美拉德反应1912年，L.C.Maillard 发现了发生在氨基酸与还原糖之间的非酶褐变反应（后称Maillard反应），1953年Hodge对该反应的机理提出的解释。
在该反应中有大量的呋喃、吡嗪、噻吩等小分子化合物生成，这些化合物赋予了各种食品独特的香气。
例如：葡萄糖与不同氨基酸之间的混合搅拌加热发生的气味，请看下图：谷氨酸和葡萄糖的Maillard反应刘国珍，朱巍，黄龙,李丹,马舒翼(武汉烟草集团技术中心，武汉市汉阳区十升路特5号430051)关键词Maillard反应；葡萄糖；谷氨酸；烟草；增香剂摘要研究了由谷氨酸和葡萄糖反应合成烟草增香剂的反应条件对反应产物加香效果的影响。
结果表明：摩尔比为1∶2的葡萄糖与谷氨酸在100℃、反应2h的反应产物具有较好的增香效果。
GC/MS测定证明，在反应体系中添加少量乙醛，可促进多种挥发性致香成分的生成，且主要生成吡嗪类化合物。
Maillard Reaction of Glucose and Glutamic AcidLIU GUO-ZHEN, ZHU WEI, HUANG LONG, LI DAN, and MA SHU-YITechnology Center of Wuhan Tobacco Group, Wuhan 430051, ChinaKeywords: Maillard reaction; Glutamic acid; Glucose; Tobacco flavorantAbstract: The effects of reaction conditions on the flavoring function of the Maillard reaction products of glutamic acid and glucose were studied. The results showed that when the mixture of glutamic acid and glucose under their molar ratio of one to two reacted at 100℃ for 2hrs., the resulting Maillard reaction products had a better function for flavoring cigarette filler. By gas chromatography-mass spectrometry, it was proved that more volatile aroma components in the Maillard reaction products, particularly pyrazines, were produced by adding a small amount of acetaldehyde to the reaction system of glutamic acid and glucose.目前，有关Maillard反应产物对食品色、香、味方面影响的研究很多[1-4]，但有关反应条件对Maillard反应产物在卷烟中的加香效果的影响则报道较少。
因此，本研究的主要目的是确定合适的反应物，探索最佳的反应条件，从而制成能明显改善卷烟吸味品质的Maillard反应产物。
1 实验部分1.1 仪器与试剂葡萄糖(AR)、蔗糖(AR)、木糖(AR)、谷氨酸(生化级)、甘氨酸(生化级)、丙氨酸(生化级)、赖氨酸(生化级)、半胱氨酸(生化级)、丙三醇（AR）、氢氧化钠(AR)、乙醛(AR)。
GC6890-MSD5973气质联用仪（美国Agilent公司）、Lambda Bio 40UV/Vis 紫外分光光度计（美国PE公司）。
1.2 实验方法在装有回流冷凝器的烧瓶中加入适量丙三醇、不同配比的氨基酸与还原糖、少量乙醛，用10%的NaOH溶液调节pH值，油浴加热到100～120℃，回流反应一），请评吸专家评价每种产物的嗅香及其定时间，测定各产物的颜色强度（A450在卷烟中的加香效果，并对加香效果好的反应产物的致香成分进行GC/MS分析。
1.3 GC/MS分析条件色谱柱：HP-FFAP柱（50m×0.2mm×0.33μm）；进样口温度：250℃；载气：He气，流速2.0ml/min，分流比10∶1；程序升温：先由50℃以5℃/min速度升到80℃，然后以15℃/min速度升到250℃，保持10min；进样量：2μl。
EI电离能量：70eV；GC/MS传输线温度：280℃；质量扫描范围：35～550amu；离子源温度：230℃。
利用Wiley275.L谱库检索对采集到的质谱图进行结构鉴定。
2 结果与讨论2.1 反应物对产物香气的影响表1列出了葡萄糖、蔗糖和木糖分别与甘氨酸、谷氨酸、丙氨酸、赖氨酸和半胱氨酸在一定反应条件（还原糖与氨基酸的摩尔比1∶2；反应介质：含30%水的丙三醇；pH=7；反应温度：100℃；反应时间：2h）下生成的反应产物的香气。
可以看出，即使反应条件相同，反应物不同，其产物的香味亦各不相同。
此外还发现，嗅香好的反应产物改善卷烟吸味的效果并不一定好，如半胱氨酸与葡萄糖的反应产物的爆米花香很怡人，但该反应产物会增加卷烟的刺激性，而且留香时间较短，无实用价值。
表1 不同氨基酸与不同糖类的反应产物的香气（反应温度100～120℃）糖类香气甘氨酸谷氨酸丙氨酸赖氨酸半胱氨酸葡萄糖焦糖香烘烤香、面包巧克力香烘土豆香爆米花香蔗糖微焦糖香甜香甜香焦糖香焦糖香木糖甜香清香木香焦糖香烤谷物香与其它糖与氨基酸的反应产物相比，葡萄糖与谷氨酸的反应产物对改善卷烟吸味的效果较好，而且葡萄糖与谷氨酸价格便宜、易得。
综合考虑，选择葡萄糖与谷氨酸作为研究的对象。
2.2 反应物配比的影响由表2可看出，在相同反应条件（反应温度：100℃，反应时间：2h）下，葡萄糖与谷氨酸的摩尔比为1∶2的反应产物对改善卷烟吸味的效果较好；而图1表明，在相同的反应条件下，随着葡萄糖与谷氨酸的摩尔比的增大，其反应产物的A450值升高，说明反应程度加深。
但当比值超过1∶2后，反应产物的A450值几乎不再随反应物配比的增加而增大，意味着在此条件下，1∶2的配比反应已较完全。
而且配比过大，相对消耗的试剂较多，势必增加反应产物的原料成本。
因此认为1∶2的配比较佳。
图1 物料比与Maillard反应产物颜色强度A450关系表2 葡萄糖与谷氨酸的配比对其Maillard反应产物加香效果的影响（100℃下反应2h）注：①反应产物的用量为待处理烟丝质量的0.5%，对照为用0.5%水处理的烟丝。
2.3 反应温度和反应时间的影响值随着反应温度实验发现，在相同反应时间内， Maillard反应产物的A450的升高而增大，而且其致香成分主要是在较高温度（一般约80～120℃）下产生的。
若温度继续升高，虽然反应程度加深，但主要产生与烟香不协调的焦糖香，影响产物的加香效果（表3）。
因而，此反应体系的最佳反应温度应为100℃。
表3 反应温度对葡萄糖与谷氨酸的Maillard反应产物加香效果的影响（反应时间2h）烤面包香，烟香谐调，口感舒适，卷烟吸味有明显改善注：①含义同表2。
在0.5h内将反应体系加热到100℃后，每0.5h取一次样进行加香实验。
发现随着反应时间的延长，产物的香味越来越浓，烤面包香中伴有焦香，但反应2h后，嗅香的香味强度及香味特征基本不变，反应产物对卷烟的吸味品质不但没有起到改善作用，还增加了刺激性，余味不舒适（表4）。
所以，最佳的反应时间为2h。
表4 反应时间对葡萄糖与谷氨酸的Maillard反应产物加香效果的影响（反应温度100℃）注：①含义同表2。
2.4 溶剂和水分含量的影响实验表明，在多元醇如乙二醇、丙三醇溶液中葡萄糖与谷氨酸容易发生Maillard反应，在水溶液中反应则进行得较慢。
这可能是因为多元醇溶液中存在某种溶剂化作用，从而加快了反应进程。
但是水分是Maillard反应所必需的，其含量一般控制在25%～40%为宜。
实验还发现，当溶剂为多元醇时，反应产物的稳定性好，留香时间较长，对卷烟的吸味品质有较好的改善作用（表5）。
表5 溶剂和水分含量对葡萄糖与谷氨酸的Maillard反应产物加香效果的影响（100℃下反应2h）注：①含义同表2；②表示溶剂。
2.5 pH值的影响实验发现，在其它条件都相同的情况下，葡萄糖与谷氨酸的Maillard反应产物的香味随着反应体系pH值的增大而增强，其加香效果也明显提高（表6）。
说明碱性介质较适合葡萄糖与谷氨酸的Maillard反应生成香味物质，且与烟香比较谐调。
但碱性太强，不利于改善余味。
因此，我们用NaOH溶液或氨水将葡萄糖与谷氨酸的Maillard反应体系的pH值调节至7～8，使最终产物略偏碱性。
2.6 少量乙醛的影响D. Louise S. Wu[5]曾报道，在Maillard反应体系中加入少量的乙醛或氨水可以得到理想的增香剂，本实验结果也证明了这一点。
在优化的实验条件下，乙醛的加入大大促进了Maillard反应产物中吡嗪类及其它致香物质的生成（表7），并且加入的少量乙醛完全参与了反应（GC/MS未检出），而在未加乙醛的谷氨酸与葡萄糖的Maillard反应产物中，未检测到有价值的致香成分。
表6 pH值对葡萄糖与谷氨酸的Maillard反应产物加香效果的影响（100℃下反应2h）注：①含义同表2。
表7 加和不加乙醛对谷氨酸与葡萄糖的Maillard反应产物致香成分的影响注：① “+”表示GC/MS检出，“-”表示GC/MS未检出；②对检出物质而言。
表8 几种Maillard反应产物的加香效果注：①含义同表2。
2.7 Maillard反应产物的加香效果由表8评吸结果可知：①在适宜条件下，谷氨酸、半胱氨酸与葡萄糖生成的Maillard反应产物对烟丝的吸味有一定程度的改进和修饰作用，主要表现为减轻烟气的刺激性和杂气；②在其它条件相同的情况下，在反应原料里添加少量乙醛可使Maillard反应产物的加香效果增强，烟香增浓，杂气减轻；③以水代替多元醇作为反应溶剂，得到的Maillard反应产物虽然也有增香作用，但留香时间较短；④在相同反应条件下，谷氨酸与葡萄糖、蔗糖和木糖的反应产物加香效果各不相同，其中以与葡萄糖的反应产物对卷烟吸味的改善效果最好；⑤在相同反应条件下，葡萄糖与甘氨酸、丙氨酸、赖氨酸、谷氨酸和半胱氨酸的反应产物的增香效果亦不同，以与谷氨酸的反应产物的增香效果最好，可以明显改善低档卷烟的吸味。
3 小结主要考察了反应原料、反应温度、反应时间、pH值和其它成分对Maillard 反应产物加香效果的影响，并对反应原料加不加乙醛的Maillard反应产物的致香成分进行了GC/MS分析，确定了由谷氨酸与葡萄糖合成烟草增香剂的较佳条件：谷氨酸与葡萄糖的摩尔比1∶2，pH值7～8，反应温度100℃，反应时间2h，合成了具有特定风味的棕色化反应产物。