CN106554853B - 一种高静压诱导促进烟用氨基酸美拉德产物形成的方法 - Google Patents
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Abstract
一种高静压诱导促进烟用氨基酸美拉德产物形成的方法，属于香精香料制备技术领域。所得低温高静压诱导美拉德反应产物具有高反应产率、吡嗪含量高及提高在卷烟中的感官品质的特性。本方法制备烟用氨基酸美拉德反应产物，适宜于工业化生产，所得烟用氨基酸美拉德反应产物产品反应率比对照的提高1.01~1.36倍、吡嗪含量比对照的提高20.0~29.2倍、在卷烟中的感官评价得分1.02~1.17倍；以10.00 mg/kg比例添加到空白云产卷烟中，具有显著提高香气质、掩盖杂气、改善烟气细腻柔和程度、增加烟气回甜等方面作用。该促进美拉德反应的方法在生产中使用时操作简单、安全无毒、反应条件温和、反应成本低，无污染、生产线简单；从而提供一种绿色环保、前景广阔的烟用香精香料制备技术。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用高静压诱导促进烟用氨基酸美拉德产物形成的方法，属于香精香料制备技术领域。
背景技术
在烟草加工过程中，从烟用香精的调制、陈化、贮存直至加入烟丝，氨基酸与还原糖之间发生持续的美拉德反应。美拉德反应是形成烟草天然香气的重要途径，其产物是烟草和烟气香味成分的重要组成部分。但是，由于美拉德反应牵涉到配料、温度、介质、时间等复杂因素，开发出成功的产品是非常困难的，很多研究人员从事这方面的研究开发，但成功的例子不多。
国内外学者已对美拉德反应的初、中级阶段反应机理进行了研究，并对其初、中间阶段的反应历程进行了较完整的报道。还原糖与氨基反应生成N-糖基胺经重排生成Amadori重排产物；酸性条件下，Amadori重排产物经1，2-烯醇化反应，生成糠醛；碱性条件下，经2，3-烯醇化，生成还原酮类、脱氢还原酮类以及羟基麦芽酚；另外，当pH高于7时通过席夫碱降解形成吡嗪。
关于高静压对烟用香料制备各个阶段中还原糖-氨基酸之间糖基化作用影响的专利还较少；高静压最初作为食品加工中的一种重要手段，有关其在诱导/抑制美拉德反应的相关研究成为其应用研究的热点之一。
Hayashi等研究发现，高静压对美拉德反应的早期阶段几乎无影响；Isaacs等则认为HHP促进了美拉德反应早期缩合反应历程；Moreno等发现在初始pH＜8的葡萄糖－氨基酸反应体系中，高静压抑制了Amadori重排产物的降解，从而降低美拉德中间产物的形成，而在初始pH＞10.2时，高静压促进了Amadori重排产物的连续降解并最终导致了中间产物的增加。而处于高级阶段时，由于Amadori 重排产物的降解受到抑制，最后得到的类黑精大量减少。
因此，通过高静压技术优化，调控并制备适用于卷烟产品风格和品质特点的美拉德反应香精，成为控核心香原料、提高自主调香技术水平的重要途径之一。
高静压又称高流体静压，是指在室温或较低温度条件下将物料放入液体介质中，利用100～1000MPa压力产生的极高静压影响细胞形态，使形成生物高分子立体结构的氢键、离子键和疏水键等非共价键发生变化，达到杀菌、钝酶以及物料改性的目的。高静压处理只影响非共价键类化合物，而共价键的化合物却不发生变化，所以能较好地保持产品原有的营养品质、质构、风味、色泽等。
以提高烟用美拉德反应产物反应产率、吡嗪含量及在卷烟中的感官评价得分为目的的高静压辅助提取法，能够克服现有高温美拉德反应技术的不足之处，提供一种高静压诱导促进烟用美拉德产物形成的方法；高静压诱导美拉德反应产物具有高反应产率、吡嗪含量高及提高在卷烟中的感官品质的特性。该促进美拉德反应的方法操作简单、安全无毒、反应条件温和、反应成本低等多方面的优点，其在生产中使用时，具有安全、无污染、生产线简单的优点；从而提供了一种绿色环保、前景广阔的烟用香精香料制备技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有高温美拉德反应技术的不足之处，提供一种高静压诱导促进烟用氨基酸美拉德产物形成的方法；得到的低温高静压诱导美拉德反应产物具有高反应产率、吡嗪含量高及提高在卷烟中的感官品质的特性。该促进美拉德反应的方法操作简单、安全无毒、反应条件温和、反应成本低等多方面的优点，其在生产中使用时，具有安全、无污染、生产线简单的优点；从而提供了一种绿色环保、前景广阔的烟用香精香料制备技术。
按照本发明提供的技术方案，一种高静压诱导促进烟用氨基酸美拉德产物形成的方法，步骤如下：
（1）氨基酸-丙二醇的混合：将混合游离氨基酸与食用级丙二醇按质量比为1:5～1:15进行震荡混合并充分溶解；
（2）还原糖的加入：在（1）混合液中加入还原糖，保证混合游离氨基酸与还原糖质量比为1:1～1:2；
（3）pH的调节：用碱液调节（2）所得的混合液pH为9.0；
（4）高静压诱导促进美拉德反应试验：然后将（3）得到的混合液转移到HHP专用反应瓶中并将盖旋紧，保证瓶内无气泡，设定HHP一定的处理压力及处理温度，设定反应时间，在反应时间结束后迅速取出反应产物并采用冰水冷却；通过各个反应时段后美拉德反应产物中游离氨基酸的变化来计算反应率；
（5）美拉德反应成品制备：将（4）得到的指定反应时间的美拉德反应产物进行浓缩、干燥，从而得到美拉德反应产物成品；测定美拉德反应组分中吡嗪含量的变化情况以及在卷烟中的抽吸效果评价。
步骤（1）所述用混合游离氨基酸为摩尔比为1:1:1:1:1的谷氨酸、甘氨酸、精氨酸、赖氨酸及脯胺酸，即Glu: Gly: Arg: Lys: Pro=1:1:1:1:1。
步骤（2）所述还原糖为果糖或葡萄糖。
步骤（3）所述用碱液为0.1 mol/L氢氧化钠或碳酸钠。
步骤（4）所述用HHP处理压力设定为300-500MPa。
步骤（4）所述用HHP处理温度设定为50-70℃。
步骤（4）所述用HHP处理时间设定为3h～6h。
本发明的有益效果：本发明制备得到的烟用美拉德反应产物具有吡嗪含量高及提高在卷烟中的感官品质的特性，通过本方法所制备的提高烟用美拉德反应产物反应产率、吡嗪含量及在卷烟中的感官评价得分的高静压诱导反应方法，适宜于工业化生产，所得烟用美拉德反应产物产品反应率比对照的美拉德反应产率提高1.01~1.36倍，吡嗪含量比对照的美拉德反应提高20.0~29.2倍、在卷烟中的感官评价得分1.02~1.17倍；以10.00 mg/kg比例添加到空白云产卷烟中，具有显著提高香气质、掩盖杂气、改善烟气细腻柔和程度、增加烟气回甜等方面作用效果明显。
具体实施方式
以下给出实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1
（1）氨基酸-丙二醇的混合：称取摩尔比为1:1:1:1:1的谷氨酸、甘氨酸、精氨酸、赖氨酸及脯胺酸总质量为65.7g的混合氨基酸，加入657.0g丙二醇震荡混合并充分溶解；
（2）还原糖的加入：在（1）混合液中加入果糖86.4g，保证混合氨基酸与果糖充分溶解；
（3）pH的调节：用0.1 mol/L氢氧化钠调节（2）所得的混合液pH为9.0；
（4）HHP诱导促进美拉德反应试验：然后将（3）得到的混合液转移到HHP专用反应瓶中并将盖旋紧（保证瓶内无气泡），设定HHP处理压力为450MPa及处理温度为60℃，设定反应时间为4h，在反应时间结束后迅速取出反应产物并采用冰水冷却。通过反应后美拉德反应产物中游离氨基酸的变化计算得到反应率为49.91%；
（5）美拉德反应成品制备：将（4）得到的指定4h反应时间的美拉德反应产物进行真空浓缩、冷冻干燥，从而得到浅棕色美拉德反应产物成品。GC-MS法测定美拉德反应组分中吡嗪含量为10.5 μg/g、以10.00 mg/kg比例添加到空白云产卷烟中，经GB 5606.4-2005及YC/T 145.8的标准方法感官评价云产卷烟评分为92.3分，能够显著提高香气质、掩盖杂气、改善烟气细腻柔和程度、增加烟气回甜等方面作用效果明显。
实施例2
（1）氨基酸-丙二醇的混合：称取摩尔比为1:1:1:1:1的谷氨酸、甘氨酸、精氨酸、赖氨酸及脯胺酸总质量为65.7g的混合氨基酸，加入657.0g丙二醇震荡混合并充分溶解；
（2）还原糖的加入：在（1）混合液中加入果糖108.0g，保证混合氨基酸与果糖充分溶解；
（3）pH的调节：用0.1 mol/L氢氧化钠调节（2）所得的混合液pH为9.0；
（4）HHP诱导促进美拉德反应试验：然后将（3）得到的混合液转移到HHP专用反应瓶中并将盖旋紧（保证瓶内无气泡），设定HHP处理压力为450MPa及处理温度为60℃，设定反应时间为4h，在反应时间结束后迅速取出反应产物并采用冰水冷却。通过反应后美拉德反应产物中游离氨基酸的变化计算得到反应率为49.82%；
（5）美拉德反应成品制备：将（4）得到的指定4h反应时间的美拉德反应产物进行真空浓缩、冷冻干燥，从而得到浅棕色美拉德反应产物成品。GC-MS法测定美拉德反应组分中吡嗪含量为9.3μg/g、以10.00 mg/kg比例添加到空白云产卷烟中，经GB 5606.4-2005及YC/T 145.8的标准方法感官评价云产卷烟评分为90.1分，能够显著提高香气质、掩盖杂气、改善烟气细腻柔和程度、增加烟气回甜等方面作用效果明显。
实施例3
（1）氨基酸-丙二醇的混合：称取摩尔比为1:1:1:1:1的谷氨酸、甘氨酸、精氨酸、赖氨酸及脯胺酸总质量为65.7g的混合氨基酸，加入328.5g丙二醇震荡混合并充分溶解；
（2）还原糖的加入：在（1）混合液中加入果糖72.0g，保证混合氨基酸与果糖充分溶解；
（3）pH的调节：用0.1 mol/L碳酸钠调节（2）所得的混合液pH为9.0；
（4）HHP诱导促进美拉德反应试验：然后将（3）得到的混合液转移到HHP专用反应瓶中并将盖旋紧（保证瓶内无气泡），设定HHP处理压力为500MPa及处理温度为70℃，设定反应时间为3h，在反应时间结束后迅速取出反应产物并采用冰水冷却。通过反应后美拉德反应产物中游离氨基酸的变化计算得到反应率为40.86%；
（5）美拉德反应成品制备：将（4）得到的指定3h反应时间的美拉德反应产物进行真空浓缩、冷冻干燥，从而得到深棕色美拉德反应产物成品。GC-MS法测定美拉德反应组分中吡嗪含量为7.9μg/g、以10.00 mg/kg比例添加到空白云产卷烟中，经GB 5606.4-2005及YC/T 145.8的标准方法感官评价云产卷烟评分为86.4分，能够显著提高香气质、掩盖杂气、改善烟气细腻柔和程度、增加烟气回甜等方面作用效果明显。
实施例4
（1）氨基酸-丙二醇的混合：称取摩尔比为1:1:1:1:1的谷氨酸、甘氨酸、精氨酸、赖氨酸及脯胺酸总质量为65.7g的混合氨基酸，加入328.5g丙二醇震荡混合并充分溶解；
（2）还原糖的加入：在（1）混合液中加入葡萄糖144.0g，保证混合氨基酸与葡萄糖充分溶解；
（3）pH的调节：用0.1 mol/L碳酸钠调节（2）所得的混合液pH为9.0；
（4）HHP诱导促进美拉德反应试验：然后将（3）得到的混合液转移到HHP专用反应瓶中并将盖旋紧（保证瓶内无气泡），设定HHP处理压力为500MPa及处理温度为50℃，设定反应时间为6h，在反应时间结束后迅速取出反应产物并采用冰水冷却。通过反应后美拉德反应产物中游离氨基酸的变化计算得到反应率为47.12%；
（5）美拉德反应成品制备：将（4）得到的指定6h反应时间的美拉德反应产物进行真空浓缩、冷冻干燥，从而得到黄色美拉德反应产物成品。GC-MS法测定美拉德反应组分中吡嗪含量为8.2μg/g、以10.00 mg/kg比例添加到空白云产卷烟中，经GB 5606.4-2005及YC/T145.8的标准方法感官评价云产卷烟评分为87.2分，能够显著提高香气质、掩盖杂气、改善烟气细腻柔和程度、增加烟气回甜等方面作用效果明显。
实施例5
（1）氨基酸-丙二醇的混合：称取摩尔比为1:1:1:1:1的谷氨酸、甘氨酸、精氨酸、赖氨酸及脯胺酸总质量为65.7g的混合氨基酸，加入985.5g丙二醇震荡混合并充分溶解；
（2）还原糖的加入：在（1）混合液中加入葡萄糖86.4g，保证混合氨基酸与葡萄糖充分溶解；
（3）pH的调节：用0.1 mol/L氢氧化钠调节（2）所得的混合液pH为9.0；
（4）HHP诱导促进美拉德反应试验：然后将（3）得到的混合液转移到HHP专用反应瓶中并将盖旋紧（保证瓶内无气泡），设定HHP处理压力为300MPa及处理温度为70℃，设定反应时间为5h，在反应时间结束后迅速取出反应产物并采用冰水冷却。通过反应后美拉德反应产物中游离氨基酸的变化计算得到反应率为37.05%；
（5）美拉德反应成品制备：将（4）得到的指定5h反应时间的美拉德反应产物进行真空浓缩、冷冻干燥，从而得到浅黄色美拉德反应产物成品。GC-MS法测定美拉德反应组分中吡嗪含量为7.2μg/g、以10.00 mg/kg比例添加到空白云产卷烟中，经GB 5606.4-2005及YC/T 145.8的标准方法感官评价云产卷烟评分为80.7分，能够显著提高香气质、掩盖杂气、改善烟气细腻柔和程度、增加烟气回甜等方面作用效果明显。
实施例6
（1）氨基酸-丙二醇的混合：称取摩尔比为1:1:1:1:1的谷氨酸、甘氨酸、精氨酸、赖氨酸及脯胺酸总质量为65.7g的混合氨基酸，加入985.5g丙二醇震荡混合并充分溶解；
（2）还原糖的加入：在（1）混合液中加入葡萄糖108.0g，保证混合氨基酸与葡萄糖充分溶解；
（3）pH的调节：用0.1 mol/L碳酸钠调节（2）所得的混合液pH为9.0；
（4）HHP诱导促进美拉德反应试验：然后将（3）得到的混合液转移到HHP专用反应瓶中并将盖旋紧（保证瓶内无气泡），设定HHP处理压力为300MPa及处理温度为50℃，设定反应时间为3h，在反应时间结束后迅速取出反应产物并采用冰水冷却。通过反应后美拉德反应产物中游离氨基酸的变化计算得到反应率为37.21%；
（5）美拉德反应成品制备：将（4）得到的指定3h反应时间的美拉德反应产物进行真空浓缩、冷冻干燥，从而得到浅棕色美拉德反应产物成品。GC-MS法测定美拉德反应组分中吡嗪含量为7.5μg/g、以10.00 mg/kg比例添加到空白云产卷烟中，经GB 5606.4-2005及YC/T 145.8的标准方法感官评价云产卷烟评分为81.2分，能够显著提高香气质、掩盖杂气、改善烟气细腻柔和程度、增加烟气回甜等方面作用效果明显。
实施例7
（1）氨基酸-丙二醇的混合：称取摩尔比为1:1:1:1:1的谷氨酸、甘氨酸、精氨酸、赖氨酸及脯胺酸总质量为65.7g的混合氨基酸，加入657.0g丙二醇震荡混合并充分溶解；
（2）还原糖的加入：在（1）混合液中加入果糖86.4g，保证混合氨基酸与果糖充分溶解；
（3）pH的调节：用0.1 mol/L氢氧化钠调节（2）所得的混合液pH为9.0；
（4）美拉德反应对照试验：然后将（3）得到的混合液转移到高静压专用反应瓶中并将盖旋紧（保证瓶内无气泡），设定处理压力为0.1MPa及处理温度为60℃，设定反应时间为4h，在反应时间结束后迅速取出反应产物并采用冰水冷却。通过反应后美拉德反应产物中游离氨基酸的变化计算得到反应率为36.77%；
（5）美拉德反应对照成品制备：将（4）得到的指定4h反应时间的美拉德反应产物进行真空浓缩、冷冻干燥，从而得到淡黄色美拉德反应产物成品。GC-MS法测定美拉德反应组分中吡嗪含量为0.36 μg/g、以10.00 mg/kg比例添加到空白云产卷烟中，经GB 5606.4-2005及YC/T 145.8的标准方法感官评价云产卷烟评分为79.05分，对主流烟气的香气无明显影响。
Claims (3)
1.一种高静压诱导促进烟用氨基酸美拉德产物形成的方法，其特征是步骤如下：
（1）氨基酸-丙二醇的混合：将混合游离氨基酸与食用级丙二醇按质量比为1:5～1:15进行震荡混合并充分溶解；
所述用混合游离氨基酸为摩尔比为1:1:1:1:1的谷氨酸、甘氨酸、精氨酸、赖氨酸及脯胺酸，即Glu: Gly: Arg: Lys: Pro=1:1:1:1:1；
（2）还原糖的加入：在（1）混合液中加入还原糖，保证混合游离氨基酸与还原糖质量比为1:1～1:2；
（3）pH的调节：用碱液调节（2）所得的混合液pH为9.0；
（4）高静压诱导促进美拉德反应试验：然后将（3）得到的混合液转移到HHP专用反应瓶中并将盖旋紧，保证瓶内无气泡，设定HHP一定的处理压力及处理温度，设定反应时间，在反应时间结束后迅速取出反应产物并采用冰水冷却；通过各个反应时段后美拉德反应产物中游离氨基酸的变化来计算反应率；
所述用HHP处理压力设定为300-500MPa；处理温度设定为50-70℃；处理时间设定为3h～6h；
（5）美拉德反应成品制备：将（4）得到的指定反应时间的美拉德反应产物进行浓缩、干燥，从而得到美拉德反应产物成品；测定美拉德反应组分中吡嗪含量的变化情况以及在卷烟中的抽吸效果评价。
2.如权利要求1所述高静压诱导促进烟用氨基酸美拉德产物形成的方法，其特征在于步骤（2）所述还原糖为果糖或葡萄糖。
3.如权利要求1所述高静压诱导促进烟用氨基酸美拉德产物形成的方法，其特征在于步骤（3）所述用碱液为0.1 mol/L氢氧化钠或碳酸钠。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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