废弃上部鲜烟叶美拉德反应制备特色烟用香料

许春平，冉盼盼，曾 颖，马扩彦，谭兰兰，申屠洪钎，戴 亚

（1.郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南 郑州 450002；2.四川中烟工业有限责任公司技术研发中心，四川 成都 610060；3.重庆中烟工业有限责任公司技术研发中心，重庆 400060）

我国是卷烟生产大国，工业使用需要可用性高的烟叶，烟叶生长期通过打顶，顶部烟叶被直接废弃［1-3］。烟田废弃物处理不当不仅造成环境污染，也造成对资源的浪费。赵铭钦等［4］用调制后的烟叶产生的废弃物可以提取浸膏，并应用于卷烟加香中。但是，关于打顶后的烟叶利用少有报道。鲜烟叶中含有的有机酸、酚类、类脂、甾醇类和萜类化合物是烟草香味成分的重要来源，其转化、降解的产物也多是致香成分；而鲜烟叶中含有的一些色素、糖类、氨基酸类等则可以在烟叶的调制及燃吸过程中分解或结合为香味成分［5-6］。如何将鲜烟叶中的有效成分进行提取以及转化出香味成分是一个有待解决的问题［7］。本研究通过提取鲜烟叶浸膏并对浸膏进行美拉德反应增香制备烟用香料，并对香料的挥发性香味成分进行分析，进一步验证香料的增香效果，为大田废弃烟叶的利用提供一种新思路。

1 材料与方法

1.1 试验材料

上部废弃鲜烟叶（豫烟十号）；广西中烟有限责任公司真龙（珍品）叶组配方空白烟；乙醇、磷酸、氢氧化钾购自天津市风船化学试剂科技有限公司，甲基硅油（常州龙城有机硅有限公司），丙二醇（东营市海科新源化工有限责任公司）0.8211 moL/mL乙酸苯乙酯，无水硫酸钠（天津市凯通化学试剂有限公司）、二氯甲烷，以上试剂均为分析纯。粉碎机（上海冰都电器有限公司），电动搅拌器（金坛市华峰仪器有限公司），TDZ5-WS低速多管架自动平衡离心机（长沙高新技术产业开发区湘仪离心机仪器有限公司），TGL-16MS台式高速冷冻离心机（上海卢湘仪离心机仪器有限公司），循环水式真空泵（北京市中兴伟业仪器有限公司），旋转蒸发仪（上海爱朗仪器有限公司），便携式密度计（奥地利安东帕（中国）有限公司），电热恒温水浴锅（天津泰斯特仪器有限公司），DragonLab MS-H280-Pro型磁力搅拌器（大龙兴创实验仪器（北京）有限公司），LHS-50CL恒温恒湿箱（上海一恒科学仪器有限公司），Agilent 6890GC/5973MS 气质联用仪（美国 Agilent 公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 原料预处理 将从大田新鲜采摘的上部废弃烟叶摊开放入烘箱中，105℃烘烤15 min杀青处理［8］，40℃烘干24 h，打粉，过0.250 mm孔筛，置于干燥锅中，备用。

1.2.2 浸膏制备［9］浸膏提取制备过程见图1。

1.2.3 浸膏美拉德反应单因素试验 温度对美拉德反应的影响：准确称取2 mL烟叶浸膏，加入2.5 mL丙二醇，0.2 g果糖，KOH溶液调pH至8，反应时间为180 min，反应温度分别为80、100、120、140℃［9］。

图1 浸膏提取步骤

pH对美拉德反应的影响：pH值分别为6、8、10、12，反应温度100℃，反应时间为180 min，方法同上。反应时间对美拉德反应的影响：加热时间分别为60、120、180、240 min，pH值为8，反应温度为100℃。

制备好的烟用香料取叶组配方重量的1%，注射加入空白叶组配方卷烟中，每组烟用香料制成10支烟。放入恒温恒湿箱中平衡48 h以上，按照表1进行评吸打分［10］。

1.2.4 浸膏美拉德反应正交试验 根据单因素试验结果进行正交实验，得到最优制备条件。正交试验因素水平设计见表2，按上述方法添加进叶组配方，平衡后进行评吸。

1.2.5 烟用香料挥发性香味成分GC/MS分析 将得到的评吸最优组进行同时蒸馏萃取提取挥发性香味成分，然后GC/MS分析。色谱柱条件：色谱柱为HP-5MS色谱柱（30 m× 250 μm ×0.25 μm），进样口温度：280℃，分流比10∶1，进样量1 μL，载气：氦气，载气流量为：10 mL/min，升温程序为：初始温度：40℃，保持时间0 min；4℃/min升温至60℃，保持5 min；3℃/min升温至75℃，保持0 min；8℃/min升温至90℃，保持5 min；2℃/min升温至110℃，保持15 min；8℃/min升温至260℃，保持5 min；质谱条件：EI源，接口温度270℃，溶剂延迟：8.5 min，MS四极杆温度：150℃；采集模式：扫描［11］。

数据采用IBM SPSS Statistics 21.0软件S-N-K检验分析，正交试验采用主体间效应检验。

表1 卷烟感官质量评判标准

表2 美拉德反应制备烟用浸膏正交试验因素水平

2 结果与分析

2.1 美拉德反应单因素试验结果

选取反应温度、pH、加热时间3个因素、以评吸得分为指标进行试验。单因素试验结果见表3、表4和表5。空白对照评吸得分为70，其中感官质量表现为刺激性大、没有明显的香气，未进行美拉德反应的浸膏组评吸得分为75，感官质量表现为刺激性、杂气均较大，有香气，但表现不明显。从表3可以看出，通过对浸膏进行美拉德反应可以提高浸膏的感官质量，从而应用于卷烟加香中。随着温度升高，感官质量有所提升，其中香气的增加较多，但温度过高，到120℃时虽然香气较多但出现不协调的苦涩气息。选择100～120℃进行正交试验。同样，pH值选择8～12进行正交试验，加热时间选择120～240 min。

表3 不同反应温度制备的香料加香评吸结果

表4 不同pH值制备的香料加香评吸结果

表5 不同加热时间制备的香料加香评吸结果

2.2 美拉德反应正交试验结果分析

由单因素试验结果选取各试验因素水平，进行正交试验优化。正交试验结果见表6，极差分析结果表明，3个因素对评吸得分的影响大小为B＞C＞A，pH对美拉德反应制备的香料质量影响最大，时间次之，温度最小。通过极差分析得最优条件为反应温度120℃、pH=12、加热时间180 min，进行验证实验，验证试验结果见表7，结果优于正交试验各组，优化条件合理。

表6 美拉德反应制备烟用浸膏正交试验结果极差分析

表7 正交实验结果方差分析

在最优条件下制备香料的感官评吸结果：光泽45分、香气31分、协调55分、杂气11分、刺激性19分、余味22分，总分达93分。

2.3 烟用香料GC/MS结果分析

通过对浸膏进行美拉得反应，经GC-MS分析共鉴定出29种物质，其中吡嗪类4种，醇类6种，酯类3种，醛类2种，酮类2种，烯类2种，胺类1种（表8）。其中含最最高的是烟碱，其香味物质如巨豆三烯酮、苄醇、二氢猕猴桃内酯、香橙烯等成分，香气浓度大，香气阈值低，是烟草中关键的致香物质，对烟草香气贡献突出［5，12-13］。将废弃烟叶经过处理后得到含有致香物质的香料，可以成为烟草香料的物料来源，为卷烟的实际生产提供新方向。

3 结论

本试验从打顶产生的大田废弃烟叶中提取出浸膏，并对浸膏进行美拉德反应增香，从而制备烟用香料。通过评吸试验得到品质较高的香料组，将其进行GC/MS挥发性香味成分分析，其中吡嗪类4种，醇类6种，酯类3种，醛类2种，酮类2种，烯类2种，胺类1种。其中含最高的是烟碱，其香味物质如巨豆三烯酮、苄醇、二氢猕猴桃内酯、香橙烯等成分，香气浓度大，香气阈值低，是烟草中关键的致香物质，证明浸膏经美拉德增香后含有大量的烟草香味物质。

品质最好的香料组的制备条件为温度120℃、pH=12、加热时间180 min。与未添加任

何香料的空白组对比，该香料的添加能显著增加卷烟的感官质量，且进行美拉德反应有助于香料感官品质的提升。

表8 利用GC-MS分析制备香料的挥发性香气成分

大田烟叶废弃物作为一种可利用资源，其本身具有与烟草香味相符合的产香潜力。将其内在成分进行开发利用，不仅提高资源的可利用率，也能对烟草增香提供新思路和途径。

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