一種全面提升再造菸葉品質的綜合方法與流程
2023-06-26 09:05:46
本發明涉及菸草工業領域，具體是一種全面提升再造菸葉品質的綜合方法。
背景技術：
：細胞壁物質主要有纖維素、半纖維素、果膠等。細胞壁物質和澱粉含量高，菸葉粗糙，煙氣刺激大，不和順。水溶性糖含量高使菸葉吃味醇和，香氣優美，但糖類化合物含量高，焦油釋放量大。在捲菸產品中，過量的纖維素會賦予煙氣尖刺和灼熱感並產生嗆咳。纖維素可被生物酶定向水解生成葡萄糖、低聚糖等，能有效降低捲菸的刺激性，減輕雜氣和改善吸味，但是糖過多也會使煙氣焦油量增大。木質素是菸草細胞壁主要大分子物質之一，菸草木質素的熱裂解對菸草品質產生負面影響，木質素含量越高，菸葉品質越差，具有強烈的刺激性氣味，青雜氣重，吸味辛辣、澀口，其裂解時產生小分子醛類和苯酚類物質，如丙烯醛、苯酚、1,2-苯二酚等。簡單酚類常與澀口、藥味有關，表現出藥草氣、化學氣息和粗糙的吸味效果，丙烯醛和乙醛則會給捲菸帶來刺激、辛辣的吃味。同時木質素也是造紙工業排放黑液COD和色度形成的主要原因，其結構是由甲氧基取代的對-羥基肉桂酸聚合而成的異質多晶三維多聚體，分子間多為穩定的醚鍵、C-C鍵，是目前公認的微生物難降解芳香化合物之一。菸鹼是菸葉中最主要的生理活性物質，攝入適量的菸鹼可以提神興奮、精神振作、消除緊張狀態等，內在質量好的菸葉及煙製品含有適量的菸鹼，將給吸菸者以適當的生理強度和好的香氣與吃味。若菸鹼含量過低則勁頭小，吸味平淡；若菸鹼含量高則勁頭大，刺激性增強，產生辛辣味。再造菸葉主要由煙末、碎片、煙梗或低次菸葉加入膠粘劑和其他添加劑等組成。煙末、碎片、煙梗是菸草工業的副產物,以前多作棄置處理。我國是菸草大國,每年有數十萬噸煙末、碎片、煙梗資源被廢棄,既造成環境汙染，同時也是對自然資源的浪費。研究表明，煙末、碎片、煙梗中含有的成分種類與菸葉成分基本一致，但是存在雜氣重、刺激性大和口感不適等吸味缺陷。阿魏酸酯酶能切斷細胞壁中多糖一多糖、多糖一木質素間的交聯，有利於細胞壁物質中多糖的降解和木質素的釋放，利用阿魏酸酯酶處理植物性的原材料，可以將阿魏酸從植物細胞壁的結構中游離出來，從而破壞了細胞壁的骨架結構，使得木質素、半纖維素以及纖維素之間的連接被部分打破，結構變得比處理前疏鬆。阿魏酸存在於烤菸菸葉中。芽胞桿菌能產生多種消化酶，具有較強的蛋白酶、澱粉酶活性，同時還具有果膠酶、葡聚糖酶、纖維素酶等活性，能破壞植物細胞的細胞壁，促使有效物質的釋放。地衣芽胞桿菌酶體系包括蛋白酶、果膠酶、纖維素酶等。乳酸菌(lacticacidbacteria，LAB)是一類能利用可發酵碳水化合物產生大量乳酸的細菌的通稱，能從葡萄糖或乳糖的發酵過程中產生乳酸等有機酸。採用黑麴黴阿魏酸酯酶、土壤木質素過氧化物酶(S-Lip)、地衣芽胞桿菌、乳酸菌複合發酵再造菸葉萃取液，再採用強酸型大孔樹脂吸附萃取液中的菸鹼，並用篩網過濾除去吸附菸鹼的大孔樹脂，全面提升再造菸葉品質。其中，生物酶和地衣芽孢桿菌的酶體系來轉化分解再造菸葉萃取液和基片中的大分子物質如木質素、多糖、蛋白質等，乳酸菌發酵葡萄糖轉化成乳酸，乳酸結合菸鹼，大孔樹脂吸附菸鹼並過濾除去，降低煙氣pH值，使生產的再造菸葉降低刺激性、吃味醇和、香氣優美、減少青雜氣、煙氣和順，提高再造菸葉感官品質，還未見報導。技術實現要素：本發明針對現有技術的不足，提供一種全面提升再造菸葉品質的綜合方法，採用黑麴黴阿魏酸酯酶、土壤木質素過氧化物酶(S-Lip)、地衣芽胞桿菌、乳酸菌複合發酵再造菸葉萃取液，再採用強酸型大孔樹脂吸附萃取液中的菸鹼，並用篩網過濾除去吸附菸鹼的大孔樹脂，全面提升再造菸葉的品質。其中生物酶和微生物酶體系來轉化分解再造菸葉萃取液和基片中的大分子物質如木質素、多糖、蛋白質、纖維素、果膠等為葡萄糖、胺基酸等小分子物質，再乳酸菌發酵葡萄糖轉化成乳酸等有機酸，結合菸鹼，然後大孔樹脂吸附菸鹼並過濾除去，降低煙氣pH值，使生產的再造菸葉降低刺激性、吃味醇和、香氣優美、減少青雜氣、煙氣和順，提高再造菸葉感官品質。本發明提供一種全面提升再造菸葉品質的綜合方法，包括以下步驟：(1)複合發酵：在再造菸葉的萃取工序，按與再造菸葉質量比的0.14～0.4％的量，將黑麴黴阿魏酸酯酶、土壤木質素過氧化物酶(S-Lip)、地衣芽胞桿菌粉、凍幹乳酸菌粉按一定比例添加到再造菸葉水溶液中混合均勻，調節pH至4.5～6.0，在35～45℃條件下，發酵1～12小時，得到再造菸葉萃取液；(2)強酸離子大孔交換樹脂吸附：在上述步驟(1)的再造菸葉萃取液中，加入佔再造菸葉質量比0.1～0.3％的強酸離子大孔交換樹脂，在pH4.5～6.0、55～65℃條件下，吸附萃取液中的菸鹼30～60min，經篩網過濾除去吸附菸鹼的強酸離子大孔樹脂，得到再造菸葉萃取液；(3)濃縮：將上述步驟(2)萃取液75～85℃下真空濃縮至固含量40％，得到改善吸味品質的再造菸葉濃縮液，在此過程中，溫度超過70℃，本發明的酶和菌失活；(4)基片製備：再造菸葉經萃取後的殘渣，通過用乾燥機實施100～120℃乾燥處理，滅活酶和菌，製造調整為一定的水含量的菸草纖維，將菸草纖維成形為片材狀而製成菸草基片。(5)卷制：將步驟(3)的濃縮液噴塗到步驟(4)的菸草基片上卷製成再造菸葉。進一步的，步驟(1)中所述的黑麴黴阿魏酸酯酶為食品級，酶活100-1000u/g，佔再造菸葉的質量比為0.05～0.15％；土壤木質素過氧化物酶(S-Lip)，食品級，酶活100～3000u/g，佔再造菸葉質量比的0.05～0.15％；地衣芽胞桿菌粉，食品級，1000億～5000億/g活力，佔再造菸葉質量比為0.02～0.05％；凍幹乳酸菌粉，食品級，1000億～2000億/g活力，佔再造菸葉質量比為0.02～0.05％。進一步的，步驟(2)中所述的強酸離子大孔交換樹脂為食品級，粒度範圍0.3～1.2mm，優選的為HZ016等；篩網為60目～120目，直徑0.125mm～0.250mm。進一步的，步驟(4)中所述的一定的水含量為質量比5～15％。進一步的，步驟(4)中所述的一定的水含量為質量比11～13％。本發明的有益效果：本發明採用生物酶和微生物酶體系水解轉化，結合離子大孔樹脂吸附綜合技術，通過阿魏酸酯酶水解煙末、煙梗細胞壁的阿魏酸甲酯、低聚糖阿魏酸酯和多糖阿魏酸酯中的酯鍵，將阿魏酸游離出來，利於細胞壁物質中多糖的降解和木質素的釋放，破壞了細胞壁的骨架結構，使木質素、半纖維素以及纖維素之間的連接被部分打破，結構變得比處理前疏鬆，同時地衣芽胞桿菌的複合酶體系中的蛋白酶、果膠酶、纖維素酶、澱粉酶等，能降解再造菸葉及其萃取液中的蛋白質、果膠、澱粉和纖維素，生成游離胺基酸、葡萄糖等，乳酸菌則轉化葡萄糖生成乳酸，結合部分菸鹼；而土壤木質素過氧化物酶(S-Lip)能降解再造菸葉和萃取液中的木質素，使其含量降低，減少刺激性氣味，減少青雜氣和粗糙吸味、辛辣吃味；強酸離子大孔樹脂能結合部分菸鹼，經篩網過濾除去，則可以降低菸鹼含量，降低辛辣味，保留適量的菸鹼，將給吸菸者以適當的生理強度和好的香氣與吃味。本發明工藝條件溫和易操作，實現了生物酶解、微生物轉化和化學吸附綜合技術，全面提升再造菸葉品質，具有工業化應用的前景。具體實施方式下面通過具體的實施例對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述。應當理解，此部分所描述的具體實施例僅可用於解釋本發明，並不用於限定本發明。實施例1本發明提供一種綜合方法全面提升品質的再造菸葉，其製備包括以下步驟：(1)複合發酵：在再造菸葉的萃取工序，按與再造菸葉質量比的0.14％的量，將黑麴黴阿魏酸酯酶、土壤木質素過氧化物酶(S-Lip)、地衣芽胞桿菌粉、凍幹乳酸菌粉按一定比例添加到再造菸葉水溶液中混合均勻，調節pH至4.5，在35℃條件下，發酵3小時；所述的黑麴黴阿魏酸酯酶為食品級，酶活1000u/g，佔再造菸葉的質量比為0.05％；土壤木質素過氧化物酶(S-Lip)，食品級，酶活3000u/g，佔再造菸葉質量比的0.05％；地衣芽胞桿菌粉，食品級，000億/g活力，佔再造菸葉質量比為0.02％；凍幹乳酸菌粉，食品級，2000億/g活力，佔再造菸葉質量比為0.02％。(2)強酸離子大孔交換樹脂吸附：在上述步驟(1)的再造菸葉萃取液中，加入佔再造菸葉質量比0.1％的強酸離子大孔交換樹脂HZ016，在pH4.5、55℃條件下，吸附萃取液中的菸鹼50min，經篩網過濾除去吸附菸鹼的強酸離子大孔樹脂，得到再造菸葉萃取液；所述的強酸離子大孔交換樹脂為食品級，粒度範圍0.5～0.8mm，優選的為HZ016等；篩網為60目，直徑0.250mm。(3)濃縮：將上述步驟(2)萃取液75℃下真空濃縮至固含量40％，得到改善吸味品質的再造菸葉濃縮液。在此過程中，溫度超過70℃，本發明的酶和菌失活。(4)基片製備：再造菸葉經萃取後的殘渣，通過用乾燥機實施106℃乾燥處理，滅活酶和菌，製造調整為質量比11％的水含量的菸草纖維，將菸草纖維成形為片材狀而製成菸草基片。(5)卷制：將步驟(3)的濃縮液噴塗到步驟(4)的菸草基片上卷製成再造菸葉。實施例2本發明提供一種綜合方法全面提升品質的再造菸葉，其製備包括以下步驟：(1)複合發酵：在再造菸葉的萃取工序，按與再造菸葉質量比的0.2％的量，將黑麴黴阿魏酸酯酶、土壤木質素過氧化物酶(S-Lip)、地衣芽胞桿菌粉、凍幹乳酸菌粉按一定比例添加到再造菸葉水溶液中混合均勻，調節pH至5.0，在40℃條件下，發酵4小時；所述的黑麴黴阿魏酸酯酶為食品級，酶活500u/g，佔再造菸葉的質量比為0.08％；土壤木質素過氧化物酶(S-Lip)，食品級，酶活1000u/g，佔再造菸葉質量比的0.05％；地衣芽胞桿菌粉，食品級，3000億/g活力，佔再造菸葉質量比為0.02％；凍幹乳酸菌粉，食品級，1000億/g活力，佔再造菸葉質量比為0.05％。(2)強酸離子大孔交換樹脂吸附：在上述步驟(1)的再造菸葉萃取液中，加入佔再造菸葉質量比0.2％的強酸離子大孔交換樹脂，調節pH5.0、60℃條件下，吸附萃取液中的菸鹼40min，經篩網過濾除去吸附菸鹼的強酸離子大孔樹脂，得到再造菸葉萃取液；所述的強酸離子大孔交換樹脂為食品級，粒度範圍0.3～1.2mm，優選的為HZ016型；篩網為60目，直徑0.250mm。(3)濃縮：將上述步驟(2)萃取液80℃下真空濃縮至固含量40％，得到改善吸味品質的再造菸葉濃縮液。在此過程中，溫度超過70℃，本發明的酶和菌失活。(4)基片製備：再造菸葉經萃取後的殘渣，通過用乾燥機實施102℃乾燥處理，滅活酶和菌，製造調整為質量比為12％的水含量的菸草纖維，將菸草纖維成形為片材狀而製成菸草基片。(5)卷制：將步驟(3)的濃縮液噴塗到步驟(4)的菸草基片上卷製成再造菸葉。實施例3本發明提供一種綜合方法全面提升品質的再造菸葉，其製備包括以下步驟：(1)複合發酵：在再造菸葉的萃取工序，按與再造菸葉質量比的0.3％的量，將黑麴黴阿魏酸酯酶、土壤木質素過氧化物酶(S-Lip)、地衣芽胞桿菌粉、凍幹乳酸菌粉按一定比例添加到再造菸葉水溶液中混合均勻，調節pH至5.5，在37℃條件下，發酵5小時；所述的黑麴黴阿魏酸酯酶為食品級，酶活800u/g，佔再造菸葉的質量比為0.1％；土壤木質素過氧化物酶(S-Lip)，食品級，酶活1000u/g，佔再造菸葉質量比的0.1％；地衣芽胞桿菌粉，食品級，1000億/g活力，佔再造菸葉質量比為0.05％；凍幹乳酸菌粉，食品級，1000億/g活力，佔再造菸葉質量比為0.05％。(2)強酸離子大孔交換樹脂吸附：在上述步驟(1)的再造菸葉萃取液中，加入佔再造菸葉質量比0.3％的強酸離子大孔交換樹脂，調節pH5、65℃條件下，吸附萃取液中的菸鹼30min，經篩網過濾除去吸附菸鹼的強酸離子大孔樹脂，得到再造菸葉萃取液；所述的強酸離子大孔交換樹脂為食品級，粒度範圍0.8～1.0mm，優選的為HZ016型；篩網為80目。(3)濃縮：將上述步驟(2)萃取液85℃下真空濃縮至固含量40％，得到改善吸味品質的再造菸葉濃縮液。在此過程中，溫度超過70℃，本發明的酶和菌失活。(4)基片製備：再造菸葉經萃取後的殘渣，通過用乾燥機實施108℃乾燥處理，滅活酶和菌，製造調整為質量比為13％水含量的菸草纖維，將菸草纖維成形為片材狀而製成菸草基片。(5)卷制：將步驟(3)的濃縮液噴塗到步驟(4)的菸草基片上卷製成再造菸葉。試驗例1：感官評吸效果對比試驗將實施例1、2、3製備的再造菸葉卷製成煙支，放入恆溫恆溼箱內(22℃+1、相對溼度為60％+2％)平衡48h，請專家評吸小組評吸。經評吸小組反覆評吸，表1表明：本發明製備的綜合方法全面提升品質的再造菸葉，酶和微生物水解轉化技術結合大孔樹脂吸附技術，能降低再造菸葉萃取液和基片中的菸鹼和蛋白質、木質素、果膠、澱粉、纖維素等大分子含量，降低煙氣pH值，使生產的再造菸葉降低刺激、減少雜氣，煙氣和順，全面提升再造菸葉品質。表1.綜合技術全面提升品質的再造菸葉的感官評吸效果對比試驗例2：再造菸葉木質素含量的檢測採用測定木質素含量的經典方法Klason法來檢測再造菸葉中的木質素含量，其原理是用72％硫酸除去纖維素，難溶的木質素經過濾、洗滌、乾燥稱重、計算等步驟可得到其含量，本發明的綜合方法全面提升品質的再造菸葉中的木質素含量均有降低，結果如表2。表2.綜合方法全面提升品質的再造菸葉的木質素含量實驗組木質素含量木質素降低率空白對照3.45％/實施例1組2.89％16.23％實施例2組2.92％15.36％實施例3組2.62％24.05％試驗例3：再造菸葉菸鹼含量檢測採用連續流動法，近紅外光譜(AOTF-NIR)檢測在線採集的再造菸葉中的菸鹼，結果如表3，經綜合技術處理的再造菸葉菸鹼含量均有所降低。表3.綜合方法全面提升品質的再造菸葉的菸鹼含量實驗組菸鹼含量降低率空白對照0.81％/實施例1組0.73％9.87％實施例2組0.71％12.34％實施例3組0.67％17.28％以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何屬於本
技術領域：
的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。當前第1頁1 2 3