CN101940361A

CN101940361A - 一种废次烟叶的加工方法

Info

Publication number: CN101940361A
Application number: CN 201010506965
Authority: CN
Inventors: 周瑢; 孔浩辉; 胡静; 李峰; 韩冰
Original assignee: China Tobacco Guangdong Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Guangdong Industrial Co Ltd
Priority date: 2010-10-11
Filing date: 2010-10-11
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2030-10-11
Also published as: CN101940361B

Abstract

本发明涉及烟草加工领域，公开了一种废次烟叶的加工方法，即将废次烟叶与占废次烟叶重量0.05％-3％复合植物水解酶、0.05％-3％纤维素酶、0.05％-3％中性蛋白酶在pH值为4.5-6.0的缓冲液中反应4-8h，所述缓冲液与废次烟叶的体积质量比以ml/g计为5-10∶1，反应后过滤，取滤渣加水二次萃取，水与废次烟叶的体积质量比以ml/g计为2-4∶1，合并萃取液。对本发明所述方法和现有提取方法提取率和萃取物纯度进行测定，结果显示，本发明所述方法提取效率提高了25.2％，其中，挥发性成分总量相比于常规方法提取得到的挥发性成分提高了74.2％，主要香气成分新植二烯的含量提高了6倍。本发明所述加工方法用水量少，反应温度低，操作简单，降低了生产成本。

Description

一种废次烟叶的加工方法

技术领域

本发明涉及烟草加工领域，特别涉及一种废次烟叶的加工方法。

背景技术

我国烟草植物的种植面积位居世界首位，烟草种植与产品加工业在国民经济的发展中发挥着重要的作用。目前，国内外种植的烟草主要用于制作卷烟制品。作为烟草大国，在卷烟用的烟草种植和收购过程中，每年全国约有20万吨废次烟叶，约占全国烟叶总产量的13％，这些废次烟叶作为废物被处理，造成了浪费和污染，国外烟草行业面临同样的情况。

未能利用的废次烟叶的无序流动，给正常烟叶市场带来了隐患，同时造成大量的资源浪费。因此，废次烟叶的综合利用已成为国内外烟草行业重要的研究方向。

目前，对废次烟叶再利用的研究主要集中在三个方面：一是采用各种提取技术制备烟草香料；二是直接提取价值较高的化学成分，如茄尼醇、烟碱、烟草蛋白、果胶或烟草提取物等；三是造纸法制备烟草薄片。以上三种利用途径均需要对废次烟叶进行提取，因此，提高废次烟叶的萃取效率，特别是将废次烟叶中对烟气有不利影响的大分子物质，如蛋白质、淀粉等，分解为有用的小分子物质，如氨基酸、小分子糖类、小分子香气成分等，对废次烟叶的再利用至关重要。

萃取是造纸法烟草薄片制造工艺中的首道工序，也是关键工序之一，该工序的主要工艺任务就是经济高效地完成烟草原料中水溶性物质的提取，同时为下道浓缩和打浆工序分别提供合适的原料，即萃取液和纤维等不溶物。若萃取效率低，水溶性有效物质损耗大，同时会带来抄造工序白水恶化，不利于抄造；若单纯追求高萃取率，势必需要比较苛刻的萃取条件，如较高温度，耗用大量的水等，这样将给浓缩工序带来很大的压力，耗用大量蒸汽热，能耗增加。

目前提取废次烟叶的方法，多采用水作为萃取剂，与废次烟叶混合后，在一定温度反应，蒸发浓缩提取。但是该技术对反应温度、用水量都有较高要求，且萃取效率不高，萃取液中挥发性成分的含量少，蛋白淀粉等大分子含量过高，刺激性气味强，影响吸食的品质。

发明内容

本发明针对废次烟叶中有效成分萃取效率不高的问题，提供一种废次烟叶的加工方法，大幅提高废次烟叶中挥发性成分的萃取效率。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种废次烟叶的加工方法，废次烟叶与占废次烟叶重量0.05％-3％复合植物水解酶、0.05％-3％纤维素酶、0.05％-3％中性蛋白酶在pH值为4.5-6.0的缓冲液中反应4-8h，所述缓冲液与废次烟叶的体积质量比以ml/g计为5-10∶1，反应后过滤，滤渣加水二次萃取，所加水与废次烟叶的体积质量比以ml/g计为2-4∶1，合并萃取液。

本发明所述方法对废次烟叶进行酶处理，所述酶为占废次烟叶重量0.05％-3％复合植物水解酶、0.05％-3％纤维素酶、0.05％-3％中性蛋白酶包括复合植物水解酶、纤维素酶和中性蛋白酶。

复合植物水解酶Viscozyme L是多种酶的混合物，含有很强的果胶裂解酶和各种碳水化合物酶，包括阿拉伯聚糖酶、纤维素酶、葡聚糖酶、半纤维素酶和木聚糖酶等。该酶还对支链型果胶类似物如在大豆细胞壁中发现的纤维素具有活性，常用的复合植物水解酶为经选育的曲霉属(Aspergillus aculeatus)菌株生产。

纤维素酶(cellulase)是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶活力。纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中。细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。一般用于生产的纤维素酶来自于真菌，比较典型的有木酶属(Trichoderma)、曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillium)。由于真菌纤维素酶产量高、活性大，故在畜牧业和饲料工业中应用的纤维素酶主要是真菌纤维素酶。

中性蛋白酶是由枯草芽孢杆菌经发酵提取而得的，属于一种内切酶，可用于各种蛋白质水解处理。在一定温度、PH值下，能将大分子蛋白质水解为氨基酸等产物。可广泛应用于动植物蛋白的水解。利用中性蛋白酶的酶促反应，可把动植物的大分子蛋白质水解成小分子肽或氨基酸。

作为优选，本发明中，为酶促反应提供合适反应条件的缓冲溶液包括醋酸-醋酸钠缓冲溶液、磷酸氢二钠-盐酸缓冲溶液、柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液、乙酸-乙酸钠缓冲溶液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中的任意一种。

为了使酶促反应达到最佳反应条件，所述缓冲溶液的pH值优选为5.4。

更优选地，缓冲溶液选取柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液。

在本发明中，为了提供酶促反应合适的反应条件，所述缓冲溶液与所述废次烟叶的体积质量比以ml/g计为5-10∶1。

本发明所提供的方法，废次烟叶与酶的酶促反应温度为30-50℃。

优选地，废次烟叶与酶制剂混合，酶促反应在45℃的条件下进行。

在本发明中，废次烟叶与酶制剂混合，酶促反应时间为4-8h。

优选地，废次烟叶与酶制剂混合后，酶促反应5h。

为了有效萃取废次烟叶中的水溶性成分，本发明所述方法二次加水萃取，优选萃取时间为10-60min；所加水与废次烟叶的体积质量比以ml/g计为3∶1。

本发明采用酶制剂进行酶促反应，所述酶包含复合植物水解酶、纤维素酶和中性蛋白酶，且废次烟叶与三种酶的质量体积比为0.05-3∶0.05-3∶0.05-3∶100，废次烟叶混合酶解后，使其提取效率从45.3％提高到56.7％。

本发明所述方法将废次烟叶中对烟叶香气和品质有不利影响的大分子物质分解为可再利用的小分子物质和小分子香气成分，提高了废次烟叶的有效利用率，挥发性成分总量为4.326-4.970μg/g，平均值为4.591μg/g，相比于常规方法提取得到的挥发性成分总量2.636μg/g，提高了74.2％，挥发性成分包括糠醇、糠醛、r-丁内酯、柠糠酸酐、苯甲醇、甲基苯甲醇、泛酰内酯、2-乙酰基吡咯、苯乙醇、麦芽酚、苯甲酸、茄酮、5-羟甲基糠醛、4-乙烯基愈创木酚、尼古丁、降茄二酮、麦斯明、对羟基苯乙醇、巨豆三烯酮、二氢猕猴桃内酯、4-羟基-3-甲氧基苯乙醇、新植二烯、3-羟基-β-二氢大马酮、氧代-α-紫罗兰醇、2-叔丁基-4-甲基苯酚、5-(1-哌啶)-2-呋喃甲醛、可替宁等。

在本发明所述方法制得的浓缩提取液中，新植二烯的含量为1.366-1.779μg/g，平均值为1.536μg/g，相比于常规方法提取得到的新植二烯的含量0.121μg/g，提高6-8倍；新植二烯是烟叶形成清香特色的主要因素之一，在烟草挥发性成分中含量最大，是一种C₂₀聚类异戊二烯，为烟草中一种重要的致香物质，具有清香气，有一种弱的令人愉悦的气味，但香气较弱，可进一步分解转化形成小分子香气成分，能增加烤烟香气，提高烤烟品质。

本发明所述方法加酶提取作用温度从常规方法的65℃降低到30-50℃，比常规提取作用温度低15℃以上，用水量大大减少，降低了生产成本；综合对比，加酶处理在用水量、作用温度、及提取效率方面优于常规提取，且节约了原料，提取液中有效物质成分丰富，香味对比常规方法得到的提取液充足，可增加所制备的烟草薄片吸食的愉悦感。

具体实施方式

本发明公开了一种废次烟叶的加工方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

下面结合实施例，进一步阐述本发明：

实施例1：本发明所述加工方法处理废次烟叶

将原料废次烟叶手工切丝，在40℃烘箱烘5h后，将其捏碎，放置过夜后密封袋存放备用。

取30g碎烟叶置于500mL三角瓶中，加入300mL pH值为5.4的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液。再加入0.04g复合植物水解酶、0.08g纤维素酶、0.04g中性蛋白酶，以上三种酶均购自诺维信(中国)生物技术有限公司。45℃气浴摇床振荡反应5h，过滤，加入100mL水，常温振荡萃取20min，合并萃取液，减压旋转蒸发浓缩至25mL，得到浓缩萃取液。

实施例2：本发明所述加工方法处理废次烟叶

取40g碎烟叶置于500mL三角瓶中，加入200mL pH值为4.6的磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液。再加入0.02g复合植物水解酶Viscozyme L、0.04g纤维素酶(真菌纤维素酶)、0.02g中性蛋白酶，以上三种酶均购自诺维信(中国)生物技术有限公司。50℃气浴摇床振荡反应7h，过滤，加入80mL水，常温振荡萃取40min，合并萃取液，减压旋转蒸发浓缩至25mL，得到浓缩萃取液。

实施例3：本发明所述加工方法处理废次烟叶

取20g碎烟叶置于500mL三角瓶中，加入160mL pH值为4.8的乙酸-乙酸钠缓冲溶液。再加入0.04g复合植物水解酶、0.08g纤维素酶、0.04g中性蛋白酶，30℃气浴摇床振荡反应8h，过滤，加入60mL水，常温振荡萃取60min，合并萃取液，减压旋转蒸发浓缩至25mL，得到浓缩萃取液。

实施例4：本发明所述加工方法处理废次烟叶

取40g碎烟叶置于500mL三角瓶中，加入300mL pH值为5.8的磷酸氢二钠-盐酸缓冲溶液。再加入0.4g复合植物水解酶、0.8g纤维素酶、0.4g中性蛋白酶，35℃气浴摇床振荡反应4h，过滤，加入120mL水，常温振荡萃取50min，合并萃取液，减压旋转蒸发浓缩至25mL，得到浓缩萃取液。

实施例5：本发明所述加工方法处理废次烟叶

取40g碎烟叶置于1000mL三角瓶中，加入240mL pH值为6.0的柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲溶液。再加入0.32g复合植物水解酶、0.64g纤维素酶、0.32g中性蛋白酶，50℃气浴摇床振荡反应6h，过滤，加入75mL水，常温振荡萃取45min，合并萃取液，减压旋转蒸发浓缩至25mL，得到浓缩萃取液。

实施例6：现有方法处理废次烟叶

取40g碎烟叶置于500ml三角瓶中，加入6倍体积的水，65℃气浴摇床振荡萃取20min，如此萃取3次，合并萃取液，减压旋转蒸发浓缩至25ml。

实施例7：本发明所述方法与现有方法比较

萃取率：将萃取前碎烟叶及萃取结束后不溶残渣在100℃烘箱烘至衡重，以萃取前后物料的绝对干重计算萃取率。

计算公式：萃取率＝萃取后物料干重/萃取前物料干重×100％

挥发性成分测定：在浓缩萃取液中加入100mL二氯甲烷，移入分液漏斗，萃取三次，合并二氯甲烷反萃液，旋转蒸发浓缩至1mL，气质联用分析其中挥发性成分。采用GC/MS对上述样品进行分析。

GC条件如下：色谱柱：DB-FFAP(30m×0.25mm i.d×0.25μm)；载气：He，流量1.0mL/min；分流比30∶1；进样量为1μL；进样口温度：250℃；程序升温：60℃，维持2min，5℃/min升至250℃，维持10min。MS条件如下：传输线温度：260℃；离子源温度：230℃；四级杆温度：150℃；电离电压：70eV；质量数范围：50～550amu；MS谱库：Wiley05+Nist08串联检索；采用丙酸苯乙酯内标法定量。

对实施例1-6制得的样品中挥发性成分糠醇、糠醛、r-丁内酯、柠糠酸酐、苯甲醇、甲基苯甲醇、泛酰内酯、2-乙酰基吡咯、苯乙醇、麦芽酚、苯甲酸、茄酮、5-羟甲基糠醛、4-乙烯基愈创木酚、尼古丁、降茄二酮、麦斯明、对羟基苯乙醇、巨豆三烯酮、二氢猕猴桃内酯、4-羟基-3-甲氧基苯乙醇、新植二烯、3-羟基-β-二氢大马酮、氧代-α-紫罗兰醇、2-叔丁基-4-甲基苯酚、5-(1-哌啶)-2-呋喃甲醛、可替宁含量进行测定，见表1，表1中本发明提供提取方法栏示实施例1-5所述方法的平均值；常规提取方法即实施例6的方法。

表1常规提取及本发明所述加工方法萃取液中的主要挥发性成分

并对实施例1-5所述方法与现有技术的方法即实施例6的方法中进行比较，结果如表2所示。

表2本发明提供的方法与常规方法提取效果的比较

本发明所述方法的提取率为50.3-65.1％，平均值为56.7％，相比于常规方法的提取率45.3％，提高了25.2％；在本发明所述方法制得的浓缩提取液中，挥发性成分总量为4.326-4.970μg/g，平均值为4.591μg/g，相比于常规方法提取得到的挥发性成分总量2.636μg/g，提高了74.2％；在本发明所述方法制得的浓缩提取液中，新植二烯的含量为1.366-1.779μg/g，平均值为1.536μg/g，相比于常规方法提取得到的新植二烯的含量0.121μg/g，提高了624.5％；本发明提供的方法将用水量从常规方法的240mL减少为80-200mL，将提取温度从65℃降低至30-50℃，显著降低了提取过程中的生产成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种废次烟叶的加工方法，其特征在于，废次烟叶与占废次烟叶重量0.05％-3％复合植物水解酶、0.05％-3％纤维素酶、0.05％-3％中性蛋白酶在pH值为4.5-6.0的缓冲液中反应4-8h，所述缓冲液与废次烟叶的体积质量比以ml/g计为5-10∶1，反应后过滤，滤渣加水二次萃取，所加水与废次烟叶的体积质量比以ml/g计为2-4∶1，合并萃取液。

2.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述缓冲溶液选自醋酸-醋酸钠缓冲溶液、磷酸氢二钠-盐酸缓冲溶液、柠檬酸-氢氧化钠-盐酸缓冲液、乙酸-乙酸钠缓冲溶液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲溶液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中的任意一种。

3.如权利要求1或2所述的加工方法，其特征在于，所述缓冲溶液的pH值为5.4。

4.如权利要求1或2所述的加工方法，其特征在于，所述缓冲溶液与所述废次烟叶的体积质量比以ml/g计为5-10∶1。

5.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述反应时间为4-8h。

6.如权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述反应时间为5h。

7.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述反应温度为30-50℃。

8.如权利要求7所述的加工方法，其特征在于，所述反应温度为45℃。

9.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述加水萃取时间为10-60min。

10.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所加水与废次烟叶的体积质量比以ml/g计为3∶1。