CN106858707A

CN106858707A - 一种降低梗丝巴豆醛释放量的处理方法

Info

Publication number: CN106858707A
Application number: CN201710159157.2A
Authority: CN
Inventors: 孙培健; 郭吉兆; 潘立宁; 张晓兵; 聂聪; 田海英; 张展; 董艳娟
Original assignee: China Tobacco Henan Industrial Co Ltd; Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Current assignee: China Tobacco Henan Industrial Co Ltd; Zhengzhou Tobacco Research Institute of CNTC
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2017-06-20
Anticipated expiration: 2037-03-17
Also published as: CN106858707B

Abstract

本发明属于烟草加工技术领域，具体涉及一种降低梗丝中巴豆醛释放量的处理方法。该方法针对以梗丝为应用对象，包含向梗丝中均匀喷施酵母水溶液进行发酵处理，梗丝干燥等步骤。本申请通过发酵工序、氨基酸添加工序等工艺的配合使用，一方面降低了巴豆醛前体物含量，另一方面抑制了巴豆醛的释放，从而较好实现了巴豆醛释放量降低的技术目标。进一步地，本发明中通过生物酶的采用和氨基酸成分的添加，有效地去除了梗丝的杂味，且增加了烟气中美拉德反应产物，改善和稳定了卷烟感官质量。总之，本申请具有处理方式简单、操作便捷、低成本、高安全等优点，利于规模化和工业化应用，对于改善卷烟质量、扩展梗丝应用范围具有较为重要的应用价值。

Description

一种降低梗丝巴豆醛释放量的处理方法

技术领域

本发明属于烟草加工技术领域，具体涉及一种降低梗丝中巴豆醛释放量的处理方法。

背景技术

梗丝是由烟梗经切丝、膨胀等一系列工序制成的一定宽度的细丝，具有焦油释放量低，填充性能好，成本低等特点，是烟草制备中一种常用的生产原料。然而，由于梗丝的化学成分与叶丝存在较大差异，这些差异一方面使得梗丝在感官上存在刺激大、杂气明显等缺点，另一方面造成梗丝中巴豆醛等挥发性羰基物释放量高于叶丝，使得掺兑梗丝后的卷烟中巴豆醛释放量出现明显上升，降低了卷烟品质，不利于梗丝的应用。因此，对梗丝进行适当处理以提高梗丝品质对于改善卷烟品质以及扩展梗丝在卷烟中应用具有十分重要的现实意义。

在综合性提高和改善梗丝感官质量方面，近年来有一些比较典型的研究成果。具体例如有：中国专利 2014100029122通过两级生物降解，对烟梗中大分子组分进行有效降解，同时采用三次高温蒸汽蒸梗去除烟梗中的不利组分，以去除梗丝杂气等；何炬等人采用微波膨胀烟梗，经微波膨胀后的烟梗在致香成分、有机酸等的相对含量方面均较对照原样有明显提高，吸味改善，内在品质得到提高，填充性能变好，综合质量有所提升（何炬等，《烟草科技》，2006 年第2 期，微波膨胀烟梗质量研究）；中国专利2015100416007通过醇提将烟梗中的糖、烟碱、色素、香味成分等对烟草吸味存在积极作用的物质提取出来，之后在回加到梗丝中，并通过水洗结合酸解、酶解将烟梗中的大分子（如果胶、蛋白质等）等对烟草吸味不利的化合物去除，进而实现梗丝感官品质的提升。

就烟梗或烟叶中特定成分巴豆醛的降解或降低其释放量方面，也有一些研究成果，具体例如有：专利2014100422978公开了一种降低巴豆醛释放量的复烤和醇化的方法，其包括烟片复烤工序和醇化工序，所述的醇化工序为在复烤后的烟叶中添加枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌冻干菌粉中等醇化剂等；专利201510291715公开了一种低巴豆醛释放量的再造烟叶制备方法，其利用中性蛋白酶、果胶酶和糖化酶去除产生巴豆醛的前体物质，采用碱法预处理烟草原料及低浓制浆技术提高再造烟叶的松厚度，添加助燃剂改善再造烟叶的燃烧性能，从而达到减少再造烟叶主流烟气中巴豆醛的释放量。但是需要说明的是，这些方法多是针对再造烟叶或烟叶中巴豆醛开发设计，并不适合烟梗处理工艺中应用，加上这些处理工艺较为繁琐，因而难以在烟梗处理工艺中加以推广应用，尚需有针对性开发针对梗丝的降低巴豆醛释放量的处理方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种降低梗丝中巴豆醛释放量的处理方法，该方法针对梗丝处理工艺进行开发设计，可较为便捷和有效地降低梗丝中的巴豆醛释放量，对于改善梗丝感官质量、扩展梗丝应用范围具有较高应用价值。

本申请所采取的技术方案详述如下。

一种降低梗丝巴豆醛释放量的处理方法，该方法针对以梗丝为应用对象，包含以下处理过程：

（1）发酵处理：向梗丝中均匀喷施酵母水溶液，进行发酵处理；

所述酵母为高活性干酵母，具体例如为酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）；以干重计，酵母用量按梗丝干重的0.1~1.5%的比例进行添加；

发酵条件为：25~50℃发酵6~48h；

（2）干燥处理，将步骤（1）中发酵处理后梗丝干燥后即可作为成品梗丝进行生产应用。

步骤（1）中，喷施酵母水溶液时，还可同时向梗丝中喷施果胶酶、纤维素酶水溶液或两者的混合溶液；

具体用量方面，每克初始干梗丝中果胶酶用量为100~500UI，每克初始干梗丝中纤维素酶用量为100~500UI。

具体处理时，步骤（1）中发酵处理时，氨基酸可随酵母水溶液同时加入梗丝样品中，也可在梗丝发酵后再向梗丝中均匀混入氨基酸；

所述氨基酸形态为固体粉末、水溶液、醇溶液、水悬浮液或醇悬浮液；

所述氨基酸添加量为梗丝干重的0.2~3.0%；

所述氨基酸为脯氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、组氨酸、缬氨酸、天冬酰胺、色氨酸、异亮氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、赖氨酸中一种或几种任意比例混合物。

需要注意的是，步骤（2）中干燥时，烘丝筒壁温度宜控制在60~150℃之间，具体例如控制为80℃、100℃、120℃等，但考虑物料稳定性时，烘丝温度宜适当偏低，确定为60~80℃更为适宜。

利用所述降低梗丝巴豆醛释放量的处理方法处理后梗丝，按10~30%的质量比例添加于配方烟丝中进行卷烟制备。

本发明的主要技术原理是：梗丝中的糖类、果胶、纤维素等前体物在燃烧裂解的过程中会生成巴豆醛，因而通过酵母发酵消耗梗丝中糖类，通过果胶酶、纤维素酶的酶促作用降低果胶类和纤维素含量，从而从根本上降低梗丝中巴豆醛巴豆醛前体物，进而降低巴豆醛释放量。另一方面，梗丝中适量添加氨基酸可以抑制巴豆醛的产生，且能够增加烟气中梅拉德反应产物的生成，因而配合氨基酸的添加，从而进一步降低巴豆醛释放量和改善梗丝的感官质量。

初步检测表明，与未处理梗丝相比，采用本发明中处理方法处理梗丝后，巴豆醛释放量可降低20~40%左右；而经处理后梗丝按10~30%掺兑比例添加于配方烟丝后，可使卷烟烟气中巴豆醛释放量降低5~20%左右，表现出了较好的应用效果。

总体而言，本申请通过发酵工序、氨基酸添加工序等工艺的配合使用，一方面降低了巴豆醛前体物含量，另一方面抑制了巴豆醛的释放，从而较好实现了巴豆醛释放量降低的技术目标。进一步地，本发明中通过生物酶的采用和氨基酸成分的添加，有效地去除了梗丝的杂味，且增加了烟气中美拉德反应产物，改善和稳定了卷烟感官质量。总之，本申请具有处理方式简单、操作便捷、低成本、高安全等优点，利于规模化和工业化应用，对于改善卷烟质量、扩展梗丝应用范围具有较为重要的应用价值。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请做进一步的解释说明，在接受具体实施例前，就下述实施例中部分物料、检测方法等情况简要介绍如下。

物料情况：

梗丝样品，由河南中烟提供，为正常生产过程中所采用的普通梗丝样品；

酿酒酵母，为安琪酵母公司产品，从某超市随机购买获得。

巴豆醛释放量检测方法：

对于梗丝中巴豆醛释放量采用热裂解模拟燃吸法进行测定，具体简介如下。

（1）对样品进行热裂解

参考卷烟燃吸条件，设定裂解条件为：

升温程序：以90℃/s的升温速率从35℃升温至900℃，在900℃保持6s；

载气：9% O₂，91%N₂；

载气流速：17.5 mL/s；

样品裂解前按照GB／T 16447—2004《烟草及烟草制品调节和测试的大气环境》的要求，梗丝样品在温度22±2℃和相对湿度60±5％下平衡48h；

（2）裂解生成巴豆醛的测定

配制吸收液(2,4-二硝基苯肼（DNPH）溶液)：移取14 mL、85% H₃PO₄，用去离子水稀释至100 mL；称取3 g DNPH，加入500 mL乙腈，超声至溶解，接着加入29 mL稀释后的H₃PO₄溶液，轻轻搅拌，用去离子水稀释至1 L；

配制三(羟甲基)氨基甲烷溶液（Trizma碱）：称取2 g三(羟甲基)氨基甲烷，加入200 mL去离子水，用乙腈稀释至1 L；

巴豆醛的吸收和处理：

梗丝裂解产生的烟气导入吸收瓶（含25mL吸收液）中，巴豆醛与吸收液中的2,4-二硝基苯肼（DNPH）发生衍生化反应被吸收液衍生化；

移取4mL反应溶液，用三羟甲基氨基甲烷溶液（Trizma碱）定容至10mL，混匀后过0.45 μm有机相滤膜，进HPLC分析。

HPLC仪器条件：进样体积10 μL；流速1 mL/min；流动相为去离子水和乙腈混合溶剂，洗脱梯度如下表所示；检测器为二极管阵列检测器，检测波长：365 nm。

洗脱梯度表：

。

巴豆醛前体物质和抑制物的确认：

还需简要说明的是，在前期实验中，发明人对梗丝中巴豆醛释放的前体物质和抑制物进行了初步确认，相关实验简要介绍如下。

在100 mg梗丝样品中，添加10 mg巴豆醛可能的前体成分或抑制成分（以110mg的梗丝样品作为对照），采用上述裂解装置模拟卷烟燃吸情况，进行HPLC定量分析。最后通过对比目标化合物加入前后梗丝样品的巴豆醛生成量，计算出前体成分对应的巴豆醛裂解率；

裂解生成率=(基底添加前体成份后巴豆醛生成量-基底巴豆醛生产量)/前体成份添加量。

部分目标化合物（前体成分或抑制成分）添加后，测定巴豆醛释放量后的巴豆醛裂解率计算结果如下表所示：

。

从上表可以看出，葡萄糖、果糖、蔗糖、纤维素、果胶可裂解促进巴豆醛的生成，而脯氨酸、天冬酰氨、蛋白质（大豆提取蛋白）等可抑制巴豆醛的生成；换言之，这一系列实验证明了纤维素、果胶、糖类化合物是巴豆醛的重要前体物，而氨基酸类化合物可抑制巴豆醛的生成，基于这一成果，为本发明的提出、设计奠定了良好的理论和应用基础。

实施例1~6

为评价不同处理方式情况下，梗丝中巴豆醛释放量降低效果，发明人进行了系列实验，具体的梗丝处理方法，包括如下处理过程：

（1）发酵处理：向梗丝中均匀喷施酵母水溶液、或者酵母与生物酶水溶液，然后进行发酵处理；

（2）干燥处理，将步骤（1）中发酵处理后梗丝干燥后即可作为成品梗丝进行生产应用；优选处理方法中，步骤（1）的发酵处理时，氨基酸也与酿酒酵母、或者酵母与生物酶水溶液同时加入至梗丝样品；

具体处理时，步骤（1）发酵处理后，向发酵处理后梗丝中均匀混入氨基酸；也可在步骤（1）的发酵处理过程中，将氨基酸单独、或者将氨基酸岁酵母水溶液一同加入至梗丝样品中。

具体处理方式介绍如下。

实施例1：

步骤（1）中喷施有梗丝干重的0.25wt%的酿酒酵母水溶液，喷施后，梗丝含水率65%左右，35℃发酵16h，进行后续干燥处理。

实施例2：

同实施例1的发酵处理，即：步骤（1）中喷施有梗丝干重的0.25wt%的酿酒酵母水溶液，喷施后，梗丝含水率65%左右，35℃发酵16h；

然后向梗丝中添加梗丝干重2.0 wt%的脯氨酸粉末，混合均匀后，进行后续干燥处理。

实施例3：

步骤（1）中喷施有梗丝干重的0.25wt%的酿酒酵母水溶液，同时酵母水溶液中混合有脯氨酸（脯氨酸也可单独喷施混入样品中），脯氨酸用量为梗丝干重2.0 wt%；喷施后，梗丝含水率65%左右，35℃发酵16h；进行后续干燥处理。

实施例4：

步骤（1）中喷施有梗丝干重的0.1wt%的酿酒酵母水溶液，同时酵母水溶液中混合有纤维素酶（纤维素酶也可单独喷施），纤维素酶用量为每克干梗丝100UI；喷施后，梗丝含水率75%左右，50℃发酵24h；

由于发酵后梗丝含水率较高，因而适当干燥后（干燥至含水率20%左右），再向梗丝中喷施丝氨酸水溶液，丝氨酸用量为梗丝干重的0.3 wt%；然后进行后续干燥处理。

实施例5：

步骤（1）中喷施有梗丝干重的1.5 wt%的酿酒酵母水溶液，同时酵母水溶液中混合有纤维素酶、果胶酶和脯氨酸（果胶酶、纤维素酶、脯氨酸也可混合或单独喷施），纤维素酶用量为每克干梗丝300UI，果胶酶用量为每克干梗丝100UI，脯氨酸用量为梗丝干重的3.0 wt%；喷施后，梗丝含水率60%左右，25℃发酵48h；然后进行后续干燥处理。

实施例6：

步骤（1）中喷施有梗丝干重的0.75wt%的酿酒酵母水溶液，同时酵母水溶液中混合有果胶酶（果胶酶也可单独喷施），果胶酶用量为每克干梗丝300UI；喷施后，梗丝含水率75%左右，35℃发酵6h；

由于发酵后梗丝含水率较高，因而适当干燥后（干燥至含水率20%左右），再向梗丝中喷施脯氨酸水溶液，脯氨酸用量为梗丝干重的1.0wt%；然后进行后续干燥处理。

实施例7：

步骤（1）中喷施有梗丝干重的0.25wt%的酿酒酵母水溶液，同时酵母水溶液中混合有纤维素酶（纤维素酶也可单独喷施），纤维素酶用量为每克干梗丝300UI；喷施后，梗丝含水率75%左右，25℃发酵48h；

由于发酵后梗丝含水率较高，因而适当干燥后（干燥至含水率20%左右），再向梗丝中喷施谷氨酸水溶液，谷氨酸用量为梗丝干重的1.0 wt%；然后进行后续干燥处理。

实施例8-18：

参照实施例5，分别将脯氨酸替换为丙氨酸（实施例8）、苏氨酸（实施例9）、半胱氨酸（实施例10）、组氨酸（实施例11）、天冬酰胺（实施例12）、色氨酸（实施例13）、谷氨酸（实施例14）、苯丙氨酸（实施例15）、蛋氨酸（实施例16）、赖氨酸（实施例17）、脯氨酸和天冬酰胺等重量混合物（实施例18），氨基酸添加量为梗丝重量的2.0%，其它步骤参照实施例5。

经干燥处理后，对上述实施例中梗丝样品的巴豆醛释放量进行测定，测定结果如下表所示：

表中所述对照，为未进行任何处理的梗丝样品，1-18#为实施例1-18制备的梗丝样品

由于实施例5的减害效果较好，发明人进一步对实施例5中处理后梗丝中总糖和还原糖含量进行了测定（参照YC/T 159—2002），测定结果如下：

。

从上表数据可以看出，与未进行任何处理的对照梗丝样品相比，经处理后，梗丝中巴豆醛的前体物质得到了降解和消耗（总糖和还原糖含量均大幅降低），因而能够降低巴豆醛的释放量；而且不同处理方式条件下，均能较为明显地降低样品中巴豆醛的释放量，降低率大约在20~40%左右，因而具有较好的应用前景。

实施例19

按现有技术，分别将未处理梗丝样品和上述实施例5处理后梗丝样品，按30%的质量比例添加于配方烟丝中，采用裂解模拟燃吸法测定巴豆醛生成量；同时相同配方制备成成品卷烟，测定烟气中巴豆醛释放量（YC/T254―2008），测定结果如下表所述：

。

从上表结果可以看出，制备成成品卷烟后，烟气中巴豆醛释放量可降低15%左右，减害效果较为明显，具有较好的应用价值。

Claims

1.一种降低梗丝巴豆醛释放量的处理方法，其特征在于，该方法针对以梗丝为应用对象，包含以下处理过程：

所述酵母为高活性干酵母，以干重计，酵母用量按梗丝干重的0.1~1.5%的比例进行添加；

发酵条件为：25~50℃发酵6~48h；

2.如权利要求1所述降低梗丝巴豆醛释放量的处理方法，其特征在于，所述高活性干酵母为酿酒酵母。

3.如权利要求1所述降低梗丝巴豆醛释放量的处理方法，其特征在于，步骤（1）中，喷施酵母水溶液时，同时向梗丝中喷施果胶酶水溶液和/或纤维素酶水溶液；

具体用量方面，每克干梗丝中果胶酶用量为100~500UI，每克干梗丝中纤维素酶用量为100~500UI。

4.如权利要求1所述降低梗丝巴豆醛释放量的处理方法，其特征在于，步骤（1）中发酵处理时，氨基酸随酵母水溶液同时加入梗丝样品中，或者在梗丝发酵后再向梗丝中均匀混入氨基酸；

所述氨基酸添加量为梗丝干重的0.2~3.0%；

所述氨基酸为脯氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、组氨酸、缬氨酸、天冬酰胺、色氨酸、异亮氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸和赖氨酸中一种或几种任意比例混合物。

5.权利要求1~4任一项所述降低梗丝巴豆醛释放量的处理方法处理后梗丝在卷烟中的应用，其特征在于，按10~30%的质量比例添加于配方烟丝中进行卷烟制备。