CN107325886B - 天冬氨酸美拉德反应物的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供天冬氨酸美拉德反应物的制备方法及其在再造烟叶及茄衣中的应用，在美拉德反应罐中添加一定比例的氨基酸(天冬氨酸或和天冬酰胺)、还原糖和催化剂，在一定的工艺条件下进行美拉德反应，工业生产天冬氨酸增色增香美拉德反应物，减少了多糖等杂质，降低了其吸潮性、刺激性等缺陷，在再造烟叶及其茄衣中应用，能改善其外观和感官品质，协调烟气，增加烘烤焦甜香气，使烟气柔和细腻，降低烟气刺激性，改善感官质量，并使其外观接近于雪茄烟外观颜色，自然均匀，工艺条件温和易操作，成本低廉。

Description

天冬氨酸美拉德反应物的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及烟用添加剂技术领域，具体涉及天冬氨酸美拉德反应物的制备方法及其在再造烟叶及茄衣中的应用。

背景技术

随着人们健康意识的提高，烟厂在解决降低卷烟焦油量、而又能保持或满足卷烟吸食可用性方面所面临的困难日益突出。美拉德反应作为烟草特征香气形成的重要途径之一，在烟草增香中的应用研究倍受青睐。反应产生的香气根据糖源、氮源不同也不同，反应产生大量杂环香味化合物，对卷烟烟气有改善作用。

再造烟叶可作为烟制品原料，用来代替天然的雪茄内包叶，现已广泛用作卷烟原料。雪茄型卷烟是融合雪茄烟和烤烟的优势特征，形成兼具雪茄烟浓郁丰盈和烤烟纯净舒适的风味特色，构建出不同于雪茄型和烤烟型的现代经典中式雪茄品类。现有技术中，普通卷烟纸(茄衣)只是起到包裹烟丝、提供外观视觉效果的作用，通常情况下，为满足高速卷烟机的正常运行，对卷烟纸生产重点是从物理性能上考虑，在原料的选择上采用的是全商品浆板；在生产工艺上，通过控制不同原料配比及打浆度和在卷烟纸生产过程中加入适量碳酸钙和助燃剂来达到物理指标和燃烧性能的要求；但这些对卷烟品质的提高是较为有限的。众所周知，所谓吸烟其实就是抽吸烟丝燃烧后产生的烟气，而其中茄衣却是烟丝的载体，卷烟纸与其它卷烟材料所不同的是，它将参与卷烟燃烧，而现有技术采用的全商品浆板生产的卷烟纸，存在卷烟燃烧过程中产生较多木质气、刺辣感而影响卷烟烟气清纯气味的问题。

合成色素色泽鲜艳，着色力强，色调多样，但它有一个大缺点，即具毒性(包括毒性、致泻性和致癌性)。天然色素因色调与食品天然色调接近、安全性比合成色素可靠等优点而受到普遍的重视和广泛的研究。利用美拉德反应生成的香料在国际上认为是属于天然香料范畴,被美国食品药品管理局(FDA)认定为是一般公认安全的产品(GRAS)。

公开号为CN101411543的中国专利申请，公开了一种制备烟用香料的方法，其将糖类物质与氨基酸进行反应，制得烟用香料。然而，该方法采用糖类与氨基酸间的美拉德反应产物作为烟用香料，具有增香的作用。公开号为CN101637305A的中国专利申请，公开了一种利用美拉德反应制备烟用香料的方法，其将葡萄糖、复配氨基酸及特种定向增香型烟末浸膏进行反应，具有巧克力和烤香的烟用香料等。该方法原料来源复杂，成本较高，制得香料香型较单一，难于普遍应用于卷烟中。其他复合糖源、氮源的美拉德反应香料，原料来源复杂，成本较高，制备的美拉德反应物成分较复杂，难以纯化，引起烟气的刺激性较大。授权发明专利ZL201310268308.X”一种调控美拉德反应制备烟用香料的方法”，将氨基酸与葡萄糖按照质量比为1:2～1:6混合溶解于水中得到起始混合液，起始混合液中葡萄糖的质量浓度为10％～20％，pH8～12，温度控制在105℃～120℃反应0.5～1小时；添加L-抗坏血酸，105℃～120℃下继续反应0.5～1小时，制得美拉德反应型烟用香料，该美拉德反应香料存在多糖含量高、成分复杂、粘度大、吸潮性强、几乎没有着色能力的缺陷。目前已有的天冬氨酸美拉德反应物的报道为丙二醇/水体系，天冬氨酸和还原糖通常比例为1:2～1:1.2，糖过量，催化剂为氨水、羟基丁基茴香醚或特丁基对苯二酚等，其反应物具有杂质多、多糖含量高、吸潮性大的缺陷，未见天冬氨酸美拉德反应物改善再造烟叶及其茄衣的外观和感官品质的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种天冬氨酸美拉德反应物的制备方法及其在再造烟叶及茄衣中的应用，在美拉德反应罐中添加一定比例的天冬氨酸或和天冬酰胺、还原糖、催化剂、水，在一定工艺条件(反应温度、时间、pH)下进行美拉德反应，制备的天冬氨酸增色增香美拉德反应物，减少了多糖等杂质，降低了其吸潮性、刺激性等缺陷，在再造烟叶及其茄衣中应用，能改善其外观和感官品质，协调烟气，增加烘烤焦甜香气，使烟气柔和细腻，降低烟气刺激性，改善感官质量，并使其外观接近于雪茄烟外观颜色，自然均匀，工艺条件温和易操作，成本低廉。

本发明通过以下技术方案实现～：

一种天冬氨酸美拉德反应物的制备方法，包括如下步骤：

(1)原料准备：准备固相美拉德反应底物、催化剂和水，其中固相美拉德反应底物为氨基酸与糖源，氨基酸为天冬氨酸或天冬酰胺或天冬氨酸与天冬酰胺复配，复配的摩尔比为1:0.1～1，所述糖源为还原糖或者复合糖源，复合糖源为发酵椰子提取物或还原糖与发酵椰子提取物的复配物，当糖源为还原糖时，所述氨基酸与还原糖的摩尔比2～5:1，当糖源为复合糖源时，氨基酸与复合糖源的质量比为2～5:1；，催化剂总质量占美拉德反应底物质量的0.2～8％，水与美拉德反应底物的质量比为1～5:1；

(2)生产制备：先将水加入反应罐中，启动搅拌电机，加热至50～60℃，依次按一定比例加入氨基酸、还原糖或复合糖源，充分搅拌，直至完全溶解后，再加入催化剂；反应过程中，设置美拉德反应罐工艺条件为温度92～180℃，搅拌电机保持开启状态，反应时间为6～18h；

(3)成品：反应结束后，待反应物在反应罐中自然冷却至35～40℃，过80～100目筛网过滤，以25±0.1公斤/桶的规格灌装，常温避光保存。

进一步的，所述的还原糖为甘露糖、鼠李糖、葡萄糖、木糖、半乳糖、焦糖中的一种或任意几种的组合，均为食品级以上。

进一步的，催化剂为醋酸铵、抗坏血酸、氨水、碳酸氢铵、葵醛中的一种或几种，当催化剂有2种或以上时，各种催化剂之间为等质量比。

进一步的，当糖源为还原糖与发酵椰子提取物的复配物时，还原糖与发酵椰子提取物的质量比为1:0.5～1，当还原糖有2种或以上时，各种还原糖之间为等质量比。

进一步的，所述的发酵椰子提取物的制备方法为：水与椰肉的质量比为10～50:1，由α-葡萄糖苷酶、β-葡聚糖酶、β-D-呋喃果糖苷水解酶对椰子肉进行复合发酵，酶均为食品级，酶活为5万～20万u/g，三者质量比为0.1～0.5：0.5～1：0.5～1，酶的总质量占椰肉质量的0.1～0.3％，在pH3～6，28～42℃，温育发酵3～10h，90～95℃恒温水浴回流提取1～3次，合并滤液，减压浓缩至相对密度为1.0～1.3，再经1～3倍质量的95％乙醇沉淀静置过夜，取上清液，减压浓缩至相对密度1.0～1.3，即得到发酵椰子提取物。

本发明还提供一种上述方法制备的天冬氨酸美拉德反应物在再造烟叶中的应用，在再造烟叶进行涂布工序时添加，添加量为再造烟叶质量的0.08～1％。

本发明还提供一种上述方法制备的天冬氨酸美拉德反应物在茄衣中的应用，涂布添加量为为茄衣质量的2～15％。

上述方法制备的天冬氨酸美拉德反应物在再造烟叶及茄衣上应用，能改善再造烟叶及茄衣的外观和感官品质，与烟气协调，增加烘烤焦甜香气，降低烟气刺激性，丰富烟气，使外观色泽接近雪茄烟，自然均匀。

本发明的有益效果是：

(1)氨基酸(天冬氨酸、天冬酰胺两者之一或复配)与甘露糖、鼠李糖等还原糖按摩尔比2～5:1产生的美拉德反应，产物色泽为深棕黑色，糖含量较少，粘度减小，吸潮性降低，香气种类增多，品质提高；

(2)氨基酸(天冬氨酸、天冬酰胺两者之一或复配)与复合糖源-发酵椰子提取物的美拉德反应产物，采用α-葡萄糖苷酶、β-葡聚糖酶、β-D-呋喃果糖苷水解酶等进行复合发酵椰肉提取液，起到复合协同作用，增酯增香且转化糖苷类香气物质，转化分解纤维素和蛋白质等不利于吸味的大分子细胞壁物质为葡萄糖、小分子致香物质或香味前体物质、抗氧化物等生物活性成分,再进行天然底物的美拉德反应,其中还可添加一定量的其他还原糖，制备天冬氨酸增色增香美拉德反应物,具有烘烤香气和清甜香气,香气更丰富,刺激性减小，杂气减少，并具有一定的棕色着色能力；

(3)催化剂醋酸铵、抗坏血酸、氨水、碳酸氢铵、葵醛等的一种或几种，兼具调节pH值、促进反应、增加天冬氨酸美拉德反应物的抗氧化稳定性的功能；

(4)该天冬氨酸美拉德反应物在再造烟叶及茄衣中的改善外观和感官质量的应用,尚未见报道,本发明很好地解决了当前工艺抽吸品质不高、外观色泽不佳等问题，对再造烟叶和茄衣的外观和感官品质有提升作用，能协调烟气,增加烘烤焦甜香气和清甜香气，丰富烟香，降低烟气刺激性,柔和细腻烟气,并使再造烟叶色泽自然均匀,茄衣呈现高贵典雅的棕色，接近雪茄烟颜色。

本发明工艺条件简单温和，可直接使用现有生产设备，无需改造，所用的原料天然环保无害等优点，具有较大的工业应用前景。

附图说明

图1是天冬氨酸美拉德反应物样品挥发性成分的总离子流色谱图；

图2是天冬氨酸美拉德反应物对照挥发性成分的总离子流色谱图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明进行详细地说明。

实施例1

一种天冬氨酸美拉德反应物的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)原料准备：天冬氨酸和还原糖(鼠李糖和焦糖，摩尔比为1:2)按摩尔比2.8:1配置，催化剂为醋酸铵、抗坏血酸(质量比1:0.5)，催化剂总质量占美拉德反应底物总质量的0.5％；水与美拉德反应底物的质量比为2:1；

(2)生产制备：先将水加入反应罐中，启动搅拌电机，加热至50℃，依次按比例加入天冬氨酸、还原糖，充分搅拌，直至完全溶解后，再加入催化剂；反应过程中，设置美拉德反应罐工艺条件为温度125℃，搅拌电机保持开启状态，反应时间为6h；

(3)成品：反应结束后，待反应物在反应罐中自然冷却至40℃，过100目筛网过滤，以25±0.1公斤/桶的规格灌装，常温避光保存。

上述方法制备的天冬氨酸美拉德反应物在再造烟叶进行涂布工序时添加，添加量为0.1％，在茄衣上应用，涂布添加量为5％，具有改善再造烟叶及茄衣的外观和感官品质的作用，与烟气协调，增加烘烤焦甜香气，降低烟气刺激性，丰富烟气，使外观色泽接近雪茄烟，自然均匀。

实施例2

一种天冬氨酸美拉德反应物的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)原料准备：氨基酸(天冬氨酸和天冬酰胺按摩尔比1:1)和发酵椰子提取物作为美拉德反应底物，按氨基酸与发酵椰子提取物的质量比为2.5:1来配置；催化剂为抗坏血酸、氨水、碳酸氢铵(按等质量比配置)，催化剂总质量占美拉德反应底物总质量的1％；水与美拉德反应底物的质量比为2.5:1；

(2)生产制备：先将水加入反应罐中，启动搅拌电机，加热至55℃，依次按一定比例加入氨基酸、发酵椰子提取物，充分搅拌，直至完全溶解后，再加入催化剂；反应过程中，设置美拉德反应罐工艺条件为温度105℃，搅拌电机保持开启状态，反应时间为8h；

(3)成品：反应结束后，待反应物在反应罐中自然冷却至38℃，过100目筛网过滤，以25±0.1公斤/桶的规格灌装，常温避光保存。

进一步的，所述的发酵椰子提取物制备方法为：水与椰肉的质量比为15:1，由α-葡萄糖苷酶、β-葡聚糖酶、β-D-呋喃果糖苷水解酶对椰子肉进行复合发酵(酶均为食品级，酶活为10万u/g，三者质量比为0.5：0.5：0.5，酶的总质量占椰肉质量的0.2％)后，在pH3，32℃，温育发酵5h，95℃恒温水浴回流提取2次，合并滤液，减压浓缩至相对密度为1.01，再经3倍质量的95％乙醇沉淀静置过夜，取上清液，浓缩至相对密度1.12，得到发酵椰子提取物。

上述方法制备的冬氨酸美拉德反应物在再造烟叶进行涂布工序时添加，添加量为0.2％，在茄衣上应用，涂布添加量为7％，能改善再造烟叶及茄衣的外观和感官品质，与烟气协调，增加烘烤焦甜香气和清甜香气，降低烟气刺激性，丰富烟气，使外观色泽接近雪茄烟，自然均匀。

实施例3

一种天冬氨酸美拉德反应物的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)原料准备：天冬酰胺和糖源(按质量比3:1)作为美拉德反应的底物，所述糖源为甘露糖、鼠李糖、木糖、发酵椰子提取物的复合物(质量比为1:1：1：0.6)；催化剂为醋酸铵、抗坏血酸、葵醛(等质量比)，总质量占美拉德反应底物质量的1.2％；水与美拉德反应底物的质量比为2.2:1；

(2)生产制备：先将水加入反应罐中，启动搅拌电机，加热至60℃，依次按一定比例加入天冬酰胺、糖源，充分搅拌，直至完全溶解后，再加入催化剂；反应过程中，设置美拉德反应罐工艺条件为温度98℃，搅拌电机保持开启状态，反应时间为10h；

(3)成品：反应结束后，待反应物在反应罐中自然冷却至36℃，过80目筛网过滤，以25±0.1公斤/桶的规格灌装，常温避光保存。

进一步的，所述的发酵椰子提取物制备方法为：水与椰肉的质量比为30:1，由α-葡萄糖苷酶、β-葡聚糖酶、β-D-呋喃果糖苷水解酶对椰子肉进行复合发酵(酶均为食品级，酶活分别为10万、15万、20万u/g，三者质量比为0.3：0.5：0.8，酶的总质量占椰肉质量的0.25％)后，在pH4.5，35℃，温育发酵6h，94℃恒温水浴回流提取3次，合并滤液，减压浓缩至相对密度为1.23，再经3倍质量的95％乙醇沉淀静置过夜，取上清液，减压浓缩至相对密度1.18，为发酵椰子提取物。

上述方法制备的天冬氨酸美拉德反应物在再造烟叶进行涂布工序时添加，添加量为0.25％，在茄衣上应用，涂布添加量为8％，能改善再造烟叶及茄衣的外观和感官品质，与烟气协调，增加烘烤焦甜香气和清甜香气，降低烟气刺激性，丰富烟气，使外观色泽接近雪茄烟，自然均匀。

试验例1：应用的外观和感官效果对比评价

将实施例1-3制备的天冬氨酸美拉德反应物进行在再造烟叶及茄衣中的外观和感官评价，对照组为未施加美拉德反应物的再造烟叶及茄衣。

结果表明：本发明提供的天冬氨酸美拉德反应物，在再造烟叶及茄衣中应用，能协调烟气，降低烟气刺激性，并丰富烟香，增加烘烤香气和清甜香气，柔和烟气，并使外观色泽自然均匀，接近雪茄烟色泽。

表1.脯氨酸美拉德反应物在再造烟叶和茄衣中应用的外观和感官评价

试验例2：天冬氨酸美拉德反应物挥发性成分的HS-SPME-GC/MS对比分析

称取天冬氨酸美拉德反应物(天冬氨酸和还原糖按摩尔比2:1制备的反应物)和对照(天冬氨酸和还原糖按摩尔比1:1制备的反应物)各1g，置于15mL专用顶空萃取样品瓶中；选用100μm PDMS萃取头，以250℃条件下老化30min，插入装有天冬氨酸美拉德反应物的15mL专用顶空萃取样品瓶，在80℃萃取60min后，进行挥发性成分的GC/MS分析，天冬氨酸美拉德反应物样品及对照的挥发性成分的总离子流色谱图分别见图1和图2。

GC/MS分析条件

(1)色谱条件：柱初温50℃，保持2min，以8℃/min的速率升温到180℃，保持1min，再以15℃/min的速率升温到280℃，保持30min；载气为氦气(He，纯度99.99％)，恒流模式，流速为1.0mL/min；分流进样方式，分流比1：10，无溶剂延迟；进样口温度250℃。

(2)质谱条件：电离方式：EI源；电子能量:70eV；倍增管电压：1.2kV；离子源温度：230℃；四级杆温度:150℃；接口温度：280℃，传输线280℃；扫描范围：33－350m/z。使用NIST标准谱库进行检索分析，按峰面积归一化法计算化合物相对百分含量。

表2天冬氨酸美拉德反应物挥发性成分的HS-SPME-GC/MS对比分析

从表2可以看出，采用HS-SPME-GC/MS方法从天冬氨酸美拉德反应物中共鉴定出种69种挥发性成分，包括酯类14种、杂环化合物18种、醇类9种、酸类8种、酮类6种、醛类5种、烷烃类4种、酚类3种、胺类2种。按照面积归一化法来计算这76种挥发性成分的相对百分含量为81.00％，就单一物质而言，(1à,2à,5á)-5-甲基-2-(1-甲基乙基)-环己醇最高，为27.47％，其次是2,3-二氢-2-甲基-5-苯并呋喃吡咯甲醛10.21％、2,6-二甲基吡嗪6.87％、2-羟基-5-(3-甲基-2-丁烯基)-4-(1-甲基乙烯基)-2,4,6-环庚烯-1-酮4.49％、草酸-二(1-甲基)酯3.92％、三甲基吡嗪3.52％、3,6,6-三甲基十一烷基-2,5,10-三酮2.56％、十六醇1.85％等。与对照的66种挥发性成分相比，按照面积归一化法来计算相对百分含量为67.55％。天冬氨酸美拉德反应物样品中2,6-二甲基吡嗪具有咖啡和炒花生似的烘烤香气，三甲基吡嗪具有烤坚果、焙土豆香气，四甲基吡嗪具有烘烤、花生、榛子、可口香气，十六醇具有玫瑰香气，十二醛具有强烈脂肪香气，并有类似松叶油和橙油的强烈香气，支链烷烃拥有一定的香气特征，肉豆蔻酸等饱和脂肪酸，可赋予烟气一种腊味、脂味和柔和的吸味，相对百分含量从0.38％提高到0.63％，新增加的香气成分有壬醛具有玫瑰、柑橘等香气，还有辛酸具有奶酪味，腐败味，涩味，稀释后呈水果香气等，而刺激性大分子物质如邻苯二甲酸丁基十一烷基酯相对百分含量从8.49％降到2.84％，下降了66.55％，邻苯二甲酸庚基异丁基酯从3.69％下降到1.19％。所有这些挥发性成分构成了该天冬氨酸美拉德反应物的风味和香气，能与烟气协调，具有烘烤焦甜香气，丰富烟香，柔和细腻烟气，降低烟气刺激性和减少杂气。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种天冬氨酸美拉德反应物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)原料准备：准备固相美拉德反应底物、催化剂和水，其中固相美拉德反应底物为氨基酸与糖源，氨基酸为天冬氨酸或天冬酰胺或天冬氨酸与天冬酰胺复配，复配的摩尔比为1:0.1～1，所述糖源为复合糖源，复合糖源为发酵椰子提取物或还原糖与发酵椰子提取物的复配物，氨基酸与复合糖源的质量比为2～5:1；催化剂总质量占美拉德反应底物质量的0.2～8％，水与美拉德反应底物的质量比为1～5:1；

(2)生产制备：先将水加入反应罐中，启动搅拌电机，加热至50～60℃，依次按一定比例加入氨基酸、复合糖源，充分搅拌，直至完全溶解后，再加入催化剂；反应过程中，设置美拉德反应罐工艺条件为温度92～180℃，搅拌电机保持开启状态，反应时间为6～18h；

(3)成品：反应结束后，待反应物在反应罐中自然冷却至35～40℃，过80～100目筛网过滤，以25+0.1公斤/桶的规格灌装，常温避光保存；

所述的发酵椰子提取物的制备方法为：水与椰肉的质量比为10～50:1，由α-葡萄糖苷酶、β-葡聚糖酶、β-D-呋喃果糖苷水解酶对椰子肉进行复合发酵，酶均为食品级，酶活为5万～20万u/g，三者质量比为0.1～0.5：0.5～1：0.5～1，酶的总质量占椰肉质量的0.1～0.3％，在pH3～6，28～42℃，温育发酵3～10h，90～95℃恒温水浴回流提取1～3次，合并滤液，减压浓缩至相对密度为1.0～1.3，再经1～3倍质量的95％乙醇沉淀静置过夜，取上清液，减压浓缩至相对密度1.0～1.3，即得到发酵椰子提取物。

2.如权利要求1所述的天冬氨酸美拉德反应物的制备方法，其特征在于：所述的还原糖为甘露糖、鼠李糖、葡萄糖、木糖、半乳糖、焦糖中的一种或任意几种的组合，均为食品级以上。

3.如权利要求1所述的天冬氨酸美拉德反应物的制备方法，其特征在于：催化剂为醋酸铵、抗坏血酸、氨水、碳酸氢铵、葵醛中的一种或几种，当催化剂有2种或以上时，各种催化剂之间为等质量比。

4.如权利要求1所述的天冬氨酸美拉德反应物的制备方法，其特征在于：当糖源为还原糖与发酵椰子提取物的复配物时，还原糖与发酵椰子提取物的质量比为1:0.5～1，当还原糖有2种或以上时，各种还原糖之间为等质量比。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述方法制备的天冬氨酸美拉德反应物在再造烟叶中的应用，在再造烟叶进行涂布工序时添加，添加量为再造烟叶质量的0.08～1％。

6.一种如权利要求1-4中任一项所述方法制备的天冬氨酸美拉德反应物在茄衣中的应用，涂布添加量为为茄衣质量的2～15％。

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