CN103484245B

CN103484245B - 一种烟草内源性本香物质的定向复合提取方法

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Publication number: CN103484245B
Application number: CN201310429002.8A
Authority: CN
Inventors: 李永生; 徐清泉; 何文苗; 吴键; 吴继忠; 张勇刚; 唐恒杰; 陶丰; 金国强; 王勋
Original assignee: HANGZHOU LIQUN ENVIRONMENTAL PROTECTION PAPER Co Ltd; China Tobacco Zhejiang Industrial Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU LIQUN ENVIRONMENTAL PROTECTION PAPER Co Ltd; China Tobacco Zhejiang Industrial Co Ltd
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2033-09-18
Also published as: CN103484245A

Abstract

本发明涉及一种烟草内源性本香物质的定向复合提取方法，步骤如下：1）水提法从烟草中定向提取极性致香物质；2）超临界CO₂萃取法从烟草中定向提取非极性致香物质；3）乙醇提取法从烟草中定向提取中极性和弱极性致香物质；4）将极性致香物质、非极性致香物质与中极性和弱级性致香物质按照质量比配方1000∶0.1～5∶1～50比例进行调配。本发明所使用烟草原料为烟叶、烟丝或烟草加工过程中产生的颗粒细小的烟末、烟灰或烟梗等废弃物，“变废为宝”减少了对环境的污染；本发明提升再造烟叶的品质，增加香气量、提扬香韵、衬托自然烟香，降低烟气干燥感、增强烟气生津感、提高卷烟舒适度。

Description

一种烟草内源性本香物质的定向复合提取方法

技术领域

本发明涉及烟草领域，尤其涉及一种烟草内源性本香物质的定向复合提取方法。

背景技术

烟草中的化学成分众多。20世纪70年代以来，由于分析测试技术的发展，烟草中的化学成分不断的被发现。史宏志等2011年报道，经鉴定出的烟叶中化学成分有4992种，其中与烟草香味相关的有700余种。烟草中致香物质的分子里含有-OH、-CO、-NH和-SH等特定致香官能团，能给人的嗅觉以不同的剌激产生不同的香味。按照香味物质功能基团的不同，烟草香味物质可分为醇类、酸类、酮类、酯类和萜类等。烟草香味物质多是次生代谢产物，因此也可以按照次生代谢中香气前体物质分为胡萝卜素类、苯丙氨酸降解物、类西柏烷类降解物、梅拉德反应产物等类别。

在烟草的釆收和生产过程中会产生约25 %的废次烟末等下脚料不能使用，多被当做垃圾处理，给环境带来污染的同时也造成自然资源的极大浪费。针对废次烟末等下脚料的利用近年来国内外兴起了再造烟叶法。再造烟叶，又称作烟草薄片，它是利用废弃的烟梗、烟叶碎片、烟末等为原料，经过浸提、浓缩、分离、打浆、磨浆、抄造、烘干、加香工艺过程，制成性能优良的再造烟叶薄片，用作卷烟填充物，回用于卷烟生产。

再造烟叶在加工过程中会损失一部分烟草本香物质，需要添加一定量的烟草内源性香料来增加再造烟叶香气香味，提高烟味、减少木质气和辛辣感。废次烟末中含有新植二烯、烟碱、茄酮、大马酮、香叶基丙酮、巨豆三烯酮、β-紫罗兰酮、苯甲醛、苯甲醇、二氢猕猴桃内酯等烟草中有机酸、醇类、羰基类、酚类、萜烯类、糖类、氨基酸类的关键致香成分，说明废次烟末中含有大量的烟草重要致香成分，可以作为烟草香精的来源。

目前已有将废次烟末用水进行提取、浓缩，将水提浓缩液添加到再造烟叶中来提高再造烟叶的香气香味。水提法使用溶剂为水，提取过程经济性好、安全性高、操作性强，且对烟叶中糖类、氨基酸类、酚类等水溶性致香物质具有较好的提取效果，可以提高再造烟叶的香味。但烟草中存在大量低极性、挥发性的有机酸、萜烯类、醇类等关键致香成分采用水提其提取效果往往较差，且在提取、浓缩过程中挥发性的致香成分可能会破坏和损失，仅添加水提浓缩液的再造烟叶仍然存在香气不足的缺点。

超临界流体萃取技术具有传统提取方法无法比拟的高纯度、全天然、无溶剂残留和无污染等特点，现今已被广泛地应用于提取烟草中的精油和香料。烟草中的挥发性芳香成分中大多是非极性或弱极性化合物，在超临界CO₂中的溶解度很大，因而特别适合采用超临界CO₂来提取。用超临界CO₂萃取技术从烟草中萃取烟草致香成分，萃取得到的致香成分中含有的重要致香成分无论在成分还是相对百分含量上都比传统的溶剂萃取法萃取得到要大得多，将该精油用于卷烟加香可明显改变烟草的香味并抑制烟草的杂气。采用气相色谱仪和质谱联用仪对超临界CO₂萃取得到的产品进行分析,发现其中主要是非极性和弱极性化合物，且包含了许多重要的与卷烟的吸味有密切关系的致香成分。

文献和专利报道的了烟叶中致香成分的主要提取方法有水提法、醇提法、超临界萃取法、分子蒸馏法等。其文献和专利情况如下：

李雪梅等利用超临界CO₂从香料烟浸膏中提取烟草净油，确定了最佳的萃取工艺条件为萃取温度40～45℃，萃取压力为25～30 MPa，CO₂流量2～4 L/min，萃取时间3～5 h，在萃取的同时添加4%～8%(体积比)的某种混和溶剂作为夹带剂，可得到相当于原料粗膏量8%～10%的香料烟净油，实验结果还表明夹带剂是萃取烟草净油的一个至关重要的因素。

朱仁发等指出为了针对性的萃取所需的精油，可加入乙酸乙酯等夹带剂来降低CO₂的溶解性，提高其选择性，进而提高精油的萃取率。

中国专利（201010131371.5）“一种烟草中性香味成分的提取方法” 。其特征在于，将粉碎后的烟草装入超临界萃取釜中，然后冲入超临界CO₂ 流体并加压循环，调节萃取压力8 ～30MPa，温度35 ～60℃，萃取时间为1 ～3 小时；将烟草萃取后溶液进行两级减压分离，夹带剂为乙醇，一级分离釜填充的填料为沸石、4A 分子筛、离子交换树脂的混合物，一级分离釜的压力是10 ～20MPa，温度是35 ～55℃，二级分离釜的压力是4 ～6MPa，温度是35 ～45℃，分离后得到烟草中性香味成分，该提取方法获得本香物质为非极性物质，成分较为单一，无法达到复合香料及再造烟叶的生产需求，同时单一的技术无法完整体现本性物质的复合性特征。

中国专利（201110248504.1）“烟草连续提取的方法”。该专利特征在于烟草粉碎成粒径不少于20 目的粉末，加入相当于烟草体积10-30 倍的水介质，调节pH 值至9-13，并进行超声预处理，超声波功率不少于20kHz，超声预处理时间不少于20 分钟，得超声预处理液，再进一步提取烟碱、半纤维素、木质素、纤维素。该方法提取物质虽然较为彻底，但是工序较为复杂，提取物质较多较杂不适合再造烟叶的本香物质添加，同时较多物质的引入同样会破坏烟草的香味，且提取工序单一，本香物质提取特异性欠缺。

中国专利（201110183851.0）“一种烟草提取物颗粒的制备方法”。其特征在于一种烟草提取物颗粒的制备方法，先取烟叶和/ 或烟梗并将其切碎，用水或乙醇或乙醚为溶剂提取，经过沉降和过滤得到烟草提取液，再浓缩至相对密度1.00-1.30 并控制温度为20 ～40℃，得到烟草提取浓缩液或烟草浸膏；然后按质量比β- 环糊精：烟用香精为1 ～3:1，将烟用香精和β- 环糊精进行包合，包合时间为1/5 ～3 小时，得到香料与β-环糊精包合物，再将香料与β-环糊精包合物和烟草提取浓缩液共同喷雾干燥得到烟草喷雾干燥粉，随后添加至卷烟中以增加烟草香味，此发明单一的采用了水、醇或者乙醚作为提取试剂，然而后续添加的β-环糊精仅仅只是辅助本性物质的干燥颗粒成型的母体，缺乏非极性本性物质的调和，从而烟草的口感方面提升不明显。

中国专利（200910027400）“一种烟草提取物的制备方法及其应用”。所述烟草提取物的制备方法，以烟草为原料，经酶解、超声波提取、过滤、层析柱分离、减压浓缩步骤制得烟草提取物；所述烟草提取物用浓度80%的乙醇溶解，采用雾化方式喷加到烟丝中。该发明步骤较为繁琐很难大规模工业化生产，且单一方式所提取的香料成为单一，不能很好的满足再造烟丝的口感需求。

中国专利（201210412334.0）“一种烟草净油的制备方法”。取70g香料烟粗提浸膏与化工填料拌合均匀后装人萃取釜,进行超临界萃取，萃取温度40-45℃、压力25-30MPa在打入流速约为2-5L/min的超临界CO2的同时打入添加4-8%(体积比)夹带剂；达到萃取条件后，萃取时间3-5h，即得。化工填料可以为玻璃珠、拉西环或矩鞍环等瓷性填料。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明目的是提供一种烟草内源性本香物质的定向复合提取方法。该方法具有工艺简单，成本低，本香物质选择性好等优点，在再造烟叶的香味还原和提升方面优势明显，相比较单一的提取和添加本香物质技术，本发明可以解决再造烟叶的吸味不适、粗糙感和干燥感等缺陷，极大地提升再造烟叶的口感。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种烟草内源性本香物质的定向复合提取方法，该方法包括以下的步骤：

1）水提法从烟草中定向提取极性致香物质

烟草原料用3～9倍量水30～70℃提取0.5～2小时，提取1～3次；提取液浓缩至密度为1.1～1.3mg/mL；

2）超临界CO2萃取法从烟草中定向提取非极性致香物质

萃取条件为萃取釜压力为20～30MPa，萃取温度为35～45℃，萃取时间2～4小时，分离条件为分离釜压力为5～10 MPa，分离温度为35～50℃；

3）乙醇提取法从烟草中定向提取中极性和弱极性致香物质

乙醇提取法中乙醇浓度为60%～90%，乙醇用量为4～8倍量，提取温度为40～70℃，提取时间为1～2小时，提取1～2次，提取液浓缩至密度为1.1～1.3 mg/mL；

4）将极性致香物质、非极性致香物质与中极性和弱级性致香物质按照质量比配方1000∶0.1～5：1～50比例进行调配。

作为优选，所述的极性致香物质、非极性致香物质与中极性和弱级性致香物质的配方比例为1000∶2～3：20～30。

作为优选，所述的烟草原料为烟叶、烟丝或烟草加工过程中产生的颗粒细小的烟末、烟灰、烟碎片、烟梗或其他烟草废弃物中的一种或多种混合。

本发明是对再造烟叶及其烟草提取物的调制主要表现在某些不足的成分上进行适当的补充，而对于烟草本香的组分的调制办法总与天然烟草有差距。本发明通过一种采用水提法、超临界CO₂萃取法和乙醇提取法从烟草中定向复合提取烟草中内源性致香物质的方法及其在烟草制品加香中的应用，包括采用水提法从烟草中定向提取极性致香物质、超临界CO₂萃取法从烟草中定向提取非极性致香物质和乙醇提取法从烟草中定向提取中极性和弱极性致香物质的复合提取方法，再按照一定比例将极性致香物质、非极性致香物质和中极性和弱极性致香物质进行调配，然后将其复配致香香料添加到再造烟叶等烟草制品中，提升再造烟叶等烟草制品的品质，增加香气量、提扬香韵、衬托自然烟香，降低烟气干燥感、增强烟气生津感、提高卷烟舒适度，达到增香保润的目的。

本发明具有如下有益效果：

1. 本发明所使用烟草原料为烟叶、烟丝或烟草加工过程中产生的颗粒细小的烟末、烟灰或烟梗等废弃物，“变废为宝”减少了对环境的污染；

2. 本发明通过水提法、超临界CO₂萃取法和乙醇提取法定向复合提取致香物质的方法，定向复合地从烟草中提取出烟草内源性致香物质；

3. 本发明通过对烟草水提浓缩液、烟草超临界CO₂萃取物和乙醇提取浓缩液进行适当比调配，将其复配致香香料喷涂到再造烟叶中，提升再造烟叶的品质，增加香气量、提扬香韵、衬托自然烟香，降低烟气干燥感、增强烟气生津感、提高卷烟舒适度。

附图说明

图1为超临界CO₂萃取物GC－MS分析图。

图2为水提浓缩液GC－MS分析图。

图3为80%乙醇提取浓缩液GC－MS分析图。

具体实施方式

如前所述，根据前面所公开的内容，本领域的专业人员可最大限度地应用本发明。应当指出，本发明旨在提供一种烟草中致香物质的定向复合提取方法及其用途。在以下具体实施方式部分提供了足以证实所述烟草中致香物质的定向复合提取方法及其用途之后，本领域技术人员根据卷烟加香用途的常规技术，完全可以预料出本发明的烟草中致香物质的定向复合提取方法能够用于上述领域且能实现预期功能，因此下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1：

取废次烟灰40kg用280L水40℃搅拌提取1小时，过滤，提取液浓缩至密度为1.2g/mL，取水提浓缩液10000 g，添加至10 kg再造烟叶基片中，作为对照样品组。

实施例2：

取废次烟灰40kg用200L水50℃搅拌提取1小时，过滤，提取液浓缩至密度为1.2g/mL，水提浓缩液备用；取废次烟末3kg用超临界CO₂进行萃取，萃取条件为萃取釜压力为25MPa，萃取温度为40℃，CO₂流量为200L/小时，萃取时间为4小时；分离釜压力为5 MPa，分离温度为45℃，萃取后得115g萃取物；取废次烟灰10kg用40L80%乙醇50℃，提取时间为2小时，提取2次，提取液浓缩至密度为1.2 g/mL；取水提浓缩液10000 g、超临界CO₂萃取30 g和乙醇提取浓缩液200 g，两者混合均匀后添加至10 kg再造烟叶基片中，通过感官评吸，与对照样品组相比香气质感、香气量较对照样品均有所提升，烤烟香气表现的更清晰、自然一些。刺激、干净程度略有下降，润感保持良好。

实施例3：

取废次烟灰40kg用200L水40℃搅拌提取1小时，提取2次，过滤，提取液浓缩至密度为1.1g/mL，水提浓缩液备用；取废次烟灰6kg用超临界CO₂进行萃取，萃取条件为萃取釜压力为20MPa，萃取温度为35℃，CO₂流量为180L/小时，萃取时间为3小时；分离釜压力为5.5 MPa，分离温度为40℃，萃取后得265g萃取物；取废次烟灰10kg用80L60%乙醇70℃，提取时间为1小时，提取1次，提取液浓缩至密度为1.2 g/mL；取水提浓缩液10000 g、超临界CO₂萃取20 g和乙醇提取浓缩液150 g，两者混合均匀后添加至10 kg再造烟叶基片中，通过感官评吸，与对照样品组相比香气质感、香气量较对照样品均有所提升，烟香更透发、饱满一些，甜感有些显现，刺激、干净程度略有下降。

实施例4：

取废次烟灰30kg用210L水70℃搅拌提取1小时，提取2次，过滤，提取液浓缩至密度为1.2g/mL，取10kg烟梗用45L水70℃提取1小时，过滤，提取液浓缩至密度为1.22g/mL，然后将烟灰和烟梗浓缩液合并备用；取废次烟灰7kg用超临界CO₂进行萃取，萃取条件为萃取釜压力为30MPa，萃取温度为45℃，CO₂流量为180L/小时，萃取时间为3.5小时；分离釜压力为6.5 MPa，分离温度为45℃，萃取后得315g萃取物；取废次烟末10kg用60L90%乙醇70℃，提取时间为2小时，提取2次，提取液浓缩至密度为1.1 g/mL；取烟灰和烟梗水提浓缩液10000 g、超临界CO₂萃取50 g和乙醇提取浓缩液100 g，两者混合均匀后添加至10 kg再造烟叶基片中，通过感官评吸，与对照样品组相比香气质感、香气量较对照样品均有所提升，烟香更透发、饱满一些，甜感有些显现，刺激、干净程度略有下降。

实施例5：

取废次烟末40kg用320L水60℃搅拌提取2小时，提取2次，过滤，提取液浓缩至密度为1.2g/mL，浓缩液备用；取废次烟末4kg用超临界CO₂进行萃取，萃取条件为萃取釜压力为25MPa，萃取温度为40℃，CO₂流量为180L/小时，萃取时间为4小时；分离釜压力为5.5 MPa，分离温度为35℃，萃取后得215g萃取物；取废次烟灰10kg用70L60%乙醇70℃，提取时间为1.5小时，提取2次，提取液浓缩至密度为1.2 g/mL；取烟灰和烟梗水提浓缩液10000 g、超临界CO₂萃取40 g和乙醇提取浓缩液500 g，两者混合均匀后添加至10 kg再造烟叶基片中，通过感官评吸，与对照样品组相比香气质感、香气量较对照样品均明显提升，烟香更透发、饱满一些，甜感更显著，刺激、干净程度下降。

实施例6：

超临界CO₂萃取物GC－MS分析：取2mL样品与4mL二氯甲烷萃取，振荡，超声，静置分层，取下清夜，5000rpm离心，滤膜过滤，取1ml进样。仪器：Agilent GC/MS，其气相色谱图如图1所示。

超临界萃取样品中致香成分含量如下表：

超临界萃取物中含有大量烟草致香物质，其中有机酸类、酮类、酯类、醇类等成分含量较高。

实施例7：

水提浓缩液GC－MS分析：取2mL样品与4mL二氯甲烷萃取，振荡，超声，静置分层，取下清夜，5000rpm离心，滤膜过滤，取1ml进样。仪器：Agilent GC/MS，其气相色谱图如图2。从GC-MS图谱中来看，水提浓缩液中挥发性的致香成分含量极低。

实施例8：

80%乙醇提取浓缩液GC－MS分析：取2mL样品与4mL二氯甲烷萃取，振荡，超声，静置分层，取下清夜，5000rpm离心，滤膜过滤，取1ml进样。仪器：Agilent GC/MS，其气相色谱图如图3所示。

80%乙醇样品中致香成分含量如下表：

乙醇提取浓缩液中含有大量烟草致香物质，其中有机酸类、酮类、酯类、醇类等成分含量较高。

Claims

1.一种烟草内源性本香物质的定向复合提取方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：取废次烟灰30kg用210L水70℃搅拌提取1小时，提取2次，过滤，提取液浓缩至密度为1.2g/mL，取10kg烟梗用45L水70℃提取1小时，过滤，提取液浓缩至密度为1.22g/mL，然后将烟灰和烟梗浓缩液合并备用；取废次烟灰7kg用超临界CO₂进行萃取，萃取条件为萃取釜压力为30MPa，萃取温度为45℃，CO₂流量为180L/小时，萃取时间为3.5小时；分离釜压力为6.5 MPa，分离温度为45℃，萃取后得315g萃取物；取废次烟末10kg用60L90%乙醇70℃，提取时间为2小时，提取2次，提取液浓缩至密度为1.1 g/mL；取烟灰和烟梗水提浓缩液10000 g、超临界CO₂萃取50 g和乙醇提取浓缩液100 g，两者混合均匀后添加至10 kg再造烟叶基片中。