葡萄糖与脯氨酸的美拉德反应条件优化及其产物的再造烟叶加香研究

高徐梅 武士杰 张锐 刘恩芬 张云龙 蒋皓 吉松毅

摘要 [目的] 优化美拉德反应的条件，并考察其产物在再造烟叶中的加香效果。[方法]以葡萄糖和脯氨酸为原料，优化美拉德反应的条件，并考察其产物在再造烟叶中的加香效果，并用GC-MS对产物进行分离鉴定。[结果]美拉德反应的最优条件：在沸水浴下，反应时间3 h，pH 6，糖氨摩尔比为1∶1，丙二醇占比为30%。在此条件下，美拉德反应产物的再造烟叶增香效果好。利用气-质联用仪对产物进行GC-MS分析，检测到吡咯类、酮类等化合物，这些物质是卷烟中的重要香气成分。[结论]美拉德反应产物的再造烟叶加香效果好。

关键词 再造烟叶；葡萄糖；脯氨酸；美拉德反应

中图分类号 TS41+1 文献标识码 A 文章编号 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

再造煙叶又名烟草薄片，是一种薄片状的再生产品。其采用卷烟制造过程中的烟草废弃料、边角料，如烟末、烟梗、碎片等，利用物理、化学的方法制成，可用来代替天然的雪茄内包叶，作为烟制品原料，现已广泛用作卷烟原料[1]。

美拉德反应是指含有羰基的化合物和含有氨基的化合物之间经缩合、聚合等一系列反应而生成多种小分子风味物质以及类黑精的复杂反应，也被称为棕色化反应或褐变反应[2-3]，是食品香味的主要来源之一。烟叶在调制、陈化、加工和燃吸期间都可能发生非酶棕色化反应[4-5]。由于美拉德反应产物中含有大量的香味物质，而且大部分与烟香协调[6]，能有效改善低次烟草的品质，减少木质杂气，起到提香、降低刺激的作用[7]，因而在制备烟用香料、卷烟的增香方面有较多研究，但将美拉德反应产物应用于再造烟叶的增香增色的研究较少。笔者以葡萄糖与脯氨酸为原料，优化了美拉德反应的反应时间、糖氨比、pH、丙二醇比例几个条件，考察了其产物在再造烟叶中的加香效果，并用GC-MS对产物进行分离鉴定。

1 材料与方法

1.1 材料

葡萄糖、L-脯氨酸，食品级，北京鸿瑞嘉盛商贸有限公司；1，2-丙二醇，食品级，广州杰途化工有限公司；无水碳酸钠和盐酸均为分析纯，天津市风船化学试剂科技有限公司；片基、叶浓缩液、梗浓缩液，云南中烟再造烟叶有限责任公司。

1.2 仪器与设备

HH-S114型数显恒温水浴锅，常州市国立试验设备研究所；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多参数测试仪；宾得FED240型热风循环烘箱；宾得KBF115型恒温恒湿箱；GCMS-QP2010 Ultra气相色谱/质谱联用仪，岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 美拉德反应条件的优化。

1.3.1.1 美拉德反应产物制备。

用圆底烧瓶准确称取一定量的葡萄糖和脯氨酸，加入一定量预先配制好的丙二醇-水溶液，用3 mol/L Na2CO3水溶液或5 mol/L HCl水溶液调节pH，装上回流冷凝管并放入沸水浴，回流反应一定时间。将相应的因素水平替换，主要研究反應时间（1、2、3、4 h）、溶液pH（6、7、8、9）、糖氨摩尔比（2∶1、1∶1、1∶2）、丙二醇在反应溶剂中占比（0、30%、50%、70%）共4个因素对美拉德反应产物的影响。在测定某一因素对美拉德反应产物的影响时，固定其他因素及水平不变。

1.3.1.2 再造烟叶加香评吸试验。

将不同条件下产生的美拉德反应产物按1.0%比例添加到叶浓缩液与梗浓缩液按7∶3混合的浓缩液中，得到涂布液。将调好的涂布液加热至60 ℃，涂布至片基上，在120 ℃下烘干，并使涂布率稳定在（40±2）%，对照为叶、梗浓缩液比例为7∶3的混合浓缩液。在恒温恒湿箱[温度（22±1） ℃、湿度（60±2）%]中平衡2 h，将样品切丝后灌入空烟管中，在恒温恒湿箱中平衡24 h。

组织7名专业人员对各试验再造烟叶进行对比评吸，以空白样为标准。评吸采用单支打分（总分100分）法，分别从再造烟叶的香气特征（25分）、烟气特征（15分）、杂气（20分）、刺激性（20分）、余味（20分）5个方面进行评价。

1.3.2 验证试验。

将得出的最优条件进行重复试验，以验证结果的准确性。

1.3.3 美拉德反应产物的GC-MS分析。

取制备的美拉德反应产物40 g，采用同时蒸馏萃取法，加入400 mL蒸馏水，取40 mL二氯甲烷萃取溶剂，萃取时间3 h，水浴温度60 ℃。萃取液干燥过夜后，从冷冻柜取出，平衡至室温后导入样品浓缩瓶。在40 ℃水浴下浓缩至1 mL，装入样品瓶中，待GC/MS仪器分析检测。

GC/MS分析条件[8-9]：色谱柱DB-5MS柱，柱长30 m，内径0.25 mm，膜厚0.25 μm；程序升温60 ℃保持2 min，以2 ℃/min升温至200 ℃，保持5 min，再以2 ℃/min升温至220 ℃，最后以10 ℃/min升温至260 ℃；进样口温度260 ℃；进样量1 μL；分流比10∶1；载气氦气，流速1.0 mL/min；传输线温度280 ℃；电离方式EI；电离能源70 eV；离子源温度230 ℃；四级杆温度160 ℃；溶剂延迟时间2 min；扫描范围30～550 aum。采用NIST11标准谱库检索定性，峰面积归一化法定量。

2 结果与分析

2.1 美拉德反應条件优化

2.1.1 不同反应时间对反应产物在卷烟中加香效果的影响。

由表1可知，在1～3 h，随着时间的延长，美拉德反应产物的增香效果逐渐变好，但当反应时间超过3 h后，产物的增香效果下降，这可能是由于随着时间的延长，香味物质逐渐分解或者转化为其他物质。因此，选定反应时间为3 h。

2.1.2 不同pH对反应产物在卷烟中加香效果的影响。

由表2可知，pH对美拉德反应产物的再造烟叶增香效果有影響。随着pH的升高，产物的增香效果逐渐减弱，主要表现在刺激的增大以及余味口感的下降。这可能是由于碱性物质Na2CO3的影响。因此，选择pH 6作为反应条件。

2.1.3 不同糖氨摩尔比对反应产物在卷烟中加香效果的影响。

由表3可知，还原糖与氨基酸的摩尔比对美拉德反应产物卷烟增香效果也有影响。当糖氨摩尔比为1∶1时，产物的增香效果最好。这可能是因为美拉德反应为1个羰基与1个氨基缩合，当葡萄糖与脯氨酸反应的摩尔比为1∶1时可使反应更加充分。因此，选择糖氨摩尔比1∶1作为反应条件。

2.1.4 不同丙二醇占比对反应产物在卷烟中加香效果的影响。

由表4可知，当丙二醇占比逐渐增大时，产物的增香效果呈先增大后减小的趋势。当丙二醇占比为30%时增香效果最好，之后随着丙二醇比例的增大，香气下降，杂气增加。因此，选择丙二醇占比30%作为反应条件。

2.2 验证试验

利用最佳条件进行验证性试验，即葡萄糖与脯氨酸在糖氨摩尔比为1∶1、丙二醇比例为30%、pH为6时，在100 ℃沸水浴下，反应3 h。对照为不加美拉德反应产物的梗、叶浓缩液。结果见表5。

由表5可知，按照最佳条件制备的美拉德反应产物，加香效果明显，感官评吸结果显示，加入美拉德反应产物的样品，在香气、烟气特征方面均强于对照，且杂气减少，刺激性减弱，余味改善不明显。

2.3 美拉德反应产物的GC-MS分析

利用气-质联用仪对葡萄糖与脯氨酸的美拉德反应产物的香味成分进行分离、鉴定，并利用面积归一化法测定各种成分的质量分数（图1、表6）。由表6可知，美拉德反应形成的主要致香物质中，以吡咯类和各种酮的衍生物居多，此外还鉴定出其他醇、酯等成分，对再造烟叶和卷烟都具有重要的致香作用。

3 结论

该研究主要考察了反应时间、初始pH、糖氨摩尔比、丙二醇占比对美拉德反应产物再造烟叶加香效果的影响，确定了由葡萄糖与脯氨酸反应生成再造烟叶增香剂的较佳条件：反应时间3 h，pH 6，糖氨摩尔比1∶1，丙二醇占比30%。在沸水浴条件下反应，美拉德反应产物的再造烟叶加香效果好。

利用气-质联用仪对葡萄糖与脯氨酸的美拉德反应产物进行GC-MS分析，检测到吡咯类、酮类、醇、酯等成分，对再造烟叶和卷烟都具有重要的致香作用。

参考文献

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