生物法制备天然槐花烟用香料的研究

王吉中，杨琛琛，乔静丽，许春平

（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州 450002）

生物法制备天然槐花烟用香料的研究

王吉中，杨琛琛，乔静丽，许春平*

（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州 450002）

以天然槐花为原材料，分别采用常规水提法、酶解法、美拉德反应法并配合产香微生物发酵法对新型特色天然烟用香料的开发做了初步研究。采用同时蒸馏萃取装置对各反应体系中的挥发性物质进行萃取，并通过气相色谱-质谱（GC/MS）分析萃取物成分。结果表明，经常规水提法、水提发酵法、酶解法、酶解发酵法、美拉德反应法处理后检测出挥发性成分分别有17、21、17、24、31种；主要香气成分有三甲基硅脂棕榈酸、邻苯二甲酸二丁酯、棕榈酸、油酰胺、硬脂酸等；用酶解发酵法和美拉德反应法所得挥发性香味物质比用水直接提取法和单独酶解法所得物质种类多；经过微生物发酵的原料比未经发酵产生的香气物质多。

槐花，酶解，美拉德反应，烟用香料

刺槐，又称洋槐，落叶乔木，刺槐花味鲜洁、甜而不腻、具有槐花特有的清香。刺槐花含有多种维生素、矿物质、刀豆酸、黄酮类等，其具有很高的食用价值，同时还具有清热解毒、凉血润肺、降血压、预防中风的功效[1]。现代药理研究表明，槐花中所含的芸香甙，对高血压患者有防止脑血管破裂的功效[2]。目前市面上售有很多槐花提取物，如槐花浸膏、槐花油等，作为烟用香料，能降低刺激，赋予卷烟清甜香。但是，就利用生物法制备天然槐花烟用香料的研究还未见报道[3]。因此，我们利用自然资源较为丰富的槐花，通过生物的方法来制备天然烟用生物香料，可为解决我国有限香料资源的问题提供一条好的途径，给中式卷烟提供新型的天然香原料，并降低制香成本。本文采用多种生物法制备刺槐花香料，对所得刺槐花浸膏二氯甲烷可溶物成分进行了GC/MS分析，为更好地开发利用我国槐花资源提供科学的依据[4]。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

槐花 购于张仲景大药房，郑州；产香酵母SP-3 郑州轻工业学院微生物实验室保藏；二氯甲烷、1，2-丙二醇等化学试剂 均为分析纯。

RE-52A型旋转蒸发器 上海亚荣生化仪器厂；同时蒸馏萃取装置 郑州玻璃仪器厂。

1.2 实验方法

1.2.1 菌种活化及种子液的配制 配制常规试管斜面培养基和液体培养基，取产香酵母菌种分别接种在试管斜面中，并设置对照，于真菌培养箱中培养2d。之后，将活化的菌种接种到液体培养基，于摇床中培养，制成种子液备用[5]。

1.2.2 常规水提法 称取100g槐花粉末，置于1000m L的平底烧瓶（含玻璃珠）中，并加入800m L的蒸馏水，采用索氏提取装置提取3h，取浸提液于60℃真空浓缩[6]。

1.2.3 酶解法 取100g槐花粉末，依次加入1500m L溶有0.06g纤维素酶的0.2mol/L pH为4.6的乙酸-乙酸钠缓冲溶液、溶有0.06g果胶酶的pH为8.6的巴比妥-巴比妥钠缓冲液、溶有0.06g胰蛋白酶的0.2mol/L pH为7.6的磷酸盐缓冲液，分别于60℃水浴中酶解3h，以4000r/m in的速度离心5m in，合并三次所得上清液，浓缩[6]。

1.2.4 美拉德反应法 称取木糖5g，甘氨酸3g，催化剂FeCl30.2g，丙二醇200g，蒸馏水200g置于2000m L的烧杯中。取100g槐花粉末，加入烧杯中，于100℃水浴中反应3h[7]。过滤除去槐花碎末，于60℃真空浓缩。

1.2.5 微生物发酵法 将水提法和酶解法得到的浓缩液灭菌接种，接种量为1%，并做空白对照，置于28℃150r/m in摇床中发酵培养7d[7]。在发酵液和对照液中分别加入5倍体积的95%的乙醇萃取，搅拌充分，室温静置过夜。过滤浓缩，最终得到水提对照、水提发酵、酶解对照、酶解发酵及美拉德五种香料样品。

1.2.6 GC-MS条件 将五种香料样品同时进行蒸馏萃取，并通过气质联用仪分析样品中的香味成分及其含量。

色谱条件 色谱柱：HP-5MS（60mm×132mm× 125μm）毛细管柱；进样温度：240℃；载气：He；流速：1m L/m in；GC/MS接口温度：280℃。

质谱条件 电子轰击（EI）离子源；电子能量70eV；传输线温度275℃；离子源温度200℃；母离子m/z 285；激活电压1.5V；质量扫描范围35～455m/z。

谱图检索：将得到的分析谱图与NIST谱库串联并结合有关文献人工检索确定其化学组成，并通过内标乙酸苯乙酯峰面积与香料中各组成成分峰面积的比值，确定各组成成分的含量。

2 结果与分析

2.1 样品特征描述

通过水提、水提发酵、酶解、酶解发酵、美拉德反应五种处理方法制备的香料样品的外观和香味特征见表1。

实验表明，这五种香料样品都具有槐花的特征香味，经过发酵处理的香料样品颜色加深，香气特征更加馥郁优美，经美拉德反应制得的香料具有特征的焦糖香。其香气特征的不同特点是由于不同的制备方法导致香气成分的不同。

2.2 香气成分分析结果

水提对照、水提发酵、酶解对照、酶解发酵、美拉德五种样品经GC/MS分析，挥发性成分见表2。由表2可以看出，常规提取法共检测出挥发性成分17种，其中酸类物质5种，酯类物质6种，其主要香气成分为三甲基硅脂棕榈酸（42.87μg/g）、邻苯二甲酸二丁酯（29.32μg/g）、棕榈酸（20.22μg/g）、油酰胺（14.97μg/g）、硬脂酸（5.40μg/g）；水提发酵共检测出挥发性成分21种，其中酸类物质7种，酯类物质5种，其主要香气成分为棕榈酸（29.35μg/g）、2-苯乙基酯环丙烷羧酸（47.60μg/g）、a-亚麻酸（0.67μg/g）、三甲基硅脂棕榈酸（23.16μg/g）、邻苯二甲酸二异辛酯（4.95μg/g）、油酰胺（8.11μg/g）、硬脂酸（89.10μg/g）；酶解对照共检测出挥发性成分17种，其中酸类物质6种，酯类物质5种，醛类物质1种，其主要香气成分为邻苯二甲酸二丁酯（18.26μg/g）、5，5-二乙基丙二酰脲（71.05μg/g）、三甲基硅脂棕榈酸（3.86μg/g）；酶解发酵共检测出挥发性成分24种，其中醇类物质2种，酸类物质4种，酯类物质5种，醛类物质2种，其主要香气成分为5，5-二乙基丙二酰脲（89.52μg/g）、邻苯二甲酸二丁酯（25.54μg/g）、邻苯二甲酸二辛酯（19.22μg/g）、3-甲基-2-苯氧基丁酰氯（16.96μg/g）；美拉德共检测出挥发性成分31种，其中醇类物质1种，醛类物质1种，酸类物质9种，酯类物质7种，醚类物质3种，其主要香气物质为1-二十烯（8.94μg/g）、四乙二醇二甲醚（45.88μg/g）、2，5，8，11，14，17，20-六乙二醇二甲醚（34.31μg/g）、碳酸丙烯酯（22.25μg/g）。用酶解法和美拉德反应法制备槐花香料所得挥发性香味物质比用水直接提取所得物质种类多；经过微生物发酵的原料比未经过微生物发酵的原料所产生的香气物质多，这是由于发酵过程中原料中的成分进行了转化和分解。美拉德反应产生的香料种类是几种方法中最多的，比其他方法增加了如醚类、醛类、吡咯等增香物质。本实验采用的是木糖与甘氨酸进行的美拉德反应，使得烟草香料具明显的焦糖香[9]。

表1 不同处理方法制备香料香味的外观状态和特征Table 1 Appearance and characteristics of tobacco flavors prepared by differentapproach

表2 五种香料样品的香气成分分析结果表Table 2 Analysis of aroma compounds of five different tobacco flavors

续表

3 结论

通过实验结果可以看出，经过发酵的样品中的香味物质与未经发酵的样品相比，香味物质种类增多，这说明由产香微生物发酵产生的香料不仅风格独特，而且种类繁多；美拉德反应产生的香味物质在种类与含量上都远远优于水提法、酶解法，再加上本实验采用的是木糖与甘氨酸进行的美拉德反应，使得烟草香料具有显著的焦糖香，添加到卷烟中更能丰富烟香。鉴于微生物发酵产香香料具有风格可定向调控、原料易得、成本低等优点，将微生物发酵工程应用于烟用香料的开发将是一条崭新的途径，有待于我们进一步去探索和开发。

[1]杨冬新.槐花与其伪品素芳花的比较鉴别[J].湖南中医药学报，1988，4（11）：33.

[2]刘光泉.槐花药用小方[J].农村百事通，2009（18）：72-73.

[3]周富臣，王月侠，李炎强，等.乙醇提取刺槐花浸膏及其在烟草中的作用研究[J].香料香精化妆品，2009，2（1）：23.

[4]黄致喜，徐晓瑾.烟用香料研究进展简介[J].香料香精化妆品，2003，4（2）：25.

[5]吕品，李丹，黄龙.烟叶产香菌的分离及其在烟用香料制备中的应用[J].烟草科技，2009（1）：7.

[6]杨黎华，徐若飞，李祖红，等.天然菌类烟用香原料开发及应用研究.中国烟草学会工业专业委员会2005烟草化学学术研讨会，2005：395-400.

[7]甄达文，于铁妹，朱珊珊，等.利用酶法与微生物发酵法制备天然烟用香料[J].食品工业科技，2009（12）：269.

[8]C Eriksson.Maillard Reaction in Food[M].Sweden：Pergamon Press Led，1981.

[9]周正红，杨华连，沈光林.美拉德反应产物及其在烟草中的增香研究[J].烟草科技/卷烟工艺，1998（4）：10.

Study on preparation of tobacco flavors from Sophora japonica L. by biologicalmethods

WANG Ji-zhong，YANG Chen-chen，QIAO Jing-li，XU Chun-ping*
（College of Food and Biological Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002，China）

Three special natural perfumes as cigarette flavor were p roduced by water d istillation，enzymatic method，enzymatic and fermentation method，Maillard reac tion and m icrobial fermentation from Sophora japonica L.The perfumes were extracted by using simultaneous d istillation extraction method.Finally，volatile components were analyzed by GC-MS.Volatile components in the perfumes were analyzed and 17，21，17，24 and 31 d ifferent kinds of com pounds were identified in the cigarette flavors by water d istillation，fermentation after distillation，fermentation after enzymatic method and Maillard reaction，respectively.Aroma com ponents inc luded trimethylsilyl ester palm itic acid，d ibutyl phthalate，palm itic acid，oleam ide，stearic acid，etc.Final results showed that number of compounds p repared by fermentation after enzymatic method and Maillard reaction was more than that p repared by water d istillation and only enzymatic method.The number of com pounds p repared by fermentation was more than thatw ithoutm icrobial fermentation.

Sophora japonica L.；enzymatic method；Maillard reaction；tobacco flavor

TS201.1

B

1002-0306（2012）22-0226-04

2012－05－30 *通讯联系人

王吉中（1974-），男，硕士，讲师，主要从事生物技术方面的研究。

郑州市科技局科技攻关项目（112PPTGY249-10）。