CN115537267B - 一种植物香料、其制备方法及用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种植物香料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备紫草发酵粉末；(2)制备粗提液；(3)将粗提液使用硅胶色谱柱进行上样吸附，然后依次用不同比例乙酸乙酯‑乙醇混合溶剂进行梯度洗脱；收集合并乙酸乙酯‑乙醇(V:V＝9：1)及乙酸乙酯‑乙醇(V:V＝1：1)段溶液洗脱液；(4)减压浓缩洗脱液得到可变色紫草香料，即为所述植物香料。本发明还公开了所述植物香料及用于卷烟材料中的用途。

Description

一种植物香料、其制备方法及用途
技术领域
本发明属于卷烟用香精香料技术领域，具体涉及一种植物香料、其制备方法及用途。
背景技术
卷烟是吸烟者通过点燃卷烟，抽吸卷烟烟气获得生理及心理需求满足的一种嗜好。卷烟烟气的pH值能够反映吸烟者感受到的烟气劲头、烟气刺激性和烟碱吸入量。通过大量研究表明，传统卷烟的烟气pH值主要集中在5.4～6.2之间。
卷烟降焦是卷烟生产的重要课题，伴随着焦油量的降低，烟味变淡，香气减弱，所以通常借助加料加香技术增加烟气浓度、提高卷烟香味。天然香料是烟用香精香料的主要来源之一，对卷烟主要起着增加烟气浓度，修饰烟香，改善烟气质量的作用。
天然香料主要来源于植物，具有安全、无毒、能提供特殊的芳香气味特点。天然香料中的某些色素为彩色，可以实现卷烟材料的色泽鲜艳等多彩功能。申请人发现有些含色素的天然香料可以随着pH值的变化而变色。开发随着pH值的变化彩色天然香料并用于卷烟材料如卷烟纸、接装纸、丝束等中，可增加卷烟产品辨识度，使消费者在抽吸卷烟时既能品味烟气烟香，又能得到卷烟外观随烟气的趣味性变化的视觉享受，提高对消费者吸引力。
为此提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于针对现有烟用香精香料功能种类不够丰富等问题，提供一种植物香料，并将其应用于卷烟材料如卷烟纸、接装纸、丝束、嘴棒颗粒等中，在赋予卷烟特殊药草香和膏香的同时，还能使消费者在抽吸卷烟时，感受卷烟视觉外观的颜色变化，提高趣味性和卷烟辨识度。
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数。
本发明的技术方案如下：
本发明第一方面公开了一种植物香料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将紫草根进行粉碎并灭菌后得到紫草粉末，然后使用烟草土壤戴氏菌L4-6菌剂进行发酵一段时间，灭菌后得到紫草发酵粉末；
(2)将步骤(1)得到紫草发酵粉末用10～20倍的水进行浸泡提取，提取液进行分离，将得到的滤液进行减压浓缩至体积不再变化，得到粗提液；
(3)取步骤(2)得到的粗提液使用硅胶色谱柱进行上样吸附，然后依次用3～5倍柱体积的乙酸乙酯-乙醇混合溶剂进行梯度洗脱(乙酸乙酯-乙醇V:V＝9：1、5：1、2：1、1：1)；收集合并乙酸乙酯-乙醇(V:V＝9：1)及乙酸乙酯-乙醇(V:V＝1：1)段溶液洗脱液；
(4)减压浓缩洗脱液得到可变色紫草香料，即为所述植物香料。
优选地，步骤(1)烟草土壤戴氏菌L4-6菌剂的制备方法为：每1000mL经扩大发酵培养的烟草土壤戴氏菌L4-6发酵培养液以3000rpm/min离心10min，用无菌水洗涤沉淀，沉淀用20mL无菌水振荡均匀，使用时稀释10倍即为烟草土壤戴氏菌L4-6菌剂。烟草土壤戴氏菌L4-6是从云南昆明烟草种植基地烟草土壤样品中分离得到的，微生物学分类命名为烟草土壤戴氏菌Dyella tabacisoli.L4-6，已于2018年6月19日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称：CGMCC)保藏，保藏编号为CGMCC 1.16273，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院中国科学院微生物研究所。
优选地，步骤(1)烟草土壤戴氏菌L4-6菌剂进行发酵步骤为：紫草粉末平衡水分至10％～12％，每100g紫草粉末接种10～20mL烟草土壤戴氏菌L4-6菌剂，发酵24～72h后，121℃灭菌锅中灭菌30min后得到紫草发酵粉末。
本发明第二方面公开了所述的制备方法制备得到的植物香料。
优选地，所述植物香料为紫红色澄清流体，其固形物含量为70wt％～80wt％。
本发明第三方面公开了所述植物香料用于卷烟材料中的用途；所述卷烟材料包括在卷烟纸、接装纸、嘴棒颗粒、丝束。
优选地，应用方法步骤如下：
(1)在卷烟纸中：将可变色紫草香料用乙醇稀释2～5倍；取真菌多糖5～15份、丙二醇55～65份和乙醇25～35份振荡1～5h混匀得到涂布液基质；将稀释后的可变色紫草香料与涂布液基质按1∶1质量比混匀得到可变色紫草香料涂布液；采用喷涂、辊轴凸印或定点喷印方式将所述可变色紫草香料涂布液涂布在卷烟纸上，得到含有可变色紫草香料的彩色卷烟纸；
(2)在接装纸中：将可变色紫草香料用乙醇稀释2～5倍；取真菌多糖5～15份、丙二醇55～65份和乙醇25～35份振荡1～5h混匀后加入混合液质量0.1～1wt％的油墨助剂，得到油墨基质；将稀释后的可变色紫草香料与油墨基质按1∶1质量比混匀，即得到可变色紫草香料彩色油墨；采用凹版印刷、柔版印刷、辊轴凸印或喷墨打印的印刷方式印制在接装纸上，得到含可变色紫草香料的彩色接装纸；所述油墨助剂包括流平剂、消泡剂和爽滑剂中的一种或多种；
(3)在卷烟嘴棒颗粒中：将可变色紫草香料经冷冻干燥得到可变色紫草香料冻干粉末；将得到的香料冻干粉末与颗粒赋形剂按质量比1∶1～1∶10进行混匀后，置于流化床中进行喷雾造粒，造粒过程中喷洒浓度为4wt％～10wt％的粘合剂溶液，即得可变色紫草香料颗粒；将得到的可变色紫草香料颗粒添加于多元复合嘴棒的透明空腔中、或嘴棒丝束间隙中；所述颗粒赋形剂包括糖粉、糊精、乳糖、可溶性淀粉、微晶纤维素、甘露醇中的一种或多种；
(4)在卷烟丝束中：将可变色紫草香料经冷冻干燥得到可变色紫草香料冻干粉末；将所述香料冻干粉末按丝束纤维母料质量0.1wt％～3wt％的比例与纤维母料混匀后，经丝束生产工艺和嘴棒成型工艺形成含可变色紫草香料的彩色丝束；或者，将可变色紫草香料冻干粉末经乙醇稀释后，按1wt％～5wt％的比例添加于增塑剂三乙酸甘油酯中，经嘴棒成型设备喷加于丝束中，形成含可变色紫草香料的彩色嘴棒；所述纤维母料为醋酸二醋片、聚乳酸中的一种。
在应用可变色紫草香料时，也可加入常规天然色素或其他可变色香料，以调配出更多色系的香料颜色。
本发明具有以下有益效果：
1、紫草(学名：Lithospermum erythrorhizon Sieb.et Zucc.)是紫草科紫草属植物。紫草以干燥的根入药，具有凉血活血清热解毒透疹之功效，并且富含紫草红色素，被用作果酒、饮料、点心等的食品添加剂，安全性高，且能增加其清热解毒、消炎抗菌、防病抗癌等功能。现有烟用香精香料生产技术中尚未见有pH变色及赋香双重功能紫草香料的开发应用报道。
2、本发明利用菌种烟草土壤戴氏菌L4-6对紫草进行发酵增香后，再浸泡提取和硅胶柱层析分段精制处理，能使制得的可变色紫草香料不仅具有特殊药草香味，应用于卷烟后，丰富卷烟嗅香、并增加烟气独特药草香和膏香香味特征，而且随着烟气的抽吸而发生颜色变化；而不发酵、或使用其他菌种进行的发酵，都没有这种效果或效果较差。研究表明，本发明植物香料所含的紫草红色素在环境呈pH4.8～6.6的弱酸性时为洋红色，当呈pH6.6～7.2偏中性时则紫红色，当呈pH7.2～7.8的微碱性时则呈紫色；故本发明的植物香料应用于卷烟材料中时，正常情况下其呈现紫红色，当制成卷烟并进行抽吸时，则会因烟气透过，受烟气pH的影响而呈现洋红色，从而实现变色效果；本发明的植物香料能够赋予卷烟特殊外观，提高视觉趣味性，同时又能丰富烟香，保证烟气醇和，提升卷烟烟气质量。
3、本发明充分利用中草药植物资源，首次将紫草制备成可变色烟用香料，丰富了烟用香精香料来源和种类，且所制可变色紫草香料对光、热、空气都具有良好稳定性，使用方便，成本低廉，易于实现工业化应用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1：一种可变色紫草香料制备方法，包括如下步骤：
(1)烟草土壤戴氏菌L4-6菌剂的制备：
1)制备烟草土壤戴氏菌L4-6的扩大培养：将R2A液体培养基在121℃下灭菌30分钟，从烟草土壤戴氏菌L4-6保藏培养基上挑取部分菌丝体接入R2A液体培养基中，30℃震荡培养36h，获得液体菌种。
2)制备烟草土壤戴氏菌L4-6菌剂：将烟草土壤戴氏菌L4-6液体菌种按10％接种量转接到发酵培养基中，28℃摇瓶培养7天，所得培养液每1000mL以3000r/min离心10min，用无菌水洗涤沉淀，沉淀用20mL无菌水震荡均匀，稀释10倍即为烟草土壤戴氏菌L4-6菌剂。
(2)植物发酵：将紫草根进行研磨粉碎得到紫草粉末，置于121℃灭菌锅中灭菌30min，再平衡水分至10％；每100g紫草粉末接种15mL烟草土壤戴氏菌L4-6菌剂，于22℃，60％的恒温恒湿箱发酵72h后，121℃灭菌锅中灭菌30min后得到紫草发酵粉末。
(3)浸泡提取：向紫草发酵粉末中加入15倍的石油醚浸泡提取48h；提取液经抽滤，所得滤液在45℃进行减压浓缩至体积不再变化，得到紫草粗提液。
(4)硅胶柱层析精制：取6倍紫草粗提液质量的100目色谱硅胶装柱并用乙酸乙酯洗柱后，将紫草粗提液进行上样吸附；然后依次用4倍柱体积的乙酸乙酯-乙醇混合溶剂进行梯度洗脱(乙酸乙酯：乙醇V:V＝9：1、5：1、2：1、1：1)；收集合并乙酸乙酯-乙醇(V:V＝9：1)及乙酸乙酯-乙醇(V:V＝1:1)段溶液洗脱液，在45℃下减压浓缩，获得固形物含量75wt％的紫红色澄清液体，即为可变色紫草香料，该香料带有特殊药草香香味。
对比例1：同实施例1，但无发酵增香步骤。
按照实施例1中步骤(3)和步骤(4)将紫草根进行浸泡提取、硅胶柱层析精制得到紫草提取物。
对比例2：同实施例1，但用米曲霉(菌株编号：CICC 2014)代替烟草土壤戴氏菌L4-6对紫草根进行植物发酵，培养基配方为：NaNO3 2g/L，K2HPO41g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，KCl0.5g/L，FeSO4·7H2O 0.01g/L，葡萄糖20g/L，pH 6.5，121℃灭菌锅中灭菌25min；然后按照实施例1中步骤(3)和步骤(4)将紫草根进行浸泡提取、硅胶柱层析精制得到紫草提取物。
对比例3：同实施例1，但用地衣芽孢杆菌(菌株编号：CICC 22081)代替烟草土壤戴氏菌L4-6对紫草根进行植物发酵；然后按照实施例1中步骤(3)和步骤(4)将紫草根进行浸泡提取、硅胶柱层析精制得到紫草提取物。
实施例2：将实施例1、对比例1、对比例2、和对比例3得到的可变色紫草香料、紫草提取物在卷烟纸中的应用，具体包括如下步骤：
(1)可变色紫草香料涂布液的制备
将实施例1、对比例1、对比例2、和对比例3所制可变色紫草香料、紫草提取物，分别用乙醇稀释5倍；取真菌多糖15份、丙二醇60份和乙醇25份，分别振荡3h混匀得到四种涂布液基质；再将稀释后的可变色紫草香料、紫草提取物与涂布液基质按1：1质量比混匀即得到四种可变色紫草香料涂布液；
(2)含可变色紫草香料彩色卷烟纸的制备及应用
在卷烟纸印刷工艺中，进行图案设计并刻制模板、采用辊轴凸印，分别将上述四种可变色紫草香料涂布液印制在卷烟纸上，得到四种含可变色紫草香料彩色卷烟纸，再将该卷烟纸进一步卷制卷烟，作为试验样品，分别标记为试验卷烟、对照卷烟1#、对照卷烟2#、对照卷烟3#；并把未涂布任何可变色紫草香料涂布液的卷烟纸作为空白卷烟进行对比；
(3)评价结果如表1所示。
在外观方面，与空白卷烟相比，试验卷烟、对照卷烟的卷烟纸都呈现紫红色花纹图案。
在嗅香方面，未进行任何发酵制备的对照卷烟1#嗅闻时有浓重药草味，且带有杂质粉味；采用米曲霉发酵制备的对照卷烟2#嗅闻时则药草味中带有明显酱味；采用地衣芽孢杆菌发酵制备的对照卷烟3#嗅闻时则药草味中带有明显酸臭味；而利用烟草土壤戴氏菌L4-6制备的可变色紫草香料具有特殊药草香，香味清新怡人，且明显使得含可变色紫草香料的试验卷烟嗅香也具有清新药草香。
在卷烟评吸方面，点燃烟支进行品吸时，相较空白卷烟，对照卷烟1#在抽吸时，烟气带有药草香，但烟气入喉苦味增加，烟气协调性较差。利用米曲霉发酵制备的对照卷烟2#在抽吸时，烟气带有药草香，但同时酱味明显，杂气显著增加，入口舒适性下降。采用地衣芽孢杆菌发酵制备的对照卷烟3#在抽吸时，烟气中酸涩感显著增加，烟气干燥刺激，烟气协调性较差。而利用烟草土壤戴氏菌L4-6发酵制备的试验卷烟在抽吸时，烟气中药草香和膏香明显，带有舒适凉感，卷烟烟香丰富性增加，烟气醇和，显著提升卷烟烟气质量。
在颜色变化方面，其中未进行任何发酵制备的对照卷烟1#的颜色为暗紫红色，在抽吸过程中，颜色有所变化，但变色色差不大，观感不明显。对照卷烟2#和对照卷烟3#的开始颜色是紫红色，但色泽暗淡浑浊；随着抽吸过程的进行，颜色逐渐变为洋红色；但颜色变化不够明亮，视觉效果不够突出。而试验卷烟开始颜色是紫红色，着色色调自然；随着抽吸过程的进行，颜色逐渐变为明亮纯正洋红色；颜色变化色差较大，视觉观感鲜明。
表1彩色卷烟纸涂布液的功能性评价
实施例3：将实施例1、对比例1、对比例2、和对比例3得到的可变色紫草香料、紫草提取物在接装纸中的应用，具体包括如下步骤：
(1)可变色紫草香料油墨的制备
取实施例1、对比例1、对比例2、和对比例3所制可变色紫草香料、紫草提取物分别用乙醇稀释3倍，加入栀子黄色素进行颜色调配，得到呈棕褐色的可变色紫草香料溶液；取真菌多糖10份、丙二醇55份和乙醇35份振荡2h混匀后，分别加入混合液质量0.2wt％的爽滑剂脂肪酸酰胺混匀，得到四份油墨基质；再分别将棕褐色可变色紫草香料溶液与油墨基质按1：1质量比混匀即得到四种可变色紫草香料油墨。
(2)含可变色紫草香料彩色接装纸的制备及应用
在接装纸印刷工艺中，采用柔版印刷将上述四种可变色紫草香料油墨印制在接装纸上，得到含可变色紫草香料彩色接装纸，再将该接装纸进一步卷制卷烟。
(3)评价结果
在嗅香方面结果基本同实施例2。在颜色变化方面，接装纸开始的图案呈现棕褐色，点燃卷烟进行抽吸，当烟气经过嘴棒后，接装纸上图案逐渐变为橘黄色。其中，只有试验卷烟的接装纸上图案开始颜色是纯正的棕褐色，随着抽吸过程的进行，颜色逐渐变为明亮纯正的橘黄色；颜色变化明亮，视觉效果突出。对比例1、对比例2、和对比例3得到接装纸上图案开始颜色不够明亮纯正，随着抽吸过程的进行，颜色逐也渐变为橘黄色；但变化色差不大，或颜色不够鲜明，视觉效果不够突出。
实施例4：可变色紫草香料在卷烟嘴棒颗粒中的应用，具体包括如下步骤：
将实施例1、对比例1、对比例2、和对比例3所制可变色紫草香料、紫草提取物，分别在冻结温度为-65℃，冷肼温度为-20℃，真空度为10Pa，冻干最终温度为22℃的条件下进行冷冻干燥，分别得到四种可变色紫草香料冻干粉末；按照喷雾造粒工艺，将四种可变色紫草香料冻干粉末与糖粉按质量比1∶4进行混匀后，置于流化床中，造粒过程中喷洒可变色紫草香料冻干粉末质量10wt％的粘合剂溶液，即得四种可变色紫草香料颗粒。
在卷烟复合嘴棒成型过程中，将上述所制四种可变色紫草香料颗粒按每毫米滤棒2mg的量施加到嘴棒丝束中，或是集中添加于复合嘴棒透明空腔部位，既得四种含可变色紫草香料颗粒的卷烟嘴棒，再将该卷烟嘴棒进一步卷制成卷烟；然后进行抽吸。
嗅香结果基本同实施例2。颜色变化是从紫红色变为洋红色，四种卷烟的情况基本同实施例2，只有试验卷烟视觉观感鲜明。
实施例5：可变色紫草香料在卷烟丝束中的应用，具体包括如下步骤：
将实施例1、对比例1、对比例2、和对比例3所制可变色紫草香料、紫草提取物，分别在冻结温度为-65℃，冷肼温度为-10℃，真空度为20Pa，冻干最终温度为22℃的条件下进行冷冻干燥，得到四种可变色紫草香料冻干粉末。
(1)将醋酸纤维母料醋酸二醋片制成浆液后，分别加入1wt％的上述四种可变色紫草香料冻干粉末混匀，经丝束生产工艺形成四种含可变色紫草香料的紫红色丝束，经嘴棒成型设备形成含可变色紫草香料嘴棒，再进一步卷制成卷烟。当点燃卷烟进行抽吸时，烟气经过嘴棒，嘴棒丝束颜色变化。嗅香结果基本同实施例2。颜色变化是由紫红色逐渐变为洋红色，四种卷烟的情况基本同实施例2。
(2)分别将四种可变色紫草香料冻干粉末添加少量乙醇稀释溶解后，按2wt％的比例添加于增塑剂三乙酸甘油酯中，得到四种含可变色紫草香料的紫红色三乙酸甘油酯，经嘴棒成型设备喷加于普通丝束中，形成四种含可变色紫草香料的嘴棒，再进一步卷制成卷烟。当点燃卷烟进行抽吸时，烟气经过嘴棒，嘴棒丝束颜色变化。
嗅香结果基本同实施例2。颜色变化是从紫红色逐渐变为洋红色，四种卷烟的情况基本同实施例2，只有试验卷烟视觉观感鲜明。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.植物香料用于卷烟材料中的用途；其特征在于，所述植物香料为紫红色澄清流体，其固形物含量为70wt%~80wt%；所述卷烟材料包括卷烟纸、接装纸、嘴棒颗粒、丝束；
所述植物香料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将紫草根进行粉碎并灭菌后得到紫草粉末，然后使用烟草土壤戴氏菌L4-6菌剂进行发酵一段时间，灭菌后得到紫草发酵粉末；
（2）将步骤（1）得到紫草发酵粉末用10~20倍的水进行浸泡提取，提取液进行分离，将得到的滤液进行减压浓缩至体积不再变化，得到粗提液；
（3）取步骤（2）得到的粗提液使用硅胶色谱柱进行上样吸附，然后依次用3~5倍柱体积的乙酸乙酯-乙醇混合溶剂进行梯度洗脱，乙酸乙酯-乙醇V:V=9：1、5：1、2：1、1：1；收集合并乙酸乙酯-乙醇V:V=9：1、及乙酸乙酯-乙醇V:V=1:1段溶液洗脱液；
（4）减压浓缩洗脱液得到可变色紫草香料，即为所述植物香料。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，步骤（1）烟草土壤戴氏菌L4-6菌剂的制备方法为：每1000 mL经扩大发酵培养的烟草土壤戴氏菌L4-6发酵培养液以3500 rpm离心10min，用无菌水洗涤沉淀，最后用20 mL无菌水振荡均匀，使用时稀释10倍即为烟草土壤戴氏菌L4-6菌剂。
3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，步骤（1）烟草土壤戴氏菌L4-6菌剂进行发酵步骤为：紫草粉末平衡水分至10%~12%，每100g紫草粉末接种10~20mL烟草土壤戴氏菌L4-6菌剂，发酵24~72h后，121℃灭菌锅中灭菌30 min后得到紫草发酵粉末。
4.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，应用方法步骤如下：
（1）在卷烟纸中：将可变色紫草香料用乙醇稀释2~5倍；取真菌多糖5~15份、丙二醇55~65份和乙醇25~35份振荡1~5h混匀得到涂布液基质；将稀释后的可变色紫草香料与涂布液基质按1∶1质量比混匀得到可变色紫草香料涂布液；采用喷涂、辊轴凸印或定点喷印方式将所述可变色紫草香料涂布液涂布在卷烟纸上，得到含有可变色紫草香料的彩色卷烟纸；
（2）在接装纸中：将可变色紫草香料用乙醇稀释2~5倍；取真菌多糖5~15份、丙二醇55~65份和乙醇25~35份振荡1~5h混匀后加入混合液质量0.1~1wt%的油墨助剂，得到油墨基质；将稀释后的可变色紫草香料与油墨基质按1∶1质量比混匀，即得到可变色紫草香料彩色油墨；采用凹版印刷、柔版印刷、辊轴凸印或喷墨打印的印刷方式印制在接装纸上，得到含可变色紫草香料的彩色接装纸；
（3）在卷烟嘴棒颗粒中：将可变色紫草香料经冷冻干燥得到可变色紫草香料冻干粉末；将得到的香料冻干粉末与颗粒赋形剂按质量比1∶1 ~ 1∶10进行混匀后，置于流化床中进行喷雾造粒，造粒过程中喷洒浓度为4wt% ~ 10wt%的粘合剂溶液，即得可变色紫草香料颗粒；将得到的可变色紫草香料颗粒添加于多元复合嘴棒的透明空腔中、或嘴棒丝束间隙中；
（4）在卷烟丝束中：将可变色紫草香料经冷冻干燥得到可变色紫草香料冻干粉末；将所述香料冻干粉末按丝束纤维母料质量0.1wt% ~ 3wt%的比例与纤维母料混匀后，经丝束生产工艺和嘴棒成型工艺形成含可变色紫草香料的彩色丝束；或者，将可变色紫草香料冻干粉末经乙醇稀释后，按1wt% ~ 5wt%的比例添加于增塑剂三乙酸甘油酯中，经嘴棒成型设备喷加于丝束中，形成含可变色紫草香料的彩色嘴棒。
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