CN111334491A - 复合酶制剂、片烟处理、加料贮存及渗透检验方法 - Google Patents

复合酶制剂、片烟处理、加料贮存及渗透检验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合酶制剂、片烟处理、加料贮存及渗透检验方法。本发明的核心是从片烟本身性质方面入手，通过酶液配方改进、工艺流程优化、加料模式改善以及吸收效果验证等技术构思，提升烟用料液施加均匀性和料液有效利用率，具体可以是在片烟表面通过增加定量的特定配方的复合酶制剂，借由该配方的酶解效应，水解片烟表面的蜡质层、纤维素层等，以提高片烟表面的渗透性和亲水性，促进料液的有效吸收率，从而降低其在后序加工过程中的散失量，提高料液有效利用率。

Description

复合酶制剂、片烟处理、加料贮存及渗透检验方法
技术领域
本发明涉及烟叶制备技术领域，具体涉及一种复合酶制剂、一种片烟处理方法、一种加料贮存方法以及一种表面渗透检验方法。
背景技术
片烟加料是卷烟制丝加工过程中的重要工序之一，其工艺任务是按产品配方设计要求准确、均匀地将配制好的料液施加到片烟上。通过加料可以在原料配方基础上进一步平衡主要化学成分，达到调节烟气酸碱度、增加卷烟香气、改善吸味、增强余味舒适性、改善烟叶(丝)的物理性状和燃烧性等作用。加料后通过一定的贮叶时间使片烟充分吸收料液，满足烟叶所需要的生化反应时间和条件。而在片烟加料环节发现，实际操作中烟用料液的吸收效果较差。
发明内容
本发明提供一种用于片烟的复合酶制剂、利用复合酶制剂的片烟处理方法、片烟样品的加料贮存方法以及片烟表面渗透检验方法，目的均是针对片烟对烟用料液的吸收效果较差的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种用于片烟的复合酶制剂，脂肪酶、纤维素酶、荧光素酶按预设比例，溶于1,2-丙二醇与四乙基罗丹明的混合液中。
可选地，脂肪酶、纤维素酶、荧光素酶的比例为4:1:1。
可选地，混合液中1,2-丙二醇与四乙基罗丹明的比例为4:1。
一种利用复合酶制剂的片烟处理方法，所述复合酶制剂为上述复合酶制剂，所述片烟处理方法包括：
室温条件下，筛选复烤后的若干片片烟样品；
将片烟样品加水回潮至水分为18±0.5％；
在温度为26±2℃，湿度为58±5％平衡箱中平衡24小时后，将片烟样品置于40℃的烘箱中1小时，再将烘箱温度升至60℃保存10分钟；
按照复合酶制剂的原液与烟叶干重的预设占比，将复合酶制剂均匀喷洒至片烟样品中，并充分混匀；
将喷洒复合酶制剂后的片烟样品密封保，并置于40℃的烘箱中反应1小时；
再将烘箱温度升至60℃进行10分钟的灭活处理。
可选地，复合酶制剂的原液占烟叶干重的比例为2％。
可选地，在喷洒至片烟样品前，在复合酶制剂中加入纯净水并混合均匀，形成用于喷洒处理的酶液。
一种片烟样品的加料贮存方法，所述片烟样品为经由上述片烟处理方法处理后的片烟样品，所述加料贮存方法包括：
按照料液重量与片烟重量的预设施加比例，调配糖料料液；
将糖料料液均匀喷洒至所述片烟样品，并充分混匀；
将喷洒糖料料液后的片烟样品置于温度为26±2℃，湿度为58±5％的恒温恒湿箱中贮存，设定贮叶时间为12～18小时。
可选地，预设施加比例为5％。
一种片烟表面渗透检验方法，所述片烟样品为经由上述加料贮存方法贮存后的片烟样品，所述检验方法包括：
将片烟样品裁剪成较小尺寸的若干个观察样本；
在观察样本上均匀涂抹荧光染料，并由荧光显微镜确定观察样本上的比对区域；
按预设时间周期，通过荧光显微镜观察并记录所述比对区域的荧光染料的吸收情况；
最后将检验后的片烟样品继续放置于温度为26±2℃，湿度为58±5％的恒温恒湿箱中保存。
可选地，所述在观察样本上均匀涂抹荧光染料具体包括：
将浓度为10μg/mL的荧光染料溶液，均匀涂抹至观察样本的正表面。
本发明的核心是从片烟本身性质方面入手，通过酶液配方改进、工艺流程优化、加料模式改善以及吸收效果验证等技术构思，提升烟用料液施加均匀性和料液有效利用率，具体可以是在片烟表面通过增加定量的特定配方的复合酶制剂，借由该配方的酶解效应，水解片烟表面的蜡质层、纤维素层等，以提高片烟表面的渗透性和亲水性，促进料液的有效吸收率，从而降低其在后序加工过程中的散失量，提高料液有效利用率。
附图说明
图1是本发明提供的片烟处理方法的实施例的流程图；
图2是本发明提供的加料贮存方法的实施例的流程图；
图3是本发明提供的渗透检验方法的实施例的流程图；
图4是本发明提供的对照样品料液有效吸收率与贮叶时间的指数模型回归曲线示意图；
图5是本发明提供的试验样品料液有效吸收率与贮叶时间的指数模型回归曲线示意图；
图6是本发明提供的片烟料液有效吸收率随贮叶时间的变化趋势图；
图7是本发明提供的不同贮叶时间(从左至右1h,8h,16h)对照组对荧光染料的吸收情况照片；
图8是本发明提供的不同贮叶时间(从左至右1h,8h,16h)试验组对荧光染料的吸收情况照片。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作详细说明。
在对本发明方案进行说明前，还需对本领域的现有情况做如下介绍：
在卷烟领域，提高片烟对烟用料液的吸收效果，有几种比较常见的方法：在片烟加料工序：通过增加料液的温度，减小料液成分的粒径大小，增加料液在片烟表面的扩散程度，促进片烟对料液的吸收效果；此外，还可以在生产成本允许的条件下，延长贮叶时间，增加片烟对料液的吸收效果。通过提高片烟对料液的有效吸收率，促进料液中的还原糖与片烟中的游离氨基酸或蛋白质链上氨基酸残基的游离氨基充分接触并发生美拉德反应。
但由于片烟表面的蜡质中含有大量的长碳链脂肪酸和长碳链脂肪醇所形成的酯类混合物，同时还含有长碳链的烃、醇、醛、酮和酸等各类物质，这些大分子有机物质多数具有疏水性，在一定程度上阻碍了料液在片烟表面的渗透作用。
基于此，本发明从片烟本身性质方面入手，通过酶液配方改进、工艺流程优化、加料模式改善以及吸收效果验证等技术构思，提升烟用料液施加均匀性和料液有效利用率。
在对复合酶制剂的配方进行介绍前，需先说明的是：酶制剂，是从生物中提取的具有酶特性的一类物质，可以有效促进卷烟生产加工过程中的各种化学反应，在缩短烟叶醇化时间，降解烟叶中的大分子物质，改善烟叶内在化学品质，降低焦油释放量等方面已得到广泛的应用。
具体而言，本发明提供了一种用于片烟的复合酶制剂的配方实施参考，即由树脂酶和脂肪酶按一定比例配置，具体可以是将脂肪酶、纤维素酶、荧光素酶按预设比例(一些较佳实现方式中采用三者4:1:1的比例关系)，溶于1,2-丙二醇与四乙基罗丹明的混合液中。当然，该混合溶液中1,2-丙二醇与四乙基罗丹明的比例也可预先涉及，例如为二者比例为4:1。上述配方的主要功能是促进片烟表面角质层中脂肪性物质、纤维素植物细胞壁的降解，提升片烟表面的渗透性，同时，四乙基罗丹明作为荧光素，可用来表征后续所施加料液的吸收效果。
在按上述配方配置出所述复合酶制剂的基础上，本发明还相应地提供了一种利用复合酶制剂的片烟处理方法的实施例，其中所述复合酶制剂为上述复合酶制剂，如图1所示，所述片烟处理方法可以包括：
步骤S1、室温条件下，筛选复烤后的若干片片烟样品；
步骤S2、将片烟样品加水回潮至水分为18±0.5％；
步骤S3、在温度为26±2℃，湿度为58±5％平衡箱中平衡24小时后，将片烟样品置于40℃的烘箱中1小时，再将烘箱温度升至60℃保存10分钟；
步骤S4、按照复合酶制剂的原液与烟叶干重的预设占比，将复合酶制剂均匀喷洒至片烟样品中，并充分混匀；
步骤S5、将喷洒复合酶制剂后的片烟样品密封保，并置于40℃的烘箱中反应1小时；
步骤S6、再将烘箱温度升至60℃进行10分钟的灭活处理。
例如：在室温条件下，筛选常用复烤后的大片片烟若干片(400g)，将片烟放在一起并加水回潮至水分约18％；把回潮的片烟放在平衡箱中平衡24小时后——平衡条件可以是温度为26℃，湿度为60％，将样品置于40℃的烘箱中1小时，再将烘箱温度升至60℃保存10分钟；按照复合酶制剂2％的添加要求(即复合酶制剂原液占烟叶干重的比例为2％)，称取7.2g的复合酶制剂，为了保证复合酶制剂施加的均匀性，可以在复合酶制剂中加入27.8g纯净水混合均匀形成共35g的酶液。然后利用喉头喷雾器将酶液均匀喷洒至片烟中，并将片烟充分混匀；最后可以将喷洒酶液的片烟密封保存至自封袋中，并放置于40℃的烘箱中反应1小时，再升至60℃灭活10分钟，最后将灭活完成的片烟样品从烘箱中取出，处理完成。
当然，本领域技术人员可以理解的是上述重量数值皆为试验性参考，而非精确的标准。
在按上述处理方式处理片烟后，本发明还相应地提供了一种片烟样品的加料贮存方法的实施例，其中所述片烟样品为经由上述片烟处理方法处理后的片烟样品，如图2所示，所述加料贮存方法可以包括：
步骤S7、按照料液重量与片烟重量的预设施加比例，调配糖料料液；
步骤S8、将糖料料液均匀喷洒至所述片烟样品，并充分混匀；
步骤S9、将喷洒糖料料液后的片烟样品置于温度为26±2℃，湿度为58±5％的恒温恒湿箱中贮存，设定贮叶时间为12～18小时。
例如：在前文示例基础上，按照5％的料液施加比例(料液重量∶片烟重量＝5％)，称取21.6g的卷烟通用糖料，调配出料液；再利用喉头喷雾器将料液均匀喷洒至复合酶制剂处理后的片烟中；然后将加料后的片烟样品置于温度为26℃，湿度为60％的恒温恒湿箱(与上述平衡箱同理)中贮存，贮叶时间为18小时。
在按上述配方调配酶液、喷洒酶液、施加料液并贮叶处理后，可以进一步验证以上各项方式的实际效果，即对片烟表面的吸收渗透效果进行检验。当然，本领域技术人员可知，检验方式可选取多样，但在上述酶液配方的前提下，本发明优选采用基于显像技术的荧光检测法，对此，这里需说明的是，酶液配方中包含了荧光素酶，并且酶液溶剂中包含1,2-丙二醇和四乙基罗丹明，因而在酶液降解片烟表面角质层中的脂肪性物质、纤维素植物细胞壁等过程中，实际上片烟表明已包含有一定量的荧光成分，因此，可以在贮叶后直接利用荧光显微镜进行观察，但为了提升观察效果以及渗透能力表征的精准度，本发明还相应提供了一种片烟表面渗透检验方法，其中所述片烟样品为经由上述加料贮存方法贮存后的片烟样品，如图3所示，所述检验方法包括：
步骤S10、将片烟样品裁剪成较小尺寸的若干个观察样本；
步骤S11、在观察样本上均匀涂抹荧光染料，并由荧光显微镜确定观察样本上的比对区域；
步骤S12、按预设时间周期，通过荧光显微镜观察并记录所述比对区域的荧光染料的吸收情况；
步骤S13、最后将检验后的片烟样品继续放置于温度为26±2℃，湿度为58±5％的恒温恒湿箱中保存。
例如：选取经上述贮叶后的片烟样品若干，用剪刀剪成3cm×3cm大小的片烟，分别用移液枪汲取20.0μL浓度为10μg/mL的荧光染料溶液均匀涂抹至片烟的正表面，然后置于荧光显微镜下寻找合适的区域并记下该位点，每间隔一定的时间(小时为单位)观察一次荧光染料的吸收情况并拍照，最后将观察后的片烟样品回收并置于温度为26℃，湿度为60％的恒温恒湿箱中保存。
经由上述各方案及其优选实施方式，可以有效提高片烟表面的渗透性和亲水性，促进料液的有效吸收率，从而降低其在后序加工过程中的散失量，提高料液有效利用率。为了进一步证明上述方案的可行性，还可以通过如下试验方式进行充分验证。
以不同贮叶时间点(t)为自变量，以料液有效吸收率(Q)为因变量，分别对贮叶过程片烟对料液的有效吸收率进行指数模型回归。指数模型回归分析的表达式可定义为：
Q＝a–b×ct (1)
该公式中，a为片烟充分吸收料液并达到平衡状态时，片烟对料液的有效吸收率，％；b为片烟吸收料液特性参数，％；c为片烟对料液的有效吸收率速率常数(即单位时间内吸收料液的质量)，无量纲。通过该指数回归模型，可得到复合酶制剂提升片烟料液吸收效果的动力学方程。
根据上述指数模型回归分析的相关参数及统计检验值如表1所示，指数模型回归曲线图如图4和图5所示。
将回归模型参数值代入回归方程，整理后表征片烟对料液的有效吸收率随贮叶时间的变化关系式为：
Q对照组＝86.0952–61.2163×0.2998t (2)
Q试验组＝92.0134–61.9352×0.1596t (3)
由指数模型回归分析的相关参数统计检验值可以看出(表1)，对照样品与试验样品料液有效吸收率与贮叶时间之间的指数回归模型的拟合程度较高(R2分别为0.9780和0.9684)，回归方程中各项参数统计检验的P值均达到了极显著或显著水平。
Figure BDA0002388077600000071
表1片烟料液有效吸收率与贮叶时间回归模型的相关参数及统计检验
由式(1)可知，片烟对料液的有效吸收率(Q)与参数b、c呈负相关关系，表明在一定贮叶时间内，参数b、c值越大，片烟对料液的有效吸收率越低。由式(2)和式(3)可知，对照样品料液有效吸收率(QCK)回归方程中的b、c值分别为61.2163和0.2998，试验样品料液有效吸收率(QCE)回归方程中的b、c值分别为61.9352和0.1596。两个回归方程中的b值基本相同，但c值差异较大，且c(对照组)值大于c(试验组)值。表明在单位贮叶时间内，试验样品对料液的有效吸收率大于对照样品。由此可以推断，片烟经过复合酶制剂处理后，改变了片烟表面的渗透性及吸收料液的特性，促进了片烟吸收料液的速率及有效吸收率。此外，由式(2)和式(3)的a值可知，对照样品与试验样品充分吸收料液并达到平衡状态时，对料液的有效吸收率分别为86.10％和92.01％，差值为5.91％。
接着，可对不同处理方式的片烟吸收料液速率进行分析，片烟对料液有效吸收率的速率可定义为单位时间内片烟对料液有效吸收率的增量。因此，分别对式(2)和式(3)进行一阶求导，即为片烟料液有效吸收率速率的表达式：
V对照组＝61.2163×ln(0.2998)×0.2998t
V试验组＝61.9352×ln(0.1596)×0.1596t
上两式中，v对照组和v试验组分别表示贮叶时间点为t时，对照样品与试验样品对料液有效吸收率的瞬时速率，％/h。利用上述两式，对不同贮叶时间点对照样品与试验样品料液有效吸收率的速率进行计算，结果见表2。可以看出，随着贮叶时间的延长，片烟对料液有效吸收率的速率呈先显著减小后缓慢降低的变化趋势；对于对照样品，当贮叶时间为0.25h～16h时，片烟吸收料液的速率较快，当贮叶时间达到24h后，片烟对料液有效吸收率的瞬时速率几乎为0％/h，表明对照样品贮叶时间大于24h后，可认为片烟已充分吸收料液并达到平衡状态；对于试验样品，当贮叶时间为0.25h～8h时，片烟吸收料液的速率较快，当贮叶时间达到16h后，片烟对料液有效吸收率的瞬时速率几乎为0％/h，表明试验样品贮叶时间大于16h后，可认为片烟已充分吸收料液并达到平衡状态；当贮叶时间为0.25h和0.5h时，试验样品对料液有效吸收率的速率大于对照样品，当贮叶时间为1h～96h时，对照样品对料液有效吸收率的速率大于试验样品，表明经过复合酶制剂处理过的片烟，在贮叶后较短的时间内，可以达到快速吸收料液的效果，缩短贮叶时间。
Figure BDA0002388077600000091
表2不同贮叶时间点片烟料液有效吸收率的速率
对照样品(未经过复合酶制剂处理)与试验样品(复合酶制剂处理)在不同贮叶时间点对料液的有效吸收率如图6所示。可以看出：在贮叶时间小于24h时，对照样片烟对料液的有效吸收率逐渐增加，而贮叶时间大于24h后，片烟对料液的有效吸收率变化不显著，表明对照样品贮叶时间大于24h后，片烟已充分吸收料液并达到平衡状态，对料液的有效吸收率约为87.51％；对于复合酶制剂处理过的试验样品，在贮叶时间小于16h时，片烟对料液的有效吸收率逐渐增加，而贮叶时间大于16h后，片烟对料液的有效吸收率变化不显著，表明试验样品贮叶时间大于16h后，片烟已充分吸收料液并达到平衡状态，对料液的有效吸收率约为93.13％。从上述分析可知，试验样品充分吸收料液并达到平衡状态所需的贮叶时间小于对照样品，且对料液的有效吸收率高于对照样品5.62％。
对不同贮叶时间点对照组(未经过复合酶制剂处理)与试验组(复合酶制剂处理)料液有效吸收率的速率进行计算，结果见表3。可以看出，随着贮叶时间的延长，片烟对料液有效吸收率的速率呈先显著减小后缓慢降低的变化趋势；对于对照样品，当贮叶时间为0.25h～16h时，片烟吸收料液的速率较快，当贮叶时间达到24h后，片烟对料液有效吸收率的瞬时速率几乎为0％/h，表明对照样品贮叶时间大于24h后，可认为片烟已充分吸收料液并达到平衡状态；对于试验样品，当贮叶时间为0.25h～8h时，片烟吸收料液的速率较快，当贮叶时间达到16h后，片烟对料液有效吸收率的瞬时速率几乎为0％/h，表明试验样品贮叶时间大于16h后，可认为片烟已充分吸收料液并达到平衡状态；当贮叶时间为0.25h和0.5h时，试验样品对料液有效吸收率的速率大于对照样品，当贮叶时间为1h～96h时，对照样品对料液有效吸收率的速率大于试验样品，表明经过复合酶制剂处理过的片烟，在贮叶后较短的时间内，可以达到快速吸收料液的效果，缩短贮叶时间。
Figure BDA0002388077600000101
表3不同贮叶时间点片烟料液有效吸收率的速率
最后，结合前文介绍荧光检验方式，可以直观表征出片烟表面的渗透情况。不同贮叶时间，对照组(未经过复合酶制剂处理)与试验组(复合酶制剂处理)对荧光染料的吸收情况如图7和图8所示。可以看出，随着贮叶时间的延长，荧光染料逐渐通过细胞间隙和气孔渗透进入烟片内部组织中，片烟表面的荧光染料逐渐减少；对于对照样品，当贮叶时间达到1h后，片烟表面仅有少量的荧光染料，表明荧光染料已充分迁移至片烟内部；对于试验样品，当贮叶时间达到16h后，片烟表面仅有微量的荧光染料存在，表明荧光染料已基本迁移至片烟内部。荧光显微试验结果表明，试验样品对荧光染料的吸收速率及有效吸收率大于对照样品，片烟经过复合酶制剂处理后，有效提升了对荧光染料的吸收效果。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的系统及方法；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种用于片烟的复合酶制剂，其特征在于，脂肪酶、纤维素酶、荧光素酶按预设比例，溶于1,2-丙二醇与四乙基罗丹明的混合液中。
2.根据权利要求1所述的复合酶制剂，其特征在于，脂肪酶、纤维素酶、荧光素酶的比例为4:1:1。
3.根据权利要求1或2所述的复合酶制剂，其特征在于，混合液中1,2-丙二醇与四乙基罗丹明的比例为4:1。
4.一种利用复合酶制剂的片烟处理方法，其特征在于，所述复合酶制剂为权利要求1～3任一项所述的复合酶制剂，所述片烟处理方法包括：
室温条件下，筛选复烤后的若干片片烟样品；
将片烟样品加水回潮至水分为18±0.5％；
在温度为26±2℃，湿度为58±5％平衡箱中平衡24小时后，将片烟样品置于40℃的烘箱中1小时，再将烘箱温度升至60℃保存10分钟；
按照复合酶制剂的原液与烟叶干重的预设占比，将复合酶制剂均匀喷洒至片烟样品中，并充分混匀；
将喷洒复合酶制剂后的片烟样品密封保，并置于40℃的烘箱中反应1小时；
再将烘箱温度升至60℃进行10分钟的灭活处理。
5.根据权利要求4所述的片烟处理方法，其特征在于，复合酶制剂的原液占烟叶干重的比例为2％。
6.根据权利要求4或5所述的片烟处理方法，其特征在于，在喷洒至片烟样品前，在复合酶制剂中加入纯净水并混合均匀，形成用于喷洒处理的酶液。
7.一种片烟样品的加料贮存方法，其特征在于，所述片烟样品为经由权利要求4～6任一项所述的片烟处理方法处理后的片烟样品，所述加料贮存方法包括：
按照料液重量与片烟重量的预设施加比例，调配糖料料液；
将糖料料液均匀喷洒至所述片烟样品，并充分混匀；
将喷洒糖料料液后的片烟样品置于温度为26±2℃，湿度为58±5％的恒温恒湿箱中贮存，设定贮叶时间为12～18小时。
8.根据权利要求7所述的加料贮存方法，其特征在于，预设施加比例为5％。
9.一种片烟表面渗透检验方法，其特征在于，所述片烟样品为经由权利要求7或8所述的加料贮存方法贮存后的片烟样品，所述渗透检验方法包括：
将片烟样品裁剪成较小尺寸的若干个观察样本；
在观察样本上均匀涂抹荧光染料，并由荧光显微镜确定观察样本上的比对区域；
按预设时间周期，通过荧光显微镜观察并记录所述比对区域的荧光染料的吸收情况；
最后将检验后的片烟样品继续放置于温度为26±2℃，湿度为58±5％的恒温恒湿箱中保存。
10.根据权利要求9所述的渗透检验方法，其特征在于，所述在观察样本上均匀涂抹荧光染料具体包括：
将浓度为10μg/mL的荧光染料溶液，均匀涂抹至观察样本的正表面。
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