沙棘浸膏Maillard反应香料的制备及其卷烟增香效果研究

张 帅，苏海建，张 卉，寇霄腾，张相辉

（1.山东中烟工业有限责任公司技术中心，山东青岛 266101；2.安徽中烟工业有限责任公司蚌埠卷烟厂，安徽蚌埠 233000；3.黑龙江烟草工业有限责任公司技术中心，黑龙江哈尔滨 150000）

沙棘为胡颓子科沙刺属的落叶灌木或小乔木，又名醋柳。主要分布在我国西北、华北、东北及西南等10多个省区。沙棘果实富含多种维生素、有机酸、黄酮及微量元素，具有很高的营养价值和药用价值[1-5]。我国对沙棘的应用研究已取得了一定的进展，主要用于食品、药品、化妆品等领域。

目前，绝大部分烟用沙棘提取物主要是以沙棘为原料，经过提取、过滤、浓缩等工艺制备得到沙棘提取物[6-9]。该法得到的提取物含多种酯类、羧酸类及多糖，能够降低卷烟烟气干燥感和刺激性，改善烟气口感舒适度，并且减少卷烟主流烟气中的烟草特有N-亚硝胺（TSNAs） 总量，但是其存在香气不够丰富，在卷烟中的应用效果相对单一，仅能增加口腔甜润感，略增加烟气浓度，而在提升卷烟香气、改善烟气透发性、赋予卷烟特征风味等方面有不足。

美拉德反应是氨基酸与还原糖或羰基化合物发生的缩合、脱水、降解和氧化还原等一系列反应。通过美拉德反应可以产生种类丰富且分子量大的化学物质，使整个反应物香气饱满。此外，美拉德反应物中含有大量的香味物质，而且大部分与烟香协调，因而成为很好的烟用香料。随着中式烤烟型卷烟降焦减害工作的不断深入，烟草焦油中的各类致香物质也有不同程度的减少，造成烟味平淡、香气淡薄、卷烟档次降低，美拉德反应产物可以作为有效的增香物质在低焦油卷烟上使用，以增强卷烟的香味。在现有文献中，尚未有报道以沙棘提取物作为还原糖与氨基酸发生美拉德反应。

1 材料及方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

试验用卷烟为泰山空白叶组1#与2#；沙棘干果，颐中（青岛）实业有限公司提供；乙醚、无水硫酸钠（AR，国药试剂）；无水乙醇（色谱纯）；二氯甲烷（AR，国药试剂）；NaOH水溶液、丙氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸、柠檬酸、丙二醇。

1.1.2 仪器

电磁搅拌可控温加热套、水蒸气蒸馏溶剂萃取装置（SDE）、旋转蒸发仪，6890GC/5973MS型色质联用仪、电子恒温水浴、LA-230S型电子天平（感量 0.000 1 g） 等。

1.2 方法

1.2.1 沙棘浸膏的制备

将干燥的沙棘果清除杂质后，粉碎过80目筛；在装有温度计、回流管的1 000 mL的三口烧瓶中，放入50 g沙棘粉末，加入60%的乙醇水溶液（料液比1∶10）， 加热提取5 h后趁热抽滤（滤渣去掉），滤液用旋转蒸发仪浓缩至无液体（10 min）滴出，得到沙棘浸膏。

1.2.2 沙棘浸膏梅拉德反应物的制备

称取一定量的沙棘浸膏加入到容器中，然后加入沙棘浸膏质量5%～30%的氨类物质进行搅拌；氨类物质为丙氨酸、谷氨酸和苯丙氨酸，按照质量比为2∶3∶1得到混合物。将混合物加到反应釜中，用NaOH水溶液调节pH值至10；加热升温至110℃，开启冷却回流装置，于常压下恒温搅拌3 h，搅拌速度为800 r/min，然后停止加热，倒出反应物。将所得反应物经过滤、减压浓缩后，加入反应物质量5%的丙三醇，即得沙棘浸膏美拉德反应型烟用香料。

1.2.3 香气成分收集

取沙棘浸膏美拉德反应物25 g，放入同时蒸馏萃取装置一端的500 mL圆底烧瓶中，用电热套加热沸腾；装置的另一端为盛有45 mL二氯甲烷的100 mL圆底烧瓶，在60℃下水浴加热，同时蒸馏萃取3 h。二氯甲烷萃取液用无水硫酸钠干燥，于4℃下放置12 h以上，过滤后将滤液倒入浓缩瓶中浓缩至约1 mL，浓缩液用于GC-MS分析。用沙棘浸膏作对照。

1.2.4 GC/MS分析条件

色谱条件：弹性石英毛细管柱HP-Innowax（30m×250 μm×0.25 m）；采用程序升温：初温50℃，保持2 min，以每4℃/min升至220℃，保持10 min，进样口温度250℃，进样量1.0 μL，分流比10∶1，氦气流速1 mL/min。

质谱条件：EI源电子能量70 eV，电子倍增器电压1 600 V，质量扫描范围30～550 amu，离子源温度230℃，四极杆温度150℃。按此分析测试条件，对反应物的香气成分进行分析，各化合物质量分数的确定采用面积归一化法。化合物定性分析是根据GC/MS联用所得质谱信息用NISt98谱库与标准谱图对照、解析，最终确认其中的化学成分。

1.2.5 卷烟加香及评吸

按沙棘浸膏、沙棘浸膏美拉德反应型烟用香料和烟丝的质量百分比为0.05%的比例，将沙棘美拉德反应型烟用香料添加到烟丝1#与2#中，添加蒸馏水，使烟丝水分达到20%±1%，密闭贮藏2 h，用烘箱在135℃条件下将烟丝烘干至水分为12.5%±0.5%，再手工卷烟。

2 结果与分析

2.1 香味特征比较

2种物质香味成分比较见表1。

表1 2种物质香味成分比较

2.2 香气成分分析

沙棘浸膏挥发性成分总离子流图见图1，沙棘浸膏美拉德反应物挥发性成分总离子流图见图2；沙棘浸膏挥发性成分组成见表2，沙棘浸膏美拉德反应物的挥发性成分组成见表3。

由表2与表3可知，沙棘浸膏的香味成分共鉴定出29个化合物，而其美拉德反应物的香味成分共鉴定出52个化合物。二者相比较，都含有的烟草香味成分为壬醛、糠醛、苯乙醛等。而沙棘浸膏美拉德反应物的香味成分中鉴定出吡嗪类、呋喃类香味物质，占挥发性成分比例较大，其中有挥发性强的甲基吡嗪，挥发性弱的乙基吡嗪、乙酰基吡嗪。在吡嗪类物质中2,6-二甲基吡嗪有可可、咖啡香气，6-甲基-2-乙基吡嗪能增加烟草浓郁香，乙酰基吡嗪具有爆玉米花香和烘烤香。

表2 沙棘浸膏挥发性成分组成

2.3 加香评吸结果

将沙棘浸膏与其美拉德反应分别用于卷烟加香叶组1#与卷烟加香叶组2#进行卷烟加香比较。

评吸结果见表4。

3 结论

采用同时蒸馏萃取和气相色谱-质谱联用仪对沙棘浸膏、沙棘浸膏美拉德反应物的香味化合物进行了分离和鉴定，从沙棘浸膏共鉴定出香味成分29个化合物，而其美拉德反应物的香味成分共鉴定出52个化合物，并且鉴定出吡嗪类、呋喃类香味物质，占挥发性成分比例较大，这类化合物具有焦糖、烘烤香和坚果等特征香味。将此反应物用于卷烟加香，不仅能提高卷烟烟香，而且具有细腻烟气、减少杂气、改善余味等作用。

表3 沙棘浸膏美拉德反应物的挥发性成分组成

表4 评吸结果