生物法制備天然槐花煙用香料的研究

王吉中，楊琛琛，喬靜麗，許春平

（鄭州輕工業學院食品與生物工程學院，河南鄭州 450002）

生物法制備天然槐花煙用香料的研究

王吉中，楊琛琛，喬靜麗，許春平*

（鄭州輕工業學院食品與生物工程學院，河南鄭州 450002）

以天然槐花為原材料，分別采用常規水提法、酶解法、美拉德反應法并配合產香微生物發酵法對新型特色天然煙用香料的開發做了初步研究。采用同時蒸餾萃取裝置對各反應體系中的揮發性物質進行萃取，并通過氣相色譜-質譜（GC/MS）分析萃取物成分。結果表明，經常規水提法、水提發酵法、酶解法、酶解發酵法、美拉德反應法處理后檢測出揮發性成分分別有17、21、17、24、31種；主要香氣成分有三甲基硅脂棕櫚酸、鄰苯二甲酸二丁酯、棕櫚酸、油酰胺、硬脂酸等；用酶解發酵法和美拉德反應法所得揮發性香味物質比用水直接提取法和單獨酶解法所得物質種類多；經過微生物發酵的原料比未經發酵產生的香氣物質多。

槐花，酶解，美拉德反應，煙用香料

刺槐，又稱洋槐，落葉喬木，刺槐花味鮮潔、甜而不膩、具有槐花特有的清香。刺槐花含有多種維生素、礦物質、刀豆酸、黃酮類等，其具有很高的食用價值，同時還具有清熱解毒、涼血潤肺、降血壓、預防中風的功效[1]。現代藥理研究表明，槐花中所含的蕓香甙，對高血壓患者有防止腦血管破裂的功效[2]。目前市面上售有很多槐花提取物，如槐花浸膏、槐花油等，作為煙用香料，能降低刺激，賦予卷煙清甜香。但是，就利用生物法制備天然槐花煙用香料的研究還未見報道[3]。因此，我們利用自然資源較為豐富的槐花，通過生物的方法來制備天然煙用生物香料，可為解決我國有限香料資源的問題提供一條好的途徑，給中式卷煙提供新型的天然香原料，并降低制香成本。本文采用多種生物法制備刺槐花香料，對所得刺槐花浸膏二氯甲烷可溶物成分進行了GC/MS分析，為更好地開發利用我國槐花資源提供科學的依據[4]。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

槐花 購于張仲景大藥房，鄭州；產香酵母SP-3 鄭州輕工業學院微生物實驗室保藏；二氯甲烷、1，2-丙二醇等化學試劑 均為分析純。

RE-52A型旋轉蒸發器 上海亞榮生化儀器廠；同時蒸餾萃取裝置 鄭州玻璃儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 菌種活化及種子液的配制 配制常規試管斜面培養基和液體培養基，取產香酵母菌種分別接種在試管斜面中，并設置對照，于真菌培養箱中培養2d。之后，將活化的菌種接種到液體培養基，于搖床中培養，制成種子液備用[5]。

1.2.2 常規水提法 稱取100g槐花粉末，置于1000m L的平底燒瓶（含玻璃珠）中，并加入800m L的蒸餾水，采用索氏提取裝置提取3h，取浸提液于60℃真空濃縮[6]。

1.2.3 酶解法 取100g槐花粉末，依次加入1500m L溶有0.06g纖維素酶的0.2mol/L pH為4.6的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液、溶有0.06g果膠酶的pH為8.6的巴比妥-巴比妥鈉緩沖液、溶有0.06g胰蛋白酶的0.2mol/L pH為7.6的磷酸鹽緩沖液，分別于60℃水浴中酶解3h，以4000r/m in的速度離心5m in，合并三次所得上清液，濃縮[6]。

1.2.4 美拉德反應法 稱取木糖5g，甘氨酸3g，催化劑FeCl30.2g，丙二醇200g，蒸餾水200g置于2000m L的燒杯中。取100g槐花粉末，加入燒杯中，于100℃水浴中反應3h[7]。過濾除去槐花碎末，于60℃真空濃縮。

1.2.5 微生物發酵法 將水提法和酶解法得到的濃縮液滅菌接種，接種量為1%，并做空白對照，置于28℃150r/m in搖床中發酵培養7d[7]。在發酵液和對照液中分別加入5倍體積的95%的乙醇萃取，攪拌充分，室溫靜置過夜。過濾濃縮，最終得到水提對照、水提發酵、酶解對照、酶解發酵及美拉德五種香料樣品。

1.2.6 GC-MS條件 將五種香料樣品同時進行蒸餾萃取，并通過氣質聯用儀分析樣品中的香味成分及其含量。

色譜條件 色譜柱：HP-5MS（60mm×132mm× 125μm）毛細管柱；進樣溫度：240℃；載氣：He；流速：1m L/m in；GC/MS接口溫度：280℃。

質譜條件 電子轟擊（EI）離子源；電子能量70eV；傳輸線溫度275℃；離子源溫度200℃；母離子m/z 285；激活電壓1.5V；質量掃描范圍35～455m/z。

譜圖檢索：將得到的分析譜圖與NIST譜庫串聯并結合有關文獻人工檢索確定其化學組成，并通過內標乙酸苯乙酯峰面積與香料中各組成成分峰面積的比值，確定各組成成分的含量。

2 結果與分析

2.1 樣品特征描述

通過水提、水提發酵、酶解、酶解發酵、美拉德反應五種處理方法制備的香料樣品的外觀和香味特征見表1。

實驗表明，這五種香料樣品都具有槐花的特征香味，經過發酵處理的香料樣品顏色加深，香氣特征更加馥郁優美，經美拉德反應制得的香料具有特征的焦糖香。其香氣特征的不同特點是由于不同的制備方法導致香氣成分的不同。

2.2 香氣成分分析結果

水提對照、水提發酵、酶解對照、酶解發酵、美拉德五種樣品經GC/MS分析，揮發性成分見表2。由表2可以看出，常規提取法共檢測出揮發性成分17種，其中酸類物質5種，酯類物質6種，其主要香氣成分為三甲基硅脂棕櫚酸（42.87μg/g）、鄰苯二甲酸二丁酯（29.32μg/g）、棕櫚酸（20.22μg/g）、油酰胺（14.97μg/g）、硬脂酸（5.40μg/g）；水提發酵共檢測出揮發性成分21種，其中酸類物質7種，酯類物質5種，其主要香氣成分為棕櫚酸（29.35μg/g）、2-苯乙基酯環丙烷羧酸（47.60μg/g）、a-亞麻酸（0.67μg/g）、三甲基硅脂棕櫚酸（23.16μg/g）、鄰苯二甲酸二異辛酯（4.95μg/g）、油酰胺（8.11μg/g）、硬脂酸（89.10μg/g）；酶解對照共檢測出揮發性成分17種，其中酸類物質6種，酯類物質5種，醛類物質1種，其主要香氣成分為鄰苯二甲酸二丁酯（18.26μg/g）、5，5-二乙基丙二酰脲（71.05μg/g）、三甲基硅脂棕櫚酸（3.86μg/g）；酶解發酵共檢測出揮發性成分24種，其中醇類物質2種，酸類物質4種，酯類物質5種，醛類物質2種，其主要香氣成分為5，5-二乙基丙二酰脲（89.52μg/g）、鄰苯二甲酸二丁酯（25.54μg/g）、鄰苯二甲酸二辛酯（19.22μg/g）、3-甲基-2-苯氧基丁酰氯（16.96μg/g）；美拉德共檢測出揮發性成分31種，其中醇類物質1種，醛類物質1種，酸類物質9種，酯類物質7種，醚類物質3種，其主要香氣物質為1-二十烯（8.94μg/g）、四乙二醇二甲醚（45.88μg/g）、2，5，8，11，14，17，20-六乙二醇二甲醚（34.31μg/g）、碳酸丙烯酯（22.25μg/g）。用酶解法和美拉德反應法制備槐花香料所得揮發性香味物質比用水直接提取所得物質種類多；經過微生物發酵的原料比未經過微生物發酵的原料所產生的香氣物質多，這是由于發酵過程中原料中的成分進行了轉化和分解。美拉德反應產生的香料種類是幾種方法中最多的，比其他方法增加了如醚類、醛類、吡咯等增香物質。本實驗采用的是木糖與甘氨酸進行的美拉德反應，使得煙草香料具明顯的焦糖香[9]。

表1 不同處理方法制備香料香味的外觀狀態和特征Table 1 Appearance and characteristics of tobacco flavors prepared by differentapproach

表2 五種香料樣品的香氣成分分析結果表Table 2 Analysis of aroma compounds of five different tobacco flavors

續表

3 結論

通過實驗結果可以看出，經過發酵的樣品中的香味物質與未經發酵的樣品相比，香味物質種類增多，這說明由產香微生物發酵產生的香料不僅風格獨特，而且種類繁多；美拉德反應產生的香味物質在種類與含量上都遠遠優于水提法、酶解法，再加上本實驗采用的是木糖與甘氨酸進行的美拉德反應，使得煙草香料具有顯著的焦糖香，添加到卷煙中更能豐富煙香。鑒于微生物發酵產香香料具有風格可定向調控、原料易得、成本低等優點，將微生物發酵工程應用于煙用香料的開發將是一條嶄新的途徑，有待于我們進一步去探索和開發。

[1]楊冬新.槐花與其偽品素芳花的比較鑒別[J].湖南中醫藥學報，1988，4（11）：33.

[2]劉光泉.槐花藥用小方[J].農村百事通，2009（18）：72-73.

[3]周富臣，王月俠，李炎強，等.乙醇提取刺槐花浸膏及其在煙草中的作用研究[J].香料香精化妝品，2009，2（1）：23.

[4]黃致喜，徐曉瑾.煙用香料研究進展簡介[J].香料香精化妝品，2003，4（2）：25.

[5]呂品，李丹，黃龍.煙葉產香菌的分離及其在煙用香料制備中的應用[J].煙草科技，2009（1）：7.

[6]楊黎華，徐若飛，李祖紅，等.天然菌類煙用香原料開發及應用研究.中國煙草學會工業專業委員會2005煙草化學學術研討會，2005：395-400.

[7]甄達文，于鐵妹，朱珊珊，等.利用酶法與微生物發酵法制備天然煙用香料[J].食品工業科技，2009（12）：269.

[8]C Eriksson.Maillard Reaction in Food[M].Sweden：Pergamon Press Led，1981.

[9]周正紅，楊華連，沈光林.美拉德反應產物及其在煙草中的增香研究[J].煙草科技/卷煙工藝，1998（4）：10.

Study on preparation of tobacco flavors from Sophora japonica L. by biologicalmethods

WANG Ji-zhong，YANG Chen-chen，QIAO Jing-li，XU Chun-ping*
（College of Food and Biological Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002，China）

Three special natural perfumes as cigarette flavor were p roduced by water d istillation，enzymatic method，enzymatic and fermentation method，Maillard reac tion and m icrobial fermentation from Sophora japonica L.The perfumes were extracted by using simultaneous d istillation extraction method.Finally，volatile components were analyzed by GC-MS.Volatile components in the perfumes were analyzed and 17，21，17，24 and 31 d ifferent kinds of com pounds were identified in the cigarette flavors by water d istillation，fermentation after distillation，fermentation after enzymatic method and Maillard reaction，respectively.Aroma com ponents inc luded trimethylsilyl ester palm itic acid，d ibutyl phthalate，palm itic acid，oleam ide，stearic acid，etc.Final results showed that number of compounds p repared by fermentation after enzymatic method and Maillard reaction was more than that p repared by water d istillation and only enzymatic method.The number of com pounds p repared by fermentation was more than thatw ithoutm icrobial fermentation.

Sophora japonica L.；enzymatic method；Maillard reaction；tobacco flavor

TS201.1

B

1002-0306（2012）22-0226-04

2012－05－30 *通訊聯系人

王吉中（1974-），男，碩士，講師，主要從事生物技術方面的研究。

鄭州市科技局科技攻關項目（112PPTGY249-10）。