CN102399631A - 一种烟用美拉德香精及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高品质烟用美拉德香精的制备方法。即将L-阿拉伯糖与氨基酸加入到丙二醇与水的混合溶剂中，搅拌均匀至溶解，随后置于微波炉中以中火加热，最终得到一种高品质烟用美拉德香精。本发明以L-阿拉伯糖和氨基酸酸为原料，用微波加热的方法一步制备得到品质优良的烟用香精，可使烟气具有更好的柔和性、润滑性并降低杂味。相对普通的葡萄糖或液体葡萄糖与甘氨酸或其他氨基酸所制备得到的香精综合表现更佳。本发明的制备方法具有工艺简单收率高、生产过程无污染、操作方便等特点。

Description

一种烟用美拉德香精及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种烟用美拉德香精及其制备方法。

背景技术

美拉德反应又称为“非酶棕色化反应”，是广泛存在于食品工业的一种非酶褐变，是羰基化合物（还原糖类）和氨基化合物（氨基酸和蛋白质）间的反应，经过复杂的历程最终生成棕色甚至是黑色的大分子物质类黑精或称拟黑素，所以又称羰氨反应。

美拉德反应在烟草香精及肉类香精中有非常好的应用。所形成的香精具天然肉类香精及烟草香精的逼真效果,具有调配技术无法比拟的作用。美拉德反应可以使食品产生浓郁的芳香，例如亮氨酸或缬氨酸与葡萄糖反应，形成具有面包、坚果特征的香气。而在鱼类、部分坚果的存放和加工过程中要控制美拉德反应的进行以减少褐变的发生。

近年来，随着卷烟焦油量的降低，烟草行业面临的一个挑战性的问题就是要使卷烟保持足够的香味。目前，许多卷烟厂在精心调配卷烟配方的同时，大多又采用外加各种增香剂的办法以弥补卷烟香味的不足。迄今，已经提出许多增香方法，概括起来，可分为两大类：将反应产物加到烟草中；将反应原料加到烟草中。由于美拉德反应是烟草特征香味形成的重要反应之一，因此，美拉德反应在烟草增香中的应用研究倍受青睐。

微波加热是一种依靠物体吸收微波能将其转换成热能，使自身整体同时升温的加热方式，而完全区别于其他常规加热方式。微波加热具有选择性、穿透性且热惯性小等特点，微波透入介质时，由于介质损耗引起的介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。微波对介质材料是瞬时加热升温，能耗也很低。另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在“余热”现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。

甘氨酸和L-阿拉伯糖经美拉德反应所得到的产物具有浓郁的焦甜气息以及烤烟的特征香气，在综合一系列指标评估后，在烟气的柔和性、润滑性以及含有较少杂味上具有更加优良的表现。

目前所报道的烟用香精的制备常采用葡萄糖或葡萄糖液作为反应物，所制备的香精在各种性状上表现良好，但很难有更进一步的改善。因此有的报道考虑添加其他的香味导向剂以增加或增强香精的香味表现，如CN 101637305 A公开了一种以复配氨基酸、液体葡萄糖、特种定向增香性添加剂烟末膏和烟草浸膏“27-3-491-0”以及丙二醇为原料，利用美拉德反应制备烟用香精的方法，但其中同样是采用了葡萄糖为原料。

发明内容

本发明为了解决上述采用葡萄糖制备烟用香精的方法造成的对烟用香精品质限制的问题，提供了一种以L-阿拉伯糖取代葡萄糖与甘氨酸进行美拉德反应制备的高品质烟用香精。

本发明的技术方案

一种烟用美拉德香精，其通过如下方法制备：

即以氨基酸和L-阿拉伯糖作为起始原料，加入丙二醇与水混合而形成的溶剂后在微波中火条件下，即控制温度为150~200℃，pH为4~8，优选为4~5，时间为1~4min，优选为3~4min进行反应，最终所得的产物即为本发明的一种烟用美拉德香精；

所述的起始原料与丙二醇与水混合而成的溶剂的配比按质量体积比计算即起始原料：丙二醇与水混合而成的溶剂为100~150g/L，优选为125g/L;

所述的氨基酸为牛磺酸、甘氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、天冬氨酸或缬氨酸；

所述的起始原料中氨基酸和L-阿拉伯糖的配比按质量比即氨基酸：L-阿拉伯糖为0.5~2:1,优选为1.4~1.6:1；

所述的丙二醇与水混合而形成的溶剂中按体积比即丙二醇：水为1:0.5~4，优选为1：1.4~1.5。

本发明的有益效果

本发明的一种烟用美拉德香精是以L-阿拉伯糖与氨基酸为反应物，在微波中，制取L-阿拉伯糖的美拉德棕色化反应产物-一种烟用美拉德香精。相对于目前常用的采用葡萄糖与氨基酸为反应物的方法而言所得的美拉德香精经评吸人员综合评价指出在烟气的柔和性、润滑性以及含有较少杂味上更优于葡萄糖烟，更适合于用来作为高品质的烟用香精；且本发明的制备工艺简单、收率高。

另外，本发明的一种烟用美拉德香精的制备方法中，由于加热方法采用微波加热，所用设备操作方便，易于控制，无污染，可连续生产，适合工业化。

具体实施方式

下面通过实例对本发明进一步阐述，但以下实例不是对本发明保护的限制。

本发明的实施例所用的各种实验材料及试剂见下表： 

材料	厂家	备注
			L-阿拉伯糖	山东唐和唐有限公司	食品级
甘氨酸	上海索来宝生物科技有限公司	生物纯
			丙二醇	中山石化有限公司	分析纯
经典100空白烟	云南玉溪红塔烟草集团	-
			牛磺酸	Shanghai Plus Bio-Sci & Tech Co.Ltd.	食品级
谷氨酸	Shanghai Plus Bio-Sci & Tech Co.Ltd.	食品级
			苯丙氨酸	Shanghai Plus Bio-Sci & Tech Co.Ltd.	食品级
丙氨酸	Shanghai Plus Bio-Sci & Tech Co.Ltd.	食品级
			天冬氨酸	Shanghai Plus Bio-Sci & Tech Co.Ltd.	食品级
缬氨酸	Shanghai Plus Bio-Sci & Tech Co.Ltd.	食品级

技术效果评定的标准及方法：

评定方法：

用经典100空白烟分别蘸取各实施例所得的高品质烟用香精，通过八位调香师对香烟丝进行评吸：对个蘸取各实施例所得最终产物的烟丝香型进行评定，以多数调香师的评吸意见为准。

评定标准：对于同一种香型下香烟的各性能项的感官质量评吸的评分标准见下表：

表中：

收敛感：感觉到口干，干涩感（吃过苦味食品后的感觉）； 

生津感：因酸甜等引起的口腔唾液分泌增多的感觉；

刺激感：是指烟气进入口腔后，对口腔、鼻腔及喉部的刺激程度。有呛刺，毛刺和钉刺之分。

残留感：也称余味，是指呼出烟气后口腔的感觉，只吸烟过程中烟气微粒沉降在舌与口腔中的一种爽快与否的感觉；

热  感：由烟气中的低级脂肪酸或酚类引起的口腔上颚部分的一种假热效应，有点类似于灼烧皮肤的感觉。

实施例1

一种烟用美拉德香精，其通过如下方法制备：

分别将七种氨基酸（牛磺酸、甘氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、缬氨酸）分别取出2.0g，与3.0g L-阿拉伯糖混合并加入40ml的溶剂配比（丙二醇：水）为1:1的溶剂。搅拌均匀至溶解，随后置于微波炉中，中火150~200℃加热4min进行反应，最终分别得到对应不同氨基酸的棕色化产物，即本发明的高品质烟用美拉德香精。

用经典100空白香烟分别蘸取上述所得的适量的棕色化产物即高品质烟用美拉德香精，由评吸小组进行评析。最终评定结果见表1。

表1、七种氨基酸棕色化反应产物的香气描述

所用氨基酸	与L-阿拉伯糖棕色化反应产物的香气描述
		甘氨酸	具有浓郁的焦甜气息以及烤烟的特征香气
谷氨酸	香气较为淡弱、特征香气不够明显
		苯丙氨酸	具有类似茶香味的特征香气
丙氨酸	具焦甜香气，但焦味较甘氨酸重且香韵不甚柔和
		天冬氨酸	香气较为淡弱，带有较弱的甜味，但是价格较为昂贵
缬氨酸	具有坚果、焙烤面包特征香气
		牛磺酸	具有类似生花生味的坚果香气

由表1可以看出，甘氨酸与L-阿拉伯糖的美拉德反应产物品质优于其他氨基酸。

实施例2

一种烟用美拉德香精，其通过如下方法制备：

分别取10份反应物与不同配比的溶剂进行混合，搅拌均匀至溶解，pH值为体系原本的pH值，随后置于微波炉中，中火150~200℃加热3min进行反应，最终分别得到适量的棕色化产物，即为本发明的高品质烟用美拉德香精。

所述的反应物中L-阿拉伯糖与甘氨酸的配比分别为L-阿拉伯糖：甘氨酸为3:2，总量为2.5g，即L-阿拉伯糖为1.5g，甘氨酸为1.0g;

所述的溶剂中丙二醇与水的配比设置为十个量，即丙二醇：水分别为1:4、1:3.5、1:3、1:2.5、1:2、1:1.5、1:3.5、1:1、1.5:1、2:1，溶剂总量分别为20ml。

通过响应面法判断，最终得出溶剂中丙二醇与水的体积配比优选即丙二醇：水为1:1.5。

实施例3

一种烟用美拉德香精，其通过如下方法制备：

分别取4份等同的反应物与溶剂，进行混合，搅拌均匀至溶解，pH值为体系原本的pH值，随后置于微波炉中，中火150~200℃分别加热1、2、3、4min进行反应，最终分别得到适量的棕色化产物，即为本发明的高品质烟用美拉德香精。

所述的反应物中L-阿拉伯糖与甘氨酸的配比分别为L-阿拉伯糖：甘氨酸为3:2，总量为2.5g，即L-阿拉伯糖为1.5g，甘氨酸为1.0g;

所述的溶剂中丙二醇与水的体积配比即丙二醇：水分别为1:1.5，溶剂总量为20ml。

通过响应面法判断，最终得出反应时间优选为3min。

实施例4

一种烟用美拉德香精，其通过如下方法制备：

分别取6份等同的反应物与溶剂，进行混合，搅拌均匀至溶解，反应过程中pH值采用NaOH/HCl配合pH计调控法分别控制为4、5、5.5、6、7、8，随后置于微波炉中，中火150~200℃加热3min进行反应，最终分别得到适量的棕色化产物，即为本发明的高品质烟用美拉德香精。

所述的反应物中L-阿拉伯糖与甘氨酸的配比分别为L-阿拉伯糖：甘氨酸为3:2，总量为2.5g，即L-阿拉伯糖为1.5g，甘氨酸为1.0g;

所述的溶剂中丙二醇与水的体积配比即丙二醇：水分别为1:1.5，溶剂总量为20ml。

通过响应面法判断，最终得出反应过程的pH优选为4。

实施例5

一种烟用美拉德香精，其通过如下方法制备：

分别取4份不同的反应物与4份等同的溶剂，反应物与溶剂一对一分别进行混合，搅拌均匀至溶解，反应过程中控制为4，随后置于微波炉中，中火150~200℃加热3min进行反应，最终分别得到适量的棕色化产物，即为本发明的高品质烟用美拉德香精。

所述的反应物中L-阿拉伯糖与甘氨酸配比分别为2:1、1.5:1、1:1、1:2，总量为2.5g；

所述的溶剂中丙二醇与水的体积配比即丙二醇：水分别为1:1.5，溶剂总量为20ml。

通过响应面法判断，最终得出反应物质量配比（L-阿拉伯糖/甘氨酸）优选为3:2。

通过上述的实施例1~5，可以得出影响L-阿拉伯糖与甘氨酸美拉德反应的单因素最佳条件分别为：溶剂配比（丙二醇/水）为2/3（溶剂总体积为20ml）、pH值为4、反应时间（min）为3分钟、反应物质量配比（L-阿拉伯糖/甘氨酸）为3:2（反应物总量为2.5g）。

实施例6

将实施例1~5中单因素实验得出的最佳反应条件数值输入电脑，使用Design Expert 7.0软件进行分析。得出29组数据，如表2，然后根据表2这29组数据进行响应面实验从而得出一个最优反应条件。

表2、响应面实验数据

序号	水/丙二醇	pH值	L-阿拉伯糖/甘氨酸	时间（min）
					1	2.00	4.50	1.50	3.00
2	1.50	4.00	1.00	2.00
					3	1.50	4.00	1.00	4.00
4	1.50	3.50	2.00	3.00
					5	1.00	4.00	1.00	3.00
6	1.00	4.00	2.00	3.00
					7	2.00	4.00	1.50	2.00
8	1.50	4.50	1.50	2.00
					9	1.00	4.00	1.50	4.00
10	1.50	3.50	1.50	2.00
					11	1.50	4.00	1.50	3.00
12	1.50	3.50	1.50	4.00
					13	1.50	4.00	1.50	3.00
14	1.50	4.50	1.50	4.00
					15	1.50	4.50	2.00	3.00
16	1.00	4.50	1.50	3.00
					17	1.50	4.00	1.50	3.00
18	1.00	3.50	1.50	3.00
					19	1.50	4.00	1.50	3.00
20	1.50	4.00	2.00	4.00
					21	1.50	3.50	1.00	3.00
22	2.00	3.50	1.50	3.00
					23	1.50	4.50	1.00	3.00
24	2.00	4.00	1.50	4.00
					25	2.00	4.00	2.00	3.00
26	1.50	4.00	2.00	2.00
					27	2.00	4.00	1.50	2.00
28	1.00	4.00	1.00	3.00
					29	1.50	4.00	150	3.00

由表2中的29组数据可证实：影响L-阿拉伯糖与甘氨酸美拉德反应的条件中反应物质量配比与反应时间的变化相对棕色化产物的吸光度影响最显著。具体如下：

（1）、棕色化反应程度随溶剂配比和pH值的变化情况

结果数据经响应面分析得出：在反应物质量配比为1.5，反应时间3.00min的情况下，随着pH值的上升，棕色化产物的吸光度先增加后减小；而随着溶剂配比的增大，棕色化产物的吸光度同样也是先增大后减小，但是其增幅较pH的增幅小。这说明：pH值的变化对棕色化产物吸光度的影响较溶剂配比变化对棕色花产物吸光度的影响显著。

(2)、棕色化反应程度随溶剂配比和反应物质量配比的变化情况

结果数据经响应面分析得出：在pH值为4，反应时间3.00min的情况下，随着反应物质量配比的上升，棕色化产物的吸光度先增加后减小；而随着溶剂配比的增大，棕色化产物的吸光度同样也是先增大后减小。并且其增幅稍逊于前。这说明：反应物质量配比的变化对棕色化产物吸光度的影响较溶剂配比变化对棕色花产物吸光度的影响稍显著。

(3)、棕色化反应程度随溶剂配比和反应时间的变化情况

结果数据经响应面分析得出：在pH值为4，反应物质量配比即L-阿拉伯糖：甘氨酸为1.5的情况下，随着反应时间的上升，棕色化产物的吸光度逐渐增大；而随着溶剂配比的增大，棕色化产物的吸光度先增大后减小。但是其增幅远远小于反应时间变化时吸光度的增幅。这说明：反应时间的变化对棕色化产物吸光度的影响较溶剂配比变化对棕色花产物吸光度的影响显著。

(4)、棕色化反应程度随pH值和反应物质量配比的变化情况

结果数据经响应面分析得出：在溶剂配比即丙二醇：水为1.5，反应时间为3min的情况下，pH值的上升，棕色化产物的吸光度先增大后减小；而随着反应物质量配比的增大，棕色化产物的吸光度同样也是先增大后减小。并且其增幅大于反应物质量配比变化时吸光度的增幅。这说明：pH值的变化对棕色花产物吸光度的影响较反应物质量配比变化对棕色化产物吸光度的影响显著。

综上所述，反应物质量配比与反应时间的变化相对棕色化产物的吸光度影响最显著；因此，通过响应面方法进行分析总结可知以上实验数据中实验条件最优点为反应物质量配比为1.72，反应时间为3.82分钟，溶剂配比为1.55，pH为3.93。

为进一步确定L-阿拉伯糖与甘氨酸美拉德反应的最佳条件，用Design Expert 7.0软件得出的推荐反应条件为:反应物质量配比为1.49，反应时间为3.23分钟，溶剂配比为1.43，pH为4.11。

为了确保实验结果的可靠性，利用上述的两组实验结论中的反应条件，分别作为本发明的高品质烟用美拉德香精制备条件，制备后所得的产物烟用美拉德香精进行吸光度检测（紫外可见分光光度计型号UV757CRT 购于上海精密科学仪器有限公司）。实验结果见下表：

实验组号	溶剂配比	pH	反应物质量配比	反应时间	420nm处吸光度	适应性
							1	1.55	3.93	1.72	3.82	1.92815	/
2	1.43	4.11	1.49	3.23	2.04663	/

    从表中可以看出反应物质量配比为1.49，反应时间为3.23分钟，溶剂配比为1.43，pH为4.11时得出的棕色化反应产物烟用美拉德香精的吸光度较高，大于2.0。

实施例7

感官评析实验，八位评吸人员分别对经典100空白烟、蘸取表2中反应物质量配比为1.49，反应时间为3.23分钟，溶剂配比为1.43，pH为4.11时得出的棕色化反应产物烟用美拉德香精及葡萄糖棕色化反应产物（购于山东唐和唐有限公司，食品级）的经典100空白烟，针对酸、甜、苦、咸等十个指标按照感官质量评吸的评分标准表评分，通过Excel软件计算出平均值与标准差（每项评分中前一部分为平均值，后一部分为标准差），详细结果见表3。

表3、人工感官评吸表

评分项目	空白烟的评分	L-阿拉伯糖的评分	葡萄糖的评分
				酸	2.31±0.76	2.97±0.71	2.63±0.64
甜	3.26±1.31	4.59±0.35	4.55±0.93
				苦	1.61±1.51	1.39±1.51	1.73±1.58
咸	0.67±1.06	0.89±0.99	0.99±0.93
				收敛感	2.31±0.76	2.52±0.71	2.87±0.83
残留感	2.00±0.99	3.32±0.92	3.41±0.71
				刺激感	1.91±1.20	2.80±1.20	2.57±1.16
热感	2.10±0.89	2.08±0.71	2.34±1.07
				生津感	2.31±0.76	3.30±0.74	3.06±0.52
综合感受	3.10±0.92	3.41±0.71	3.43±0.89

从表3中可以了解到，首先，葡萄糖烟的综合感受较高，平均值为3.43,。但是标准差较L-阿拉伯糖烟高，可见评吸人员对L-阿拉伯糖烟的综合感受较准确。

除此之外，评吸人员普遍认为L-阿拉伯糖烟的甜味较葡萄糖烟强。酸度，L-阿拉伯糖烟大大高于葡萄糖烟。由于气相色谱分析得知，L-阿拉伯糖烟中含有大量的酸，如乙酸、正－十六酸、十四酸。而葡萄糖烟中只含有乙酸和正－十六酸并且含量少于其在L-阿拉伯糖烟中的量。

最后，L-阿拉伯糖烟的收敛感、残留感以及热感较葡萄糖烟弱，说明L-阿拉伯糖烟在烟气的柔和性上优于葡萄糖，烟气更为细腻；而刺激感较葡萄糖烟强，这说明L-阿拉伯糖烟抽起来，烟气较葡萄糖烟浓郁、且有劲。生津感方面也是L-阿拉伯糖烟更强，说明其烟气在口中更为舒适及润滑。

所以综上所述，L-阿拉伯糖烟在综合一系列指标评估后，在烟气的柔和性、润滑性以及含有较少杂味上更优于葡萄糖烟，更适合于用来作为高品质的烟用香精。

以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所做的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种烟用美拉德香精，其特征在于通过如下方法制备：

即以氨基酸和L-阿拉伯糖作为起始原料，加入丙二醇与水混合而形成的溶剂后在微波中火条件下，即控制温度为150~200℃，pH为4~8，时间为1~4min进行反应，最终所得的产物即为本发明的一种烟用美拉德香精；

所述的起始原料与丙二醇与水混合而成的溶剂的配比按质量体积比计算即起始原料：丙二醇与水混合而成的溶剂为100~150g/L;

所述的氨基酸为牛磺酸、甘氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、天冬氨酸或缬氨酸；

所述的起始原料中氨基酸和L-阿拉伯糖的配比按质量比即氨基酸：L-阿拉伯糖为0.5~2:1；

所述的丙二醇与水混合而形成的溶剂中按体积比即丙二醇：水为1:0.5~4。

2.如权利要求1所述的一种烟用美拉德香精，其特征在于制备过程中所述的pH为4~4.5，时间为3~4min。

3.如权利要求1或2所述的一种烟用美拉德香精，其特征在于制备过程中：

所述的起始原料中氨基酸和L-阿拉伯糖的配比按质量比即氨基酸：L-阿拉伯糖为1.4~1.6:1；

所述的丙二醇与水混合而形成的溶剂中按体积比即丙二醇：水为1：1.4~1.5。

4.如权利要求1或2所述的一种烟用美拉德香精，其特征在于制备过程中：

所述的pH为4，时间为3min；

所述的起始原料：丙二醇与水混合而成的溶剂为125g/L;

所述的起始原料中氨基酸和L-阿拉伯糖的配比按质量比即氨基酸：L-阿拉伯糖为1.5:1；

所述的丙二醇与水混合而形成的溶剂中按体积比即丙二醇：水为1：1.5。

5.如权利要求1或2所述的一种烟用美拉德香精，其特征在于制备过程中：

所述的pH为4.11，时间为3.23min；

所述的起始原料：丙二醇与水混合而成的溶剂为125g/L;

所述的起始原料中氨基酸和L-阿拉伯糖的配比按质量比即氨基酸：L-阿拉伯糖为1.49:1；

所述的丙二醇与水混合而形成的溶剂中按体积比即丙二醇：水为1：1.43。

6.如权利要求1或2所述的一种烟用美拉德香精，其特征在于制备过程中：

所述的pH为3.93，时间为3.82min；

所述的起始原料：丙二醇与水混合而成的溶剂为125g/L;

所述的起始原料中氨基酸和L-阿拉伯糖的配比按质量比即氨基酸：L-阿拉伯糖为1.72:1；

所述的丙二醇与水混合而形成的溶剂中按体积比即丙二醇：水为1：1.55。