CN110074450B - 一种低hlb值蔗糖脂肪酸酯在烟草中的用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低HLB值蔗糖脂肪酸酯在烟草中的用途，所述低HLB值蔗糖脂肪酸酯的结构式为：

其中R为硬脂酸基CH₃(CH₂)₁₆CO‑或‑H，且至少一个R为硬脂酸基CH₃(CH₂)₁₆CO—，所述低HLB值蔗糖脂肪酸酯为相应的单酯、二酯和三酯的混合物。本发明的低HLB值蔗糖脂肪酸酯不仅保润防潮，而且裂解产物含有多种与烟气协调的香味物质，能够改善卷烟的抽吸品质。

Description

一种低HLB值蔗糖脂肪酸酯在烟草中的用途

技术领域

本发明属于烟草加工领域，具体涉及一种HLB值为3的蔗糖脂肪酸酯在烟草中的用途。

背景技术

伴随着我国卷烟工业企业联合重组的加快和结构持续提升的良好态势，卷烟工业企业对优质烟草的需求更加迫切。但是，在卷烟销售及贮藏过程中，容易受到外界环境条件尤其是湿度的影响，从而导致产品失水或过度吸水，使卷烟的感官品质下降甚至报废。添加保润剂是解决该问题的方案之一。

我国不同地区气候条件差异较大，尤其是在相对湿度较大的南方地区，烟草由于其多孔性和内含物的亲水性，因此表现出易于吸湿的特性，从而导致烟丝相互黏结，抽吸时燃烧性差，香气不足，甚至产生霉变现象。因此，如何降低烟丝对环境水分的敏感性、改善抽吸品质成为烟草综合治理的重要内容和提高卷烟品质的重要环节。

根据物质特性和作用机理，烟草物理保润剂可分为吸湿性保润剂、封阻性保润剂和水合性保润剂。目前，我国烟草工业常用的保润剂为吸湿性保润剂，这类物质通过羟基与水分子形成氢键来维持烟丝含水率的相对稳定。其中，甘油、丙二醇、山梨醇等多羟基小分子物质被广泛运用。近年来，许多多糖类、天然亲水性提取物等新型保润剂也被不断开发出来。但是，这一类保润剂主要注重于维持低湿环境下烟丝的持水效果及感官品质的改善，而在高湿环境中表现出易于吸湿的特性，从而导致卷烟在高湿度环境下储存容易吸潮变质。

封阻型保润剂可以保持烟草中的水分的基本稳定，目前，常用的封阻型保润剂为石蜡、植物油、天然油性提取物等，这些封阻型保润剂在水和乙醇中的溶解性较差，需要通过乳化的方法制备，稳定性较差，且在烘丝工艺中容易造成破乳，不能很好地在烟丝表面形成保护层起到保润剂的效果，因而限制了其在烟草工业中的应用。

为解决上述问题，提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于针对现有烟草保润剂的不足，使用低HLB值蔗糖脂肪酸酯作为烟草保润剂。使用该低HLB值蔗糖脂肪酸酯不仅可以达到保润的目的，同时还可以防潮以及改善卷烟烟气的香气丰满度和柔和度，提高了卷烟的抽吸品质。

除非特殊说明，以下百分含量均为重量百分含量。

本发明的技术方案如下：

一种低HLB值蔗糖脂肪酸酯在烟草中的用途，所述低HLB值蔗糖脂肪酸酯的结构式为：

其中R为硬脂酸基CH₃(CH₂)₁₆CO-或-H，且至少一个R为硬脂酸基CH₃(CH₂)₁₆CO-，所述低HLB值蔗糖脂肪酸酯为相应的单酯、二酯和三酯的混合物。

优选地，所述低HLB值的蔗糖脂肪酸酯的HLB值为3。

优选地，将所述低HLB值蔗糖脂肪酸酯溶于乙醇溶液或乙醇中，然后将溶液均匀喷洒至烟丝上。

优选地，所述低HLB值蔗糖脂肪酸酯的用量为烟丝重量的1-3wt％。

优选地，所述低HLB值蔗糖脂肪酸酯的用量为烟丝重量的2wt％。

优选地，所述低HLB值蔗糖脂肪酸酯热裂解产物含有30wt％以上的高级脂肪酸甲酯、11wt％以上的高级脂肪酸、7wt％以上短链脂肪酸酯、以及20wt％以上的醛酮类、杂环类致香物质。

优选地，所述高级脂肪酸甲酯包括硬脂酸甲酯、棕榈酸甲酯、肉豆蔻酸甲酯；所述高级脂肪酸包括棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸；所述短链脂肪酸酯包括甲酸乙烯酯、丙酮酸甲酯、乙酸甲酯、甲酸甲酯、丙酸甲酯、丙酸甲酯；所述醛酮类、杂环类致香物质包括糠醛、5-羟甲基糠醛、糠醇、5-甲基呋喃醛、羟基丙酮、2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮、2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、5-甲基-2(3H)-呋喃酮。

优选地，所述热裂解条件为：初始温度300℃，保持5s，以30℃/s升至900℃，保持5s；裂解氛围为：氧氮混合气(1:4)；气体流量为70mL/min。

本发明的有益效果：

1、蔗糖脂肪酸酯是由蔗糖和脂肪酸经酯化反应合成的一种非离子表面活性剂，常用于食品、医药等领域。其结构中，以蔗糖分子的羟基为亲水基，脂肪酸链为亲油基。HLB值是衡量表面活性剂分子亲水基团与亲油基团的平衡关系的指标，蔗糖酯通过酯化度的调节可以实现广泛的HLB值范围(1～16)。HLB值越大亲水性越强，保润效果越好。本发明采用HLB值为3的蔗糖脂肪酸酯，在不同地区气候条件下都能较好地保持烟草中的水分，即起到封阻型保润剂的作用，不仅保润而且防潮，且使用效果优于现有的烟草封阻型保润剂，有利于控制烟草的霉变。其中添加2％的本发明的蔗糖脂肪酸酯的烟丝，在84％RH条件下的平衡含水率较丙二醇下降5.9％，48h内的平均吸湿速率相较于丙二醇(0.375％/h)下降至0.326％/h；在32％RH条件下，24h的平均解吸速率相较于丙二醇(0.301％/h)下降至0.296％/h。

2、本发明采用的HLB值为3的蔗糖脂肪酸酯，不仅能实现对烟草的物理保润(即对烟草水分的维持)，而且能实现感官保润(即烟气对抽吸者感官舒适度的改善)。因此本发明的蔗糖脂肪酸酯起到保润防潮的同时，还提高了烟气的吸食品质。

3、本发明的HLB值为3的蔗糖脂肪酸酯用于烟草中，烟草抽吸经对烟雾进行分析可知，本发明的蔗糖脂肪酸酯保润剂在烟草抽吸过程中裂解产物近200种，其中能使烟气醇和的高级脂肪酸甲酯占30％以上；在烟气中起酸碱平衡作用，使吃味醇和，并且能够增加烟气浓度的高级脂肪酸和挥发性酸的含量大于11％；短链脂肪酸酯类烟草致香物质，合计占7％以上，这类物质具有甜味、果香味或酒味，与烟草香气协调，能提升卷烟香气品质。除此之外，裂解产物还存在多种致香醛酮类、呋喃类以及吡喃酮类化合物，如糠醛、5-羟甲基糠醛、糠醇、5-甲基呋喃醛、羟基丙酮、2,3-丁二酮、2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮、2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮等，相对含量超过20％。这些物质的共同作用，使得卷烟的香气质和香气量均有所改善，杂气、刺激性降低，口腔舒适度有所提升，改善了卷烟的抽吸品质。

附图说明

图1为实施实例1的蔗糖脂肪酸酯及对照样在在高湿条件下的含水率随时间的变化曲线图；

图2为实施实例1的蔗糖脂肪酸酯及对照样在高湿条件下不同时间段的平均吸水速率图；

图3为实施实例2的蔗糖脂肪酸酯及对照样在高湿条件下的含水率随时间的变化曲线图；

图4为实施实例2的蔗糖脂肪酸酯及对照样在高湿条件下不同时间段的平均吸水速率图；

图5为实施实例2的蔗糖脂肪酸酯及对照样在低湿条件下不同时间段的平均失水速率图；

图6为实施实例3的蔗糖脂肪酸酯及对照样在高湿条件下的含水率随时间的变化曲线图；

图7为实施实例3的蔗糖脂肪酸酯及对照样在高湿条件下不同时间段的平均吸水速率图；

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

准确称取一定质量的蔗糖脂肪酸酯S-3，其HLB为3，加入乙醇，微热使其溶解形成一定浓度的溶液。将蔗糖脂肪酸酯溶液喷洒至烟丝表面，使其添加量为烟丝重量的1％。

将烟丝在温度(22±1)℃、相对湿度(60±2)％的条件下平衡72h，以空白(未加保润剂)和丙二醇(添加量为烟丝重量的1％)作为对照样，在22℃、84％RH的环境下进行防潮性能测试，结果如附图1和图2所示。由图1和图2可知，在84％RH条件下，含1％蔗糖脂肪酸酯S-3的烟丝在120h后的平衡含水率为34.42％，低于1％丙二醇(36.56％)及空白(35.51％)。此外，S-3的吸湿速率也低于丙二醇及空白。因此，蔗糖脂肪酸酯S-3的防潮效果优于丙二醇和空白烟丝。将烟丝卷制成卷烟进行感官评吸，结果如下表。

实施例2

准确称取一定质量的蔗糖脂肪酸酯S-3，其HLB值为3，加入乙醇，微热使其溶解形成一定浓度的溶液。将蔗糖脂肪酸酯溶液喷洒至烟丝表面，使其添加量为烟丝重量的2％。

将烟丝在温度(22±1)℃、相对湿度(60±2)％的条件下平衡72h，以空白和丙二醇作为对照样，在22℃、84％RH的环境下进行防潮性能测试，结果如附图3和图4；在22℃、32％RH的条件下进行保润性能测试，结果如附图5。由图3和图4可知，在84％RH条件下，含2％蔗糖脂肪酸酯S-3的烟丝在20h后，其干基含水率为34.37％，且吸湿速率比丙二醇低，说明其防潮效果优于丙二醇；由图5可知，在32％RH条件下，含蔗糖脂肪酸酯S-3的烟丝水分解吸速率低于丙二醇和空白烟丝，说明其具有比丙二醇更好的保湿性能。将烟丝卷制成卷烟进行感官评吸，结果如下表。

实施例3

准确称取一定质量的蔗糖脂肪酸酯S-3，其HLB值为3，加入乙醇，微热使其溶解形成一定浓度的溶液。将蔗糖脂肪酸酯溶液喷洒至烟丝表面，使其添加量为烟丝重量的3％。

将烟丝在温度(22±1)℃、相对湿度(60±2)％的条件下平衡72h，以空白和丙二醇作为对照样，在22℃、84％RH的环境下进行防潮性能测试，结果如附图6和图7。由图6和图7可知，在84％RH条件下，含3％蔗糖脂肪酸酯S-3的烟丝在120h后的平衡含水率为34.24％，低于1％丙二醇(36.56％)及空白(35.51％)，且含S-3烟丝的吸湿速率比丙二醇低，说明其防潮性能较好。将烟丝卷制成卷烟进行感官评吸，结果如下表。

以上所述实施例表明，当蔗糖脂肪酸酯的HLB值为3时，添加蔗糖脂肪酸酯的烟丝无论是平衡含水率还是吸湿速率均低于空白与丙二醇，表明添加本发明的蔗糖脂肪酸酯能显著降低烟丝在高湿环境的吸湿敏感性，减缓水分增加的速度，表现出一定的防潮性能。特别地，添加量为2wt％的蔗糖脂肪酸酯S-3在低湿环境的解吸速率明显低于丙二醇，表明其具有优于丙二醇的保润性能。同时卷烟的感官评吸结果表明，添加蔗糖脂肪酸酯对卷烟感官品质无负面作用，卷烟的香气质和香气量均有所改善，烟气浓度增加，杂气、刺激性降低，口腔舒适度有所提升。因此，蔗糖脂肪酸酯不仅具有防潮效果，同时具有烟气增香提质的作用。

实施例4：模拟烟草燃烧环境热裂解蔗糖脂肪酸酯

对本发明的蔗糖脂肪酸酯进行热裂解实验。称取1mg蔗糖脂肪酸酯置于裂解管中的石英棉上，然后将裂解管放入裂解仪进行裂解。热裂解的条件如下：

升温程序：初始温度300℃，保持5s，以30℃/s升至900℃，保持5s；裂解氛围为：氧氮混合气(1:4)；气体流量为70mL/min。

热裂解产物的GC-MS分析条件如下：

色谱柱：HP-VOC弹性毛细管柱；规格：[60m(长度)×0.32mm(内径)×0.18μm(膜厚)]；载气流量：2.0mL/min；分流比：20:1；升温程序：初始温度40℃，保持4min，以10℃/min的速率升至250℃，保持75min；质谱传输线温度：280℃；离子源温度：230℃；电离方式：EI；电子能量：70eV；四极杆温度：150℃；质量扫描范围：29～450a.m.u；溶剂延迟时间：3min。

裂解结果表明，裂解产物有194种，其中主要为硬脂酸甲酯、棕榈酸甲酯等高级脂肪酸酯，相对含量在30wt％以上，这类物质能使烟气醇和细腻。裂解产生的棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸等高级脂肪酸以及乙酸，占挥发性成分总量的11wt％以上，这些物质在烟气中起酸碱平衡作用，使吃味醇和，并且能够增加烟气浓度。裂解还产生了甲酸乙烯酯、丙酮酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯等短链脂肪酸酯类烟草致香物质，合计占7.1wt％，这类物质具有甜味、果香味或酒味，与烟草香气协调，能提升卷烟香气品质。除此之外，裂解产物还存在多种特殊致香醛酮类、呋喃类以及吡喃酮类化合物，如糠醛、5-羟甲基糠醛、糠醇、5-甲基呋喃醛、羟基丙酮、2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮、2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、5-甲基-2(3H)-呋喃酮等，其相对含量超过20wt％。这些香气物质共同作用，赋予了蔗糖脂肪酸酯柔和烟气，降低刺激性，改善香气品质的作用。裂解结果与感官评吸结果一致，表明所述蔗糖脂肪酸酯对提升烟草燃吸品质具有积极作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。

Claims (4)

1.一种低HLB值蔗糖脂肪酸酯在烟草中的用途，其特征在于，所述低HLB值蔗糖脂肪酸酯的结构式为：

其中R为硬脂酸基CH₃(CH₂)₁₆CO-或-H，且至少一个R为硬脂酸基CH₃(CH₂)₁₆CO-，所述低HLB值蔗糖脂肪酸酯为相应的单酯、二酯和三酯的混合物；所述低HLB值的蔗糖脂肪酸酯为S-3；所述低HLB值的蔗糖脂肪酸酯的HLB值为3；所述低HLB值蔗糖脂肪酸酯的用量为烟草重量的2wt%；将所述低HLB值蔗糖脂肪酸酯溶于乙醇溶液或乙醇中，然后将溶液均匀喷洒至烟草上。

2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述低HLB值蔗糖脂肪酸酯热裂解产物含有30wt%以上的高级脂肪酸甲酯、11wt%以上的高级脂肪酸、7wt%以上短链脂肪酸酯、以及20wt%以上的醛酮类、杂环类致香物质。

3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，所述高级脂肪酸甲酯包括硬脂酸甲酯、棕榈酸甲酯、肉豆蔻酸甲酯；所述高级脂肪酸包括棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸；所述短链脂肪酸酯包括甲酸乙烯酯、丙酮酸甲酯、乙酸甲酯、甲酸甲酯；所述醛酮类、杂环类致香物质包括糠醛、5-羟甲基糠醛、糠醇、5-甲基呋喃醛、羟基丙酮、2,5-二甲基-4-羟基-3(2H)-呋喃酮、2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮、5-甲基-2(3H)-呋喃酮。

4.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，所述热裂解条件为：初始温度300℃，保持5s，以30℃/s升至900℃，保持5s；裂解氛围为：氧氮1:4的混合气；气体流量为70 mL/min。

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