CN102604900A - 烟梗处理复合酶制剂及烟梗处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烟梗处理复合酶制剂及烟梗处理方法。该用于烟梗处理的复合酶制剂，由以下重量百分比的原料组成：中性蛋白酶1％～4％；纤维素酶1％～4％；果胶酶1％～4％；漆酶3％～8％；烟碱脱氢酶1％～2％；及余量的水。上述复合酶制剂利用复合酶系之间的协同效应进行处理烟梗，可使烟梗中的梗蜡、油脂、果胶质、淀粉、蛋白质、纤维素和木质素部分降解，由于烟梗的结构和组成发生了变化，理化性质也随之变化，进而达到降低香烟的木质气和刺激性气味、改善吸味、提高内在质量与外在品质的目的。
Description
技术领域
本发明涉及卷烟生产工艺，特别是涉及一种烟梗处理复合酶制剂及烟梗处理方法。
背景技术
烟梗是烟叶的重要组成部分，通过梗叶分离后，可制得占烟叶总重25％左右的烟梗。烟梗的化学成分的性质基本与叶片相同，但含量上差异较大，导致用烟梗所制成的梗丝在燃吸过程中香气不足，吸味平淡，刺激性和劲头较小，杂气较重，尤其是木质性杂气重。目前对于烟梗的利用主要是将其制成高填充力的梗丝，作为卷烟的填充性原料，从而发挥梗丝较强的支撑作用，增加烟丝的填充力和燃吸时空气的透过量，达到降低消耗，提高烟支燃烧性的目的。这种方式只是对烟梗的物理性状进行了改变，但没有改变其化学成分，因此降低木质杂气和刺激性的程度有限，导致烟梗的利用效率仍然较低。
酶作为一种生物催化剂，具有选择性强，催化效率高、作用条件温和等特点。利用复合酶改善烟梗内在品质，可以进一步提高梗丝在卷烟配方中的适用性，既可以达到降低卷烟成本，又有利于节能环保。然而，传统的使用复合酶来处理烟梗的工艺较为复杂，而且需要大量水对烟梗浸泡，浸泡过程中多数致香物质溶于水后随水流失，减少了烟梗本身的致香物质含量。
发明内容
基于此，有必要提供一种工艺简单且能改善烟梗内在品质的烟梗处理复合酶制剂及烟梗处理方法。
一种用于烟梗处理的复合酶制剂，由以下重量百分比的原料组成：
中性蛋白酶 1％～4％；
纤维素酶 1％～4％；
果胶酶 1％～4％；
漆酶 3％～8％；
烟碱脱氢酶 1％～2％；及
余量的水。
在其中一个实施例中，所述用于烟梗处理的复合酶制剂由以下重量百分比的原料组成：
中性蛋白酶 3％～4％；
纤维素酶 2％～3％；
果胶酶 2％～4％；
漆酶 5％～8％；
烟碱脱氢酶 1％～2％；及
余量的水。
一种烟梗处理方法，包括如下步骤：
以质量百分比，按照以下原料配制复合酶制剂：
中性蛋白酶 1％～4％；
纤维素酶 1％～4％；
果胶酶 1％～4％；
漆酶 3％～8％；
烟碱脱氢酶 1％～2％；及
余量的水；
将所述复合酶制剂与水以1∶9的质量比混合成混合液，均匀地喷洒到烟梗上；及
在温度为25～60℃，湿度为50～80％的条件下放置1～3小时。
在其中一个实施例中，所述复合酶制剂由以下重量百分比的原料组成：
中性蛋白酶 3％～4％；
纤维素酶 2％～3％；
果胶酶 2％～4％；
漆酶 5％～8％；
烟碱脱氢酶 1％～2％；及
余量的水。
在其中一个实施例中，每100kg烟梗喷洒5kg所述混合液。
上述处理方法工艺简单，利用复合酶系之间的协同效应进行处理烟梗，可使烟梗中的梗蜡、油脂、果胶质、淀粉、蛋白质、纤维素和木质素部分降解，由于烟梗的结构和组成发生了变化，理化性质也随之变化，进而达到降低香烟的木质气和刺激性气味、改善吸味、提高内在质量与外在品质的目的。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
根据对烟梗化学成分及烟梗加工工艺的分析，本发明提供的一实施方式的用于烟梗处理的复合酶制剂，由以下重量百分比的原料组成：
中性蛋白酶 1％～4％；
纤维素酶 1％～4％；
果胶酶 1％～4％；
漆酶 3％～8％；
烟碱脱氢酶 1％～2％；及
余量的水。
中性蛋白酶是水解蛋白质肽键的一类酶的总称。利用中性蛋白酶的酶促反应，可把植物的大分子蛋白质水解成小分子肽或氨基酸。烟梗中的蛋白质对烟梗质量影响较大，蛋白质含量高，则烟气强度过大，香气和气味变差，产生辛辣味、苦味和刺激性。而且蛋白质含量高，燃吸时会产生一种燃烧羽毛般的蛋白质臭味。同时蛋白质的水解产物和进一步转化的产物是许多烟草香气物质的原始物质。通过加入外源中性蛋白酶，可以有效调节烟梗中蛋白质的含量，从而赋予烟梗充足的香气物质，平衡糖过多而产生的烟味平淡。
纤维素酶是水解纤维素生成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称。纤维素酶中往往伴生木聚糖酶和甘露聚糖酶等半纤维素酶活力。
纤维素是烟梗的主要结构成分。纤维素对烟梗燃烧性有好作用，可使持火力增加。但是，烟草配方中高纤维素含量一般对燃吸品质具有副作用，赋予烟气一种尖刺的刺激性和一种“烧纸”的气味，烟气灼热粗糙，会产生呛咳。纤维素热解，在300～500℃范围内，主要生成了2，5-二甲基呋喃、5-甲基糠醛、1，6-脱水-β-吡喃葡萄糖和5-羟甲基糠醛；在500～600℃，主要生成了苯乙酮、2-甲基苯并呋喃、甲基儿茶酚、甲苯和苯等；超过600℃，主要热解生成稠环芳烃(PAH)，如荼酚、荼、9H-芴酮、蒽、荧蒽等。其中，酚类是纤维素热解产物的主要成分，这些化合物的吸味与带有烟熏气味的食品香料类似；吡喃葡萄糖及其他类似的化合物具有抽烟时焦糖样的特征香气和吸味(Heath和Reinecciuss 1986年)；稠环芳烃(PAH)有致癌作用。因此，通过纤维素酶处理的烟梗可以减少纤维素对燃吸品质的不利影响，同时提高总糖含量，调节糖碱比。此外由于破坏了烟梗细胞壁的结构，有利于其它酶作用于烟梗。
果胶酶的主要功能是通过裂解或β消去作用切断果胶质中的糖苷键，使果胶裂解成多聚半乳糖醛酸。果胶质是亲水性胶体物质，通过渗透作用吸收水分，对烟梗的吸湿性和弹性起一定作用。果胶质含量高的烟梗对空气相对湿度要求较高，空气相对湿度高时，烟梗吸湿变软，自然发热现象进行激烈，甚至导致起热、霉变；空气相对湿度低时，烟梗放湿，变硬变脆，容易破碎。而且果胶质燃烧后产生有毒和有刺激性气味气体，同时较高的果胶质还会导致卷烟焦油量升高。通过加入果胶酶，可以使原果胶充分转化成可溶态物质，使香气更容易透发出来，同时减少燃烧时的青杂气。
漆酶是一种含铜的多酚氧化酶，属铜蓝氧化酶(blue multicupper oxidase)家族，主要分布于植物和真菌，在动物、细菌和昆虫中也发现有漆酶的存在。
漆酶催化氧化的底物十分广泛，与其它酶类相比具有底物非特异性，其作用的底物包括酚类及其衍生物，芳胺及其衍生物，羧酸及其衍生物，甾体激素和生物色素，金属有机化合物，其他非酚底物等共计250多种化合物。目前漆酶在造纸工业、生物合成、食品工业、环境治理和生物传感器等领域展现了巨大的应用潜力。
漆酶蛋白分子一般含有四个铜原子，分别为I型Cu2+(T1Cu)和II型Cu2+(T2Cu)各一个，III型Cu2 4+(T3Cu)两个，II型和III型铜相临近，形成一个三核中心，参与氧分子的还原和水分子的形成。在催化反应过程中，I型铜首先从底物捕获电子并通过高度保守的His-Cys-His三肽序列传递至II型和III型铜所形成的三核铜簇中心，在三核铜簇中心还原一分子氧为两分子水；底物失去电子后形成自由基，进而参与漆酶催化的氧化反应(如成醌反应)或非酶催化反应(如水合或聚合反应)。
漆酶是降解木质素的酶系之一，能够帮助打破植物的生物质抗降解屏障，对于木质纤维素的降解具有重要作用。木质素由苯丙烷单元通过碳-碳键和醚键聚合而成，由于碳-碳键的大量存在，一般的方法很难将木质素分子降解。自然界中，木质素总是和纤维素、半纤维素一起形成生物质抗降解屏障，抵抗酶和化学物质的侵袭。
漆酶能够帮助打破烟草的生物质抗降解屏障，促进烟梗内部有机物质的分解与催化，帮助微生物及其它酶类、化学物质进行作用。
绿原酸、芸香苷和莨菪亭是烟草中最主要的酚类物质，其中绿原酸占总多酚的75～90％。在烤烟中含有3％或更高的绿原酸、1％左右的芸香苷和少量的莨菪亭。漆酶能够有效作用于绿原酸等酚类物质将其氧化为醌，醌可自行发生聚合生成聚合多醌，烘烤时烟草中的聚合多醌一方面降解生成呋喃酮类、吡喃酮类等香气物质，另一方面可以与与氨基酸发生非酶棕色化反应，生成吡啶、吡嗪、吡咯等物质。它们产生坚果香或面包香，赋予烟草优雅的特征香味。
抽吸烟制品时，多酚类物质还可与口腔中唾液蛋白和糖朊结合，使口腔干燥、舌面发涩，余味不净。多酚与蛋白质结合的性质称为涩性，是多酚最重要的化学性质。漆酶的作用特性使其能够有效改善烟草的吃味。
优选的，漆酶可以为从烟草地土壤中筛选的高产漆酶的枯草芽孢杆菌经人工诱变优化后液体深层发酵生产的漆酶，在试验中发现此酶还有一定的脱氮能力，即在适当条件下，此酶可以催化NO3-、NO2-反应生成N2。在37℃恒温条件下，向NO3-溶液中加入此酶反应30h，其NO3-含量锐减70％以上。实验结果表明，在调制前向烟叶喷洒此酶，可以减少亚硝胺物质生成量的35％以上，在减害方面有显著的效果。
烟碱脱氢酶来源于具有降烟碱能力的嗜烟碱节杆菌，可通过氧化还原反应降解烟草中的烟碱。使用烟碱脱氢酶处理烟梗，在酶用量一定的情况下，烟碱的降低量随着作用时间得延长而增大，在作用时间一定的情况下，酶用量越大，烟碱降低量越大。因此烟草脱氢酶用于烟梗处理相比微生物法更具有可控制性，有利于提高卷烟的安全性。
将上述五种酶复合用于烟梗加工，通过多因素多水平正交实验，确定各种酶的更为优选的配比为：
中性蛋白酶 3％～4％；
纤维素酶 2％～3％；
果胶酶 2％～4％；
漆酶 5％～8％；
烟碱脱氢酶 1％～2％；及
余量的水。
应用复合酶处理烟梗，它们之间会发生协同效应，可充分破坏木质素、纤维素等结构，促进纤维素、半纤维素和木质素等转化，提高还原糖含量，促进风味成分的释放，改善其烟的吸食品质。
本发明提供的一实施方式的烟梗处理方法，包括如下步骤：
步骤一、配制复合酶制剂。
以质量百分比，按照以下原料配制复合酶制剂：
中性蛋白酶 1％～4％；
纤维素酶 1％～4％；
果胶酶 1％～4％；
漆酶 3％～8％；
烟碱脱氢酶 1％～2％；及
余量的水。
步骤二、将上述复合酶制剂与水以1∶9的质量比混合成混合液，均匀地喷洒到烟梗上。喷洒量可以根据烟梗的类型及质量适当灵活决定，优选的，每100kg烟梗喷洒5kg所述混合液。
步骤三、在温度为25～60℃，湿度为50～80％的条件下放置1～3小时，以使混合酶与烟梗充分作用反应。
步骤三之后，按照常规工艺对烟梗进行处理，例如烟梗回潮、打梗、洗梗、贮梗、烟梗二次增湿、压梗、搓梗及梗丝膨胀干燥等工序。吸附在烟梗上的酶在洗梗阶段失活，不会对烟梗品质造成不利影响，因此不必进行专门的灭酶处理。
上述处理工艺利用复合酶系之间的协同效应进行处理烟梗，可使烟梗中的梗蜡、油脂、果胶质、淀粉、蛋白质、纤维素和木质素部分降解，故可使梗丝色泽更加明快、手感松软、富有弹性，更加符合卷制的要求。再者，由于烟梗的结构和组成发生了变化，理化性质也随之变化，进而达到降低香烟的木质气和刺激性气味、改善吸味、提高内在质量与外在品质的目的。
以下通过具体实施例来进一步说明。
实施例一
复合酶制剂各组分的重量百分比分别为：中性蛋白酶3％、纤维素酶3％、果胶酶4％、漆酶8％、烟碱脱氢酶1％，水81％。
将复合酶制剂与水以1∶9混合得到混合液，每100kg烟梗在洗梗前均匀地喷洒5kg此混合液，温度25℃，湿度80％的条件下放置1小时，其余处理按常规工艺进行。
对本实施例处理所制得的梗丝与按照正常工艺制得的梗丝按照卷烟国标GB/T5606.1感官评吸打分，相比结果如下：
表1
| 项目 | 光泽 | 香气 | 谐调 | 杂气 | 刺激性 | 余味 | 合计 |
| 正常工艺 | 4 | 28 | 5 | 9 | 16 | 22 | 84 |
| 酶处理 | 5 | 30 | 6 | 11 | 18 | 22 | 92 |
由表1可知，经过本发明的技术方案处理的梗丝香气增加，杂气减少，刺激性降低，烟气更加柔和、谐调。
对本实施例处理所制得的梗丝与按照正常工艺制得的梗丝进行化学组成分析，相比结果如下：
表2
由表2可知，经过本实施例处理的梗丝木质素总糖、总氮、烟碱含量、木质素含量降低，致香物质增加，梗丝的品质得到提升。
实施例二
复合酶制剂各组分的重量百分比分别为：中性蛋白酶1％、纤维素酶1％、果胶酶1％、漆酶3％、烟碱脱氢酶1％，水93％。
将复合酶制剂与水以1∶9混合得到混合液，每100kg烟梗在洗梗前均匀地喷洒5kg此混合液，温度25℃，湿度80％的条件下放置1小时，其余处理按常规工艺进行。
按本实施例制得的梗丝香气饱满，杂气少，刺激性低，烟气柔和、谐调。其部分化学成分含量如下：
实施例三
复合酶制剂各组分的重量百分比分别为：中性蛋白酶4％、纤维素酶4％、果胶酶4％、漆酶8％、烟碱脱氢酶2％，水78％。
将复合酶制剂与水以1∶9混合得到混合液，每100kg烟梗在洗梗前均匀地喷洒5kg此混合液，温度45℃，湿度50％的条件下放置1小时，其余处理按常规工艺进行。
按本实施例制得的梗丝香气饱满，杂气少，刺激性低，烟气柔和、谐调。其部分化学成分含量如下：
实施例四
复合酶制剂各组分的重量百分比分别为：中性蛋白酶3％、纤维素酶2％、果胶酶2％、漆酶5％、烟碱脱氢酶2％，水86％。
将复合酶制剂与水以1∶9混合得到混合液，每100kg烟梗在洗梗前均匀地喷洒5kg此混合液，温度60℃，湿度65％的条件下放置2小时，其余处理按常规工艺进行。
按本实施例制得的梗丝香气饱满，杂气少，刺激性低，烟气柔和、谐调。其部分化学成分含量如下：
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种用于烟梗处理的复合酶制剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：
中性蛋白酶 1％～4％；
纤维素酶 1％～4％；
果胶酶 1％～4％；
漆酶 3％～8％；
烟碱脱氢酶 1％～2％；及
余量的水。
2.根据权利要求1所述的用于烟梗处理的复合酶制剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：
中性蛋白酶 3％～4％；
纤维素酶 2％～3％；
果胶酶 2％～4％；
漆酶 5％～8％；
烟碱脱氢酶 1％～2％；及
余量的水。
3.一种烟梗处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
以质量百分比，按照以下原料配制复合酶制剂：
中性蛋白酶 1％～4％；
纤维素酶 1％～4％；
果胶酶 1％～4％；
漆酶 3％～8％；
烟碱脱氢酶 1％～2％；及
余量的水；
将所述复合酶制剂与水以1∶9的质量比混合成混合液，均匀地喷洒到烟梗上；及
在温度为25～60℃，湿度为50～80％的条件下放置1～3小时。
4.如权利要求3所述的烟梗处理方法，其特征在于，所述复合酶制剂由以下重量百分比的原料组成：
中性蛋白酶 3％～4％；
纤维素酶 2％～3％；
果胶酶 2％～4％；
漆酶 5％～8％；
烟碱脱氢酶 1％～2％；及
余量的水。
5.如权利要求3所述的烟梗处理方法，其特征在于，每100kg烟梗喷洒5kg所述混合液。
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