CN104946398A - 一种通过节杆菌处理菠萝汁制备烟用菠萝香料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通过节杆菌处理菠萝汁制备烟用菠萝香料的方法，属于烟草技术领域，涉及烟用香料的制备方法。本发明以菠萝为原料，通过节杆菌处理菠萝汁，降解其纤维素，转化为在卷烟中具有细腻柔和烟气的作用的酸类物质，得到新型烟用菠萝香料；经节杆菌处理后，降低了纤维素含量，使得香料过滤方便，滤液澄清，得到一种去除现有缺点的优质烟用香料，并获得经济、高效且可定向生产天然烟用香料的新途径。
Description
技术领域
本发明涉及烟用香料技术领域，具体涉及一种通过节杆菌处理菠萝汁制备烟用菠萝香料的方法。
背景技术
菠萝(Ananas comosus)又名黄梨、凤梨，为多年生草本植物，也是热带水果之一。菠萝果实品质优良，营养丰富，含有大量的果糖，葡萄糖，维生素B、C，磷，柠檬酸和蛋白酶等物质。菠萝因其富含的糖类物质和特色的果甜香气，在香精香料行业具有广泛的应用前景。以菠萝为原料制备烟用香原料，在卷烟中具有柔和细腻烟气的效果，并赋予卷烟特色的果香和甜香香韵。然而，水果中含有的大量纤维素，会给卷烟带来刺激性和残留的负面效果。而且这些高分子物质的存在，在制备香料的过程中会带来过滤速度较慢，不易除去，香料贮存期间易出现泥状沉降物等工艺难题。因此，去除菠萝中的部分纤维素物质能够有效的提高特色烟用菠萝香料的品质。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供了一种通过节杆菌处理菠萝汁制备烟用菠萝香料的方法。本发明以菠萝为原料，通过节杆菌处理菠萝汁，降解其纤维素，转化为在卷烟中具有细腻柔和烟气的作用的酸类物质，得到新型烟用菠萝香料。而且，经节杆菌处理后，降低了纤维素含量，使得香料过滤方便，滤液澄清，解决了上述常规菠萝烟用香料存在的问题，得到一种去除现有缺点的优质烟用香料。
本发明提供了一种通过节杆菌处理菠萝汁制备烟用菠萝香料的方法，包括以下步骤：
(1)、取新鲜菠萝打浆处理得到菠萝汁，在无菌条件下，按重量比为0.005～0.05％将节杆菌接种于菠萝汁中；
(2)、将接种后的菠萝汁经发酵、分离纯化后，提取上清液；
(3)、将步骤(2)所得上清液经减压浓缩、醇沉、离心后，再提取上清液进行再次浓缩，得烟用菠萝香料。
进一步地：步骤(1)所述菠萝汁灭菌15～30min，所述节杆菌按节杆菌制剂和无菌水质量比为1：100配制。
进一步地：步骤(2)所述发酵是在pH值为5～8，搅拌转速为50～100rpm，通气量为0.2～1VVM，温度为20～45℃条件下发酵5～12d；所述分离纯化是用500～9000rpm的离心速率，离心处理10～60min。
进一步地：步骤(3)所述减压浓缩是将上清液在温度为50～80℃，浓缩压力为0.01～0.2个大气压条件下浓缩至相对密度为1.100～1.150g/cm3；所述醇沉是加入浓缩液重量1～3倍的95％乙醇，搅拌10～40min，在0℃～30℃下静置8～24h；所述离心处理是用离心速率为500～9000rpm处理10～60min；所述再次提取是将上清液浓缩至相对密度为1.20～1.30g/cm3得烟用菠萝香料。
更进一步地：将菠萝汁灭菌20min，按重量比0.01％将节杆菌接种于菠萝汁中；在pH值为6，搅拌转速为80rpm，通气量为0.5VVM，发酵温度为35℃条件下发酵8d；用离心速率为3000rpm，离心处理30min进行分离纯化，取上清液在温度为60℃，浓缩压力为0.1个大气压条件下浓缩至相对浓度为1.120g/cm3；再加入浓缩液重量2倍的95％乙醇，搅拌30min，在温度为15℃条件下静置12h进行醇沉；然后用离心速率为3000rpm处理30min，取上清液再次浓缩至相对密度为1.2503g/cm3，得烟用菠萝香料。
工作原理：节杆菌能够产生大量的毛霉菌，能够高效降解天然植物中的纤维素，产生酸类物质，这些物质在卷烟中具有细腻柔和烟气的作用。
本发明的有益效果是：本发明以菠萝为原料，通过节杆菌处理菠萝汁，降解其纤维素，转化为在卷烟中具有细腻柔和烟气的作用的酸类物质，得到新型烟用菠萝香料。而且，经节杆菌处理后，降低了纤维素含量，使得香料过滤方便，滤液澄清，解决了上述常规菠萝烟用香料存在的问题，得到一种去除现有缺点的优质烟用香料，增加了烟用香料的品类。这种香料是传统香料生产法所不能生产的，本发明开辟了一条经济、高效且可定向生产天然烟用香料的新途径。
本发明方法制备的烟用菠萝香料在卷烟中具有丰富烟香、柔和烟气，改善口感和保润的作用。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步阐明，
一、一种通过节杆菌处理菠萝汁制备烟用菠萝香料的方法
实施例1：
1、菠萝汁的制备：取500g的新鲜菠萝，加入5倍体积的清水清洗两次。利用榨汁机将菠萝打浆处理，收集浆液，灭菌15min，得到菠萝汁；
2、节杆菌制剂的制备：按照节杆菌制剂(购于雅大集团科工贸有限公司)和无菌水质量比为1：100配成节杆菌生物制剂溶液；
3、接种：在无菌条件下，将节杆菌制剂接种于灭菌后的菠萝汁中，接种量为0.005％(重量比)；
4、发酵：将接种后的菠萝汁在pH值为5，搅拌转速为50rpm，通气量为0.2VVM，发酵温度为20℃条件下发酵12d；
5、分离纯化：将发酵后获得的发酵液用500rpm的离心速率，离心处理60min，取上清液；
6、浓缩：将上清液减压浓缩至1.100g/cm3，其中浓缩温度为50℃，浓缩压力为0.01个大气压；
7、醇沉：在浓缩液中加入浓缩液重量1倍的95％乙醇，搅拌40min，在0℃下静置8h；
8、离心：将醇沉后的浓缩液用500rpm的离心速率，离心处理60min，取上清液；
9、浓缩：将上清液浓缩至相对密度为1.2015g/cm3，得烟用菠萝香料。
实施例2：
1、菠萝汁的制备：取500g的新鲜菠萝，加入5倍体积的清水清洗两次。利用榨汁机将菠萝打浆处理，收集浆液，灭菌20min，得到菠萝汁；
2、节杆菌制剂的制备：按照节杆菌制剂(购于雅大集团科工贸有限公司)和无菌水质量比为1：100配成节杆菌生物制剂溶液；
3、接种：在无菌条件下，将节杆菌制剂接种于灭菌后的菠萝汁中，接种量为0.01％(重量比)；
4、发酵：将接种后的菠萝汁在pH值为6，搅拌转速为80rpm，通气量为0.5VVM，发酵温度为35℃条件下发酵8d；
5、分离纯化：将发酵后获得的发酵液用3000rpm的离心速率，离心处理30min，取上清液；
6、浓缩：将上清液减压浓缩至1.120g/cm3，其中浓缩温度为60℃，浓缩压力为0.1个大气压；
7、醇沉：在浓缩液中加入浓缩液重量2倍的95％乙醇，搅拌30min，在15℃下静置12h；
8、离心：将醇沉后的浓缩液用3000rpm的离心速率，离心处理30min，取上清液；
9、浓缩：将上清液浓缩至相对密度为1.2503g/cm3，得烟用菠萝香料。
实施例3：
1、菠萝汁的制备：取500g的新鲜菠萝，加入5倍体积的清水清洗两次。利用榨汁机将菠萝打浆处理，收集浆液，灭菌30min，得到菠萝汁；
2、节杆菌制剂的制备：按照节杆菌制剂(购于雅大集团科工贸有限公司)和无菌水质量比为1：100配成节杆菌生物制剂溶液；
3、接种：在无菌条件下，将节杆菌制剂接种于灭菌后的菠萝汁中，接种量为0.05％(重量比)；
4、发酵：将接种后的菠萝汁在pH值为8，搅拌转速为100rpm，通气量为1VVM，发酵温度为45℃条件下发酵5d；
5、分离纯化：将发酵后获得的发酵液用9000rpm的离心速率，离心处理10min，取上清液；
6、浓缩：将上清液减压浓缩至1.150g/cm3，浓缩温度为80℃，浓缩压力为0.2个大气压；
7、醇沉：在浓缩液中加入浓缩液重量3倍的95％乙醇，搅拌10min，在30℃下静置24h；
8、离心：将醇沉后的浓缩液用9000rpm的离心速率，离心处理10min，取上清液；
9、浓缩：将上清液浓缩至相对密度为1.3007g/cm3，得烟用菠萝香料。
二、本发明制备的烟用菠萝香料在卷烟中的作用评价：
将制备的烟用菠萝香料按以下方法评价其在卷烟中的作用：取一定浓度的菠萝香料，加入到200克的高、中、低档烟丝中(溶剂为水)。用密封塑料袋密封后，放入烘箱在50℃下烘30分钟后，在温度为22±1℃，湿度为60±1％环境下平衡2小时，然后卷制成烟支，以未添加菠萝香料的空白卷烟做对照评吸。
7人组成评吸小组，其中国家级评吸师一名，省级评吸师两名。评吸结果表明，菠萝香料具有丰富烟香、柔和烟气，改善口感和保润的作用，可以作为新型烟用香料进行使用。
以实施例1所制备的烟用菠萝香料为例，进行在卷烟中应用研究的说明。
1、烟用菠萝香料的物理指标检测：
按上述工艺开发的烟用菠萝香料的物理指标如下：
| 名称 | 烟用菠萝香料 |
| 外观 | 棕褐色半流动性膏状 |
| 香气 | 果甜香 |
| 相对密度(20/20℃) | 1.2015 |
| 折光指数(20℃) | 1.8357 |
| 乙醇中混溶度(25℃) | 1体积该提取物可溶于1-20体积的水溶液 |
| 铅含量(mg/kg) | ≤5.0 |
| 砷含量(mg/kg) | ≤1.0 |
2、将制备的烟用菠萝香料按以下方法评价其在卷烟中的作用：取一定浓度的菠萝香料，加入到200克的高、中、低档烟丝中(溶剂为水)。用密封塑料袋密封后，放入烘箱在50℃下烘30分钟后，在温度为22±1℃，湿度为60±1％环境下平衡2小时，然后卷制成烟支，以未添加菠萝香料的空白卷烟做对照评吸。
7人组成评吸小组，其中国家级评吸师一名，省级评吸师两名。评吸结果表明，菠萝香料具有丰富烟香、柔和烟气，改善口感和保润的作用，可以作为新型烟用香料进行使用。
按照同样评吸评价方法，将压榨的菠萝汁、未经节杆菌处理的烟用菠萝香料和本发明方法制备的烟用菠萝香料进行对比。未经节杆菌处理的烟用菠萝香料和本发明方法相比，仅少了节杆菌处理步骤，其他相同。结果列于下表。
| 样品名称 | 卷烟评价 |
| 压榨的菠萝汁 | 丰富烟香、柔和烟气，舌面有残留，喉部有刺激 |
| 未经节杆菌处理的烟用菠萝香料 | 丰富烟香，柔和烟气，略有残留和刺激 |
| 本发明方法制备的烟用菠萝香料 | 丰富烟香、柔和烟气，改善口感和保润 |
3、烟用菠萝香料透光率的对比
将压榨的菠萝汁、未经节杆菌处理的烟用菠萝香料和本发明方法制备的烟用菠萝香料进行透光率的检测。未经节杆菌处理的烟用菠萝香料和本发明方法相比，仅少了节杆菌处理步骤，其他相同。取不同处理后的烟用香料，以蒸馏水为对照，在650nm下测定透光率。对比结果列于下表。由表中数据可知，透光率越高，澄清度越好越清澈，保存期间越不易沉降；透光率越低，澄清度越差越浑浊，保存期间越易沉降。
| 样品名称 | 透光率(％T) |
| 压榨的菠萝汁 | 95.0 |
| 未经节杆菌处理的烟用菠萝香料 | 93.3 |
| 本发明方法制备的烟用菠萝香料 | 79.8 |
4、本发明方法制备的烟用菠萝香料的挥发性成分分析
色谱条件：色谱柱为HP-5MS，规格为50cm×0.25mm×0.25μm；载气为氮气，进气量为1.0mL/min；进样口温度为260℃；升温速度为50℃/min，5min升到250℃；进样量为1μL，不分流；IE离子源，70ev，扫描范围为50～650amu，传输线温度为250℃；使用WILEY和MAINLIB谱库检索。
样品处理条件：分别准确称取本发明制备的菠萝香料20.00g，置于500mL烧瓶中，加入200mL蒸馏水及少许沸石，用二氯甲烷同时蒸馏萃取3h，加入10.00g无水NA2SO4，摇匀，静置过夜，过滤，取续滤液用于GC/MS分析。
| 保留时间 | 英文名称 | 中文名称 | 相对含量 |
| 3.57 | Ethyl-2-Ethylbutyrate | 2-甲基丁酸甲酯 | 2.13 |
| 6.04 | Butanoic acid,ethyl | 丁酸乙酯 | 1.27 |
| ester | |||
| 6.62 | Ethyl pentanoate | 戊酸乙酯 | 1.12 |
| 8.43 | Ethyl-2-Methylbutyrate | 2-甲基丁酸乙酯 | 8.58 |
| 10.74 | methylcaproate | 己酸甲酯 | 4.53 |
| 11.06 | limonene | 柠檬烯 | 5.21 |
| 11.92 | Ethyl hexanoate | 己酸乙酯 | 22.45 |
| 14.43 | Oxalic acid | 草酸 | 2.39 |
| 15.58 | Methyl octanoate | 辛酸甲酯 | 12.56 |
| 16.46 | copaene | 古巴烯 | 2.65 |
| 17.19 | α-caryophyllene | α-石竹烯 | 2.74 |
| 20.01 | amber acid | 琥珀酸 | 0.82 |
| 25.09 | Geranylacetone | 香叶基丙酮 | 5.04 |
| 25.67 | n-Pentadecane | 十五烷 | 3.04 |
Claims (5)
1.一种通过节杆菌处理菠萝汁制备烟用菠萝香料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、取新鲜菠萝打浆处理得到菠萝汁，在无菌条件下，按重量比为0.005～0.05％将节杆菌接种于菠萝汁中；
(2)、将接种后的菠萝汁经发酵、分离纯化后，提取上清液；
(3)、将步骤(2)所得上清液经减压浓缩、醇沉、离心后，再提取上清液进行再次浓缩，得烟用菠萝香料。
2.根据权利要求1所述的一种通过节杆菌处理菠萝汁制备烟用菠萝香料的方法，其特征在于：步骤(1)中所述菠萝汁灭菌15～30min，所述节杆菌按节杆菌制剂和无菌水质量比为1：100配制。
3.根据权利要求1所述的一种通过节杆菌处理菠萝汁制备烟用菠萝香料的方法，其特征在于：步骤(2)中所述发酵是在pH值为5～8，搅拌转速为50～100rpm，通气量为0.2～1VVM，温度为20～45℃条件下发酵5～12d；所述分离纯化是用500～9000rpm的离心速率，离心处理10～60min。
4.根据权利要求1所述的一种通过节杆菌处理菠萝汁制备烟用菠萝香料的方法，其特征在于：步骤(3)中所述减压浓缩是将上清液在温度为50～80℃，浓缩压力为0.01～0.2个大气压条件下浓缩至相对密度为1.100～1.150g/cm3；所述醇沉是加入浓缩液重量1～3倍的95％乙醇，搅拌10～40min，在0℃～30℃下静置8～24h，所述离心处理是用离心速率为500～9000rpm离心处理10～60min；所述再次提取是将上清液浓缩至相对密度为1.20～1.30g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种通过节杆菌处理菠萝汁制备烟用菠萝香料的方法，其特征在于：将菠萝汁灭菌20min，按重量比为0.01％将节杆菌接种于菠萝汁中；在pH值为6，搅拌转速为80rpm，通气量为0.5VVM，发酵温度为35℃条件下发酵8d；用离心速率为3000rpm，离心处理30min进行分离纯化，取上清液在温度为60℃，浓缩压力为0.1个大气压条件下浓缩至相对浓度1.120g/cm3；再加入浓缩液重量2倍的95％乙醇，搅拌30min，在温度为15℃条件下静置12h进行醇沉；然后用离心速率为3000rpm处理30min，取上清液再次浓缩至相对密度为1.2503g/cm3，得烟用菠萝香料。
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