CN105831792B - 一种红枣烤甜香组分的制备方法及其在斗烟中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于烟用香料技术领域，具体涉及一种红枣烤甜香组分的制备方法：a.红枣经清洗、去核后干燥；b.乙醇提取；c.膜分离除去大分子物质；d.过大孔吸附树脂层析柱分离获取有效成分。本发明的红枣烤甜香组分中富含单糖、二糖和多种烤甜香成分（呋喃类、呋喃酮类、吡喃酮类和环戊烯酮类等化合物），施加于斗烟烟丝后，能够赋予斗烟愉悦的烤甜香气息，余味回甜舒适，使其更符合我国烟草制品消费者的喜好。本发明的红枣烤甜香组分的制备工艺能够有效除去红枣粗提物中对斗烟抽吸有副作用的成分，分离富集了两类有效成分，并通过调香师的有效混配达到了最佳应用效果。该制备工艺简单易操作，生产过程经济环保，适于规模化工业生产应用。

Description

一种红枣烤甜香组分的制备方法及其在斗烟中的应用

技术领域

本发明属于烟用香料技术领域，具体是一种红枣烤甜香组分的制备方法及其在斗烟中的应用。这一技术的应用不改变斗烟烟丝的现有加工工艺，可增加斗烟烟丝燃吸时的烤甜香韵，增加回甜、降低刺激。

背景技术

斗烟是专供使用烟斗吸用的烟草制品。斗烟的主要原料是晒烟或晾烟和烤烟，并在混合后掺入适量的香料或植物油。近年来，国外烟草市场的斗烟丝销量持续增长。其中，2008-2011年，美国的斗烟丝销量从350万磅急速跃增到3000万磅（1磅约合0.45公斤）。2013年，世界最大的雪茄烟和斗烟生产企业斯堪的纳维亚烟草集团（由原来的斯堪的纳维亚烟草公司和瑞典火柴公司（不包括美国雪茄烟业务）于2010年联合重组而成）2013年销售斗烟和细切烟丝5万多吨。

国外的斗烟消费历史悠久，但这些产品多数是立足于当地市场，以当地消费者为受众进行设计的，具有浓厚的地域特征。如美国的斗烟是用晾晒烟烟叶作为主要原料，重加香加料，采用浸渍法使料液和香精渗入烟叶组织之中，所制产品劲头大，香味特征也是欧美人所喜好的薄荷、可可等。这些产品基本不适合国内烟草消费者的口味喜好。因而也就限制了国外相关产品和技术的直接引进。在国内烟草市场，斗烟尚处于市场培育阶段，属于“小众”烟草消费品，目前尚未发现中国烟草生产企业的斗烟产品大规模上市销售。研制适合中国烟草制品消费者口味的斗烟产品已受到国内有关研究单位或人员的关注。

烤甜香是中式卷烟香气风格特征的重要香韵，其与烤烟烟香协调，体现了中式烤烟香气风格的主要特点，也是国内烟草消费者普遍接受和喜爱的香气特征。国内外烟草公司对卷烟烟气冷凝物的研究中相继发现了呋喃类、呋喃酮类、环戊烯酮类和吡喃酮类等带有烤甜香特征的化合物，主要是麦芽酚（maltol）、菠萝酮（furaneol）、甲基环戊烯醇酮（cyclotene）、5-甲基糠醛（5-methylfurfural）等（Matsukura M, et al. Composition ofsemivolatiles from roasted tobacco[J]. Agrjc Biol Chem,1983, 47(10): 2281-2285.；Matsukura M, et al. Comparison of roasted tobacco volatiles withtobacco essential oil and cigarette smoke condensate[J]. Agrjc Biol Chem,1985, 49(3): 711-718.；张启东, 等. 主流烟气粒相物水溶性组分中烤甜香成分分析[J]. 烟草科技,2014(6): 54-59.；CN 102586020 B）。这些物质除在烟草中含有外，也在红枣提取物等传统烟用香料中含有。

红枣提取物（包括酊剂及浸膏）是一种传统的卷烟加料原料，其具有增加烟气烤甜香及改善卷烟吸味的作用，国内各卷烟企业均普遍大量使用。目前国内香料生产企业多采用传统的低度乙醇连续萃取法制备红枣提取物，这种方法存在两大缺点：①提取过程中部分天然枣香气损失，产品香气较弱；②产品中除香气成分外，主要成分为糖类、果胶和蛋白质类物质，使产品在应用时受到一定限制。目前，国内已有研究学者利用酶技术、微生物发酵技术、美拉德反应等对传统的红枣提取物进行增香、产香处理，在一定程度上丰富了红枣提取物的香韵，增加了香味成分的含量（CN 102687843 A；毛多斌, 等. 生物法制备天然枣香料[J]. 精细与专用化学品,2002, (10): 20, 19.；黄龙, 等. 红枣提取物的Maillard反应制备烟用香料的研究[J]. 湖北农业科学,2011, 50(8): 1673-1676.；朱智志, 等.大枣浸膏的Maillard反应及其在烟草中应用研究[J]. 安徽农学通报,2008, 14(7): 40-42.）。但是，所得产品中仍然含有较多的蛋白质、半纤维素、果胶、色素等物质，这些物质在斗烟燃吸过程中会裂解产生一些有害成分，同时增加抽吸的刺激性和杂气，影响感官品质（宋鹏. 微生物发酵降低卷烟烟气中有害成分及提高卷烟质量的研究[D]. 西安: 西北大学, 2008.；池敬姬, 等. 烟叶主要化学指标及其评吸质量间的相关性分析[J]. 延边大学农学学报, 2006, 28(3): 208-210.）。而且，所得红枣提取物虽然香韵丰富（果香、甜香等），但是烘烤香并不突出，对于提升斗烟烤甜香韵、开发符合国内消费者口味喜好的斗烟产品作用并不显著。

发明内容

本发明的目的正是针对目前存在的问题，对红枣运用适当提取和分离技术，针对烤甜香成分进行靶向提取，制备红枣烤甜香组分，并将其应用于斗烟烟丝加香。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种红枣烤甜香组分的制备方法，对红枣运用提取和分离技术，针对烤甜香成分进行靶向提取，具体步骤如下：

a. 红枣经清洗、去核后晒干或低温烘干；

b. 在20～75℃条件下，用浓度为55%～85%（V/V，下同）的乙醇对红枣进行提取，料液质量比为1:5～1:15；过滤得浸提液；

c. 浸提液于室温下依次进行微滤和超滤膜分离：先用50～200 nm的微滤膜过滤，收集透过液，再将微滤透过液过5 kD的超滤膜，收集超滤透过液，并减压蒸馏至无醇味；

d. 向上一步的除醇超滤透过液中加入0.5～2倍质量的水，混匀后过大孔吸附树脂层析柱，依次用水和浓度为10%、70%的乙醇淋洗，每种溶剂淋洗4~10个柱体积，分别收集水和70%乙醇洗脱流分，分别浓缩至浸膏状，将水洗脱的浓缩膏和70%乙醇洗脱浓缩膏按质量比8:1～10:1混匀，即得红枣烤甜香组分。

所述为市售的各种红枣，包括新疆大枣、新郑红枣、金丝小枣、临泽小枣、山东大枣中的任意一种或几种的混合物。

在步骤b中，用乙醇对红枣进行提取时，可采用以下任意方式进行提取：（1）室温下浸提，每批物料浸提2次，每次3～7天；（2）在50～80℃条件下，加热提取2次，每次1～3小时；（3）超声波辅助提取，超声波频率30～60 kHz，功率500～1000 W，提取时间30～60 min，浸提温度20～50℃；（4）也可采用微波辅助提取等其它现有技术。

在步骤b中，其中，优选的提取工艺为：浓度65%～75%的乙醇，料液质量比1:5～1:8，60～70℃加热提取两次，每次1.5～2 h。

在步骤d中，大孔吸附树脂层析柱中的大孔吸附树脂为D-101、X-5或AB-8型非极性或弱极性树脂中的任意一种。

利用所述方法所制备的红枣烤甜香组分具有特征的烤甜香香韵，室温下为黄色至棕色的浸膏。

将本发明制备的红枣烤甜香组分作为斗烟烟丝加香用添加剂使用，能够赋予斗烟愉悦的烤甜香气息，使得在抽吸时烤甜香突出、香气协调、口感舒适，甜润感增加，添加量为斗烟烟丝质量的0.01～0.5%。

本发明针对红枣中的烤甜香成分，采用了适当的提取方法和有效的分离技术，制备出了红枣烤甜香组分。所得产品风格更加明显，香气成分更为集中。该香料能够赋予斗烟愉悦的烤甜香气息，添加该香料的斗烟烟丝在抽吸时烤甜香突出、香气协调、口感舒适，甜润感增加，符合我国烟草消费者的喜好。

本发明制备的红枣烤甜香组分中富含单糖、二糖和多种烘烤香成分，其中烘烤香成为主要为呋喃类、呋喃酮类、吡喃酮类和环戊烯酮类化合物，这几类物质多数带有烘烤香或坚果香的特征香韵。

本发明的红枣烤甜香组分的制备方法的特点在于，利用了膜分离技术除去了红枣提取物中含有的大量蛋白质、果胶、纤维素类以及色素类物质，避免了这些成分添加至斗烟烟丝后在燃吸时导致感官舒适性变差的问题。此外，本发明用运大孔吸附树脂柱层析技术对红枣提取物进一步分离提纯，收集的水洗脱液中富含单糖、二糖类成分，70%乙醇洗脱液中富含烘烤香成分，二者通过调香师的有效混配达到了最佳应用效果。

该制备工艺简单易操作，所用大孔吸附树脂对有机物选择性好，吸附容量大，吸附速度快，解吸条件温和，再生处理方便，使用周期长。且原料价格低廉，适于规模化工业生产应用，生产过程经济环保。

附图说明

图1为采用实施例1方法制备的红枣烤甜香组分中挥发性成分的GC-MS色谱图。

图2为采用实施例1方法制备的红枣烤甜香组分中糖类成分的HPLC-ELSD色谱图。

图3为采用实施例2方法制备的红枣烤甜香组分中挥发性成分的GC-MS色谱图。

图4为采用实施例2方法制备的红枣烤甜香组分中糖类成分的HPLC-ELSD色谱图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述，但并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例1

⑴红枣烤甜香组分的制备

市售的新疆大枣（干枣），洗净后去核晒干约1.5 kg。采用浓度75%的乙醇加热至60℃提取，料液质量比为1:6，提取两次，每次2 h。合并两次浸提液，先用200 nm的微滤膜过滤，收集透过液，再过5 kD的超滤膜，收集超滤透过液。将超滤透过液减压浓缩至无醇味得550 g；此时加入300 g蒸馏水，充分搅拌混匀后上D-101型大孔吸附树脂层析柱（柱内径8cm，填料高70 cm，柱体积约3.5 L；树脂填料购自国药集团化学试剂有限公司），静置吸附6h后，用25 L蒸馏水淋洗，之后用15 L浓度10%的乙醇淋洗，再用20 L浓度70%的乙醇淋洗，最后用25 L浓度95%的乙醇淋洗以实现大孔吸附树脂的活化再生。分别收集水和70%乙醇洗脱流分，减压浓缩至浸膏状，将水洗脱的浓缩膏和70%乙醇洗脱浓缩膏按质量比10:1混匀，即得红枣烤甜香组分，室温下为深黄色浸膏。

⑵红枣烤甜香组分的香气成分分析

准确称取一定量红枣烤甜香组分，用内标萃取液（2,6-二甲基苯酚的乙醇溶液，浓度30 μg/mL）充分振荡萃取，上清液过0.22 μm针式滤头后，用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测。

本实施例制备的红枣烤甜香组分的GC-MS色谱图见附图1，主要香气成分的分析结果见表1。从分析结果可以看出，红枣烤甜香组分的香气成分中富含呋喃类（糠醛、糠醇、5-甲基糠醛、5-羟甲基糠醛）、呋喃酮类（菠萝酮）、吡喃酮类（麦芽酚、5-羟基麦芽酚、DDMP）和环戊烯酮类（4-环戊烯-1,3-二酮、甲基环戊烯醇酮）等化合物。除5-羟基麦芽酚外，其余9种物质均为卷烟烟气中的固有成分（张启东, 等. 主流烟气粒相物水溶性组分中烤甜香成分分析[J]. 烟草科技,2014(6): 54-59.）。其中，麦芽酚、甲基环戊烯醇酮、菠萝酮具有典型的烤甜香气息；糠醛、5-甲基糠醛、5-羟甲基糠醛和糠醇是是食品发生焦糖化反应或美拉德反应的主要产物，具有焦糖样、发酵的香韵，或略有烤甜香韵；DDMP和4-环戊烯-1,3-二酮能够增加烟气烤甜香且与烟香谐调。

表1 红枣烤甜香组分的主要香气成分分析结果

编号	保留时间/min	化合物名称	相对含量/%
				1	42.05	糠醛	9.09
2	48.73	5-甲基糠醛	1.01
				3	49.52	4-环戊烯-1,3-二酮	0.72
4	53.78	糠醇	3.92
				5	62.98	甲基环戊烯醇酮	0.11
6	69.11	麦芽酚	0.15
				7	71.35	4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮（菠萝酮）	1.15
8	77.64	2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4(H)-吡喃-4-酮（DDMP）	15.19
				9	77.94	5-羟基麦芽酚	0.98
10	82.45	5-羟甲基糠醛	63.47

⑶红枣烤甜香组分的甜味成分分析

称取100.00 mg红枣烤甜香组分于小烧杯中，用少量蒸馏水溶解后定容至10 mL容量瓶中。精确称取葡萄糖（60.42 mg）、果糖（74.76 mg）、甘露糖（249.23 mg）、蔗糖（9.84mg）和肌糖（10.62 mg）于同一小烧杯中，用蒸馏水溶解后定容至50 mL容量瓶中；分别取上述糖混标母液1000 μL、800 μL、500 μL、400 μL、250 μL、200 μL、125 μL、50 μL、20 μL于色谱瓶中，稀释至1 mL，配制成九个浓度梯度的混标溶液。另外分别配制这五种糖的标准品溶液，浓度约为1 mg/mL。取以上混标、单标及样品溶液进HPLC-ELSD仪分析，建立标准曲线（见表2），对样品中待测物进行准确定量。

仪器条件：色谱柱：Prevail Carbohydrate ES糖柱(250×4.6 mm, 5 μm)，配备同型号预柱(7.5×4.6 mm, 5 μm)。流动相：乙腈(A)，水(B)；梯度洗脱：0～20 min， 20%～25%B；20～35 min，25%～45% B；35～40 min，45% B；40～45 min，45%～20% B。流速：0.8 mL/min。进样量：10 μL。柱温：30℃。ELSD漂移管温度：80 ℃；氮气流速：2.2 L/min。

表2 几种糖的标准曲线

化合物	双对数标准曲线	线性范围mg/mL	R2
				果糖	lny = 1.848lnx +6.144	0.01994～1.4952	0.9994
甘露糖	lny = 2.107lnx +1.047	0.2492～4.9846	0.9982
				葡萄糖	lny = 1.855lnx +5.339	0.04028～1.2084	0.9991
肌糖	lny = 1.930lnx+6.523	0.0042～0.2124	0.9999
				蔗糖	lny = 1.825lnx+6.641	0.0039～0.1698	0.9992

红枣烤甜香组分的HPLC-ELSD色谱图见附图2，糖类成分的分析结果见表3。从分析结果可以看出，红枣烤甜香组分中富含果糖、葡萄糖，另含有少量蔗糖、肌糖、甘露糖。这些单糖、二糖类成分添加至斗烟中能够增加烟气甜润感、降低刺激，改善抽吸的舒适性。

表3 红枣烤甜香组分中糖类成分分析结果

编号	保留时间/min	化合物名称	含量/ (mg/g)
				1	11.86	果糖	402.35
2	13.87	甘露糖	4.13
				3	15.53	葡萄糖	273.92
4	20.94	肌糖	6.84
				5	21.89	蔗糖	10.97

⑷红枣烤甜香组分在斗烟中的感官作用评价

将制备的红枣烤甜香组分用20%乙醇稀释，通过喷洒方式在加料工序施加到斗烟烟丝上，用量为斗烟烟丝质量的0.1%。对照样是将等量的红枣粗提物（本实施例的红枣浸提液直接浓缩制得）采用同样方法添加至斗烟烟丝上。由7人以上评委综合评吸，结果（表4）显示：与对照样相比，添加有本发明红枣烤甜香组分的斗烟烟丝抽吸时，明显感受到烟气烤甜香更突出，与烟香协调，烟气浓度增加，余味回甜舒适，口腔及喉部刺激较小，整体感官品质更好。

表4 对照烟丝和试验烟丝的感官质量对比评吸结果

	光泽（5）	香气（32）	谐调（6）	杂气（12）	刺激性（20）	余味（25）	合计
								对照烟丝	5.00	28.40	5.00	10.40	17.40	22.00	88.20
试验烟丝	5.00	28.62	5.00	10.72	17.64	22.24	89.22

实施例2

市售的新郑红枣（干枣），洗净后去核、低温烘干，称取1 kg用65%乙醇循环超声提取，料液质量比1:15，提取温度35℃，超声波频率40 kHz，功率750 W，搅拌速度1500 rpm，提取时间共50 min，超声时间与间隔时间为2 s/1 s。提取液经50 nm微滤膜过滤后，再过5 kD超滤膜，收集超滤透过液。将超滤透过液减压浓缩至无醇味得350 g浸膏，加入200 g去离子水，充分搅拌混匀后上AB-8型大孔吸附树脂层析柱（柱内径6 cm，填料高60 cm，柱体积约1.7 L；树脂填料购自郑州勤实科技有限公司），静置吸附4 h后，用12 L去离子水淋洗，之后用7 L浓度10%的乙醇淋洗，再用10 L浓度70%的乙醇淋洗，最后用12 L浓度95%的乙醇淋洗以活化再生大孔吸附树脂。分别收集水和70%乙醇洗脱流分，减压浓缩至膏状，将水洗脱的浸膏和70%乙醇洗脱浸膏按质量比8:1混匀，即得红枣烤甜香组分，室温下为棕黄色浸膏。

准确称取一定量上述红枣烤甜香组分，用内标萃取液（2,6-二甲基苯酚的乙醇溶液，浓度30 μg/mL）充分振荡萃取，上清液过0.22 μm针式滤头后，进行GC-MS检测。

本实施例制备的红枣烤甜香组分的GC-MS色谱图见附图3，主要香气成分的分析结果见表5。结果显示：该红枣烤甜香组分中富含5-羟甲基糠醛、DDMP、糠醛、糠醇、菠萝酮、4-环戊烯-1,3-二酮、5-羟基麦芽酚、5-甲基糠醛、麦芽酚和甲基环戊烯醇酮等成分。

表5 红枣烤甜香组分的主要香气成分分析结果

编号	保留时间/min	化合物名称	相对含量/%
				1	42.04	糠醛	8.34
2	48.73	5-甲基糠醛	0.93
				3	49.52	4-环戊烯-1,3-二酮	1.09
4	53.82	糠醇	4.44
				5	63.00	甲基环戊烯醇酮	0.13
6	69.11	麦芽酚	0.19
				7	71.35	4-羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃酮（菠萝酮）	1.20
8	77.67	2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4(H)-吡喃-4-酮（DDMP）	15.11
				9	77.98	5-羟基麦芽酚	0.99
10	82.45	5-羟甲基糠醛	62.70

准确称取适量红枣烤甜香组分，按实施例1中方法测定其中的糖类物质含量，结果见表6，色谱图见附图4。结果显示：按本实施例方法制得的红枣烤甜香组分中富含果糖、葡萄糖，另含有少量蔗糖和肌糖

表6 红枣烤甜香组分中糖类成分分析结果

编号	保留时间/min	化合物名称	含量/ (mg/g)
				1	11.89	果糖	391.11
2	15.57	葡萄糖	314.64
				3	21.03	肌糖	4.17
4	21.93	蔗糖	10.97

将本实施例制备的红枣烤甜香组分用30%乙醇稀释，通过喷洒方式在加料工序施加到斗烟烟丝上，用量为斗烟烟丝质量的0.5%。对照样是将等量的红枣粗提物（本实施例的红枣提取液直接浓缩制得）采用同样方法添加至斗烟烟丝上。由7人以上评委综合评吸，结果（表7）显示：与对照样相比，抽吸添加红枣烤甜香组分的斗烟烟丝时，烟气烤甜香更突出，与烟香协调，余味回甜舒适，有生津感，口腔及喉部刺激减小，整体感官品质更好。

表7 对照烟丝和试验烟丝的感官质量对比评吸结果

	光泽（5）	香气（32）	谐调（6）	杂气（12）	刺激性（20）	余味（25）	合计
								对照烟丝	5.00	28.50	5.00	10.50	17.50	22.00	88.50
试验烟丝	5.00	28.68	5.00	10.78	17.72	22.18	89.36

Claims (6)

1.一种红枣烤甜香组分的制备方法，其特征在于：对红枣运用提取和分离技术，针对烤甜香成分进行靶向提取，具体步骤如下：

a. 红枣经清洗、去核后晒干或低温烘干；

b. 在20～75℃条件下，用浓度为55%～85%的乙醇对红枣进行提取，料液质量比为1:5～1:15；过滤得浸提液；

c. 浸提液于室温下依次进行微滤和超滤膜分离：先用50～200 nm的微滤膜过滤，收集透过液，再将微滤透过液过5 kD的超滤膜，收集超滤透过液，并减压蒸馏至无醇味；

d. 向上一步的除醇超滤透过液中加入0.5～2倍质量的水，混匀后过大孔吸附树脂层析柱，依次用水和浓度为10%、70%乙醇淋洗，每种溶剂淋洗4~10个柱体积，分别收集水和70%乙醇洗脱流分，浓缩至浸膏状，将水洗脱的浓缩膏和70%乙醇洗脱浓缩膏按质量比8:1～10:1混匀，即得红枣烤甜香组分，该红枣烤甜香组分具有烤甜香香韵，室温下为黄色至棕色的浸膏。

2.根据权利要求1所述的红枣烤甜香组分的制备方法，其特征在于：所述红枣为市售的各种红枣，包括新疆大枣、新郑红枣、金丝小枣、临泽小枣、山东大枣中的任意一种或几种的混合。

3.根据权利要求1所述的红枣烤甜香组分的制备方法，其特征在于：在步骤b中，用乙醇对红枣进行提取时，采用以下任意方式进行提取：（1）室温下浸提，每批物料浸提2次，每次3～7天；（2）在50～80℃条件下，加热提取2次，每次1～3小时；（3）超声波辅助提取，超声波频率30～60 kHz，功率500～1000 W，提取时间30～60 min，浸提温度20～50℃；（4）微波辅助提取。

4.根据权利要求1所述的红枣烤甜香组分的制备方法，其特征在于：在步骤b中，选用浓度65%～75%的乙醇，料液质量比1:5～1:8。

5.根据权利要求1所述的红枣烤甜香组分的制备方法，其特征在于：大孔吸附树脂层析柱中的大孔吸附树脂为D-101、X-5或AB-8型非极性或弱极性树脂中的任意一种。

6.一种利用权利要求1所述方法制备的红枣烤甜香组分在斗烟中的应用，其特征在于：作为斗烟烟丝加香用添加剂使用，能够赋予斗烟愉悦的烤甜香气息，使得在抽吸时烤甜香突出、香气协调、口感舒适，甜润感增加，添加量为斗烟烟丝质量的0.01～0.5%。