉德反应制得的烟用香料的卷烟略有花香，具有美拉德产物特征风味，香气量增加，香气质改善，有特殊的宜人香韵，甜润感和细腻感增加，余味舒适。参考文献1宋国新.香气分析技术与实例M.北京：化学工业出版社，2008：25-28.2付莉，李铁刚.简述美拉德反应 J.食品科技，2006（12）：9-12.3刘梅森，何唯平.美拉德反应在肉类香精中的作用 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