WO2013007085A1 - 烟梗提取液的美拉德反应工艺 - Google Patents

烟梗提取液的美拉德反应工艺 Download PDF

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WO2013007085A1
WO2013007085A1 PCT/CN2011/083860 CN2011083860W WO2013007085A1 WO 2013007085 A1 WO2013007085 A1 WO 2013007085A1 CN 2011083860 W CN2011083860 W CN 2011083860W WO 2013007085 A1 WO2013007085 A1 WO 2013007085A1
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tobacco
maillard reaction
stem
reaction process
water bath
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PCT/CN2011/083860
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English (en)
French (fr)
Inventor
李旭华
孔浩辉
周瑢
卓浩廉
陈翠玲
伍锦鸣
Original Assignee
广东中烟工业有限责任公司
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24B—MANUFACTURE OR PREPARATION OF TOBACCO FOR SMOKING OR CHEWING; TOBACCO; SNUFF
    • A24B15/00—Chemical features or treatment of tobacco; Tobacco substitutes, e.g. in liquid form
    • A24B15/18—Treatment of tobacco products or tobacco substitutes
    • A24B15/24—Treatment of tobacco products or tobacco substitutes by extraction; Tobacco extracts

Definitions

  • the invention relates to the technical field of tobacco stem treatment, in particular to a Maillard reaction process of a tobacco stem extract.
  • the stem is the hard and hard vein of the tobacco, which accounts for 25-30% of the weight of the tobacco. It is a major by-product of the tobacco industry. As a major tobacco producer, about 100,000 tons of tobacco stem waste is disposed of in China every year without being properly disposed of. It not only pollutes the environment, but also wastes natural resources.
  • the tobacco stem is the main raw material component of the reconstituted tobacco leaf.
  • the tobacco leaf is reconstituted by processing the tobacco stem, the tobacco and some tobacco leaves in the tobacco production process according to the principle of papermaking, and is made into a sheet close to the natural tobacco leaf, and then the tobacco stem extract is added. .
  • the manufacture of tobacco sheets is the main way to increase the value of tobacco stems.
  • the smoke of the reconstituted tobacco leaves increases.
  • the extract of the tobacco stem contains more sugar, and the amount of tar produced during the combustion process is large, thereby reducing the function of reducing the amount of tar released in the cigarette formulation, resulting in this method.
  • the obtained tobacco sheet has the taste odor defect such as poor taste quality and heavy gas, which affects the use effect and the added amount of the sheet in the cigarette industrial product.
  • the enzyme system can degrade protein, starch, cell wall material and pectin in tobacco leaves, increase aroma and improve the quality of tobacco leaves, tobacco sheets and stems.
  • the technical solution of the present invention is:
  • a Maillard reaction process for a tobacco stem extract comprising:
  • Microbial fermentation treatment sterilize the tobacco stem extract a, and connect it to Anqishengxiang active dry yeast and Lactobacillus plantarum LP After fermentation, inactivated in a water bath, and then centrifuged, and the supernatant is taken to obtain a stem extract b;
  • the drying in step 1) is specifically: placing the raw material stem into an oven and baking at a temperature of 30 ° C to 60 ° C for 4 h to 6 h. .
  • the tobacco stem powder and the added ⁇ -amylase and glucoamylase GA are in weight percentage II.
  • the ratio of Novozymes cellulase and flavor protease is:
  • the ratio of citric acid added to sodium citrate buffer to tobacco stem powder is: tobacco stem powder 20g, and added to 180ml ⁇ 220ml Citric acid pH 5.8 - sodium citrate buffer.
  • the temperature of the water bath shaker is 40 ° C ⁇ 60 ° C
  • the time is 3 h ⁇ 5 h
  • the speed is 170 rpm ⁇ 190 rpm.
  • the temperature at which the water bath is inactivated is 90 ° C to 110 ° C, and the time is 6 min to 10 min.
  • the centrifugal speed is 11000 rpm ⁇ 13000 rpm and the time is 8 min ⁇ 12 min.
  • the stem extract a is in accordance with 0.8 ⁇ 1.2%
  • the inoculation amount is connected to Anqi Shengxiang active dry yeast and Lactobacillus plantarum LP, and the flask is fermented at 30 °C ⁇ 35 °C, centrifugal speed 170rpm ⁇ 190rpm for 3h ⁇ 5h. Take the supernatant to obtain the stem extract b.
  • step 3 the inactivation is carried out in a water bath at 80 ° C ⁇ 120 ° C for 7 min ⁇ 9 min.
  • centrifugation is carried out at a centrifugal speed of 11,000 rpm to 13000 rpm for 8 min. ⁇ 12min.
  • the stem extract b is distilled at a temperature of 100 ° C to 120 ° C for 4 h to 6 h. .
  • Maillard reaction process of tobacco stem extract of the present invention compared with prior art
  • the stems are treated with enzymatic hydrolysate extraction and complex enzymes, microbial fermentation and Maillard reaction, and the stems are treated by enzymatic hydrolysate, so that the sugar components such as starch and pectin in the stems and protein are large.
  • Molecular substances are extracted as much as possible, which is beneficial to subsequent complex enzyme treatment, microbial fermentation, and Maillard reaction.
  • Enzyme treatment the macromolecular substance in the stem can be degraded to a certain extent, and the reducing sugar and the amino acid are generated, and the reducing sugar in the obtained tobacco stem extract is compared with the traditional three-stage countercurrent extraction process, and the reducing sugar is increased.
  • the amino nitrogen is increased in a large amount, and some macromolecular substances are degraded by the enzyme treatment step, and some precursor substances which easily cause flavor components are generated by the flavor protease treatment and the Maillard reaction, and the volatile substances are greatly increased, and thus the process of the present invention is processed.
  • the stems are used for the production of tobacco sheets, and the components contained in the obtained sheets which are unfavorable to the quality of the flue gas, such as starch, protein, etc., are greatly reduced;
  • the tobacco stem extract obtained by the process of the present invention is used in tobacco sheets, which will greatly improve the quality of the reconstituted tobacco leaves.
  • Fig. 1 is a flow chart showing the Maillard reaction process of the stem extract of the present invention.
  • the Maillard reaction process of the tobacco stem extract of the present embodiment comprises the following steps:
  • the raw material stems were baked in an oven at 40 °C for 5 hours, then pulverized into powder by a pulverizer, and placed in a sealed bag for storage.
  • the raw material stem can also be baked in a temperature range of 30 ° C to 60 ° C for 4 h to 6 h, for example, the temperature can be 30 ° C, 34 °C, 36 °C, 42 °C, 48 °C, 60 °C, etc., the time can be 4h, 5h, 6h.
  • the temperature of the water bath shaker can be any value in the range of 40 ° C to 60 ° C, such as 40 ° C, 46 ° C. , 50 °C, 51 °C, 54 °C, 60 °C, etc.
  • the time can be any value from 3 h to 5 h, such as 3 h, 3.5 h, 4 h, 5 h Etc., any one of the range of 170 rpm ⁇ 190 rpm, such as 170 rpm, 174 rpm, 178 rpm, 184 rpm, 190 rpm .
  • the temperature at which the water bath is inactivated is any one of 90 ° C to 110 ° C, such as 90 ° C, 93 ° C, 96 °C, 98 °C, 100 °C, 103 °C, 110 °C
  • inactivation time is any value from 6min to 10min, such as 6min, 7min, 9min, 10min
  • the centrifugal speed is any value from 11000rpm to 13000rpm, such as 11000rpm, 11400rpm, 12000rpm , 12300rpm, 12700rpm, 13000rpm
  • the centrifugation time is any value from 8 min to 12 min, such as 8 min, 9 min, 10min, 11min, 12min.
  • the stem extract a can also be in accordance with 0.8% to 1.2%.
  • the inoculation amount is connected to Anqishengxiang active dry yeast and Lactobacillus plantarum LP, and the flask is fermented for 3h ⁇ 5h at a temperature of 30 °C ⁇ 35 °C and a centrifugal speed of 170rpm ⁇ 190rpm. Take the supernatant to obtain the stem extract c.
  • the inoculum size can be 0.8%, 1.0%, 1.1%, 1.2%; the temperature can be 30 °C, 31 °C, 34 °C, At 35 °C, the centrifugation speed can be 170 rpm, 178 rpm, 184 rpm, 190 rpm, and the shake flask fermentation time can be 3 h, 4.5 h, 5 h.
  • it can also be inactivated in a water bath at 80 °C ⁇ 120 °C for 7 min ⁇ 9 min, and the temperature can be selected at 80 °C. Any value in ⁇ 120 °C, such as 80 °C, 95 °C, 103 °C, 113 °C, 120 °C, time is 7 min, 8 min, 9 min .
  • centrifugation is performed at a centrifugal speed of 11,000 rpm to 13000 rpm for 8 min to 12 min.
  • the centrifugation speed may be 11,000 rpm, 11600 rpm, 12300 rpm, 12400 rpm, 13000 rpm.
  • the stem extract b can be distilled at a temperature of 100 ° C to 120 ° C for 4 h to 6 h, and the temperature can be 100 °C, 104 °C, 106 °C, 109 °C, 112 °C, 117 °C, 120 °C, the time can be 4 h, 4.5h, 5h, 6h.
  • the reducing sugar, the amino nitrogen, and the main volatile components in the tobacco stem extract before and after the process of the present embodiment are measured, and compared with the conventional three-stage countercurrent extraction process in the prior art to prove the extraction process of the present embodiment. Effect.
  • the reducing sugar measuring method is determined by the method of the prior art according to the amino nitrogen measuring method.
  • the method for determining volatile components is:
  • the GC conditions are as follows: Column: DB-FFAP (30 m ⁇ 0.25 mm i.d ⁇ 0.25 ⁇ m Carrier gas: He, flow rate 1.0 mL/min; split ratio 30:1; injection volume 1 ⁇ L; inlet temperature: 250 °C; programmed temperature: 60 °C, maintained for 2 min , 5 ° C / min rose to 250 ° C for 10 min.
  • the MS conditions are as follows: transmission line temperature: 260 °C; ion source temperature: 230 °C; quadrupole temperature: 150 °C; ionization voltage: 70eV; mass range: 50 ⁇ 550amu; MS library: Wiley05+Nist08 Serial search; quantified by internal standard method of phenylethyl propionate.
  • the tobacco stem is extracted by a three-stage countercurrent extraction process, and the specific method is as follows:
  • Extraction process Extraction round Extract number Short stem 1+ fresh water the first time A + fresh water the second time B + fresh water the third time C Short stem 2+B the first time D +C the second time E + fresh water the third time F Short stem 3+E the first time G +F the second time H + fresh water the third time I
  • the amount of reducing sugar after the tobacco stem is treated by the exogenous active enzyme is improved. 12.5%, the enzyme treatment to hydrolyze the polysaccharide macromolecules in the stems to some extent, and obtain the stem extract a
  • the amount of reducing sugar is reduced, and the amount of reducing sugar is reduced in each treatment step, which indicates that in this embodiment, whether it is microbial fermentation or Maillard high temperature thermal reaction, A portion of the reducing sugar will be consumed, and it can be concluded from the data in the table that the microbial fermentation consumes reducing sugar in this embodiment.
  • the unit is the amount of reducing sugar / stem weight.
  • the unit is the amount of amino nitrogen / stem weight
  • ammonia nitrogen increased by 49.2%
  • the fermentation of the strain can produce ammonia nitrogen, and the strain is more easily fermented by ammonia nitrogen in a medium having ammonia nitrogen and a polypeptide.
  • the process of the present embodiment increased the amino nitrogen by 100.7%.
  • the increase of the amino nitrogen will provide the raw material for the subsequent Maillard reaction (the Maillard reaction is mainly the reaction of different small molecular sugars with different amino acids, and the resulting Maillard product is a kind of flavor component).
  • the enzyme treatment step in the present embodiment degrades some macromolecular substances and generates precursor substances which are easy to cause flavor components, and the volatile substances are increased by 112.5%;
  • the Maillard reaction step in this embodiment the Maillard reaction of the carbonyl compound with the amino compound increases the flavor substance in the stem extract, improves the quality of the stem extract, and the volatile matter content is after the enzyme treatment. increased 20.4%;
  • the microbial fermentation step produces some alcohol, aldehyde, ketone, acid, ester and other components to increase the aroma components of the tobacco stem extract, and the volatile matter content after microbial fermentation is increased after the enzyme treatment.
  • the reducing sugar in the present embodiment increased by 3.9%, and the amino nitrogen increased by 100.7%.
  • GC-MS The main volatile components of the stem extracts obtained from different processes were analyzed, and the obtained stem extracts were detected in the traditional three-stage countercurrent extraction process.
  • An important tobacco aroma component such as oxo- ⁇ -ionol, and the volatile component content of (E ⁇ E+W ⁇ E+W+M) in this example is increased by 239.6%.
  • the macromolecular substances in the stems can be degraded to some extent to produce reducing sugars and amino acids.
  • the enzyme treatment technology helps to degrade macromolecules such as tobacco stem polysaccharides and proteins, and produces volatile components of small molecules, and increases the content of small molecular components and flavor precursor substances.
  • the microbial fermentation and the mela reaction step used in the process of the present embodiment can increase the flavor content and the aroma component of the stem extract and improve the quality of the stem extract.

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Abstract

本发明公开一种烟梗提取液的美拉德反应工艺，包括如下步骤：1）对烟梗进行前处理；2）对烟梗进行酶处理：将烟梗粉末加α-淀粉酶、糖化酶GA Ⅱ、诺维信纤维素酶、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液，密封后水浴摇床，而后加入风味蛋白酶，水浴摇床，灭活后离心，取上清液，得到烟梗提取液a；3）微生物发酵处理:对烟梗提取液a进行灭菌，发酵后灭活，再离心，取上清液，得到烟梗提取液b；4）进行美拉德反应：将烟梗提取液b的pH值调节为6.5-8，进行蒸馏，停止反应即得美拉德反应物——烟梗提取液c。本发明的工艺得到的烟梗，其所含对烟气品质不利的组分含量大大减少；而烟梗提取液中的香味组分含量增加，其用于烟草薄片中，将大大改善再造烟叶的品质。

Description

烟梗提取液的美拉德反应工艺
技术领域
本发明涉及烟梗处理技术领域，具体来说是一种 烟梗提取液的 美拉德反应工 艺。
背景技术
烟梗是烟叶的粗硬叶脉，约占烟叶重的 25-30% ，是烟草工业的主要副产物。作为烟草生产大国，中国每年约有数十万吨烟梗废弃物没有得到合理的处理而被弃置。既对环境造成了污染，同时也是对自然资源的浪费。烟梗是再造烟叶的主要原料成分，再造烟叶是通过将烟草生产过程中的烟梗、烟末以及部分烟叶按造纸原理经过加工处理，制成接近天然烟叶的薄片，而后再加入烟梗提取液。制造烟草薄片是烟梗高值化利用主要的方式。
由于烟梗中果胶、木质素等大分子物质含量较高，不仅影响烟梗纤维的疏解，而且片基的物理结构密切相关，能引起片基透气度的变化，影响再造烟叶的燃烧性能，导致再造烟叶杂气增加，同时，烟梗萃取液中含有较多的糖分，糖分在燃烧过程中产生的焦油量大，从而降低了薄片在卷烟配方中减少焦油释放量的功能，导致这种方法制得的烟草薄片存在吃味品质较差、杂气重等吸味缺陷，影响了薄片在卷烟工业产品中的使用效果和添加量。因而，需要对烟梗进行相关处理，改善以上问题。现有技术中有直接对烟梗处理，而后将处理后的烟梗制成烟草薄片的方法，这种方法由于处理液不能直接地接触烟梗内部，因而无法彻底的对烟梗进行处理。另外还有一种传统的处理工艺-- 三级逆流提取工艺，这种工艺仅有水去萃取提取液，烟梗内部仍然残留一些大分子的果胶、木质素等物质，影响再造烟叶的品质。
国内外研究表明，通过微生物发酵，明显消除烟叶的青杂气，减轻刺激性，并且对烟叶香气质量的改善有一定的促进作用。利用酶制可以降解烟叶中蛋白质、淀粉、细胞壁物质和果胶质，增加香气和改善改善烟叶、烟草薄片及烟梗的品质。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种 烟梗提取液的美拉德反应工艺 ，能够改善烟草薄片的品质。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种烟梗提取液的美拉德反应工艺， 包括：
1 ）对烟梗进行前处理：将原料烟梗烘干，而后粉碎成粉末；
2 ）对烟梗进行酶处理：将烟梗粉末加 α- 淀粉酶、糖化酶 GA Ⅱ、诺维信纤维
素酶、柠檬酸 - 柠檬酸钠缓冲液，密封后水浴摇床，而后加入风味蛋白酶，密封后进行水浴摇床，再在水浴下灭活，而后离心处理，取上清液，得到烟梗提取液 a ；
3 ）微生物发酵处理：对烟梗提取液 a 进行灭菌，接入安琪生香活性干酵母和植物乳杆菌 LP ，发酵后在水浴中灭活，而后进行离心处理，取上清液，得到烟梗提取液 b;
4 ）进行美拉德反应：将烟梗提取液 b 的 pH 值调节为 6.5~8 ，进行蒸馏，蒸馏完毕后先停止加热再关水，停止反应即得美拉德反应物-烟梗提取液 c 。
优选地 ，步骤 1 ）中的烘干具体为：将原料烟梗放入烘箱中，在 30 ℃ ~60℃的温度下烘4h~6h 。
优选地 ， 步骤 2 ）中，以重量百分比计，烟梗粉末与添加的 α- 淀粉酶、糖化酶 GA Ⅱ、诺维信纤维素酶、风味蛋白酶的配比为：
烟梗粉末 20 份、 α- 淀粉酶 0.3 份 ~0.5 份、糖化酶 GA Ⅱ 0.3 份 ~0.5 份、诺维信纤维素酶 0.3 份 ~0.5 份、风味蛋白酶 0.5 份 ~0.7 份；
加入的柠檬酸 - 柠檬酸钠缓冲液与烟梗粉末的比例为：烟梗粉末 20g , ，加入 180ml ~220ml pH5.8 的柠檬酸 - 柠檬酸钠缓冲液。
优选地 ， 步骤 2 ）中，水浴摇床的温度为 40 ℃ ~60℃ 、时间为 3 h ~5 h 、速度为 170 rpm ~190rpm 。
优选地 ， 步骤 2 ）中，水浴灭活的温度为 90 ℃ ~110℃，时间为6min~10min ，离心速度为 11000rpm ~13000rpm ，时间为 8 min ~12min 。
优选地 ，步骤 3 ）中， 烟梗提取液 a 中按照 0.8~1.2% 的接种量接入安琪生香活性干酵母和植物乳杆菌 LP ，在 30 ℃ ~35℃、 离心速度 170rpm~190rpm 下摇瓶发酵 3h~5 h ，取上清液，得到烟梗提取液 b 。
优选地 ，步骤 3 ）中，在 80 ℃ ~120℃水浴下灭活7 min ~9min 。
优选地 ，步骤 3 ）中，在 11000rpm~13000rpm 的离心速度下离心 8 min ~12min 。
优选地 ，步骤 4 ）中， 将烟梗提取液 b 在 100 ℃ ~120℃的温度下蒸馏 4 h ~6h 。
与现有技术相比， 本发明的 烟梗提取液的美拉德反应工艺 采用酶解液提取及复合酶、微生物发酵和美拉德反应对烟梗进行处理，通过酶解液对烟梗进行处理，使得烟梗中的淀粉、果胶等糖类组分，及蛋白质等大分子物质尽可能多的被提取出来，有利于其后的复合酶处理、微生物发酵、美拉德反应。经本发明的提取工艺的 酶处理，烟梗中大分子物质能得到一定程度上的降解，生成还原糖和氨基酸，得到的 烟梗提取液中的还原糖与传统的三级逆流提取工艺进行相比，还原糖增加， 氨基态氮大量增加，通过酶处理步骤使一些大分子物质降解，并通过风味蛋白酶处理和美拉德反应生成一些易引起风味成分的前体物质，挥发性物质大量增加，因而经本发明工艺处理后的烟梗用于烟草薄片制作，所得薄片中所含对烟气品质不利的组分，如淀粉、蛋白质等，其含量大大减少；而将 本发明工艺得到的烟梗提取液用于烟草薄片中，将大大改善再造烟叶的品质。
附图说明
图 1 为本发明 烟梗提取液的美拉德反应工艺 流程图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
参见图 1 ，本实施例的 烟梗提取液的美拉德反应工艺 包括如下步骤：
1 、烟梗的前处理
将原料烟梗在 40 ℃ 烘箱烘 5h 后，用粉碎机粉碎成粉末，放置密封袋存放备用。
在其他实施例中，原料烟梗也可在 30 ℃ ~60℃的温度 范围中烘 4h~6h ，如温度可为 30 ℃ 、 34 ℃ 、 36 ℃ 、 42 ℃ 、 48 ℃ 、 60 ℃ 等，时间可以为 4h 、 5 h 、 6h 。
2 、烟梗的酶处理 （ E ）
取 20g 烟梗粉末，分别加 α- 淀粉酶（ 0.4g ， 2% ）、糖化酶 GA Ⅱ（ 0.4g ， 2% ）、诺维信纤维素酶 (0.4g ， 2%) ，加入 200ml pH5.8 的柠檬酸 - 柠檬酸钠缓冲液，密封，在速度 180rpm 、温度 50 ℃ 下水浴摇床 4 h ，再加入风味蛋白酶（ 0.6g ， 3% ），密封，在 180rpm 、 50 ℃ 下水浴摇床 4 h ，后在 100 ℃ 水浴时灭活 8min ，在 12000rpm 的离心速度下离心 10min ，取上清液，得到烟梗提取液 a 。取适量的烟梗提取液 a ，测定还原糖和氨基氮的含量。
在其他实施例中， 水浴摇床的温度可为 40 ℃ ~60℃ 这一范围的任意一个值，如 40 ℃ 、 46 ℃ 、 50 ℃ 、 51 ℃ 、 54 ℃ 、 60 ℃ 等，时间可为 3 h ~5 h 中的任意一值，如 3 h 、 3.5 h 、 4h 、 5h 等，速度为 170 rpm ~190rpm 这一范围中的任意一值，如 170 rpm 、 174rpm 、 178 rpm 、 184rpm 、 190rpm 。
在其他实施例中， 水浴灭活的温度为 90 ℃ ~110℃ 中的任意一值，如 90 ℃ 、 93 ℃ 、 96 ℃ 、 98 ℃ 、 100 ℃ 、 103 ℃ 、 110 ℃ ，灭活时间为 6min ~10min 中的任意一值，如 6min 、 7min 、 9min 、 10min ，离心速度为 11000rpm ~13000rpm 中的任意一值，如 11000rpm 、 11400rpm 、 12000rpm 、 12300rpm 、 12700rpm 、 13000rpm ，离心时间为 8 min ~12min 中的任意一值，如 8 min 、 9min 、 10min 、 11min 、 12min 。
3 、微生物发酵处理 (E→E +W)
取 50g 的提取液 a 灭菌，按照 1% 的接种量接入安琪生香活性干酵母和植物乳杆菌 LP ，在 33 ℃ 、速度 180rpm 下摇瓶发酵 4h ，反应结束后，在 100 ℃ 水浴时灭活 8 min 。在 12000rpm 的离心速度下离心 10min ，取上清液，即为烟梗提取液 b 。取适量的烟梗提取液 b ，测定还原糖和氨基氮的量。
在其他实施例中， 烟梗提取液 a 中也可按照 0.8%~1.2% 的接种量接入安琪生香活性干酵母和植物乳杆菌 LP ，在温度为 30 ℃ ~35℃、 离心速度为 170rpm~190rpm 下摇瓶发酵 3h~5 h ，取上清液，得到烟梗提取液 c ，例如，接种量可选 0.8% 、 1.0% 、 1.1% 、 1.2% ；温度可为 30 ℃ 、 31 ℃ 、 34 ℃ 、 35 ℃ ，离心速度可为 170rpm 、 178rpm 、 184rpm 、 190rpm ，摇瓶发酵时间可为 3h 、 4.5h 、 5 h 。
在其他实施例中，也可在 80 ℃ ~120℃ 的水浴下灭活 7 min ~9min ，温度可选 80 ℃ ~120℃ 中的任意一值，如 80 ℃ 、 95 ℃ 、 103 ℃ 、 113 ℃ 、 120 ℃ ，时间可选 7 min 、 8min 、 9 min 。
在其他实施例中，在离心速度为 11000rpm~13000rpm 下离心 8 min ~12min ，其中，离心速度可为 11000rpm 、 11600rpm 、 12300rpm 、 12400rpm 、 13000rpm 。
4 、美拉德反应 (E +W→E +W +M)
取 70g 提取液 b 加入到上接球形冷凝管的 500ml 圆底烧瓶中，调节 pH 为 6.5~8 ，在 100 ℃ 下蒸馏 5 h ，先停止加热再关水，停止反应即得美拉德反应物，即烟梗提取液 c 。取适量的烟梗提取液 c ，测定还原糖和氨基氮的量。
在其他实施例中，也可 将烟梗提取液 b 在 100 ℃ ~120℃的温度下蒸馏 4 h ~6h ，温度可为 100 ℃ 、 104 ℃ 、 106 ℃ 、 109 ℃ 、 112 ℃ 、 117 ℃ 、 120 ℃ ，时间可为 4 h 、 4.5h 、 5h 、 6h 。
本实施例所用的材料与仪器如下：
（ 1 ）材料： α- 淀粉酶，诺维信（中国）生物技术有限公司；糖化酶 GA Ⅱ，诺维信（中国）生物技术有限公司；复合植物水解酶（液体），诺维信（中国）生物技术有限公司；纤维素酶（固体颗粒），诺维信（中国）生物技术有限公司；烟梗，广东中烟工业有限责任公司提供；生香酵母；植物乳杆菌；柠檬酸（主要用来调 PH 值）、柠檬酸钠、二氯甲烷、无水硫酸钠，均为分析纯；
（ 2 ）仪器：气相色谱质谱联用仪（美国安捷伦公司产品 7890-5975 ）； CP2245 电子天平（感量 0.0001g ，德国 Sartorius 公司产品）；恒温水浴摇床（ DSHZ-300A ，太仓市实验设备公司产品）；恒温气浴摇床 (ZHWY-200D) ；电磁炉（ QZ-18(B7) ，广州市九阳家电有限公司产品）；粉碎机（ FZ102 型，天津市泰斯特仪器有限公司）；漩涡振荡器（广州正一科技公司产品）；离心机（ Centrifuge 5804R ）； 50ml 圆底烧瓶，容量瓶等玻璃仪器； 731 型紫外 - 可见分光光度计（ UV-2100 ）；自动滴定仪（ TiraLab TIM840 ）。
以下通过测定本实施例工艺处理前后烟梗提取液中还原糖、氨基氮，及主要挥发性成分变化，并与现有技术中传统的三级逆流萃取工艺进行比较，以证明本实施例提取工艺的效果。
1 、测定所用方法
还原糖测定方法按及氨基氮测定方法参照现有技术中的方法测定。
挥发性成分测定方法为：
称取 15g 提取液，以二倍体积的二氯甲烷超声提取 20min ，分液漏斗过滤，水相再以二倍体积二氯甲烷超声提取 20min ，反复三次，收集二氯甲烷相， 45 ℃ 常压旋转蒸馏二氯甲烷萃取液至 1mL 浓缩液，加入无水硫酸钠去除水分，进行气质分析。
采用 GC/MS 对 1.4.6 制取的样品进行分析。
GC 条件如下：色谱柱： DB-FFAP （ 30 m × 0.25 mm i.d ×0.25 μm ）；载气： He ，流量 1.0 mL/min ；分流比 30:1 ；进样量为 1 μL ；进样口温度： 250 ℃ ；程序升温： 60 ℃ ，维持 2min ， 5 ℃ /min 升至 250 ℃ ，维持 10min 。 MS 条件如下：传输线温度： 260 ℃ ；离子源温度： 230 ℃ ；四级杆温度： 150 ℃ ；电离电压： 70eV ；质量数范围： 50 ～ 550amu ； MS 谱库： Wiley05+Nist08 串联检索；采用丙酸苯乙酯内标法定量。
2 、对照例：
现有技术中，采用三级逆流提取工艺对烟梗进行提取，具体方法如下：
将烟梗切割成小于 20mm 的短梗，加入 4 倍体积水， 65 ℃ 下摇床振荡萃取 20min ， 5000r/min ，离心 10min ，按下表进行三个轮次的三级逆流萃取，按生产实际情况，从短梗 3 开始步入稳定生产状态，新鲜水总在第三次萃取时加入，一次参加其后三次萃取，只有第一次萃取液进入浓缩工序。因此，此处取短梗 3 的第一轮次萃取液 G 进行相关检测。
萃取过程 萃取轮次 萃取液编号
短梗 1+ 新鲜水 第一次 A
+ 新鲜水 第二次 B
+ 新鲜水 第三次 C
短梗 2+B 第一次 D
+C 第二次 E
+ 新鲜水 第三次 F
短梗 3+E 第一次 G
+F 第二次 H
+ 新鲜水 第三次 I
3 、以下对测定结果进行比较、分析：
1 ）不同提取工艺对烟梗还原糖量的影响
从表 1 中可看出，与三级逆流提取工艺对比，本实施例的工艺中，烟梗经过外源活性酶处理后还原糖量提高了 12.5 ％，酶处理对烟梗中多糖大分子进行一定程度的水解，得到的烟梗提取液 a ，经后续两个步骤处理后，还原糖的量都降低了，并且每个处理步骤，还原糖的量都减少了，这说明本实施例中无论是微生物发酵还是美拉德高温热反应，都将消耗一部分的还原糖，从表中的数据可以得出，本实施例中微生物发酵消耗还原糖为 7.2% ，高温热反应消耗还原糖为 0.6% ，微生物发酵消耗的还原糖的量比美拉德高温热反应消耗的还原糖的量多，微生物发酵是还原糖的量下降的主要原因，与现有技术中的传统工艺相比，本实施例的处理工艺，还原糖增加了 3.9% 。
表 1 还原糖含量的变化
还原糖含量（ mg/g ）
现有技术中的传统工艺 131.800
本实施例的工艺 E 148.310
本实施例的工艺 E+W 137.697
本实施例的工艺 E+W+M 136.910
注：单位为还原糖量 / 烟梗重量。
2 ）不同提取工艺对烟梗氨基态氮含量的影响：
本实施例的工艺与传统工艺得的烟梗提取液中氨基氮含量测定结果参见表 2 ：
表 2 氨基氮含量的变化
氨基氮含量 (mg/g)
传统工艺 1.5137
本实施例的工艺E 1.9285
本实施例的工艺 E+W 2.9408
本实施例的工艺 E+W+M 3.2308
注：单位为氨基氮量 / 烟梗重量
从表 2 可以看出，与传统工艺相比，烟梗经过外源活性酶处理，主要是蛋白酶作用后氨基态氮量提高了 27.8 ％。 E→E+W 过程，氨态氮增加了 49.2% ，说明高温热作用，多肽进一步降解成氨基酸，菌种可利用酶降解物发酵，并能产生氨态氮，两个过程最终得到的氨态氮的量基本相同。通过高温下热作用，多肽更趋向于进一步分解为氨基酸。 E→E+W ，氨态氮增加了 49.2% ，菌种发酵可产氨态氮，菌种在有氨态氮和多肽的培养基中，更易利用氨态氮发酵。与传统工艺相比，本实施例的工艺，氨基态氮增加了 100.7% 。
氨基态氮的增加，将为其后的美拉德反应提供原料（美拉德反应主要就是不同小分子糖与不同氨基酸的反应，生成的美拉德产物是一类香味组分）。
3 、不同提取工艺对提取物挥发性化学组分的影响
为了比较不同提取工艺烟梗提取液中主要香气成分的变化情况，采用 GC-MS 对不同提取工艺得到的烟梗提取液的挥发性组分进行了分析，结果参见表 3 ：
表 3 不同工艺处理后烟梗提取液主要香气成分的变化（ µg/g ）
英文名称 中文名称 传统 工艺 本实施例的工艺E 本实施例的工艺 E→E+W 本实施例的工艺 E+W+M
Acetaldehyde, phenyl- 苯乙醛 0.1158 0.2696 0.3696 1.1258
Ethanone, 1-phenyl- 苯乙酮 0.2402 0.2928 0.3886
Furfural 糠醛 2.8300 3.2823 4.8233 5.3327
β-Damascenone β- 大马烯酮 0.6346
Benzeneformic acid 苯甲酸 0.9325 0.8694 0.7704
damascene 大马酮 0.5657
Larixic acid 麦芽酚 0.0232 0.5033 0.1939
3-Oxo-α-ionol 3- 氧代 -α- 紫罗兰醇 0.8233
Neophytadiene 新植二烯 3.7181 6.7551 6.2702 7.2301
3-Hydroxy-β-damascone 3- 羟基 β- 大马酮 0.5051
Norbornene 莰烯 0.1070 0.0995 0.1607
Phthalic acid, diisobutyl ester 邻苯二甲酸二异丁酯 0.1792 0.1648 0.5107 0.3275
Cycloisolongifolene 环异长叶烯 0.1742 0.4867 0.2185
Styrene 苯乙烯 0.3965 0.7713 0.9093 1.7982
4,8,13-Duvatriene-1,3-Diol 杜法三烯二醇 2.1942 2.9080 1.5520
Furfuryl alcohol 呋喃醇 0.1235 0.4329
5-Hydrxoymethylfurfural 5- 羟甲基糠醛 0.2761 0.6278 0.6211 0.8233
Sorbic Acid 山梨酸 0.7542 1.2656 3.2040
β -Damascenone β - 大马酮 0.5338
Benzenemethanol 苯甲醇 0.2232 0.3006 0.2260
Coumaran 香豆满 0.0158 0.1773
Vanillic aldehyde 香草醛 0.2674
5-(1-Piperidinyl)-2-furaldehyde 5-(1- 哌啶 )-2- 糠醛 0.2049 0.6553 0.2390
γ-Butyrolactone γ- 羟基丁酸内酯 0.3528
Megastigmatrienone 巨豆三烯酮 A 0.2722 0.2305 0.1676 0.2675
Megastigmatrienone 巨豆三烯酮 B 0.0513 0.0628 0.0342 0.0653
Megastigmatrienone 巨豆三烯酮 C 0.3561 0.3807 0.1623 0.4122
总计 8.1953 17.4143 22.1660 27.8311
结果如表 3 所示，对比现有技术中的传统提取工艺，本实施例中的酶处理步骤使一些大分子物质降解，并生成一些易引起风味成分的前体物质，挥发性物质增加了 112.5% ； 在本实施例中的美拉德反应步骤作用下，羰基化合物与氨基化合物发生美拉德反应，增加烟梗提取液中的风味物质，改善烟梗提取液品质，挥发性物质含量比酶处理后增加了 20.4% ；本实施例的工艺中，微生物发酵步骤产生一些醇、醛、酮、酸、酯等成分，增加烟梗提取液的致香成分，微生物发酵后挥发性物质含量比酶处理后增加了 27.3% ；美拉德反应作用下，挥发性物质含量增加了 25.6% 。对比传统工艺，该工艺过程所得提取液挥发性物质含量增加了 239.6% 。微生物及美拉德反应后，在提取液中均检测到在烟梗直接提取液中未检出的 β- 大马烯酮、 3- 羟基 -β- 大马酮、 3- 氧代 -α- 紫罗兰醇等重要的烟草致香成分。
由以上对比分析结果可以得出：
相比于传统工艺，本实施例中的还原糖增加了 3.9% ，氨基态氮增加了 100.7% 。 GC-MS 分析不同工艺所得烟梗提取液主要挥发性组分变化，所得烟梗提取液均检测到在传统三级逆流提取工艺中未检出的β - 大马烯酮、 3- 羟基 -β- 大马酮、 3- 氧代 -α- 紫罗兰醇等重要的烟草致香成分，且本实施例的（ E → E+W → E+W+M ）挥发性成分含量增加了 239.6% 。通过酶处理，烟梗中大分子物质能得到一定程度上的降解，生成还原糖和氨基酸。通酶处理技术有助于降解烟梗多糖、蛋白质等大分子物，并产生小分子的挥发性成分，提高小分子成分及风味前体物质的含量。本实施例的工艺中采用的微生物发酵和美德拉反应步骤，能增加烟梗提取液风味物质含量和致香组分，改善烟梗提取液的品质。
以上对本发明进行了详细介绍，文中应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

  1. 一种烟梗提取液的美拉德反应工艺，其特征在于， 包括：
    1 ）对烟梗进行前处理：将原料烟梗烘干，而后粉碎成粉末；
    2 ）对烟梗进行酶处理：将烟梗粉末加 α- 淀粉酶、糖化酶 GA Ⅱ、诺维信纤维
    素酶、柠檬酸 - 柠檬酸钠缓冲液，密封后水浴摇床，而后加入风味蛋白酶，密封后进行水浴摇床，再在水浴下灭活，而后离心处理，取上清液，得到烟梗提取液 a ；
    3 ）微生物发酵处理：对烟梗提取液 a 进行灭菌，接入安琪生香活性干酵母和植物乳杆菌 LP ，发酵后在水浴中灭活，而后进行离心处理，取上清液，得到烟梗提取液 b;
    4 ）进行美拉德反应：将烟梗提取液 b 的 pH 值调节为 6.5~8 ，进行蒸馏，蒸馏完毕后先停止加热再关水，停止反应即得美拉德反应物-烟梗提取液 c 。
  2. 如权利要求 1 所述的 烟梗提取液的美拉德反应工艺，其特征在于，步骤 1 ）中的烘干具体为：将原料烟梗放入烘箱中，在 30 ℃ ~60℃的温度下烘4h~6h 。
  3. 如权利要求 1 所述的 烟梗提取液的美拉德反应工艺 ，其特征在于，步骤 2 ）中，以重量百分比计，烟梗粉末与添加的 α- 淀粉酶、糖化酶 GA Ⅱ、诺维信纤维素酶、风味蛋白酶的配比为：
    烟梗粉末 20 份、 α- 淀粉酶 0.3 份 ~0.5 份、糖化酶 GA Ⅱ 0.3 份 ~0.5 份、诺维信纤维素酶 0.3 份 ~0.5 份、风味蛋白酶 0.5 份 ~0.7 份；
    加入的柠檬酸 - 柠檬酸钠缓冲液与烟梗粉末的比例为：烟梗粉末 20g , 加入 180ml ~220ml pH5.8 的柠檬酸 - 柠檬酸钠缓冲液。
  4. 如权利要求 1 所述的 烟梗提取液的美拉德反应工艺 ，其特征在于，步骤 2 ）中，水浴摇床的温度为 40 ℃ ~60℃ 、时间为 3 h ~5 h 、速度为 170 rpm ~190rpm 。
  5. 如权利要求 1 所述的 烟梗提取液的美拉德反应工艺 ，其特征在于，步骤 2 ）中，水浴灭活的温度为 90 ℃ ~110℃，时间为6min~10min ，离心速度为 11000rpm ~13000rpm ，时间为 8 min ~12min 。
  6. 如权利 要求 1 所述的 烟梗提取液的美拉德反应工艺，其特征在于，步骤 3 ）中， 烟梗提取液 a 中按照 0.8~1.2% 的接种量接入安琪生香活性干酵母和植物乳杆菌 LP ，在 30 ℃ ~35℃、 离心速度 170rpm~190rpm 下摇瓶发酵 3h~5 h ，取上清液，得到烟梗提取液 b 。
  7. 如权利 要求 1 所述的 烟梗提取液的美拉德反应工艺，其特征在于，步骤 3 ）中，在 80 ℃ ~120℃水浴下灭活7 min ~9min 。
  8. 如权利 要求 1 所述的 烟梗提取液的美拉德反应工艺，其特征在于，步骤 3 ）中，在 11000rpm~13000rpm 的离心速度下离心 8 min ~12min 。
  9. 如权利要求 1 所述的 烟梗提取液的美拉德反应工艺，其特征在于，步骤 4 ）中， 将烟梗提取液 b 在 100 ℃ ~120℃的温度下蒸馏 4 h ~6h 。
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