CN105062681A - 一种烟用甜菜香料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟用甜菜香料的制备方法，该方法包括以下步骤：1)甜菜汁的制备：将甜菜打浆，收集浆液，灭菌处理，备用；2)纤维素分解菌生物制剂的制备：将纤维素分解菌制剂与无菌水按照质量比为1:90～1:110配成纤维素分解菌生物制剂溶液；3)接种：在无菌条件下，将步骤2)中制备的纤维素分解菌生物制剂溶液接种于步骤1)灭菌后的甜菜汁中，得到接种产物；其中，接种量为0.005～0.05％；4)发酵：将步骤3)得到的接种产物在pH值为5～8，发酵温度为20～45℃条件下发酵，得到发酵液；5)将步骤4)得到发酵液进行提取，既得到烟用甜菜香料。甜菜汁经节杆菌处理后，纤维素含量降低，过滤方便，滤液澄清。
Description
技术领域
本发明涉及卷烟香精香料领域，具体地指一种烟用甜菜香料的制备方法。
背景技术
目前甜菜种植面积约占糖料作物的48％，仅次于甘蔗而位居第二。甜菜(Betavulgaris)，又名菾菜，二年生草本植物，根圆锥状至纺锤状，多汁。甜菜中水分占75％，固形物占25％；其中，固形物中蔗糖占16～18％，非糖物质占7～9％。非糖物质分为可溶性和不溶性两种：不溶性非糖主要是纤维素、半纤维素、原果胶质和蛋白质；可溶性非糖又分为无机非糖和有机非糖。甜菜根是食用砂糖的主要来源，甜菜的块根因其富含糖类物质，在香精香料行业具有广泛的应用前景。以甜菜为原料制备烟用香原料，在卷烟中具有柔和细腻烟气的效果。然而，由于甜菜中含有大量纤维素，会给卷烟带来刺激性和残留的负面效果，因此，去除甜菜中部分纤维素物质能够有效的提高烟用甜菜香料的品质。
本发明以甜菜为原料，通过纤维素分解菌处理甜菜汁，降解其纤维素，转化为在卷烟中具有细腻柔和烟气的作用的酸类物质。甜菜汁经纤维素分解菌处理后，纤维素含量降低，使得香料过滤方便，滤液澄清。本发明解决了上述常规甜菜烟用香料存在的问题，得到一种去除现有缺点的优质烟用香料，并获得经济、高效且可定向生产天然烟用香料的方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种烟用甜菜香料的制备方法。本发明以甜菜为原料，通过纤维素分解菌处理甜菜汁，降解其纤维素，转化为在卷烟中具有细腻柔和烟气作用的酸类物质，得到烟用甜菜香料。甜菜汁经纤维素分解菌处理后，纤维素含量降低，过滤方便，滤液澄清。
本发明的技术方案：一种烟用甜菜香料的制备方法，包括以下步骤：
1)甜菜汁的制备：将甜菜打浆，收集浆液，得到甜菜汁，将甜菜汁灭菌处理，备用；
2)纤维素分解菌生物制剂的制备：将纤维素分解菌制剂与无菌水按照质量比为1:90～1:110配成纤维素分解菌生物制剂溶液；
3)接种：在无菌条件下，将步骤2)中制备的纤维素分解菌生物制剂溶液接种于步骤1)灭菌后的甜菜汁中，得到接种产物；其中，接种量为0.005～0.05％；
4)发酵：将步骤3)得到的接种产物在pH值为5～8，发酵温度为20～45℃条件下发酵，得到发酵液；
5)将步骤4)得到的发酵液进行提取，既得到烟用甜菜香料。
作为优选方案，所述步骤1)中甜菜汁灭菌处理时间为15～30min。
作为优选方案，所述步骤2)中纤维素分解菌制剂与无菌水按照质量比为1:100配成纤维素分解菌生物制剂溶液。
作为优选方案，所述步骤4)在发酵过程中搅拌转速为50～100rpm，通气量为0.2～1vvm，发酵时间为5～12d。
作为优选方案，所述步骤5)中发酵液的提取方法包括以下步骤：
a)纯化：将发酵液离心处理，取上清液；
b)浓缩：将步骤a)得到的上清液减压浓缩，得到浓缩液；
c)醇沉：向步骤b)得到的浓缩液中加入乙醇溶液，搅拌均匀，静置醇沉，得到醇沉液；
d)再纯化：将步骤c)得到的醇沉液离心处理，取上层清液；
e)再浓缩：将步骤d)得到的上层清液减压浓缩，既得到烟用甜菜香料。
作为优选方案，所述步骤5)中步骤b)的浓缩温度为50～80℃，浓缩压力为0.01～0.2个大气压，浓缩至1.1000～1.1500g/cm3。
作为优选方案，所述步骤5)中步骤c)在浓缩液中加入乙醇溶液，搅拌10～40min，在0～30℃下静置8～24h，得到醇沉液。
作为优选方案，所述步骤5)的步骤c)中乙醇溶液为95％的乙醇溶液，所述乙醇溶液与浓缩液的重量比为1:1～1:3。
作为优选方案，所述步骤5)中步骤e)中将上清液浓缩至1.2000～1.3500g/cm3。
作为优选方案，所述纤维素分解菌为节杆菌。节杆菌购于雅大集团科工贸有限公司，节杆菌能够产生大量的纤维素酶，能够高效降解天然植物中的纤维素，产生酸类物质，产生的酸类物质在卷烟中具有细腻柔和烟气的作用。
本发明的优点在于：
第一，纤维素分解菌能够产生大量的纤维素酶，能够高效降解天然植物中的纤维素，本发明通过节杆菌生物制剂处理甜菜汁，降解其中的纤维素，转换为酸类物质，酸类物质在卷烟中具有细腻柔和烟气的作用；
第二，甜菜汁经纤维素分解菌处理后，降低了纤维素含量，使得香料过滤方便，滤液澄清，解决了上述常规甜菜烟用香料存在的问题，得到一种去除现有缺点的优质烟用香料，是一种经济、高效且可定向生产天然烟用香料的制备方法。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
取500g的新鲜甜菜，加入5倍体积的清水清洗两次，利用榨汁机将甜菜打浆处理，收集浆液，灭菌15min，得到甜菜汁；将购于雅大集团科工贸有限公司的节杆菌制剂与无菌水安质量比为1:100配成节杆菌生物制剂溶液；在无菌条件下，将节杆菌生物制剂溶液接种于灭菌后的甜菜汁中，接种量为甜菜汁重量的0.005％；在pH值为5，搅拌转速为50rpm，通气量为0.2VVM，发酵温度为20℃条件下发酵12d；将发酵后获得的发酵液用500rpm的离心速率，离心处理60min，取上清液；将上清液减压浓缩至1.1001g/cm3，浓缩温度为50℃，浓缩压力为0.01个大气压；加入浓缩液重量1倍的95％乙醇溶液，搅拌40min，0℃静置8h；用500rpm的离心速率，离心处理60min，取上清液；将上清液浓缩至相对密度为1.2015g/cm3，得烟用甜菜香料。
实施例2
取500g的新鲜甜菜，加入5倍体积的清水清洗两次，利用榨汁机将甜菜打浆处理，收集浆液，灭菌20min，得到甜菜汁；将购于雅大集团科工贸有限公司的节杆菌制剂与无菌水安质量比为1:100配成节杆菌生物制剂溶液；在无菌条件下，将节杆菌生物制剂溶液接种于灭菌后的甜菜汁中，接种量为甜菜汁重量的0.01％；在pH值为6，搅拌转速为80rpm，通气量为0.5VVM，发酵温度为35℃条件下发酵8d；将发酵后获得的发酵液用3000rpm的离心速率，离心处理30min，取上清液；将上清液减压浓缩至1.120g/cm3，浓缩温度为60℃，浓缩压力为0.1个大气压；加入浓缩液重量2倍的95％乙醇，搅拌30min，15℃静置12h；用3000rpm的离心速率，离心处理30min，取上清液；将上清液浓缩至相对密度为1.2503g/cm3，得烟用甜菜香料。
实施例3
取500g的新鲜甜菜，加入5倍体积的清水清洗两次，利用榨汁机将甜菜打浆处理，收集浆液，灭菌30min，得到甜菜汁；将购于雅大集团科工贸有限公司的节杆菌制剂与无菌水安质量比为1:100配成节杆菌生物制剂溶液；在无菌条件下，将节杆菌生物制剂溶液接种于灭菌后的甜菜汁中，接种量为甜菜汁重量的0.05％；在pH值为8，搅拌转速为100rpm，通气量为1VVM，发酵温度为45℃条件下发酵5d；将发酵后获得的发酵液用9000rpm的离心速率，离心处理10min，取上清液；将上清液减压浓缩至1.150g/cm3，浓缩温度为80℃，浓缩压力为0.2个大气压；加入浓缩液重量3倍的95％乙醇，搅拌10min，30℃静置24h；用9000rpm的离心速率，离心处理10min，取上清液；将上清液浓缩至相对密度为1.3007g/cm3，得烟用甜菜香料。
实施例4
取500g的新鲜甜菜，加入5倍体积的清水清洗两次，利用榨汁机将甜菜打浆处理，收集浆液，灭菌25min，得到甜菜汁；将购于雅大集团科工贸有限公司的节杆菌制剂与无菌水安质量比为1:110配成节杆菌生物制剂溶液；在无菌条件下，将节杆菌生物制剂溶液接种于灭菌后的甜菜汁中，接种量为甜菜汁重量的0.03％；在pH值为7，搅拌转速为80rpm，通气量为1VVM，发酵温度为40℃条件下发酵7d；将发酵后获得的发酵液用1000rpm的离心速率，离心处理30min，取上清液；将上清液减压浓缩至1.150g/cm3，浓缩温度为80℃，浓缩压力为0.2个大气压；加入浓缩液重量3倍的95％乙醇，搅拌10min，30℃静置24h；用9000rpm的离心速率，离心处理10min，取上清液；将上清液浓缩至相对密度为1.2805g/cm3，得烟用甜菜香料。
实施例5
取500g的新鲜甜菜，加入5倍体积的清水清洗两次，利用榨汁机将甜菜打浆处理，收集浆液，灭菌20min，得到甜菜汁；将购于雅大集团科工贸有限公司的节杆菌制剂与无菌水安质量比为1:100配成节杆菌生物制剂溶液；在无菌条件下，将节杆菌生物制剂溶液接种于灭菌后的甜菜汁中，接种量为甜菜汁重量的0.01％；在pH值为6，搅拌转速为80rpm，通气量为0.5VVM，发酵温度为25℃条件下发酵12d；将发酵后获得的发酵液用500rpm的离心速率，离心处理60min，取上清液；将上清液减压浓缩至1.100g/cm3，浓缩温度为50℃，浓缩压力为0.01个大气压；加入浓缩液重量1倍的95％乙醇溶液，搅拌40min，0℃静置8h；用500rpm的离心速率，离心处理60min，取上清液；将上清液浓缩至相对密度为1.2015g/cm3，得烟用甜菜香料。
实施例6
取500g的新鲜甜菜，加入5倍体积的清水清洗两次，利用榨汁机将甜菜打浆处理，收集浆液，灭菌30min，得到甜菜汁；将购于雅大集团科工贸有限公司的节杆菌制剂与无菌水安质量比为1:90配成节杆菌生物制剂溶液；在无菌条件下，将节杆菌生物制剂溶液接种于灭菌后的甜菜汁中，接种量为甜菜汁重量的0.005％；在pH值为8，搅拌转速为80rpm，通气量为1VVM，发酵温度为30℃条件下发酵8d；将发酵后获得的发酵液用1000rpm的离心速率，离心处理50min，取上清液；将上清液减压浓缩至1.1203g/cm3，浓缩温度为50℃，浓缩压力为0.01个大气压；加入浓缩液重量3倍的95％乙醇，搅拌20min，15℃静置8h；用3000rpm的离心速率，离心处理30min，取上清液；将上清液浓缩至相对密度为1.2523g/cm3，得烟用甜菜香料。
上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。
本发明制备的烟用甜菜香料在卷烟中的应用研究，以实施例1制备的烟用甜菜香料为例应用在卷烟中进行研究说明。
1、本发明方法制备的烟用甜菜香料的物理性能检测如表1：
| 名称 | 烟用甜菜香料 |
| 外观 | 棕褐色半流动性膏状 |
| 香气 | 甜香 |
| 相对密度(20/20℃) | 1.2015 |
| 折光指数(20℃) | 1.8357 |
| 乙醇中混溶度(25℃) | 1体积该提取物可溶于1～20体积的水溶液 |
| 铅含量(mg/kg) | ≤5.0 |
| 砷含量(mg/kg) | ≤1.0 |
2、将本发明方法制备的烟用甜菜香料按以下方法评价其在卷烟中的作用：
1)取本发明方法制备的甜菜香料100ppm(对烟丝的重量比)，加入到200克的高、中、低档烟丝中，水作为溶剂，用密封塑料袋密封后，在50℃烘箱中烘30分钟后，再在温度为21～23℃，湿度为59～61％的环境下平衡2h，然后卷制成烟支，作为实验组。以未添加甜菜香料的空白卷烟作为对照组。
7人组成评吸小组，其中国家级评吸师一名，省级评吸师两名。评吸结果表明，甜菜香料具有降低刺激、柔和烟气，改善口感和保润的作用，可以作为新型烟用香料进行使用。
2)按照同样评吸评价方法，将压榨的甜菜汁、未经节杆菌处理的烟用甜菜香料和本发明方法制备的烟用甜菜香料进行对比。未经节杆菌处理的烟用甜菜香料和本发明方法相比，仅少了节杆菌处理步骤，其他相同。评价结果如下表：
3、烟用甜菜香料透光率的对比
将压榨的甜菜汁、未经节杆菌处理的烟用甜菜香料和本发明方法制备的烟用甜菜香料进行透光率的检测。未经节杆菌处理的烟用甜菜香料和本发明方法相比，仅少了节杆菌处理步骤，其他相同。
取不同处理后的烟用香料，以蒸馏水为对照，在650nm下测定透光率。对比结果列于下表。由表中数据可知，透光率越高，澄清度越好越清澈，保存期间越不易沉降；透光率越低，澄清度越差越浑浊，保存期间越易沉降。
| 样品名称 | 透光率(％T) |
| 压榨的甜菜汁 | 69.8 |
| 未经节杆菌处理的烟用甜菜香料 | 93.3 |
| 本发明方法制备的烟用甜菜香料 | 95.0 |
4、烟用甜菜香料纤维素降解率的对比
纤维素检测：按照国标方法《食品中粗纤维的测定方法》进行纤维素的检测。
将压榨的甜菜汁、未经节杆菌处理的烟用甜菜香料和本发明方法制备的烟用甜菜香料进行纤维素降解率的检测。称取20～30g甜菜香料样品，用1.25％硫酸处理，再用1.25％氢氧化钾溶液，移入已干燥称量的G2垂融坩埚或同型号的垂融漏斗中，抽滤，用热水充分洗涤后，抽干。再依次用乙醇和***洗涤一次。将坩埚和内容物在105℃烘箱中烘干后称量，重复操作，直至恒量。如样品中含有较多的不溶性杂质，则可将样品移入石棉坩埚，烘干称量后，再移入550℃高温炉中灰化，使含碳的物质全部灰化，置于干燥器内，冷却至室温称量，所损失的量即为粗纤维量。如下计算：
X＝(G/m)×100
其中：X—样品中含粗纤维的含量，％；
G—残余物的质量(或经高温炉损失的质量)，g；
m—样品的质量，g。
根据国标方法，检测出压榨的甜菜汁、未经节杆菌处理的烟用甜菜香料和本发明方法制备的烟用甜菜香料纤维素含量，可以计算出纤维素的降解率，具体见下表。
| 样品名称 | 纤维素降低率(％) |
| 压榨的甜菜汁 | 0 |
| 未经节杆菌处理的烟用甜菜香料 | 25.32 |
| 本发明方法制备的烟用甜菜香料 | 79.15 |
Claims (10)
1.一种烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1)甜菜汁的制备：将甜菜打浆，收集浆液，得到甜菜汁，将甜菜汁灭菌处理，备用；
2)纤维素分解菌生物制剂的制备：将纤维素分解菌制剂与无菌水按照质量比为1:90～1:110配成纤维素分解菌生物制剂溶液；
3)接种：在无菌条件下，将步骤2)中制备的纤维素分解菌生物制剂溶液接种于步骤1)灭菌后的甜菜汁中，得到接种产物；其中，接种量为0.005～0.05％；
4)发酵：将步骤3)得到的接种产物在pH值为5～8，发酵温度为20～45℃条件下发酵，得到发酵液；
5)将步骤4)得到的发酵液进行提取，既得到烟用甜菜香料。
2.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中甜菜汁灭菌处理时间为15～30min。
3.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中纤维素分解菌制剂与无菌水按照质量比为1:100配成纤维素分解菌生物制剂溶液。
4.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤4)在发酵过程中搅拌转速为50～100rpm，通气量为0.2～1vvm，发酵时间为5～12d。
5.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中发酵液的提取方法包括以下步骤：
a)纯化：将发酵液离心处理，取上清液；
b)浓缩：将步骤a)得到的上清液减压浓缩，得到浓缩液；
c)醇沉：向步骤b)得到的浓缩液中加入乙醇溶液，搅拌均匀，静置醇沉，得到醇沉液；
d)再纯化：将步骤c)得到的醇沉液离心处理，取上层清液；
e)再浓缩：将步骤d)得到的上层清液减压浓缩，既得到烟用甜菜香料。
6.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中步骤b)的浓缩温度为50～80℃，浓缩压力为0.01～0.2个大气压，浓缩至1.1000～1.1500g/cm3。
7.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)的步骤c)在浓缩液中加入乙醇溶液，搅拌10～40min，在0～30℃下静置8～24h，得到醇沉液。
8.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)的步骤c)中乙醇溶液为95％的乙醇溶液，所述乙醇溶液与浓缩液的重量比为1:1～1:3。
9.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述步骤5)中步骤e)中将上清液浓缩至1.2000～1.3500g/cm3。
10.根据权利要求1所述烟用甜菜香料的制备方法，其特征在于：所述纤维素分解菌为节杆菌。
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