酸法水解玉米芯制備還原糖液及其在煙用反應(yīng)型香料中的應(yīng)用

徐 利, 侯亞龍, 羅昌榮

(1.山東瑞博斯煙草有限公司,山東臨沂 276400;2.花臣香精(昆山)有限公司,江蘇昆山 215345;3.華寶食用香精香料(上海)有限公司,上海 201821)

酸法水解玉米芯制備還原糖液及其在煙用反應(yīng)型香料中的應(yīng)用

徐 利1, 侯亞龍2, 羅昌榮＊3

(1.山東瑞博斯煙草有限公司,山東臨沂 276400;2.花臣香精(昆山)有限公司,江蘇昆山 215345;3.華寶食用香精香料(上海)有限公司,上海 201821)

玉米芯中富含木糖和阿拉伯糖,研究表明玉米芯是生產(chǎn)Maillard反應(yīng)香料前驅(qū)體—戊糖的良好原料。以玉米芯為原料,提取得到戊聚糖,運(yùn)用稀酸水解法獲得還原糖液。HPLC-ELSD法測(cè)定表明還原糖液富含木糖和阿拉伯糖。將標(biāo)準(zhǔn)化的還原糖液與氨基酸混和后,經(jīng)M aillard反應(yīng)獲得了不同風(fēng)味的反應(yīng)型香料,為反應(yīng)型香料的生產(chǎn)找到了一種廉價(jià)易得的戊糖原料,并為農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物—玉米芯找到了新的利用途徑。

玉米芯;酸法水解;還原糖;煙用反應(yīng)型香料

中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó),玉米是三大糧食作物之一,從1996年至今玉米的年產(chǎn)量均在1億t以上。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)報(bào)告2004年中國(guó)的玉米產(chǎn)量為1.3億t,2005年為1.28億t[1]。根據(jù)中國(guó)國(guó)家糧油信息中心預(yù)測(cè)2006年中國(guó)的玉米產(chǎn)量將達(dá)到為1.42億t。按產(chǎn)3 kg玉米得1 kg玉米芯計(jì)算,中國(guó)年約產(chǎn)玉米芯0.4億t以上。目前中國(guó)對(duì)玉米芯的利用基本處于初加工階段,用于糠醛、木糖醇及酚類生產(chǎn)的僅幾十萬(wàn)t,用于生產(chǎn)食用菌、低聚木糖等還處于推廣階段,絕大部分作為燃料使用。

玉米芯的組成成分除水分外,主要為纖維素、半纖維素、木質(zhì)素。其中,半纖維素是由阿拉伯糖基、木糖基和少量葡萄糖基構(gòu)成,主要由D-木糖為主鏈、阿拉伯糖和葡萄糖為支鏈的木聚糖組成[2-3]。玉米芯的半纖維素含量高于玉米秸稈、稻殼、小麥麩皮、小麥秸稈、棉籽殼、甘蔗渣等農(nóng)作物,所以玉米芯是制備戊糖的良好原料。戊糖因其高M(jìn) aillard反應(yīng)活性,已被廣泛用于反應(yīng)型香精的生成。因此,研究玉米芯生成M aillard反應(yīng)型香料的理論和生成技術(shù)十分必要。

戊聚糖提取和水解是制備還原糖液的2個(gè)主要過(guò)程。戊聚糖的提取要做到盡量使原料中的戊聚糖充分提取出來(lái),同時(shí)盡量減少其它雜質(zhì)含量。而水解則要盡量避免所生成的還原糖在水解過(guò)程中被降解形成糠醛。

由于生產(chǎn)反應(yīng)型香精的不同目的,需要配制不同比例的單糖混和物,而水解制得的還原糖液是固定比例的單糖混合物,因此可通過(guò)添加單糖的方式滿足單糖比例的要求,簡(jiǎn)單的操作流程見(jiàn)圖1。

1 實(shí)驗(yàn)材料

鹽酸、硝酸、酒石酸鉀鈉、苯酚、苯、氯化鋇、氫氧化鈉、乙醇:均為 AR級(jí),硫酸:GR級(jí),碳酸鋇:CP級(jí),國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供;3,5-二硝基水楊酸:CP級(jí),上?；瘜W(xué)試劑采購(gòu)供應(yīng)五聯(lián)化工廠;無(wú)水亞硫酸鈉:AR級(jí),杭州高晶精細(xì)化工有限公司生產(chǎn)。D-葡萄糖、D-木糖、糠醛:純度>99%,Sigma公司產(chǎn)品;L-阿拉伯糖:純度 >99%,美國(guó)Sanland公司產(chǎn)品。

玉米芯粉:100目,遼寧北票棒棒玉米芯開發(fā)有限公司(品種:沈農(nóng) T46)提供。

Agillent1100型高效液相色譜儀:美國(guó) Agillent公司產(chǎn)品;ELSD800型蒸發(fā)光散射檢測(cè)器:美國(guó)A lltech公司產(chǎn)品;Vortex XW-80A型漩渦混和器:上海醫(yī)科大學(xué)儀器廠產(chǎn)品;AL204型分析天平:瑞士M ETTLER TOLEDO公司產(chǎn)品;DEL TA 320p H計(jì):瑞士M ETTLER TOLEDO公司產(chǎn)品;紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì):日本島津公司產(chǎn)品;CARBOL ITE馬弗爐:法國(guó) THERMAL公司產(chǎn)品;766-2型遠(yuǎn)紅外干燥箱:上海浦東躍欣科學(xué)儀器廠產(chǎn)品;虹吸式索氏抽提器:上海玻璃儀器廠產(chǎn)品;DZF-6050型真空干燥箱:上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司產(chǎn)品;SH2-B型恒溫水浴振蕩器:上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠產(chǎn)品;高速離心機(jī)LXJ-ⅡB型:安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品。

圖1 玉米芯水解制備還原糖液及標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)用流程Fig.1 Standardized application flow of reducing sugar prepared from corn cob

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 玉米芯成分測(cè)定

玉米芯的主要成分為纖維素、半纖維素、木質(zhì)素及水分。

2.1.1 水分含量測(cè)定 直接干燥法,按文獻(xiàn)[2]方法操作。

2.1.2 灰分含量測(cè)定 按文獻(xiàn)[2]方法操作。

2.1.3 纖維素含量測(cè)定 硝酸-乙醇法,按文獻(xiàn)[2]方法操作。

2.1.4 木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定 稱取1 g(精確至0.000 1 g)試樣,用定量濾紙包好,并用線扎住,放入索氏抽提器中,加入100 mL苯醇混合液(乙醇∶苯為1∶1,V∶V),于85 ℃水浴上抽提6 h,取出濾紙包風(fēng)干。用潔凈毛刷將試樣刷入稱量紙?jiān)僖迫?00 m L錐形瓶中,將已冷至5℃的15 m L體積分?jǐn)?shù)80%濃硫酸移入錐形瓶中,使其浸潤(rùn)試樣,在5℃以下保持2 h,攪拌。在攪拌狀態(tài)下加入100 m L蒸餾水,將錐形瓶?jī)?nèi)容物全部轉(zhuǎn)入2 L圓底燒瓶中,并繼續(xù)加水至硫酸被稀釋至體積分?jǐn)?shù)3%,用加熱套加熱溶液至沸,保持1 h。反應(yīng)畢迅速流水冷卻,靜置待殘?jiān)练e瓶底,先將上清液移入已烘干恒重的玻璃砂芯濾器真空抽濾,再將殘?jiān)恳迫霝V器,用蒸餾水洗滌濾渣,至濾液用10 g/dL BaCl2檢測(cè)無(wú)白色渾濁出現(xiàn)為止。抽干水分,將帶有濾渣的濾器放入105℃烘箱,烘至恒重,放入干燥器冷卻30 min稱重[5]。

將已恒重的帶有濾渣的濾器轉(zhuǎn)入馬弗爐500℃烘至濾渣無(wú)黑色炭粒并恒重。

式中:G0為樣品質(zhì)量(g);G1為105℃恒重的帶有殘?jiān)纳靶緸V器的質(zhì)量(g);G2為高溫灼燒后并恒重的帶有灰分的砂芯濾器質(zhì)量(g);W為水分質(zhì)量。

2.1.5 半纖維素組成成分及其含量測(cè)定 玉米芯粉置于真空干燥箱50℃烘干,稱取50 mg(精確至0.000 1 g)樣品,加入5 m L 1 mol/LH2SO4,100 ℃密閉水解6 h,BaCO3中和,過(guò)濾,洗滌濾渣,合并濾液并真空濃縮定容至2 m L,微濾后移入2 m L自動(dòng)進(jìn)樣瓶中,采用 HPLC-ELSD法進(jìn)行測(cè)定。

2.2 HPLC-ELSD法測(cè)定還原糖

本法測(cè)定水解液中的還原糖無(wú)需衍生化,因此減少了分析誤差和分析時(shí)間,通過(guò)選擇合適的分析條件,可以有效分離復(fù)雜體系中的還原糖,結(jié)合內(nèi)標(biāo)法或外標(biāo)法可以同時(shí)分析樣品的組成及含量。

水解液在分析前需用活性炭脫色,以除去非糖雜質(zhì)免除干擾。脫色后溶液應(yīng)透明無(wú)色,濾紙過(guò)濾,濾液用微孔濾膜過(guò)濾

2.2.1 HPLC-ELSD分析條件 Prevail Carbohydrate ES 5u(250 mm×4.6 mm)糖柱(美國(guó)A lltech公司),柱溫:25℃,流動(dòng)相體積比:乙腈 ∶水(70∶30),體積流量:1.0 mL/min,等度洗脫,進(jìn)樣量:10 μL。

ELSD分析條件:漂移管溫度50℃;氣體壓力3.0bar。

2.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 準(zhǔn)確稱取標(biāo)準(zhǔn)單糖:木糖、阿拉伯糖、葡萄糖各50 mg,用雙蒸水定容至10 mL得混和標(biāo)準(zhǔn)糖液,每種單糖的質(zhì)量濃度均為5 mg/m L。將混和標(biāo)準(zhǔn)糖液梯度稀釋得到每種單糖質(zhì)量濃度均為 0.25、0.5、1.0、2.0、4.0 和 5.0 mg/mL的溶液,微濾后分別裝入2 m L自動(dòng)進(jìn)樣瓶進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)ELSD測(cè)得的峰面積A對(duì)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度C進(jìn)行線性回歸,制定得到不同單糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.2.3 數(shù)據(jù)處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理由 AllChrom Plus Chromatography Data System進(jìn)行。

2.3 玉米芯中堿溶戊聚糖(AEP)及水溶性糖(WSP)的提取

玉米芯直接酸水解會(huì)導(dǎo)致木質(zhì)素的酸溶部分進(jìn)入水解液,給香精生產(chǎn)帶來(lái)不需要的副產(chǎn)物,導(dǎo)致風(fēng)味劣變,因此需將戊聚糖提取出來(lái)再進(jìn)行水解,避免戊聚糖以外的雜質(zhì)干擾。

稱取50 g(精確至0.001 g)玉米芯粉裝入2 L三口燒瓶中,按料液比1∶10(W/V)的比例加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%NaOH溶液,裝上攪拌棒和回流冷凝管,保持恒沸90 m in后冷卻至室溫,采用傾瀉法將反應(yīng)液倒入墊好濾紙的布氏漏斗,真空抽濾,將三口瓶中的沉淀物全部移入布氏漏斗,50 m L蒸餾水分多次清洗三口瓶,洗液也倒入布氏漏斗并洗滌濾渣,合并濾液,棄濾渣。濾液用5mol/LHCl調(diào)p H6左右,離心(3 000 g,15 min),保留上清液待后續(xù)處理,黃棕色沉淀物加少量水重新攪拌分散,離心(3 000 g,15 min),分離上清液,重復(fù)洗滌至沉淀變成乳白色,得產(chǎn)物為AEP,移至托盤中風(fēng)干,備用。上清液用體積分?jǐn)?shù)95%乙醇進(jìn)行醇沉處理,處理過(guò)程見(jiàn)圖2,所得沉淀物為 WSP、低聚糖和少量還原糖[6-8]。

將A EP和 WSP混合,粉碎過(guò) 60目篩,得到“AEP+WSP”樣品 ,備用。AEP、WSP組分含量測(cè)定方法參見(jiàn)2.1.5。

2.4 DNS法測(cè)定戊聚糖水解度

HPLC-ELSD法雖可準(zhǔn)確定量還原糖的組成及含量,但由于儀器所用耗材及流動(dòng)相昂貴,分析費(fèi)用高,故如在水解過(guò)程中只測(cè)定產(chǎn)品的水解度,則DNS法具有快速、廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)[9]。

2.4.1 DNS試劑的配制 按文獻(xiàn)4方法操作。

2.4.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 稱取標(biāo)準(zhǔn)木糖50 mg,定容50 m L,得標(biāo)準(zhǔn)糖液質(zhì)量濃度1mg/m L。取標(biāo)準(zhǔn)糖液 0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 mL 依次加入 7支25 m L比色管中,以蒸餾水補(bǔ)加到2.0 m L,依次加入DNS試劑1.5 mL,沸水浴5 min,流水冷卻,加蒸餾水21.5 m L,搖勻,540 nm處比色。以試劑空白溶液調(diào)零。

2.4.3 戊聚糖水解度的測(cè)定 戊聚糖水解度以還原糖得率表示。取戊聚糖水解液適度稀釋后,取2.0 mL加入比色管中,其余操作同2.5。記錄540 nm處吸光度值,帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算得到以木糖計(jì)的還原糖含量。

圖2 水溶性糖的提取流程Fig.2 Extraction flow of water-soluble sugar

2.5 “AEP+WSP”酸法水解制備玉米芯還原糖液

稱取 1g(精確至 0.000 1 g)“AEP+WSP”樣品,按料液比1∶20(W∶V)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%HCl于錐形燒瓶中,回流冷凝條件下,加熱至沸,保持微沸1 h,水解完畢流水冷卻,以5 mol/L NaOH溶液調(diào)p H至5左右,定容至25 m L,HPLC-ELSD測(cè)還原糖組成及含量。所得還原糖液留待標(biāo)準(zhǔn)化處理。

2.6 玉米芯還原糖液的標(biāo)準(zhǔn)化

還原糖液經(jīng) HPLC-ELSD法測(cè)得準(zhǔn)確單糖的組分及含量,按生產(chǎn)目的計(jì)算應(yīng)加入的純單糖的質(zhì)量,加入還原糖液溶解并攪拌均勻,備用。

2.7 玉米芯還原糖液反應(yīng)型香料與純單糖反應(yīng)型香料的制備

將玉米芯還原糖溶液標(biāo)準(zhǔn)化,使得木糖、阿拉伯糖、葡萄糖摩爾濃度相等,且總還原糖濃度為1 mol/L,取10 m L,加入 10 mmol半胱氨酸;加入相應(yīng)質(zhì)量的磷酸鹽(磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉的混和物),使得最終溶液中磷酸鹽濃度為0.2 mol/L、p H值為5左右,用蒸餾水定容至25 mL?；旌弦貉b入密封管,120℃反應(yīng)1 h。反應(yīng)完畢迅速冰水浴冷卻至室溫以下,放入4℃冰箱存放待分析。

將標(biāo)準(zhǔn)木糖、阿拉伯糖、葡萄糖等摩爾混合,取與混合單糖總摩爾數(shù)相等的半胱氨酸,用0.2 mol/L pH5的磷酸鹽緩沖溶液定容,得到混合糖總濃度為0.4 mol/L溶液,裝入密封管,其余操作同上。

2.7.1 頂空固相微萃取(HS-SPM E) 取8 m L反應(yīng)液加入15 m L頂空瓶,用氯化鈉飽和,放入磁力攪拌子,封蓋后置于磁力攪拌器上40℃恒溫,待瓶?jī)?nèi)溶液溫度穩(wěn)定后將已老化好的固相微萃取針插入頂空瓶上部,推出纖維萃取頭,吸附揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)40 min。完畢后取回萃取頭,取出固相微萃取器,插入氣相色譜儀進(jìn)樣口,250℃解吸4 min。

2.7.2 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法

1)色譜條件 J&W的DB-5(60 m×φ0.32 mm×0.25μm)毛細(xì)管柱,進(jìn)樣口溫度250℃,載氣為氦氣,體積流量為1.2 m L/min,分流比為10∶1,升溫程序:40℃保持2 m in,然后以3℃/m in升至200℃,接著以5℃/min升至250℃,保持5 m in。

2)質(zhì)譜條件 電離方式 EI,電子能量70 eV,燈絲發(fā)射電流20μA,離子源溫度200℃,接口溫度250℃。全掃描,m/z33-495。

3)數(shù)據(jù)處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理由Xcalibur軟件系統(tǒng)完成,調(diào)取各峰質(zhì)譜圖并進(jìn)入選擇N IST譜庫(kù)(107 K種化合物)和Wiley譜庫(kù)(320 K種化合物)檢索,正反匹配度均大于800(最大值為1 000)的結(jié)果給予采用。

2.8 標(biāo)準(zhǔn)化玉米芯還原糖液在煙用反應(yīng)型香料制備中的應(yīng)用

稱取200 g酶法制備得到的煙草浸膏,加入高壓反應(yīng)釜中,加入20 g經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的2 mol/L玉米芯還原糖液(木糖∶阿拉伯糖∶葡萄糖摩爾比為1∶0.5∶0.1)、0.5 g半胱氨酸、3 g丙氨酸、6 g磷酸氫二銨、1.5 g脯氨酸、0.02 g 3-羥基-2-丙酮和100 g丙二醇。樣品平行配制3份。高壓反應(yīng)釜密閉,500 r/min攪拌,3份樣品分別快速升溫到90、110和120℃,恒溫恒壓反應(yīng)2 h。反應(yīng)結(jié)束后循環(huán)水冷卻降溫至25℃。雙層紗布濾去煙末,得煙用反應(yīng)型香料產(chǎn)品1#、2#和3#。

3 結(jié)果與討論

3.1 玉米芯組成

3.1.1 主要成分和含量 本實(shí)驗(yàn)所用玉米芯粉主要組成成分含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1,半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)很高,是水解生產(chǎn)戊糖的好材料。

表1 玉米芯主要成分含量Tab.1 The content of main ingredients from corn cob

3.1.2 半纖維素的組成成分及含量 經(jīng)分析測(cè)定,本實(shí)驗(yàn)所用玉米芯粉中半纖維素主要由木糖、阿拉伯糖、葡萄糖組成,半乳糖含量極微,木糖質(zhì)量為玉米芯總質(zhì)量的30.70%,阿拉伯糖為3.20%,葡萄糖為1.84%。

3.2 玉米芯戊聚糖水解條件的優(yōu)化

本實(shí)驗(yàn)水解戊聚糖時(shí)首先優(yōu)化水解條件。在優(yōu)化條件時(shí)不進(jìn)行水解產(chǎn)物成分及其含量的測(cè)定,只測(cè)定還原糖含量。由于戊聚糖中主要成分為木糖,因此還原糖量以木糖計(jì),按木糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線來(lái)計(jì)算還原糖。

木糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程為:

式中:C為木糖質(zhì)量濃度,mg/mL;A為吸光度值。經(jīng)優(yōu)化后最佳實(shí)驗(yàn)條件為:質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%HCl,料液比1∶20(W∶V),100℃水解1 h。此條件下戊聚糖的水解度可達(dá)93.21%。

3.3 玉米芯水解液的單糖組成

3.3.1 單糖標(biāo)準(zhǔn)曲線 ELSD的檢測(cè)結(jié)果表明,單糖的峰面積與糖濃度均成對(duì)數(shù)線性關(guān)系。

式中:C為單糖質(zhì)量濃度(mg/m L);A為 ELSD檢測(cè)得到的單糖峰面積

3.3.2 A EP及WSP成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù) 按照步驟

2.3分析得知堿溶戊聚糖占戊聚糖的70.9%,而水溶性糖占戊聚糖的29.1%。其各自成分及質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)表2。

表2 AEP、WSP成分及含量Tab.2 Comparison of contents and ingredients from AEP and WSP

3.3.3 “AEP+WSP”水解還原糖液的組成 本實(shí)驗(yàn)條件下水解還原糖液還原糖得率為93.21%,水解液總糖質(zhì)量濃度37.3 g/L,主要糖類組分為木糖、阿拉伯糖、葡萄糖,3者占總還原糖的質(zhì)量比例分別為85.9%,8.96%和5.17%。

3.3.4 標(biāo)準(zhǔn)化玉米芯還原糖液及標(biāo)準(zhǔn)單糖混合物的反應(yīng)型香料風(fēng)味物質(zhì)比較 從圖3和表3可以發(fā)現(xiàn),標(biāo)準(zhǔn)化的玉米芯還原糖液及標(biāo)準(zhǔn)單糖混合物的Maillard反應(yīng)產(chǎn)物在種類和含量方面均相差無(wú)幾,沒(méi)有明顯副反應(yīng)發(fā)生。目前在國(guó)內(nèi)外咸味香精的制備方面,香精香料企業(yè)一般選擇一種單糖或幾種單糖的組合來(lái)進(jìn)行反應(yīng),這些單糖純物質(zhì)價(jià)格昂貴,提高了企業(yè)的原料成本。利用植物廢棄物為原料,通過(guò)酸水解或酶水解得到還原糖水解液,無(wú)需分離純化和干燥處理,在標(biāo)準(zhǔn)化以后就可以作為糖源直接用于反應(yīng)型香料的制備,一方面降低了企業(yè)的產(chǎn)品成本,另一方面節(jié)約了資源,保護(hù)了環(huán)境。

雀巢公司的研究人員 Eldon Chen-Hsiung Lee和 Elaine R.Wedral[11],于 1996年利用 Pectinex 3X-L、Pectinex U ltra SP-L以及Celluclast 1.5L水解柑桔渣細(xì)胞,然后把水解液噴霧干燥制備得到粉狀的風(fēng)味前體物,這些風(fēng)味前體物中含有D-葡萄糖、L-阿拉伯糖、D-半乳糖等成分。在這些風(fēng)味前體物中加入水解植物蛋白、半胱氨酸鹽酸鹽、硫氨素鹽酸鹽、水等物質(zhì),在120℃下反應(yīng)2 h,制備得到具有牛肉風(fēng)味的反應(yīng)型香料。這就證明了利用植物廢棄物為原料,采用酸水解或酶水解得到的還原糖可以作為風(fēng)味前體物,用于反應(yīng)型香料的制備。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)化玉米芯還原糖液與標(biāo)準(zhǔn)單糖混合物Maillard反應(yīng)揮發(fā)性產(chǎn)物色譜圖比較Fig.3 Maillard reactant chromatogram of standardized reducing sugar comparison with standardized monosaccharide mixture

表3 標(biāo)準(zhǔn)化玉米芯還原糖液及標(biāo)準(zhǔn)單糖混合物Maillard反應(yīng)主要揮發(fā)性產(chǎn)物比較Tab.3 Maillard reactant of standardized reducing sugar com parison with standardized monosaccharide mixture

3.3.5 標(biāo)準(zhǔn)化玉米芯戊聚糖水解液的應(yīng)用 國(guó)外大型卷煙企業(yè)已經(jīng)開發(fā)了系列的煙草反應(yīng)型香料,并在卷煙中進(jìn)行了大量應(yīng)用,豐富和增強(qiáng)了卷煙的香氣,尤其是在低焦油卷煙產(chǎn)品中的應(yīng)用,減輕了由于降焦所造成的香氣損失,提高了卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。將標(biāo)準(zhǔn)化后的玉米芯水解還原糖液作為輔助糖源添加到酶法制備的煙草浸膏中進(jìn)行M aillard反應(yīng),制備得到了煙用反應(yīng)型香料1#、2#和3#,通過(guò)評(píng)吸專家感官鑒定,確定了1#、2#和3#反應(yīng)產(chǎn)物的香氣特征,樣品經(jīng)添加至卷煙中,由10位卷煙感官評(píng)價(jià)專家按照卷煙定量描述分析法(QDA)對(duì)上述樣品進(jìn)行對(duì)比抽吸,發(fā)現(xiàn)上述產(chǎn)品可以顯著增強(qiáng)煙草的本香,提高卷煙煙氣濃度,豐富卷煙香氣。具體應(yīng)用結(jié)果及感官評(píng)價(jià)結(jié)果分別見(jiàn)表4和表5。

表4 煙用反應(yīng)型香料的香氣特征和作用Tab.4 Aromatic characteristics and impact of reactive fragrance in tobacco

表5 感官評(píng)吸結(jié)果Tab.5 Results of sense evaluation

4 結(jié) 語(yǔ)

1)玉米芯的主要成分為:纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)35.56%、半纖維素質(zhì)量分?jǐn)?shù)35.72%、木質(zhì)素質(zhì)量分?jǐn)?shù) 13.42%、水分 7.43%和灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.90%。同時(shí)測(cè)得半纖維素(戊聚糖)的組分及含量,它主要由木糖、阿拉伯糖和葡萄糖組成,半乳糖含量極微,木糖質(zhì)量為玉米芯總質(zhì)量的30.70%,阿拉伯糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3.20%,葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.84%。

2)采用堿提法及醇沉法獲得了堿溶戊聚糖和水溶性糖,并測(cè)定了二者的組成及含量。堿溶戊聚糖和水溶性糖分別占半纖維素含量的70.9%和29.1%。堿溶戊聚糖由木糖 90.6%、阿拉伯糖5.7%、葡萄糖3.8%構(gòu)成,水溶性糖中木糖、阿拉伯糖、葡萄糖的含量分別為74.6%、16.9%和8.5%。

3)采用優(yōu)化的水解條件(1%HCl,料液比1:20,100℃水解1h)水解“AEP+WSP”樣品,水解后還原糖得率為93.21%。

4)將標(biāo)準(zhǔn)化的還原糖液Maillard反應(yīng)產(chǎn)物同標(biāo)準(zhǔn)單糖混合物的M aillard反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)二者的揮發(fā)性產(chǎn)物種類和含量均相差無(wú)幾,因此戊聚糖水解液可用于反應(yīng)型香精的生產(chǎn)。

5)采用標(biāo)準(zhǔn)化的還原糖液制備了煙用反應(yīng)型香料,取得了較好的實(shí)驗(yàn)效果。

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Preparation of Reducing Sugar Solution by Acidic Hydrolyzing Corn Cob and Its Application in Tobacco Reaction Flavor

XU Li1, HOU Ya-long2, LUO Chang-rong＊3
(1.Shandong Rebirth Tobacco Co.Ltd.,Linyi 276400,China;2.Frutarom Flavo r(Kun Shan)Co.Ltd.,Kunshan 215345,China;3.Huabao Food Flavo r&Fragrance(Shanghai)Co.Ltd.,Shanghai 201821,China)

Corn cob was one kind of ideal raw materials for processing flavor precursor because of its rich xylose and arabinose.The extracted pentosans were hydrolyzed by diluted acid to obtain reducing sugars hydrolysates.HPLC-ELSD analysis results revealed that xylose and arabinose were rich in the hydrolysates.The standardized solutions of reducing sugars were utilized in the process of different reaction flavors.Therefore,one cheap raw materials of pentose for reaction flavors was developed.

corn cob,acidic hydrolysation,reducing sugar,tobacco reaction flavor

TS 264.3

A

1673-1689(2011)03-0381-07

2010-05-20

上海市引進(jìn)技術(shù)的吸收和創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(08-081)。

徐利(1970-),男,山東沂水人,高級(jí)工程師,主要從事煙草風(fēng)味化學(xué)研究。

＊通信作者:羅昌榮(1970-),男,湖南衡陽(yáng)人,工學(xué)博士,高級(jí)工程師,從事新型香精香料的開發(fā)和香精香料的緩釋控釋研究。Email:luochangrong@ho tmail.com