CN110477441B

CN110477441B - 一种去除烟叶蜡质的添加剂、除蜡溶剂及去除方法

Info

Publication number: CN110477441B
Application number: CN201910641700.1A
Authority: CN
Inventors: 胡少东; 史清照; 李明哲; 徐秀娟; 鲁平; 何保江; 陈孟起; 屈展; 朱琦
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: 2019-07-16
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2022-02-25
Anticipated expiration: 2039-07-16
Also published as: CN110477441A

Abstract

本发明涉及一种去除烟叶蜡质的添加剂、除蜡溶剂及去除方法，脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物用于去除烟叶蜡质，其极性较低，与蜡质萃取用溶剂有较好的亲和性；同时聚氧乙烯醚类化合物中的聚氧乙烯醚基团能够增加萃取用溶剂的溶剂化能力，促进植物原料中的中低极性蜡质的溶解，因此，添加剂可以用于萃取去除植物蜡质，在基本不影响植物原料中的总糖、还原糖、致香成分等有效成分含量的情况下，有效去除烟叶中的蜡质，同时还能使得预处理烟叶的物理形态保持不变；进而使得以预处理烟叶为基础提取的植物精油的特征致香成分含量基本不受预处理的影响，同时避免了大量植物蜡质造成的烟草提取物溶解性差、感官质量差的问题。

Description

一种去除烟叶蜡质的添加剂、除蜡溶剂及去除方法

技术领域

本发明属于烟用香精香料制备领域，具体涉及一种去除烟叶蜡质的添加剂、除蜡溶剂及去除方法。

背景技术

烟叶表面存在大量的蜡质类物质，其主要组成成分是各种亲脂类化合物，在表面形成一层疏水层，是烟草表皮重要成分之一。研究结果表明，烟叶表皮蜡质主要为直链烷烃、支链烷烃、三萜类化合物、脂肪醇等。在烟草提取物的制备过程中，不可避免的会将烟叶表面的蜡质提取到提取液中，而蜡质在乙醇、水中的溶解度较低，会影响烟草提取物的产品质量，造成使用过程中有悬浮物、溶解性差等问题。同时，这类物质中大多成分对卷烟的口感和香气无贡献，或有不利影响，因而，如何快速、有效去除蜡质，提高烟草提取物的产品质量，是天然香料开发过程中面临的难题之一。

目前，生产过程中主要是通过乙醇回溶、低温冷冻的方式脱除植物蜡质。即烟草提取物溶解后置于-20-10℃低温沉降，使得植物蜡质与其它不溶物析出，然后经过滤或离心去除。但这种方法在去除植物蜡质的同时，也会将其它在乙醇中溶解性低的有效成分去除；同时，在过滤或离心过程中，温度的变化使得部分蜡质重新溶解于滤液中，影响去除效果。此外，还可在烟草乙醇提取液中添加蜂蜡，协同脱除植物蜡质。

亚临界萃取是利用亚临界流体作为萃取剂，在密闭、无氧、低压的压力容器内，依据相似相溶的原理，通过萃取物料与萃取剂在接触过程中的分子扩散过程，将有效成分转移到萃取剂中，再通过减压蒸发将萃取剂与目标产物分离。该技术具有无毒无害、活性成分不易被破坏、可工业化生产等优点，因而，在天然香料的制备、烟叶焦油及有害成分的去除等方面应用颇广。亚临界丁烷对烷烃、脂肪醇、脂肪酸、长链酯类有一定的溶解作用，可用于植物提取前后蜡质的脱除。现有文献(亚临界丁烷脱脂对燕麦全粉性质及挂面品质的影响，王可可)用亚临界丁烷脱脂技术对燕麦进行处理，将燕麦的含油率降低至1％以下；现有文献(亚临界低温萃取技术在天然产物提取中的应用及前景，祁鲲)指出，亚临界丁烷低温萃取能够在不损伤羊毛的情况下得到优质的羊毛脂。在烟草提取物制备方面，将亚临界萃取技术应用于烟叶预处理，脱除烟叶蜡质，同时不影响烟叶内其他香味成分，达到去除烟草提取物中植物蜡质的目的，该技术还未见报道。另外，值得注意的是，与常用的乙醇、石油醚等溶剂脱蜡相比，使用低温亚临界技术虽然能够达到脱除一定蜡质的目的，但还存在蜡质脱除效率低的问题。因此，需要提高亚临界丁烷低温脱蜡的效率，而在亚临界丁烷中加入添加剂，以提高亚临界萃取对天然植物脱蜡的效率，该方面的技术还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种去除烟叶蜡质的添加剂、除蜡溶剂及去除方法，以解决现有技术使用的脱蜡剂的脱除效率较低的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种去除烟叶蜡质的添加剂，脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物用于去除烟叶蜡质，通式为R(CH₂CH₂O)_nH，其中，基团R为含有12～18个碳原子的脂肪基，聚合度n的取值为1～5。

进一步的，所述脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物为烷烃醇基聚氧丙烯醚型化合物。

进一步的，所述烷烃醇基聚氧丙烯醚型化合物为正十二醇三聚氧烯醚、正十二醇五聚氧乙烯醚、正十三醇氧乙烯醚、正十三醇三聚氧乙烯醚、正十三醇五聚氧乙烯醚、正十四醇二聚氧乙烯醚、正十四醇四聚氧乙烯醚、正十五醇三聚氧乙烯醚、正十六醇三聚氧乙烯醚或正十八醇三聚氧乙烯醚中的一种或多种组合。

一种去除烟叶蜡质的除蜡溶剂，由上述任一项的添加剂和能够配合的溶剂组成。

进一步的，所述溶剂为丁烷或丙烷。

所述添加剂占所述溶剂质量百分比为0.01％-3％。

一种烟叶蜡质的去除方法，包括以下步骤：

向预处理烟叶中加入上述的除蜡溶剂，在亚临界状态下对所述预处理烟叶进行蜡质萃取处理，分离后得到蜡质和除蜡烟叶。

所述蜡质萃取处理为将预处理烟叶和除蜡溶剂置于亚临界萃取釜中，然后于-5℃～10℃和萃取压力下萃取2～5h得到萃取液，对所述萃取液进行分离处理，得到蜡质和所述除蜡烟叶，其中，所述萃取压力为除蜡溶剂中的溶剂在相应温度下的饱和蒸汽压。

所述预处理烟叶为烟叶或烟丝。

所述预处理烟叶与所述除蜡溶剂的料液比为1:8-1:12g/mL。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，由于本发明提供的添加剂脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物R(CH₂CH₂O)_nH中的R基团为含C_12-18的脂肪醇基，其极性较低，与蜡质萃取用溶剂有较好的亲和性，如丁烷、丙烷等；同时所述聚氧乙烯醚类化合物中的聚氧乙烯醚基团能够增加萃取用溶剂的溶剂化能力，促进植物原料中的中低极性蜡质的溶解，因此，所述添加剂可以用于萃取去除植物蜡质，在基本不影响植物原料中的总糖、还原糖、致香成分等有效成分含量的情况下，有效去除烟叶中的蜡质，同时还能使得所述预处理烟叶的物理形态保持不变；进而使得以所述预处理烟叶为基础提取的植物精油的特征致香成分含量基本不受预处理的影响，同时避免了大量植物蜡质造成的烟草提取物溶解性差、感官质量差的问题。

本技术方案还提供一种烟叶蜡质的去除方法，该去除方法主要利用亚临界萃取技术，以丁烷为萃取溶剂，并加入所述添加剂脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物从烟叶原料中去除蜡质；由于所述脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物既与丁烷有较好的亲和性，又能提高丁烷的溶剂化能力，促进原料中的中低极性蜡质组分的溶解，所以，本发明提供的烟叶蜡质的去除方法能够有效提高烟叶原料的亚临界萃取方法的脱蜡效率。本发明提供的上述去除方法利用亚临界萃取技术就可以实现在制备烟草提取物之前高效去除其中蜡质，脱蜡方法简单，避免了后处理步骤繁琐、效率低的问题；采用本发明提供的上述方法去除原料的植物蜡质后，原料的物理状态无影响，可直接用于烟草提取物的制备；此外，本发明提供的上述方法中加入添加剂脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物在提高脱蜡效率的同时，降低了植物香味成分的损失，植物原料中的总糖、还原糖等主要成分含量基本不受影响；另外，利用本发明提供的上述方法去除烟叶蜡质后，烟叶原料内有效物质的溶出率提高，后续香料制备的产率提高。

具体实施方式

以下通过初过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

本申请提供一种去除烟叶蜡质的添加剂，脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物用于去除烟叶蜡质，通式为R(CH₂CH₂O)_nH，其中，基团R为含有12～18个碳原子的脂肪基，聚合度n的取值为1～5。

进一步的，脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物为烷烃醇基聚氧丙烯醚型化合物。

进一步的，烷烃醇基聚氧丙烯醚型化合物为正十二醇三聚氧烯醚、正十二醇五聚氧乙烯醚、正十三醇氧乙烯醚、正十三醇三聚氧乙烯醚、正十三醇五聚氧乙烯醚、正十四醇二聚氧乙烯醚、正十四醇四聚氧乙烯醚、正十五醇三聚氧乙烯醚、正十六醇三聚氧乙烯醚或正十八醇三聚氧乙烯醚中的一种或多种组合。

进一步的，溶剂为丁烷或丙烷。

添加剂占溶剂质量百分比为0.01％-3％。

实施例1

将烟叶粉碎至100目，转移至亚临界萃取釜中，随后加入丁烷和占丁烷质量百分数0.1％的十六醇三聚氧乙烯醚，料液比为1:8，于10℃条件下萃取3h，萃取压力为丁烷在10℃温度下的饱和蒸汽压。萃取结束后获得除蜡烟叶，通过对萃取液减压蒸发，得到植物蜡质，其中，植物蜡质产率为1.5％。

对照例1

将烟叶粉碎至100目，转移至亚临界萃取釜中，随后加入丁烷，料液比为1:8，于10℃条件下萃取3h，萃取压力为丁烷在10℃温度下的饱和蒸汽压。萃取结束后获得除蜡烟叶，通过对萃取液采用减压蒸发，得到植物蜡质，其中，植物蜡质产率为1.0％。

分别准确称取一定量的实施例1和对照例1所得植物蜡质，用二氯甲烷溶解后，加入内标(乙酸苯乙酯)，通过GC-MS对其进行成分分析，仪器条件如下：

色谱柱：DB-5MS毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)；进样口温度：250℃；载气：高纯氦气；流速1.0mL/min；进样量：1μL；分流比10:1；程序升温：50℃保持2min，再以5℃/min的升温速率加热到270℃，并保持10min。

电离方式：EI；离子源温度：230℃；电子能量：70eV；四级杆温度：150℃；电子倍增器电压：1.89kV；质量扫描范围33-500amu；扫描方式：全扫描；溶剂延迟：7.0min。

表1亚临界处理所得植物蜡质的组成及含量

从表1中可以看出，使用加入添加剂的丁烷对烟叶进行脱蜡处理的效率比未加添加剂的丁烷的脱蜡效率更高，脱除蜡质中的烷烃、长链脂肪酸、长链脂肪酸酯含量较高，说明添加剂的加入能够促进丁烷对烟叶表面蜡质的萃取。

实施例2

将烟叶粉碎至100目，转移至亚临界萃取釜中，随后加入丁烷和占丁烷质量百分数0.5％的十四醇五聚氧乙烯醚，料液比为1:10，于5℃条件下萃取4h，萃取压力为丁烷在5℃温度下的饱和蒸汽压。萃取结束后得到除蜡烟叶，将萃取液减压蒸发，得到植物蜡质，总萃取产率为2.12％，其中植物蜡质产率为1.73％。

对照例2

将烟叶粉碎至100目，转移至圆底烧瓶中，随后加入石油醚，料液比为1:8，加热至溶液回流，提取3h，并提取两遍。萃取结束后合并两次萃取液，减压浓缩脱除溶剂，总萃取产率为4.64％，其中植物蜡质产率为1.84％。

从上述数据可以看出，加入添加剂的低温亚临界萃取技术所得到的植物蜡质与传统的溶剂加热(石油醚)提取植物蜡质量相比差别不大；但石油醚的萃取率高于低温亚临界萃取，表明在富集植物蜡质的同时，对烟草致香成分造成较大的损失。

实施例3

将烟叶粉碎至10目，转移至亚临界萃取釜中，随后加入含1％的十二醇三聚氧乙烯醚的丁烷溶液，料液比为1:12，于10℃条件下萃取1.5h，萃取压力为丁烷在该10℃温度下的饱和蒸汽压。萃取结束后得到除蜡烟叶，将萃取液减压蒸发得到植物蜡质，其中，植物蜡质产率为2.6％。

亚临界萃取后的除蜡烟叶采用溶剂浸提法制备烟草提取物，以50％乙醇为溶剂，料液比为1:10，室温浸提24h。提取结束后过滤分离浸提液，浸提液减压浓缩至无醇为止，得到烟叶提取物1^#(产率19.52％)。以未经脱蜡的烟叶为原料，采用同样的提取工艺，得到烟叶提取物2^#(产率11.29％)。

将上述两种烟草提取物用95％乙醇稀释至质量浓度为10％，用自动注射加香仪注射于空白卷烟中，注射量为1μL/支。注射完毕后，将卷烟装入烟盒中，密封于22℃±2℃和RH60％±5％条件下放置1周，然后对加香效果进行评价。评吸结果表明萃取后烟叶制备的烟草提取物，其香气质增加，烟气细腻柔和，浓度增加，杂气、刺激和残留明显降低。这表明，采用这种技术脱除植物蜡质后，同等萃取条件下，烟叶中有效物质的溶出率更高，因而烟草提取物的产率有所提高。同时，通过该方法有效避免了提取过程中蜡质的引入，因而所得烟草提取物的感官品质更好。

表3烟草提取物感官评价结果

注:空白卷烟各项指标均为0，当平均分大于11.2则说明该指标有明显改善，分值越大，改善的程度越高。

实施例4

将烟叶粉碎至50目，转移至亚临界萃取釜中，随后加入含3％的十八醇四聚氧乙烯醚的丁烷溶液，料液比为1:12，于0℃条件下萃取5h，萃取压力为丁烷在该0℃温度下的饱和蒸汽压。萃取结束后得到除蜡烟叶，萃取液减压蒸发，得到植物蜡质，其中，植物蜡质产率为2.1％。

参考YC/T 159-2002《烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动法》、YC/T161-2002《烟草及烟草制品总氮的测定连续流动法》，采用连续流动法对萃取前后烟叶中总糖、还原糖、总氮含量进行测定，结果如下。由实验结果可见，采用低温亚临界萃取技术对烟叶进行脱蜡处理后，烟叶中总糖、还原糖、总氮含量略有变化，这与脱蜡造成的质量损失和水分损失有关，整体而言，该脱蜡技术对烟叶常规化学成分几乎无影响。

表4亚临界脱蜡前后烟叶中常规化学成分含量变化

因此，本技术方案提供的烟叶蜡质的去除方法具有以下优点：1)可以在制备烟草提取物之前，将烟叶中的蜡质去除，避免了后处理步骤繁琐、效率低的问题；2)采用本技术方案提供的方法去除烟叶蜡质后，对处理对象的物理状态基本无影响，可直接用于提取物的制备；3)本技术方案提供的方法中加入添加剂脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物时，其作用效果高于传统的有机溶剂萃取法和不加添加剂的低温亚临界萃取法，同时降低了植物香味成分的损失，提高利用亚临界萃取方法去除蜡质的效率；4)利用技术方案提供的方法去除蜡质后，烟叶内有效物质的溶出率提高，后续香料制备的产率提高。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种去除烟叶蜡质的除蜡溶剂，其特征在于，由脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物的添加剂和能够配合的溶剂组成，用于去除烟叶蜡质，通式为R(CH₂CH₂O)_nH，其中，基团R为含有12～18个碳原子的脂肪基，聚合度n的取值为1～5；

所述脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物为烷烃醇基聚氧丙烯醚型化合物；

所述溶剂为丁烷或丙烷；

所述添加剂占所述溶剂质量百分比为0.01％-3％。

2.根据权利要求1所述的去除烟叶蜡质的除蜡溶剂，其特征在于，所述烷烃醇基聚氧丙烯醚型化合物为正十二醇三聚氧烯醚、正十二醇五聚氧乙烯醚、正十三醇氧乙烯醚、正十三醇三聚氧乙烯醚、正十三醇五聚氧乙烯醚、正十四醇二聚氧乙烯醚、正十四醇四聚氧乙烯醚、正十五醇三聚氧乙烯醚、正十六醇三聚氧乙烯醚或正十八醇三聚氧乙烯醚中的一种或多种组合。

3.一种烟叶蜡质的去除方法，其特征在于，包括以下步骤：

向预处理烟叶中加入上述权利要求2中的除蜡溶剂，在亚临界状态下对所述预处理烟叶进行蜡质萃取处理，分离后得到蜡质和除蜡烟叶。

4.根据权利要求3所述的烟叶蜡质的去除方法，其特征在于，所述蜡质萃取处理为将预处理烟叶和除蜡溶剂置于亚临界萃取釜中，然后于-5℃～10℃和萃取压力下萃取2～5h得到萃取液，对所述萃取液进行分离处理，得到蜡质和所述除蜡烟叶，其中，所述萃取压力为除蜡溶剂中的溶剂在相应温度下的饱和蒸汽压。

5.根据权利要求3所述的烟叶蜡质的去除方法，其特征在于，所述预处理烟叶为烟叶或烟丝。

6.根据权利要求3所述的烟叶蜡质的去除方法，其特征在于，所述预处理烟叶与所述除蜡溶剂的料液比为1:8-1:12g/mL。