本發明涉及煙草加工領域，具體涉及脯氨酸固相美拉德反應改善梗絲感官品質的方法。

背景技術：

美拉德反應類香料一直是煙草和食品上極為重要和極有應用價值的香料，美拉德反應物在煙用香料中應用廣泛。煙草在調制、陳化、加工和燃吸等過程中，均可能發生美拉德反應。隨著人們健康意識的提高，煙廠在解決降低卷煙焦油量、而又能保持或滿足卷煙吸食可用性方面所面臨的困難日益突出。美拉德反應作為煙草特征香氣形成的重要途徑之一，在煙草增香中的應用研究倍受青睞。反應產生的香氣根據糖源、氮源不同，產生不同的雜環香味化合物，對卷煙煙氣有改善作用。美拉德反應的進行必需要求反應體系中水分含量大于10％，一般在15％以上，因此其反應體系基本上都是液相體系，固相體系研究較少。

煙梗是煙草工業的副產物，同時也是寶貴的自然資源。煙草是茄科煙草屬植物，煙梗即是煙葉之粗硬葉脈，約占葉重的25～30％。煙梗是煙草工業的副產物，目前多作棄置處理。我國是煙草大國，每年有數十萬噸煙梗資源被廢棄，既造成環境污染，同時也是對自然資源的浪費。研究表明，煙梗中含有的成分種類與煙葉成分基本一致。梗絲具有焦油、煙堿含量低，填充性能好等特點，是卷煙葉組配方的主要填充料之一，在卷煙配方中起著重要的作用。在產品設計允許下，增加梗絲用量，是降焦減害的重要手段之一，也是節約成本的好辦法。梗絲由煙梗加工而來，但由于煙梗中含有大量的纖維素、果膠、木質素、多糖等大分子物質，成品梗絲在感官上存在刺激大、濃度高、雜氣明顯等缺點。

中國專利申請公開了“一種煙用梗絲增香劑及制備方法和應用”(申請號201310394332.8)，將楓糖作為天然糖源和混合氨基酸進行美拉德反應，其中楓糖與混合氨基酸的質量比為10～25∶1，制得煙用梗絲增香劑，具有天然糖源過量，美拉德反應產物中糖含量高，粘性大，煙氣刺激性大等缺陷。中國專利申請公開了“一種提高梗絲品質的方法”(申請號201410002912.2)，洗梗時，煙梗采用循環蛋白酶水溶液進行浸泡或者清洗，采用常規加料方式，按照一定比例將復合酶液(復合酶由果膠酶、纖維素酶和木聚糖酶組成)噴灑在厚梗片上，貯存6小時以上；按比例將添加劑(添加劑指氨基酸溶液，選自谷氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、脯氨酸或其組合)按≥1％的比例施加到梗片上，常溫貯存0.5小時以上，具有工藝復雜，工藝成本較高，工藝流程耗時較長等缺陷，且美拉德反應時間短，反應溫度低，沒有反應催化劑和穩定劑，僅為常溫0.5h，反應不充分，美拉德反應產物的增香效果不佳；中國專利申請公開了“一種改善梗絲品質的加工方法”(zl201510041600.7)，先用醇溶液對煙?；蚬ＦM行提取，然后再將醇提液回加到由該煙?；蚬Ｆ瞥傻墓＝z中，并通過水洗結合酸解、酶解將煙梗中的大分子(如果膠、蛋白質等)等對煙草吸味不利的化合物去除，而煙梗的醇粗提取液仍有刺激性大、濃度高、雜氣明顯、香氣不足的缺陷；目前在梗絲在線生產工藝中，添加脯氨酸、還原糖和或糖源，進行梗絲固相美拉德反應來改善梗絲感官品質的方法與應用還未見報道。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種脯氨酸固相美拉德反應改善梗絲感官品質的方法，在梗絲加料生產工序中，將一定比例的脯氨酸和還原糖或者復合糖源以及催化劑的水溶液噴灑到梗絲上，在一定的溫度條件下，在梗絲在線生產工序中進行脯氨酸固相美拉德反應，提高梗絲中的香氣成分種類和含量，降低煙氣刺激性和雜氣，豐富煙香，細膩柔和煙氣，增加甜潤感，改善梗絲口感，改善梗絲的感官品質，外觀接近優質煙絲，原料來源安全廣泛，工藝條件溫和易實現。

本發明通過以下技術方案實現：

一種脯氨酸固相美拉德反應改善梗絲感官品質的方法，包括如下步驟：

(1)原料準備；準備固相美拉德反應底物、催化劑和水，其中固相美拉德反應底物為脯氨酸與糖源，占梗絲質量的0.03～1％，糖源為還原糖或者復合糖源，復合糖源為發酵葡萄干提取物或者還原糖和發酵葡萄干提取物的復配物；當糖源為還原糖時，脯氨酸與還原糖的摩爾比為2～8:1，當糖源為復合糖源時，脯氨酸與復合糖源的質量比為2～6:1，反應催化劑占美拉德反應底物質量的0.2～1％，水與美拉德反應底物的質量比為1～8:1；

(2)梗絲加料工序的脯氨酸固相美拉德反應：依次按上述步驟(1)的比例加入30～85℃的水、脯氨酸、糖源，充分攪拌，直至完全溶解后，再加入反應催化劑，混合均勻，均勻噴灑到梗絲上，梗絲的含水率達25～40％，在加料筒中進行固相美拉德反應0.5～2h；

(3)梗絲烘絲工序的高溫固相美拉德反應：采用滾筒干燥設備在100～145℃的干燥溫度條件下對貯存后的梗絲進行高溫干燥1～3min，進一步發生高溫固相美拉德反應，并得到增香降刺的、含水率達(12.0±0.5)％的梗絲；

(4)常規工序生產成品梗絲。

進一步的，所述的發酵葡萄干提取物的制備方法為：水與葡萄干的質量比為10～60:1，由α-l-吡喃鼠李糖苷酶、內切和外切蛋白酶按照質量比0.1～0.3：0.5～1：0.5～1混合后攪拌均勻，對葡萄干進行復合發酵，然后在ph4～7、28～50℃條件下溫育發酵3～12h，90～95℃恒溫水浴回流提取1～3次，合并濾液，減壓濃縮至相對密度為1.0～1.3，即制得發酵葡萄干提取物。

進一步的，α-l-吡喃鼠李糖苷酶、內切和外切蛋白酶均為食品級，α-l-吡喃鼠李糖苷酶的酶活為100～10000u/g，內切和外切蛋白酶的酶活為5萬～20萬u/g，酶的總質量占葡萄干質量的0.1～0.3％。

進一步的，所述的還原糖為：葡萄糖、果糖、乳糖、焦糖、甘油醛、核糖和脫氧核糖等的一種或任意幾種的組合。

進一步的，所述的復合糖源為還原糖和發酵葡萄干提取物的復配物時，還原糖與發酵葡萄干提取物的質量比例為1:0.5～1，若還原糖有兩種或兩種以上，每種還原糖之間為等質量比。

進一步的，所述的反應催化劑為磷酸氫二銨、甘草酸銨、藻酸銨、維生素c、氨水等中的一種或幾種。

本發明提供的脯氨酸固相美拉德反應改善梗絲感官品質的方法，提高梗絲中的香氣成分種類和含量，降低煙氣刺激性和雜氣，豐富煙香，細膩柔和煙氣，提亮了梗絲的色澤，改善口感，改善梗絲的感官品質，增加了梗絲在卷煙產品中的可用性和使用量，降低了卷煙的焦油和煙堿的同時，香氣滿足感較好。

本發明的有益效果是：

(1)脯氨酸、還原糖和或復合糖源按摩爾比2～8:1或質量比2～6:1配置，利用梗絲在線生產加料工序，控制梗絲含水量25～40％，進行固相美拉德反應，使梗絲中香氣成分種類和總量增多，刺激性降低，雜氣減少，品質提高；

(2)發酵葡萄干提取物，采用α-l-吡喃鼠李糖苷酶、內切和外切蛋白酶對葡萄干進行復合發酵，起到復合協同作用，增酯增香且轉化糖苷類香氣物質，轉化分解蛋白質等不利于吸味的大分子細胞壁物質為葡萄糖、游離氨基酸、小分子致香物質等，更多地釋放致香物質或其香味前體物，作為梗絲固相美拉德反應的糖源底物,在一定溫度、水分條件下，與梗絲中的氨基酸、添加的脯氨酸、自身的游離氨基酸發生美拉德增香反應，豐富梗絲的香氣，增加甜潤感；

(3)美拉德反應催化劑兼具調節ph值、促進反應、增加固相美拉德反應的抗氧化穩定性的功能；

(4)脯氨酸固相美拉德反應改善梗絲感官品質的方法，提高梗絲中的香氣成分種類和含量，降低煙氣刺激性和雜氣，豐富煙香，細膩柔和煙氣，改善口感，改善梗絲的感官品質，外觀接近優質煙絲，提高了梗絲在卷煙產品中的可用性和提高了其使用量，降低了卷煙的焦油和煙堿的同時，香氣滿足感較好。

本發明工藝條件簡單溫和，可直接使用現有生產設備，無需改造，具有較大的工業應用前景。

附圖說明

圖1是經脯氨酸固體美拉德反應改善感官品質的梗絲樣品揮發性成分的總離子流色譜圖；

圖2是對照梗絲樣品揮發性成分的總離子流色譜圖。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明進行詳細地說明。

實施例1

一種脯氨酸固相美拉德反應改善梗絲感官品質的方法，具體包括如下步驟：

(1)原料準備；脯氨酸與甘油醛、核糖作為美拉德反應底物，占梗絲質量的0.04％，脯氨酸與甘油醛、核糖的摩爾比2.5:0.5:0.5，反應催化劑為氨水和磷酸氫二銨，質量比為1:1，催化劑占美拉德反應底物質量的0.4％，水與美拉德反應底物的質量比為1.5:1；

(2)梗絲加料工序的脯氨酸固相美拉德反應：依次按上述步驟1)的比例加入65℃的水、脯氨酸、甘油醛，充分攪拌，直至完全溶解后，再加入反應催化劑氨水和磷酸氫二銨，混合均勻，均勻噴灑到梗絲上，梗絲的含水率達28％，在加料筒中進行固相美拉德反應0.8h；

(3)梗絲烘絲工序的高溫固相美拉德反應：采用滾筒干燥設備在140℃的干燥溫度條件下對貯存后的梗絲進行高溫干燥1分鐘，進一步發生高溫固相美拉德反應，并得到增香降刺的、含水率達(12.0±0.5)％的梗絲；

(4)常規工序生產成品梗絲。

本發明提供的脯氨酸固相美拉德反應改善梗絲感官品質的方法，提高梗絲中的香氣成分種類和含量，降低煙氣刺激性和雜氣，豐富煙香，細膩柔和煙氣，改善口感，改善梗絲的感官品質，外觀接近優質煙絲，黃度、亮度增加，提高了梗絲在卷煙產品中的可用性和使用量，降低了卷煙的焦油和煙堿的同時，香氣滿足感較好。

實施例2

一種脯氨酸固相美拉德反應改善梗絲感官品質的方法，具體包括如下步驟：

(1)原料準備；脯氨酸與發酵葡萄干提取物作為美拉德反應底物，占梗絲質量的0.08％，按脯氨酸與發酵葡萄干提取物的質量比為3:1，反應催化劑為甘草酸銨、維生素c，質量比為1:1，占美拉德反應底物質量的0.9％，水與美拉德反應底物的質量比為2:1；

(2)梗絲加料工序的脯氨酸固相美拉德反應：依次按一定比例加入70℃的水、脯氨酸、發酵葡萄干提取物，充分攪拌，直至完全溶解后，再加入反應催化劑甘草酸銨、維生素c，混合均勻，均勻噴灑到梗絲上，使梗絲的含水率達25％，在加料筒中進行固相美拉德反應1h；

(3)梗絲烘絲工序的高溫固相美拉德反應：采用滾筒干燥設備在135℃的干燥溫度條件下對貯存后的梗絲進行高溫干燥1.5min，進一步發生高溫固相美拉德反應，并得到增香降刺的、含水率達(12.0±0.5)％的梗絲；

(4)常規工序生產成品梗絲。

所述的發酵葡萄干提取物的制備方法為：由α-l-吡喃鼠李糖苷酶、內切和外切蛋白酶對葡萄干進行復合發酵(酶均為食品級，α-l-吡喃鼠李糖苷酶的酶活為300u/g，內切和外切蛋白酶的酶活分別為10萬u/g和20萬u/g，三者質量比為0.1：0.5：0.5，酶的總質量占葡萄干質量的0.2％，葡萄干和水的質量比為1:30)后，在ph4.5、溫度35℃條件下溫育發酵3.5h，92℃恒溫水浴回流提取3次，合并濾液，減壓濃縮至相對密度為1.12，為發酵葡萄干提取物。

本發明提供的脯氨酸固相美拉德反應改善梗絲感官品質的方法，能協調煙氣，降低煙氣刺激性和雜氣，豐富煙香，細膩柔和煙氣，具有喉部甜潤感，提高梗絲中的香氣成分種類和含量，改善口感，改善梗絲的感官品質，紅度、亮度增加，外觀接近優質煙絲，提高了梗絲在卷煙產品中的可用性和使用量，降低了卷煙的焦油和煙堿的同時，香氣滿足感較好。

實施例3

一種脯氨酸固相美拉德反應改善梗絲感官品質的方法，具體包括如下步驟：

(1)原料準備；脯氨酸與焦糖、脫氧核糖、發酵葡萄干提取物作為美拉德反應底物，占梗絲質量的0.15％，按脯氨酸與焦糖、脫氧核糖、發酵葡萄干提取物的質量比為3:1，焦糖、脫氧核糖和發酵葡萄干提取物為等質量比，反應催化劑為藻酸銨、氨水，質量比為1:1，催化劑占美拉德反應底物質量的0.3％，水與美拉德反應底物的質量比為4:1；

(2)梗絲加料工序的脯氨酸固相美拉德反應：依次按一定比例加入75℃的水、脯氨酸、糖源，充分攪拌，直至完全溶解后，再加入反應催化劑，混合均勻，均勻噴灑到梗絲上，使梗絲的含水率達32％，在加料筒中進行固相美拉德反應1.5h；

(3)梗絲烘絲工序的高溫固相美拉德反應：采用滾筒干燥設備在128℃的干燥溫度條件下對貯存后的梗絲進行高溫干燥3分鐘，進一步發生高溫固相美拉德反應，并得到增香降刺的、含水率達(12.0±0.5)％的梗絲；

(4)常規工序生產成品梗絲。

所述的發酵葡萄干提取物為，由α-l-吡喃鼠李糖苷酶、內切和外切蛋白酶對葡萄干進行復合發酵(酶均為食品級，α-l-吡喃鼠李糖苷酶的酶活為1000u/g，內切和外切蛋白酶的酶活為20萬u/g，三者質量比為0.1:0.5:1，酶的總質量占葡萄干質量的0.25％，葡萄干和水的質量比為1:35，在ph5.2、溫度42℃條件下溫育發酵5h，95℃恒溫水浴回流提取2次，合并濾液，減壓濃縮至相對密度為1.18的發酵葡萄干提取物。

本發明提供的脯氨酸固相美拉德反應改善梗絲感官品質的方法，提高梗絲中的香氣成分種類和含量，降低煙氣刺激性和雜氣，豐富煙香，細膩柔和煙氣，改善口感，改善梗絲的感官品質，紅度、黃度、亮度增加，外觀接近優質煙絲，提高了梗絲在卷煙產品中的可用性和使用量，降低了卷煙的焦油和煙堿的同時，香氣滿足感較好。

試驗例1：應用的外觀和感官效果對比評價

將實施例1-3制備的脯氨酸固相美拉德反應改善感官品質的梗絲與未進行脯氨酸固相美拉德反應的梗絲(對照)，進行感官評吸對比實驗。

結果表明：本發明提供的脯氨酸固相美拉德反應改善感官品質的梗絲，能協調煙氣，提高梗絲中的香氣成分種類和含量，降低煙氣刺激性和雜氣，豐富煙香，細膩柔和煙氣，改善口感，改善梗絲的感官品質，外觀接近優質煙絲，紅度、黃度、亮度增加，提高了梗絲在卷煙產品中的可用性和使用量，降低了卷煙的焦油和煙堿的同時，香氣滿足感較好。

表1.脯氨酸固相美拉德反應改善感官品質的梗絲及其對照的外觀和感官評價

試驗例2：經脯氨酸固體美拉德反應改善感官品質的梗絲及其對照的揮發性成分hs-spme-gc/ms分析

選用100μmpdms萃取頭，分別以250℃條件下老化30min；

稱取經脯氨酸固體美拉德反應改善感官品質的梗絲樣品和對照樣品各1g，置于15ml專用頂空萃取樣品瓶中，插入老化的100μmpdms萃取頭，在80℃萃取60min后，進行揮發性成分的gc/ms分析，經脯氨酸固體美拉德反應改善感官品質的梗絲和對照組的揮發性成分的總離子流色譜圖分別見圖1和圖2。

gc/ms分析條件

(1)色譜條件：柱初溫50℃，保持2min，以8℃/min的速率升溫到180℃，保持1min，再以18℃/min的速率升溫到280℃，保持30min；載氣為氦氣(he，純度99.99％)，恒流模式，流速為1.0ml/min；分流進樣方式，分流比1：10，無溶劑延遲；進樣口溫度250℃。

(2)質譜條件：電離方式：ei源；電子能量:70ev；倍增管電壓：1.2kv；離子源溫度：230℃；四級桿溫度:150℃；接口溫度：280℃，傳輸線280℃；掃描范圍：33～350m/z。使用nist標準譜庫進行檢索分析，按峰面積歸一化法計算化合物相對百分含量。

表2經脯氨酸固體美拉德反應改善感官品質的梗絲樣品及其對照的揮發性成分

hs-spme-gc/ms分析

從表2可以看出，采用hs-spme-gc/ms方法從脯氨酸固相美拉德反應的梗絲中共鑒定出83種揮發性成分，包括烴類17種，醇類13種，酮類12種，烯類10種，酯類9種，酸類7種，其他雜環化合物3種。而對照共鑒定出77種揮發性成分。按照面積歸一化法來計算，就單一物質而言，梗絲樣品中，新植二烯相對百分含量最高，為35.10％，其次是2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單酯為24.77％，2-(1-甲基-吡咯烷基)-吡啶為4.39％，甘油1,2-雙乙酸鹽為3.97％，棕櫚酸甲酯為2.01％等。其中對照梗絲中新植二烯為27.49％，脯氨酸固相美拉德的梗絲樣品增加了27.68％，新植二烯是一種c20聚類異戊二烯，在煙草中性揮發物中含量最高，是煙葉中重要的致香物質，該成分是煙葉內含有的葉綠素在成熟和調制過程中降解形成葉醇，再由葉醇進一步脫水而形成的。新植二烯自身具有清香氣且刺激性較強，而葉綠素和葉綠醇則具有青雜氣，在調制過程中隨著葉綠素和葉綠醇大量轉化成新植二烯，煙葉的青雜氣消除，進而產生清香氣。新植二烯在煙草燃燒時可直接進入煙氣，具有減少刺激性、醇和煙氣的作用。新植二烯作為捕集煙氣氣溶膠內香氣物質的載體，具有攜帶煙葉中揮發性香氣物質和致香成分進入煙氣的能力，故又為煙葉的重要增香劑；同時，鄰苯二甲酸己基異丁酯等刺激性大分子物質的相對百分含量減少，降低了50％；而酯類、吡啶、呋喃類等為煙葉美拉德反應的重要香氣成分，所有這些構成了該脯氨酸固相美拉德反應梗絲的揮發性香氣成分，煙氣柔和，刺激性降低、雜氣減少，煙氣更細膩，煙香豐富?？赡苁且驗楣＝z加料和烘絲的在線工藝中發生的脯氨酸美拉德反應，使梗絲中的化學成分進一步反應、調制，減少了刺激性、豐富煙香、醇和煙氣。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何屬于本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。