梅拉德反应在烟草增香中的应用研究进展

DOI:10.16135/j.issn1002-0861.1994.06.008烟草科技baeeoSeienee吕Teehn(l()只y1994年第6期(总第109期)摘要简要介绍了20多年来梅拉德反应在烟草增香中的应用研究的进展与现状介绍了加反应产物和加反应原料2大类烟草梅拉德反应增香技术粗略地评述了各种梅拉德反应增香方法并对其发挥趋势进行应反德拉梅了简单的探讨用的烟香增应展在研进究草中香关键词19一2梅拉德反应非酶棕色化反应氛基一拨基反应烟草增年法国化学家梅拉德(LouiSMaillard)发现当赖氨酸和葡萄nsǎà刘王全草研烟州郑院究霞立月laoid糖的混合液一起加热时会形成棕色色素或类黑素(Meni)这种德l反应后来在文献中称为梅拉德反应(MaiardReactio)n又称为氨基一on拨基反应(Ami。BroinoCioarbo)nylReaerion)或非酶棕色化反应(NenzymatwningReaCtn现已证实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近年来随着卷烟焦油量的降低烟草行业面临的一个困难的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由于梅拉德反应是烟草特征香味形成的重要反应之一因此梅拉德反应在烟草增香中的应用研究倍受青睐迄今已经提出许多增香方法概括起来可分为和将反应原料加到烟草中112大类—将反应产物加到烟草中加反应产物1加混合产物OnshiiAsh和NiiKakaizwa对糖与氨基酸的反应产物在烟草增香D一葡萄糖中的应用研究较早他们所用的糖包括果糖和麦芽糖氨基酸有甘氨酸脯氨酸和丙氨酸等反应溶剂为多元醇如甘油乙二醇丙二醇和shNii1%l3一丁二醇反应温度70一90C反应时间5一5小时1在某些反Oins应中还加入一些缩合催化剂这些催化剂为丙二酸或唬拍酸指出用这些棕化反应产物处理(用量ihA梅拉德反应产物在烤烟增香中的作用进行了深入细致的研究研制的棕色反应产物对降低烤的卷烟香味增强烟气谐调醇和刺激性减杜同牲和吴学兰等人也分另lJ进行了类似的小烟的刺激性掩盖杂气改善吃味效果明显D研究杜同生上等人以多元醇如乙二醇为溶剂Loui、e5Wu等人用至少含两个氮原丙二酸为催化剂通过对十几种氨基酸与葡萄子的氨基酸在一个基本上无溶剂的系统中与还原糖反应制备烟草增香剂糖的棕化反应产物在卷烟致香中的作用情况对比筛选出反应温度90一4种致香效果好的氨基酸又通过葡115c代表性的氨基酸有谷氨酞胺天门冬酞萄糖和果糖的比较结合可能购到的工业原料选定甘氨酸谷氨酸和葡萄糖来合成棕化产物胺赖氨酸和含四个氮原子的精氨酸等适宜的还原糖类包括葡萄糖果糖甘露糖半乳糖或得到成本较低致香效果较好的醇溶性棕化反应烟草香料其混合物浓缩果糖浆最好双糖多糖玉米糖吴学兰等人以甘氨酸颗氨酸天浆和麦芽糖浆等也可用作还原糖源只要在反应前用传统的水解法将其转化为单糖基酸的摩尔比约为1:门冬氨酸和葡萄糖为原料磷酸二氢钾为催化剂乙二醇+水二甘醇+氨水或水为溶剂对糖与氨,l一7:1最好31.D21l。ieusu还发现当反应混合物中加入少肪酸反应制备烟草增香剂l几()〔反应温度为70一量的氨水或某种醛时可得到理想的增香剂这种醛可为异戊醛丙酮醛己醛乙醛或丁醛等时l司05一30小时脂肪酸可以是纯的脂肪酸或其混合物如己酸壬酸亚麻油酸和糖与醛的摩尔比一般为糖与氨水(U1:001一10:0盯蓖麻油酸等也可使用含上述脂肪酸甘油醋的NH`ZHO)的摩尔比为100l~)(各种植物油如玉米油红花油和花生油等以及含多种脂肪酸甘油醋的巧克力块还原糖包括35Pat3920026描述用撷氨酸与选白l葡萄糖果糖鼠李糖或其混合物氨水(NHH糖二羚基丙酮或丙酮醛等碳基化合物制备烟草增香剂:J)17:与糖的摩尔比一般为:12:l一3l:1,最10氨基酸与淡基化合物的摩尔比为好一ll糖与梭酸的摩尔比一般为005一10最佳为0l:4一5反应溶剂为甘油C。4)(:最好1:。024反应产物一般用合或丙二醇反应温度160(120一20最好1”一适的溶剂如水乙醇或其混合物稀释(稀释比一般为ll反应时间5一5小时催化剂为类黄酮反应产一l:)后再加到烟草中5如栋精芸香昔或轻基酸如抗坏血酸林晶华等人以制糖的下脚料桔水”(糖蜜)据称物可直接应用到烟草中或将其分离成挥发性和不挥发性集分后再分别加到烟草中C为主要原料通过梅拉德反应并配以特效的增效剂研制成新型烟用增香矫味添加剂A89:126336V介绍的烟草香料配方是该添加剂对烟草具有抑制刺激性除杂增香以丙二醇和/或甘油为溶剂将氮或氨基酸CI降低焦油量和改进卷烟质量的作用周刊93一050997/06专利文摘一10脂肪胺CZ一8脂肪二锁基化合物和/或介绍用可可提取物与含其糖和烟碱的混合物于约就制得烟草增香剂130〔「加热5小时拨基的糖制备具有可可香味的烟草增香剂cA98126337W描述了制备步骤是用醇丙酮水丙二醇甘油苯甲醉异丙醇或其混合物提取可可粉提取液浓缩后加入含缓基的糖的混合物这种混合物是由多种糖如葡萄糖果糖和转化糖等混合的再在催化剂存在下于类似的香料配方它是以水为溶剂将氨基酸CZ一8`/月旨肪二拨基化合物和或糖与烟碱在约场oc下加热2小时生产烟草增香剂)1Iwu各JWSwani是在少量氨基酸9070一180〔下反应05一10小仔在卜将还原搪与氨源一起加热到lo5C一时催化剂为氨氢氧化钠或氢氧化钾的混合物兼松升提出在蒸馏(糯米)酒后的残液中加入木糖或葡萄糖加热使之发生梅拉德反应制然后或者在此温度下继续加热几一饰inrr,或者立即除去热源并冷却到室温还原糖为葡萄糖果糖甘露糖半乳糖含果糖的糖浆或转化糖42%备烟草增香剂据称该增香剂可以产生发酵氨基酸包括天冬氨酸和味可以去除烟草的辣味苦味和其它异味使卷烟的香味大幅度提高谷氦酸及其单酞胺如天冬酞胺和谷酸胺糖与23几由于该增香剂利用蒸氨基酒交的重量比一般为20一艺45、:0一30:1最好馏酒后的废弃残液作反应原料因此制造费用1卜常便宜trsl最佳的氨源为浓氨水搪与浓氮水5一土530%)的重量比为:16一8,l最佳也P:*t3760815介绍将C6一15饱和或叮选用其他氨源如氨气液氨或感官可接受的按盐等反应混合物适用于烟叶烟草薄片非不饱和脂肪酸与氮水一起加到烟草浆中在约25一1loc下保持05一4小时待果胶释放完2烟草燃吸制品的加香用量05%一10%(按燃全后将烟浆做成烟草薄片碳链较长的脂肪吸材料的干重量计)尤其适用于烟梗含量高的酸油酸亚油酸和亚麻油酸或其钱盐可使用这种方法处理的烟草的烟气具有清淡的香味iwhte卷烟产品处理后的烟梗在卷烟配方中的使用量可达50%:;11JWSw1等人还在过量的氰水等人提出将能释放氨的氨化合物或碱存在下将还原糖与22C6一26饱和或不饱和脂与烟草提取物接触于一定压力和约10C下加热处理可得到增香的烟草提取物所用的提取剂为己烷甲醇乙醇超临界二氧化碳超临界六氟化硫和卤代烃等能释放氨的化合物包22加反应原料1加拨基化合物专利文摘周刊89一099828/13介绍在一括氨气氨水碳酸按氨基醇和氨基糖等Dr定条件下用无多糖的单糖处理未经陈化的烟叶这种条件足以使单糖至少与烟草中的含氮{匕合物发生部分反应iseollDM和SouthwiekEW提出用液氨处理烟草将氨溶液与烟草分离蒸发浓缩后将浓缩物溶解于某种溶剂中再回加至J处理l即用含单糖的水溶液喷洒烟叶水溶液最好含有一种可离解的潜在的氨基酸源和/或蛋白质如明胶大豆蛋白酪蛋白或肤的分解产物和某种稀释剂如甘油和/或l万二烟草中可以改进烤烟的香味特征谢剑平研究了水溶液中天然蛋白水解液与葡萄糖或其他拨基物以及在干状态下氨基酸或蛋白质与碳水化合物之间的非酶棕色反应产物在烟草增香中的作用后认为面筋一葡萄糖植物肉一丁二酮面粉一撷氨酸和面粉一甘氮酸的棕化产物能增强烟制品的香气减少杂气和刺激性醇梅拉德反应在碱性9pH值(最好7一0]5尤其是3一9)条件下总是增强5这些碱包括氨磷酸钱酒石酸按乙酸钱氢氧化钙氢氧化镁氢氧化钾氢氧化钠或其混合物在水蒸汽存在下处理最佳该法的优点是快速t美国专利45372()4用烟草蛋白质水解地将调制的烟叶转变为具有自然陈化烟叶烟气的香气和吃味特征的烟叶USPa绍将物和还原糖反应制备烟草增香剂5%氨水调合并用2需要的增香剂1该法将烟草3722526介蛋白质水解的氨基酸混合物与葡萄糖或木糖混二轻基丙酮单独或与氨基酸一起加到烟pH值加热回流就得到草中可以增强烟草的天然香味特征尤其是焦糖丰羊的香气22加单一产物日本专利92392I加氛基化合物/71介绍用糖与氨纂酸的I一川:〔l;ft()n入rnys等人提出将调制后的缩合产物如1一脱氧一l一脯氨酸一D一果8%氨水接触于密封容器烤烟叶片与氮气或2中在8。〕一15(〕〔糖作为烟草香料这些香料是通过某种氨基酸与糖在水或醇溶剂中酸催化剂如丙二酸的存在下制备的并用离子交换树脂将这种化合物分离纯化再应用到烟草中73温J变下加热05一242卜时可以改进烤烟的香味并可用处理后的烟叶代替卷烟配方中的白肋烟叶重量的3氨(NHt3)的用量约r为咽日本专利3398/%RoberFl)enie等人介绍一种介绍其它一些特定的氨基酸与糖的缩合产1一类似的烟草增香方法为5.08x该法先将回潮的烟叶置物如下于Rich脱氧一1一CI一丙氨酸一D一果糖这于密闭容器(浸渍器)的网篮中再将浸溃器抽l0P种化合物是其相应的组份在苹果酸催化剂存在130a的真空然后通入氨气待浸渍下加热15xmin通过阿马杜利重排器压力与大气相同时通入水蒸汽加热或同时油入氨水和水蒸汽直至系统压力为1合成的它与可可粉混合作为烟草增香刊rdHCoa3丫1护等人提出用糖胺作为卷烟制品)只]口p。1(;品度为121一177C最好为153138香味释放剂在环境温度下纯态的糖胺是稳定的无气味的化合物而当加入卷烟中燃吸时糖)(胺热解(热解温度2一160(其中压力27火l护Pa温度C最理想在此温度下保持5一144omin使氨与还。一30()井释放出大峨啄糖发生侮拉德反应而产生香味化合物所用的烟草包扎烤可增强主流烟气香味和侧流烟气香气的挥发性烟草薄片和烟梗在处理烟梗组份如氨毗嗓及其有关的化合物所用的糖胺包括葡萄糖胺甘露糖胺核糖胺半乳糖胺鼠李糖胺岩藻糖胺木糖胺阿拉伯糖胺和来苏糖胺等前加入加热些还原糖效果较好可直接用蒸汽处理沁渍氨水的烟叶也可将浸渍器置于烘箱中分析结果表明与对照相比用该法处理〔的香味化合物如毗嗓类烟心2一甲基毗嗓2523一二甲基毗嗦26一二甲基毗嗓23一二甲基认为挥发性强分子量较小的小分子棕化反应产物如毗嗦类毗咤类毗咯类和毗喃酮类致香效果较好毗嗓增加2一乙基毗嚓和甲基乙基毗嗓的含量成倍1990年王磊教授介绍国外采用几100。一10000上述方法尽管采用的反应原料和反应条乎不挥发的分子量为产物作为烟草增香剂口110000的棕化反应件各不相同但均在某种程度上达到了增强或改善烟草香味的目的总的研究趋势是在加反应产物方面①反应原料由单一化合物向混合物发展尤其是含氨基的化合物原料虽然氨水1991年王月霞在分析进烟用料液的组份时发现重均分子量为左右的棕色组份具有显著降低烟草刺激性掩盖杂气改善吃味的作用否为棕化反应产物目前尚不清楚物到加单一产物但该组份是③由加混合与糖反应制备的增香剂成本较低但其增香效果一般难以满足日益增长的要求为理想相比之下添加单一的梅拉德反应产物用烟草蛋白质水解物作为梅拉德反应的氨源较烟叶中的蛋白质很少有助于卷烟的抽如阿马杜利化合物可以避免在梅拉德反应过程中产生的其它物质对卷烟烟气的不利影响;吸质量而且是烟气中有害物如唆琳氰化氢和在加反应原料方面无论是加糖还是加氨都是一种较好的烟草增香方法加糖简便易行安全其它几种含氮化合物的前体将它从烟草中提出水解制成梅拉德反应产物不仅变害为利可靠加氨除需要专用设备外还存在废气污染环境问题有待进一步研究而且其增香效果更接近烟草的特征香味同时还可避免在梅拉德反应过程中氨对环境的污总之梅拉德反应在烟草增香中的应用是当今世界烟草行业的热染不足之处是蛋白质的提取水解步骤多工艺复杂费时②反应产物的分子量由小到大产物的挥发性由强变弱门研究课题之一随着研究的深入发展梅拉德反应将在烟草增香技术中发挥更大作用以前国内许多研究人员都参考文献l(二EikonMillodRotiInFonodSwdnPgmonPeltod1981t2Yoki(分kgyCltd(Jp)AminoAidS只RtoniPde()nishiANih吕TKki跪wUSPat3478015196911113PhilipMiInCookdFloFSmokingPdottDIW吕JWSwiltC1A24b15/3oUSPt4379464198304]24PhlipMoriInToboFlotJWSwiIntelInt(二lA24bls/30USPt4286600198109l56太丰通商株式会社烟用加香剂兼松升R〔:1A24bls/30JP平一2071541992一07一29JRynoIdToboCompnyTboTtmntPcoJIWhittIItClA24b15/24USPt51217571992一06一167PhllpMoilnPoFoModfyngThFlo(二htteiofBr只hrTobeeoDollDM吕SoethwekEWInt〔二1A24卜15/28U85Paot4628947g19821216tonPhlipM12UoilntSmkinCoFm即i(沁ntiningA(;lyeoylmneFlaontAddtieRiehardHCoxtallntCIA24b4/5P46388161987一01一27o9PhilipMEP(EgolnPoModifyngThFlo(二httiofTobolllyCliftonArnyetallntCIA24b一5/28lih)0153817A2吕Willim1985一04一910BwnnTo6CptniFmingFlo(二mpodInTbRbtFDeitlIntC1A24b15/28(妥B2186783A1987一05一]7