CN105176678A - 一种烟用甜菜香料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟用甜菜香料的制备方法，该方法包括以下步骤：1)甜菜汁的制备：将干净的甜菜打浆，收集浆液，灭菌处理，备用；2)果胶分解菌生物制剂的制备：将果胶分解菌制剂与无菌水按照质量比为1:90～1:110配成果胶分解菌生物制剂溶液；3)接种：在无菌条件下，将步骤2)中制备的果胶分解菌生物制剂溶液接种于步骤1)灭菌后的甜菜汁中，得到接种产物；其中，接种量为0.5～5％；4)发酵：将步骤3)得到的接种产物在pH值为5～8，温度为30～42℃条件下发酵，得到发酵液；5)将步骤4)得到发酵液进行提取，既得到烟用甜菜香料。甜菜汁经果胶分解菌处理后，纤维素含量降低，过滤方便，滤液澄清。
Description
技术领域
本发明涉及卷烟香精香料领域，具体地指一种烟用甜菜香料的制备方法。
背景技术
目前甜菜种植面积约占糖料作物的48％，仅次于甘蔗而位居第二。甜菜(Betavulgaris)，又名菾菜，二年生草本植物，根圆锥状至纺锤状，多汁。甜菜中水分占75％，固形物占25％；其中，固形物中蔗糖占16～18％，非糖物质占7～9％。非糖物质分为可溶性和不溶性两种：不溶性非糖主要是纤维素、半纤维素、原果胶质和蛋白质；可溶性非糖又分为无机非糖和有机非糖。甜菜根是食用砂糖的主要来源，甜菜的块根因其富含糖类物质，在香精香料行业具有广泛的应用前景。以甜菜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。然而，由于甜菜中含有大量纤维素，会给卷烟带来刺激性和残留的负面效果，因此，去除甜菜中部分纤维素物质能够有效的提高烟用甜菜香料的品质。
本发明以甜菜为原料，通过果胶分解菌处理甜菜汁，降解其果胶，转化为在卷烟中具有细腻柔和烟气作用的酸类物质。甜菜汁经果胶分解菌处理后，降低了果胶含量，使得香料过滤方便，滤液澄清。本发明解决了上述常规甜菜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，并获得经济、高效且可定向生产天然烟用香料的方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种烟用甜菜香料的制备方法，本发明以甜菜为原料，通过果胶分解菌处理甜菜汁，降解其果胶，转化为在卷烟中具有细腻柔和烟气作用的酸类物质，得到烟用甜菜香料。甜菜汁经果胶分解菌处理后，降低了果胶含量，使得香料过滤方便，滤液澄清。
本发明的技术方案：一种烟用甜菜香料的制备方法，包括以下步骤：
1)甜菜汁的制备：将干净的甜菜打浆，收集浆液，得到甜菜汁，将甜菜汁灭菌处理，备用；
2)果胶分解菌生物制剂的制备：将果胶分解菌制剂与无菌水按照质量比为1:90～1:110配成果胶分解菌生物制剂溶液；
3)接种：在无菌条件下，将步骤2)中制备的果胶分解菌生物制剂溶液接种于步骤1)灭菌后的甜菜汁中，得到接种产物；其中，接种量为0.5～5％；
4)发酵：将步骤3)得到的接种产物在pH值为5～8，温度为30～42℃下发酵，得到发酵液；
5)将步骤4)得到的发酵液进行提取，既得到烟用甜菜香料。
作为优选方案，所述步骤1)中甜菜汁灭菌处理时间为15～30min。
作为优选方案，所述步骤2)中果胶分解菌制剂与无菌水按照质量比为1:100配成果胶分解菌生物制剂溶液。
作为优选方案，所述步骤4)在发酵过程中搅拌转速为50～100rpm，通气量为0.2～1vvm，发酵时间为5～12d。
作为优选方案，所述步骤5)中发酵液的提取方法包括以下步骤：
a)纯化：将发酵液离心处理，取上清液；
b)浓缩：将步骤a)得到的上清液减压浓缩，得到浓缩液；
c)醇沉：向步骤b)得到的浓缩液中加入乙醇溶液，搅拌均匀，静置醇沉，得到醇沉液；
d)再纯化：将步骤c)得到的醇沉液离心处理，取上层清液；
e)再浓缩：将步骤d)得到的上层清液减压浓缩，既得到烟用甜菜香料。
作为优选方案，所述步骤5)中步骤b)的浓缩温度为50～80℃，浓缩压力为0.01～0.2个大气压，浓缩至1.1000～1.1500g/cm3。
作为优选方案，所述步骤5)的步骤c)在浓缩液中加入乙醇溶液，搅拌10～40min，在0～30℃下静置8～24h，得到醇沉液。
作为优选方案，所述步骤5)的步骤c)中乙醇溶液为95％的乙醇溶液，所述乙醇溶液与浓缩液的重量比为1:1～1:3。
作为优选方案，所述步骤5)中步骤e)中将上清液浓缩至1.2000～1.3100g/cm3。
作为优选方案，所述果胶分解菌为毛霉菌。毛霉菌购于雅大集团科工贸有限公司。毛霉菌能够产生大量的果胶酶，果胶酶能够高效降解天然植物中的果胶，产生酸类物质，产生的酸类物质在卷烟中具有细腻柔和烟气的作用。
本发明的优点在于：
第一，果胶分解菌能够产生大量的果胶酶，果胶酶能够高效降解天然植物中的果胶，本发明通过果胶分解菌生物制剂处理甜菜汁，降解其中的果胶，转化为在卷烟中具有细腻柔和烟气作用的酸类物质，该酸类物质在卷烟中具有细腻柔和烟气的作用；
第二，甜菜汁经果胶分解菌处理后，降低了果胶含量，使得香料过滤方便，滤液澄清，解决了上述常规甜菜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，是一种经济、高效且可定向生产天然烟用香料的制备方法。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
取500g的新鲜甜菜，加入5倍体积的清水清洗两次，利用榨汁机将甜菜打浆处理，收集浆液，灭菌15min，得到甜菜汁；将购于雅大集团科工贸有限公司的毛霉菌制剂与无菌水安质量比为1:100配成毛霉菌生物制剂溶液；在无菌条件下，将毛霉菌生物制剂溶液接种于灭菌后的甜菜汁中，接种量为甜菜汁重量的0.5％；在pH值为5，搅拌转速为50rpm，通气量为0.2VVM，发酵温度为30℃条件下发酵12d；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；将上清液减压浓缩至1.1001g/cm3，浓缩温度为50℃，浓缩压力为0.01个大气压；加入浓缩液重量1倍的95％乙醇溶液，搅拌40min，在0℃条件下静置8h；用500rpm的离心速率，离心处理60min，取上清液；将上清液浓缩至相对密度为1.2015g/cm3，得烟用甜菜香料。
实施例2
取500g的新鲜甜菜，加入5倍体积的清水清洗两次，利用榨汁机将甜菜打浆处理，收集浆液，灭菌20min，得到甜菜汁；将购于雅大集团科工贸有限公司的毛霉菌制剂与无菌水安质量比为1:100配成毛霉菌生物制剂溶液；在无菌条件下，将毛霉菌生物制剂溶液接种于灭菌后的甜菜汁中，接种量为甜菜汁重量的1％；在pH值为7，搅拌转速为80rpm，通气量为0.5VVM，发酵温度为35℃条件下发酵8d；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；将上清液减压浓缩至1.1201g/cm3，浓缩温度为60℃，浓缩压力为0.1个大气压；加入浓缩液重量2倍的95％乙醇溶液，搅拌30min，在15℃条件下静置12h；用3000rpm的离心速率，离心处理30min，取上清液；将上清液浓缩至相对密度为1.2503g/cm3，得烟用甜菜香料。
实施例3
取500g的新鲜甜菜，加入5倍体积的清水清洗两次，利用榨汁机将甜菜打浆处理，收集浆液，灭菌30min，得到甜菜汁；将购于雅大集团科工贸有限公司的毛霉菌制剂与无菌水安质量比为1:100配成毛霉菌生物制剂溶液；在无菌条件下，将毛霉菌生物制剂溶液接种于灭菌后的甜菜汁中，接种量为甜菜汁重量的5％；在pH值为8，搅拌转速为100rpm，通气量为1VVM，发酵温度为42℃条件下发酵5d；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；将上清液减压浓缩至1.1502g/cm3，浓缩温度为80℃，浓缩压力为0.2个大气压；加入浓缩液重量3倍的95％乙醇溶液，搅拌10min，在30℃条件下静置24h；用9000rpm的离心速率，离心处理10min，取上清液；将上清液浓缩至相对密度为1.3007g/cm3，得烟用甜菜香料。
实施例4
取500g的新鲜甜菜，加入5倍体积的清水清洗两次，利用榨汁机将甜菜打浆处理，收集浆液，灭菌25min，得到甜菜汁；将购于雅大集团科工贸有限公司的毛霉菌制剂与无菌水安质量比为1:90配成毛霉菌生物制剂溶液；在无菌条件下，将毛霉菌生物制剂溶液接种于灭菌后的甜菜汁中，接种量为甜菜汁重量的3％；在pH值为6，搅拌转速为70rpm，通气量为1VVM，发酵温度为40℃条件下发酵7d；将发酵后获得的发酵液用1000rpm的离心速率，离心处理30min，取上清液；将上清液减压浓缩至1.1505g/cm3，浓缩温度为80℃，浓缩压力为0.2个大气压；加入浓缩液重量3倍的95％乙醇溶液，搅拌10min，在30℃条件下静置24h；用9000rpm的离心速率，离心处理10min，取上清液；将上清液浓缩至相对密度为1.2805g/cm3，得烟用甜菜香料。
实施例5
取500g的新鲜甜菜，加入5倍体积的清水清洗两次，利用榨汁机将甜菜打浆处理，收集浆液，灭菌20min，得到甜菜汁；将购于雅大集团科工贸有限公司的毛霉菌制剂与无菌水安质量比为1:110配成毛霉菌生物制剂溶液；在无菌条件下，将毛霉菌生物制剂溶液接种于灭菌后的甜菜汁中，接种量为甜菜汁重量的1％；在pH值为6，搅拌转速为90rpm，通气量为0.5VVM，发酵温度为38℃条件下发酵12d；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；将上清液减压浓缩至1.1020g/cm3，浓缩温度为50℃，浓缩压力为0.01个大气压；加入浓缩液重量2倍的95％乙醇溶液，搅拌40min，在0℃条件下静置8h；用500rpm的离心速率，离心处理60min，取上清液；将上清液浓缩至相对密度为1.2015g/cm3，得烟用甜菜香料。
实施例6
取500g的新鲜甜菜，加入5倍体积的清水清洗两次，利用榨汁机将甜菜打浆处理，收集浆液，灭菌15min，得到甜菜汁；将购于雅大集团科工贸有限公司的毛霉菌制剂与无菌水安质量比为1:100配成毛霉菌生物制剂溶液；在无菌条件下，将毛霉菌生物制剂溶液接种于灭菌后的甜菜汁中，接种量为甜菜汁重量的2％；在pH值为8，搅拌转速为50rpm，通气量为1VVM，发酵温度为45℃条件下发酵10d；将发酵后获得的发酵液用1000rpm的离心速率，离心处理30min，取上清液；将上清液减压浓缩至1.1508g/cm3，浓缩温度为80℃，浓缩压力为0.2个大气压；加入浓缩液重量3倍的95％乙醇溶液，搅拌10min，在30℃条件下静置24h；用9000rpm的离心速率，离心处理10min，取上清液；将上清液浓缩至相对密度为1.2825g/cm3，得烟用甜菜香料。
上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明实施方式的限定。
本发明制备的烟用甜菜香料在卷烟中的应用研究，以实施例1制备的烟用甜菜香料为例应用在卷烟中进行研究说明。
1、本发明方法制备的烟用甜菜香料的物理性能检测如下表：
| 名称 | 烟用甜菜香料 |
| 外观 | 棕褐色半流动性膏状 |
| 香气 | 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、将本发明方法制备的烟用甜菜香料按以下方法评价其在卷烟中的作用：
1)取本发明方法制备的甜菜香料相对于烟丝的重量比为100ppm，加入到200克的高、中、低档烟丝中，水作为溶剂，用密封塑料袋密封后，在50℃烘箱中烘30分钟后，再在温度为21～23℃，湿度为59～61％的环境下平衡2h，然后卷制成烟支，作为实验组。以未添加甜菜香料的空白卷烟作为对照组。
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，甜菜香料具有降低刺激、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。
2)按照同样评吸评价方法，将压榨的甜菜汁、未经果胶分解菌处理的烟用甜菜香料和本发明方法制备的烟用甜菜香料进行对比。未经果胶分解菌处理的烟用甜菜香料和本发明方法相比，仅少了果胶分解菌处理步骤，其他步骤相同。评价结果如下表：
3、烟用甜菜香料果胶含量对比实验：
将压榨的甜菜汁、未经果胶分解菌处理的烟用甜菜香料和本发明方法制备的烟用甜菜香料按照中华人民共和国农牧渔业部部标准(NY82.11—1988)检测其中果胶含量。未经果胶分解菌处理的烟用甜菜香料和本发明方法相比，仅少了果胶分解菌处理步骤，其他步骤相同。具体步骤如下：
(1)溶液的配制：
①称取2g氢氧化钠，溶解于水中，稀释至50mL，得到1mol/L氢氧化钠溶液；
②称取半乳糖醛酸100mg，溶解于水中，加入0.5mL1mol/L氢氧化钠溶液，并定容至100mL，混匀，得到1mg/mL的半乳糖醛酸原液；
③称取0.1g咔唑，溶于无水乙醇后，稀释至100mL，得到1mg/mL咔唑乙醇溶液。
(2)标准曲线的测定：
移取上述半乳糖醛酸原液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0mL，分别注入100mL容量瓶中，稀释至刻度，即得一组浓度为10、20、30、40、50、60、70、80μg/mL的半乳糖醛酸标准溶液。
取8支25×200mm试管，依次移入1mL上述配制好的一组半乳糖醛酸标准溶液，分别加入0.5mL0.1％咔唑乙醇溶液，不断摇动试管，再加入6mL浓硫酸，立刻将试管放入85℃水浴中放置5min，再使之冷却15min，然后立刻用分光光度计在525nm波长处，用2cm比色皿测量吸光值。空白组为1mLH2O加0.5mL0.1％咔唑乙醇溶液和6mL浓硫酸。
以测得的吸光值为纵坐标，每毫升标准溶液中半乳糖醛酸的含量为横坐标，作图，即得到一条标准曲线。其线性相关系数为0.999，曲线方程为y＝0.415+5.937x。
(3)果胶的测定：
①将15mL天然烟用香料置于50mL刻度离心管中，加入25mL75℃的95％乙醇溶液，在85℃水浴中加热10min，充分搅拌，再加95％乙醇溶液使总体积接近50mL，离心15min，弃去上清液，在85℃水浴上再用63％乙醇溶液洗涤、沉淀、离心分离，弃去上清液。
②果胶总量提取液的制备：将按照上述方法制备出的果胶沉淀，全部吸入100mL容量瓶中。加入5mL1mol/L氢氧化钠溶液，用蒸馏水稀释、定容至刻度，混匀。至少放置15min，并不时摇荡；过滤后，收集滤液，滤液用于比色测定。
③取1支25×200mm试管，吸移入1mL待测样品滤液，加入0.5mL0.1％咔唑乙醇溶液，并产生白色絮状沉淀，不断摇动试管，再加入6mL浓硫酸，立刻将试管放入85℃水浴中加热5min，再使之冷却15min，然后立刻用分光光度计在525nm波长处，用2cm比色皿测量吸光值。空白组为1mLH2O加0.5mL0.1％咔唑乙醇溶液和6mL浓硫酸，其余操作步骤与实验组相同。
由上述标准曲线，根据测出的待测样品的光吸收值，即可查出待测样品的果胶含量。
烟用甜菜香料果胶含量对比列于下表，从表中看出，本发明方法相比压榨的甜菜汁果胶含量降低了111.39μg/L，相比未经毛霉菌处理的烟用甜菜香料果胶含量降低了102.66μg/L。
| 样品名称 | 果胶浓度(μg/L) |
| 压榨的甜菜汁 | 217.66 |
| 未经毛霉菌处理的烟用甜菜香料 | 186.67 |
| 本发明方法制备的烟用甜菜香料 | 84.01 |
Claims (10)
1.一种烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)甜菜汁的制备：将干净的甜菜打浆，收集浆液，得到甜菜汁，将甜菜汁灭菌处理，备用；
2)果胶分解菌生物制剂的制备：将果胶分解菌制剂与无菌水按照质量比为1:90～1:110配成果胶分解菌生物制剂溶液；
3)接种：在无菌条件下，将步骤2)中制备的果胶分解菌生物制剂溶液接种于步骤1)灭菌后的甜菜汁中，得到接种产物；其中，接种量为0.5～5％；
4)发酵：将步骤3)得到的接种产物在pH值为5～8，温度为30～42℃条件下发酵，得到发酵液；
5)将步骤4)得到的发酵液进行提取，既得到烟用甜菜香料。
2.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中甜菜汁灭菌处理时间为15～30min。
3.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中果胶分解菌制剂与无菌水按照质量比为1:100配成果胶分解菌生物制剂溶液。
4.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤4)在发酵过程中搅拌转速为50～100rpm，通气量为0.2～1vvm，发酵时间为5～12d。
5.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中发酵液的提取方法包括以下步骤：
a)纯化：将发酵液离心处理，取上清液；
b)浓缩：将步骤a)得到的上清液减压浓缩，得到浓缩液；
c)醇沉：向步骤b)得到的浓缩液中加入乙醇溶液，搅拌均匀，静置醇沉，得到醇沉液；
d)再纯化：将步骤c)得到的醇沉液离心处理，取上层清液；
e)再浓缩：将步骤d)得到的上层清液减压浓缩，既得到烟用甜菜香料。
6.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中步骤b)的浓缩温度为50～80℃，浓缩压力为0.01～0.2个大气压，浓缩至1.1000～1.1500g/cm3。
7.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)的步骤c)在浓缩液中加入乙醇溶液，搅拌10～40min，在0～30℃下静置8～24h，得到醇沉液。
8.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)的步骤c)中乙醇溶液为95％的乙醇溶液，所述乙醇溶液与浓缩液的重量比为1:1～1:3。
9.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中步骤e)中将上清液浓缩至1.2000～1.3100g/cm3。
10.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述果胶分解菌为毛霉菌。
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