一种模拟烟丝的制备方法及利用模拟烟丝分析研究卷烟烘丝工序中美拉德反应的方法

摘要

一种模拟烟丝的制备方法及利用模拟烟丝分析研究卷烟烘丝工序中美拉德反应的方法，其特征在于：是以滤纸、还原性糖和氨基酸为原料制备一种本身不含美拉德反应产物的模拟烟丝、用于研究卷烟烘丝工序中的美拉德反应。本发明的优点在于：（1）采用性状与烟草相似的滤纸为基质，添加还原糖与氨基酸制备模拟烟丝。这种模拟烟丝中不含美拉德反应的中间产物和终产物，可避免烟草本身所含美拉德反应产物的干扰，使得对烘丝工序中美拉德反应的研究更为准确且更具针对性。（2）通过设置还原性糖和氨基酸的种类和比例、体系pH及加热条件等得到具有不同反应条件的模型体系，可分别考察各种不同反应因素对烘丝工序美拉德反应的影响。

说明书

技术领域

本发明属于烟草技术领域，具体涉及一种模拟烟丝的制备方法及利用模拟烟丝分析研究卷烟烘丝工序中美拉德反应的方法。

背景技术

烘丝工序是卷烟制丝工艺中的一个重要环节，在烘丝工序的温度条件下能发生美拉德反应，生成小分子化合物以及类黑精类物质，对烟草的香味和颜色有重要影响。因此，研究烘丝工序的美拉德反应对卷烟生产过程中感官品质的控制有重要的指导意义。

目前，卷烟加工工序过程中的美拉德反应研究都是直接采用烟草为样本来进行的（参考文献1、2）。卷烟加工过程中需要升温的工序按时间先后顺序分为烘焙、烟叶醇化和烘丝等。烟草中含有多种还原性糖和氨基酸，在烘丝之前的烘焙（参考文献1）和烟叶醇化（参考文献2）等工序阶段能发生美拉德反应，生成中间产物、小分子化合物以及类黑精类物质。如果直接采用烟草作为样本来研究烘丝，烘丝工序之前产生的这些美拉德反应产物会对研究造成干扰，使得研究趋于复杂化。因此，构建一种能用于卷烟烘丝的且本身不含有美拉德反应产物的模型体系有利于排除干扰因素，更加清晰地研究卷烟烘丝工序中的美拉德反应进程。

发明内容

本发明的目的正是针对上述需求而提供一种模拟烟丝的制备方法及利用模拟烟丝分析研究卷烟烘丝工序中美拉德反应的方法——以滤纸、还原性糖和氨基酸为原料制备一种本身不含美拉德反应产物的模拟烟丝，用于研究卷烟烘丝工序中的美拉德反应。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

（1）制备模拟烟丝

a. 将适量的还原性糖和氨基酸按照一定的摩尔比5:1~1:5混合溶解于蒸馏水中得到溶质浓度为0.005~0.5 mol/L的溶液，用pH调节剂（NaOH、Na₂CO₃、K₂HPO₄和KH₂PO₄等）将溶液的pH调至4~10，得到还原性糖-氨基酸溶液。

所述还原性糖为单糖或二糖，包括：葡萄糖、果糖、木糖、D-核糖、麦芽糖。

所述的氨基酸为烟草中含有的氨基酸，包括：脯氨酸、苯丙氨酸、胱氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸、精氨酸、苏氨酸、丙氨酸、酪氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、亮氨酸。

b. 取10~100g滤纸（定性滤纸）于1000 mL还原性糖-氨基酸溶液中均匀浸泡0.5~3小时，随后取出将滤纸摊开，室温晾干，再置于温度（22±1）^oC和相对湿度（60±2）%的恒温恒湿环境中平衡48>

所述滤纸可由与烟草相似的纤维状结构的物质所替代。

（2）模拟烘丝工序

采用喉头喷雾器将模拟烟丝的含水率调至20%左右。然后将模拟烟丝在一定的温度条件（60~150>oC）下烘丝一定时间（2~20>

（3）美拉德反应分析研究

a. 反应程度测试

将2 g烘丝后的模拟烟丝用50 mL蒸馏水震荡萃取1 h，静置后将萃取液稀释50倍，用紫外分光光度计测定420 nm处的可见吸收（A_420nm），分析研究烘丝后模拟烟丝的棕色化程度（棕色化程度可以表示美拉德反应程度）。

b. 中间产物分析

将2 g烘丝后的模拟烟丝用50 mL蒸馏水震荡萃取1 h，静置后取1 mL萃取液经0.45μm水相滤膜过滤，采用Thermo超高效液相色谱仪和Thermo Scientific Q Exactive质谱仪进行LC-MS/MS分析，测量美拉德反应中间产物Heyns化合物的含量，研究美拉德反应中间产物含量的变化规律。

c.小分子产物分析

将10 g烘丝后的模拟烟丝置于锥形瓶中，加入50 ml CH₂Cl₂，再加入10>2Cl₂作溶剂）作为内标，震荡萃取1>

本发明的优点在于：

（1）本发明采用性状与烟草相似的滤纸为基质，添加还原糖与氨基酸制备模拟烟丝。这种模拟烟丝中不含美拉德反应的中间产物和终产物，可避免烟草本身所含美拉德反应产物的干扰，使得对烘丝工序中美拉德反应的研究更为准确且更具针对性。

（2）采用本发明方法，通过设置还原性糖和氨基酸的种类和比例、体系pH及加热条件等得到具有不同反应条件的模型体系，可分别考察各种不同反应因素对烘丝工序美拉德反应的影响。

附图说明

图1为实施例1中两组烟丝在不同烘丝温度下A_420nm吸光值；

图2为实施例2中各组烟丝中Heyns化合物的含量；

图3为实施例3中各组烟丝中小分子产物的种类和含量。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步的详细描述。

实施例1：

以葡萄糖、木糖和苯丙氨酸为原料，按照还原性糖和氨基酸摩尔比为1:1的比例配制1000 mL还原性糖浓度为0.05mol/L的葡萄糖-苯丙氨酸溶液和木糖-苯丙氨酸溶液，用K₂HPO₄或KH₂PO₄缓冲液将其pH调至5.5。取100>oC和相对湿度（60±2）%的恒温恒湿环境中平衡48>oC、100>oC和130>oC分别烘丝3>420nm），（以吸光值表示美拉德反应程度）得到各组模拟烟丝的A_420nm值如图1所示。表明美拉德反应程度与时间和温度呈正相关，且以活性更强的木糖为反应物的时候美拉德反应程度更高。

实施例2：

按照果糖和脯氨酸摩尔比为1:1的比例配制1000 mL果糖浓度为0.1 mol/L的溶液，用Na₂HPO₄或NaH₂PO₄缓冲液将其pH调至7.4得到果糖-脯氨酸溶液，取100>oC和相对湿度（60±2）%的恒温恒湿环境中平衡48 h，然后用烟叶切丝机将其切丝得到模拟烟丝。采用喉头喷雾器将模拟烟丝的含水率调至20%左右。然后将每组2 g模拟烟丝于80>oC、110>oC和140>oC分别烘丝3>

LC-MS/MS分析条件如下：色谱柱：Agilent Zorbax SB-C18（4.6×250 mm，5 µm）；流动相：甲醇-水（0.1%甲酸）溶液（60:40，V/V）；洗脱方式：等梯度洗脱；流速为：0.5 mL/min；柱温：25>oC；进样量：1>2；鞘气流速：50>

用果糖-脯氨酸Heyns化合物标准品配制标准溶液，浓度分别为200.00 μg/mL、100.00 μg/mL、50.00 μg/mL、25.00 μg/mL、12.50 μg/mL、6.25 μg/mL、3.13 μg/mL。得到标准曲线的线性方程为

相关系数（R²）为0.999。采用标准曲线进行定量，得到各组烟丝中Heyns化合物的含量，如图2所示。表明温度较低（80>oC）时，Heyns化合物的含量随时间的延长逐渐增加；温度适中（110>oC）时，Heyns化合物的含量随时间的延长呈先增加后降低的趋势；温度较高（140>oC）时，Heyns化合物的含量随时间的延长逐渐降低。

实施例3：

按照木糖和脯氨酸摩尔比为3:1或1:3的比例分别配制1000 mL木糖浓度为0.1 mol/L的溶液以及1000 mL脯氨酸浓度为0.1 mol/L的溶液，用K₂HPO₄和KH₂PO₄缓冲液将其pH调至9.0得到两种木糖-脯氨酸溶液。分别取100>oC和相对湿度（60±2）%的恒温恒湿环境中平衡48 h，然后用烟叶切丝机将其切丝得到模拟烟丝。采用喉头喷雾器将模拟烟丝的含水率调至20%左右。取10 g模拟烟丝在120>oC烘丝10>2Cl₂，再加入10>2Cl₂作溶剂）作为内标，震荡萃取1>

GC/MS分析条件：色谱柱：DB-5MS（60 m × 0.25 mm × 0.25 μm）；载气：He；柱流量：1 mL/min；进样量：1 μL；分流比：10:1；进样口温度：260>oC；程序升温：柱温4>oC保持 2min，以 4>oC /min 升温至250>oC，保持5>

参考文献1：烘焙对国产白肋烟中糖氨Maillard反应的影响，舒俊生等，中国食品学报，2013, 13(3):59-64.

参考文献2：烤烟自然醇化过程美拉德反应产物变化及与感官质量的关系，王玉华等，中国烟草学报，2015, 36(4): 85-90。