一種番茄復合酶解提取物的制備及其在卷煙加香中的應用

楊 蕾， 馮洪濤， 楊乾栩， 蔡 波， 董石飛， 徐艷群， 何雪峰*

（1.云南中煙有限責任公司技術中心，云南 昆明 650231；2.紅云紅河煙草 （集團）有限責任公司，云南 昆明650202）

一種番茄復合酶解提取物的制備及其在卷煙加香中的應用

楊 蕾1， 馮洪濤1， 楊乾栩1， 蔡 波1， 董石飛2， 徐艷群1， 何雪峰*1

（1.云南中煙有限責任公司技術中心，云南 昆明 650231；2.紅云紅河煙草 （集團）有限責任公司，云南 昆明650202）

為進一步挖掘番茄提取物在卷煙中的應用，本文研究了復合酶水解—美拉德反應處理復配后的番茄提取物的化學成分及其應用效果。結果表明，經果膠酶-糖化酶-纖維素酶復合酶處理，再經美拉德反應后的番茄提取物，經GC-MS分析，可獲得13種揮發(fā)性成分；該流程獲得的番茄提取物主要是低相對分子質量的醛類、酮類、酯類和醇類化合物，分子結構相對簡單，溶解性較好，用于卷煙加香加料時，更易于卷煙的吸收；產物經蒸餾獲得的揮發(fā)性頭香組分和沉淀萃取的潛香組分，通過不同比例復配應用于卷煙后，具有不同感官效果；添加實驗表明，番茄復合酶解提取物應用于煙絲后，能夠柔和煙氣、豐富煙香、增加清甜韻感、降低刺激感，有利于卷煙抽吸品質的提升。

番茄提取物；復合酶；水解；美拉得反應；揮發(fā)性成分

番茄（Lycopersicen esculentum Mill），俗稱西紅柿，為茄科番茄屬一年生草本植物[1]。在番茄果實中已經發(fā)現385中芳香成分，也有人報道番茄中已經有400多種物質被分離出來，其中至少有十幾種是主要特征化合物[2-3]。由于番茄本身含有豐富的胡蘿卜素、碳水化合物、蛋白質和果膠等，同時其所含氨基酸含量更是大于1%[4]。目前，番茄提取物已廣泛用于食品調味料和飲料行業(yè)[5-6]。采用常規(guī)方法制備番茄提取物報道較多[7]。在煙草行業(yè)中，僅見楊玉芳等[8]采用有機回流萃取法制備番茄提取物，并用于卷煙加香。

目前，美拉德反應[9-10]仍是煙草特征香味形成的重要反應之一，美拉德反應產物在煙草增香方面的應用研究倍受青睞[11]。例如：林翔等[12]利用復合酶處理梗絲，從而改善煙梗品質，提高梗絲可用性。如果可以利用番茄本身較豐富的大分子資源如蛋白質、果膠、碳水化合物，以及豐富的氨基酸，研究適合大分子降解反應和美拉德反應的條件及方法，將可合理的利用番茄本身的化學成分特點，無需過多依賴外來美拉德反應物，從而制備品質較好的番茄提取物。

基于此思想，本文作者建立了番茄復合酶提取物的制備流程，并將所得提取物進行卷煙添加試驗和化學成分分析，取得了較好的結果。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗材料 番茄，購自當地市場；云產卷煙A產品成品煙支，云產卷煙A產品未加料煙絲；葡萄糖，購自蘇州市品諾化工有限公司；果膠酶、糖化酶、纖維素酶，均購自諾維信（中國）生物技術有限公司。

1.1.2 試劑 95%乙醇（分析純）、無水乙醇（分析純）等，均購自天津瑞金特化學試劑公司。

1.1.3 儀器 RE-52型旋轉蒸發(fā)儀，上海安亭電子儀器廠制造；Agilent6890N/5975氣相色譜-質譜聯(lián)用儀，美國Agilent公司產品；同時蒸餾萃取裝置，由鄭州大學提供；CIJECTOR型自動注射加香儀，購自瑞士Burghart公司；BinderKBF240恒溫恒濕箱；DM型調溫電熱套，購自山東鄄城華魯電熱儀器有限公司。

1.2 番茄復合酶提取物的制備

根據纖維素酶、糖化酶、果膠酶的基本酶學數據[13-14]，確定復合酶的比例組成及最佳基本酶解參數[15-16]，稱取番茄100 g，洗凈打漿后，加入25mL質量比1∶3∶1的果膠酶-糖化酶-纖維素酶所組成的復合酶，在pH 4.5、65℃條件下攪拌2 h，獲得富含單糖的酶解產物；酶解產物中的酶經滅活后，加入25 g葡萄糖[17]，混合均勻后，保持25℃，5 h進行美拉德反應；美拉德反應產物直接蒸餾[18]，其中揮發(fā)性成分作為頭香組分；蒸餾后的殘渣用質量比1∶2的乙醇和水的復合溶劑加熱提取，濃縮后取上清液獲得潛香組分；將頭香組分和潛香組分分別按照3∶1、1∶1、1∶3的質量比混合，6℃冷藏72 h后，取上清液即獲得3種番茄復合酶酶解提取物。

1.3 功效評價及篩選

將獲得的3種番茄復合酶解提取物分別配制為含提取物0.1 g/dL的無水乙醇溶液，用自動注射加香儀將溶液分別注入到云產卷煙A產品成品煙支中，注射量為60 mm[19]。將注射后的云煙A產品成品煙支密封，并均勻地放在恒溫 （22±1）℃恒濕（相對pH為60%±2%）箱內平衡48 h后[20]，經由10人組成的專業(yè)評吸小組，對煙支樣品的感官質量進行評吸，選取香氣豐富性、雜氣及刺激、柔和細膩度、回味甜感及舒適性4個要素作為量化其功效的指標[21]，結合文字描述的方法，對上述3種番茄復合酶酶解提取物進行篩選。

1.4 GC/MS分析

1）氣相色譜條件：色譜柱：HP-5MS彈性石英毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25μm）；載氣：He，流速：1 mL/min；進樣口溫度：260℃；進樣量：2μL；分流進樣，分流比：10∶1；升溫程序：初始溫度50℃，保持2min；以5℃/min的速度升溫至140℃，保持1min；再以10℃/min的速率升溫至280℃，保持1 min；GC/MS接口溫度：280℃；離子源：電子轟擊離子源（EI）；離子源溫度：200℃；電離能量：70 eV；四級桿溫度：160℃；掃描范圍為35～455m/z。

2）譜圖檢索：采用Wiley、Nist譜圖庫進行檢索。

3）質譜圖的鑒定：通過檢索Wiley、Nist05譜圖庫與標準質譜圖對照、解析，確定揮發(fā)性成分。并用色譜峰面積歸一化法定量計算得各揮發(fā)性成分的相對百分含量。

1.5 卷煙加香

取在恒溫恒濕箱內平衡48 h的實驗煙絲50 g若干份，稱取番茄復合酶提取物，以加香方式按其煙絲質量的0.05%、0.1%、0.2%和0.4%分別添加，用微量噴霧器均勻地噴加在煙絲上。將加香煙絲卷制成煙支后再放入恒溫恒濕箱內平衡48 h后，由專業(yè)評吸小組，按照GB/T5606.4-2005[22]從香氣、協(xié)調、雜氣、刺激性和余味5個方面對卷煙加香效果進行感官評價。

2 結果與討論

2.1 番茄復合酶解提取物功效評價及篩選結果

綜合表1評價結果，添加了番茄復合酶解提取物III樣品的云產卷煙A產品清甜香韻增加較明顯，回味甜感及舒適性改善較好，整體與云產卷煙A產品原香氣風格較協(xié)調，因此，選擇其即頭香組分和潛香組分質量比為1∶3的番茄復合酶解提取物III樣品，進行卷煙加香實驗。

表1 不同番茄復合酶解提取物功效評價表Table 1 Sensory results of cigarette flavoring w ith three tomato extracts

2.2 GC/MS分析結果

番茄復合酶解提取物III樣品GC/MS分析的總離子流色譜圖見圖1。通過NIST和WILEY譜庫檢索，以匹配度≥80%定性，內標法定量，鑒定出了其中的13種。

通過面積歸一化法從總離子流圖中計算出主要成分的相對峰面積百分含量，結果見表2。

對番茄復合酶解提取物III樣品的成分進行分類分析，結果見圖2。

從表2來看，與常規(guī)番茄提取物相比[8]，經復合酶水解及美拉得反應后的番茄提取物，為富含單糖的酶解產物，產物主要是低相對分子質量的化合物，其水溶性和脂溶性的致香成分分子結構相對簡單，溶解性較好。用于卷煙加香加料時，更易于卷煙的吸收，有利于卷煙抽吸品質的提升。

圖1 番茄復合酶解提取物的總離子流量圖Fig.1 GC/MSTIC profile of tomato extract III

從其致香成分分布來看，含量較高的主要為醛類、酮類、酯類和醇類化合物。醛類物質一般具有青氣，可以改善卷煙口腔舒適度，賦以卷煙清新、明快的感官品質[23]，其中，以甘油醛含量為最高，其作為糖類代謝的中間產物，具有甜味，且揮發(fā)性較強，對于增加煙氣甜潤度有一定作用[24]。酯類物質中以低級脂肪酸酯C3～C6為主，是一類可以明顯增加香甜的水果香韻的物質[25]，而其含量最高的單醋酸甘油酯，可起到分散和防腐保鮮等作用，明顯改善口感。酮類物質以2，3-二氫-3，5-二羥基-6-甲基-4（4H）-吡喃-4-酮[26]含量較高，它是典型的焦糖類香味的化合物，具有焦甜和融熔黃油的香味[27]，對提升煙氣濃度，豐富煙草香韻有較好作用[28-29]。酸類物質以低碳原子羧酸為主，在卷煙調香中對于降低刺激，柔和煙氣，改善口感具有較好的作用[30]。

表2 番茄復合酶解提取物所含主要成分及相對峰面積含量Table 2 M ain chem icals and relative peak area for tomato extract III

圖2 番茄復合酶解提取物III成分分類分析Fig.2 Composition analysis of tomato extract III

2.3 卷煙加香實驗評吸結果

將番茄復合酶提取物III樣品按不同添加比例加入卷煙煙絲中進行加香評吸實驗，結果見表3。

表3 番茄復合酶解提取物應用于卷煙加香評吸結果Table 3 Results of cigarette flavoring w ith different concentrations of tomato extract III

加香評吸結果表明，番茄復合酶提取物III樣品加入卷煙后能夠柔和煙氣、豐富煙香、增加清甜韻感、降低刺激感，但如果添加量過多，會出現掩蓋煙香、協(xié)調性降低、舌面有殘留的現象。不同添加量的結果表明，番茄復合酶提取物按煙絲質量的0.2%添加時，感官質量改善效果最好，清甜香韻增加較明顯，且在柔和煙氣、降低低刺激、減少雜氣、改善余味方面效果較好；當添加量≥4%，感官質量改善效果有所降低。

3 結語

利用番茄自身含有豐富的氮源，補充適量的糖，發(fā)生美拉德反應，將番茄中不利于卷煙抽吸品質的含氮化合物轉變成小分子的揮發(fā)性成分，再采用復合溶劑提取番茄中有利于卷煙抽吸品質的脂溶性成分，獲得最終產物，其嗅香具有歡快的清新感和淺淺的糖甜香。加入到煙草中后，具有清甜圓潤感，口感飽滿圓潤，在不影響卷煙的自然煙香的情況下可以提高卷煙的品質。

原料番茄，成本低廉，極易獲得。通過合適比例的果膠酶-糖化酶-纖維素酶的復合酶解，可以最大程度分解番茄中的膠質和碳水化合物，為美拉德反應提供底物，充分利用了原材料。

通過美拉德產物獲得的頭香和潛香組分，通過一定比例復配，在卷煙中使用后，能夠柔和煙氣、豐富煙香、增加甜韻感、降低刺激感，極大提高了卷煙抽吸品質，在卷煙加香中具有一定的開發(fā)應用前景。

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Preparation of a Tomato Extract by Enzymatic Hydrolysis and Its App lication in Cigarette Flavoring

YANG Lei1， FENG Hongtao1， YANG Qianxu1， CAIBo1， DONG Shifei2， XU Yanqun1， HE Xuefeng*1（1.China Tobacco Yunnan Industrial Co.，Ltd.Technology Center，Kunming 650231，China；2.Hongyun Honghe Tobacco Group Co.Ltd，Kunm ing 650202，China）

The research studied the chem ical composition of tomato extract prepared by complex enzyme hydrolysis coupled w ith Maillard procession and its application in cigarette.Results showed that：w ith the hydrolysis of pectinase-glucoamylase-cellulase complex enzymes and then the Maillard reaction，the tomato extractcontained 13 kindsof volatile componentsby GC-MSanalysis；the tomato extractwas rich in low molecular weight compounds such as aldehydes，ketones，esters and alcohols，which were relatively simplew ith good solubility and better cigarette absorption when used in cigarette flavoring；them ixtures of volatile fragrant components obtained by distillation andlatent fragrant components obtained by sediment extraction w ith different proportions，possessed different sensory effects；the sensory evaluation indicated that the m ixtures improved smoothness，enriched incense smoke，increased a sense of sweet rhyme and reduced irritation，and thus improved thequality of cigarettes.

tomato extract，complex enzyme，hydrolysis，maillard reaction，volatile components

TQ 657.4

A

1673—1689（2017）05—0531—06

2015-05-07

云南中煙技術中心科技項目（JSZX2014CP03）；云南中煙工業(yè)有限公司科技項目（2013GY02）。

楊 蕾（1982—），女，碩士，主要從事卷煙產品研究。E-mail：ylei@ynzy-tobacco.com

*通信作者：何雪峰（1974—），男，工程師，主要從事卷煙產品研究。E-mail：86324074@qq.com

楊蕾，馮洪濤，楊乾栩，等.一種番茄復合酶解提取物的制備及其在卷煙加香中的應用[J].食品與生物技術學報，2017，36（05）：531-536.