CN107723092A - 一种带有甜香的发酵当归提取物的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

一种带有甜香的发酵当归提取物的制备方法及其应用，将当归根低温粉碎、加压细胞破壁，加入复合生物制剂生物转化当归，温育转化一定时间后，乙醇‑水溶液程序加压提取，经高速低温冷冻离心除去沉淀杂质，得到带有甜香的发酵当归提取物。该带有甜香的发酵当归提取物中，经复合生物制剂生物转化当归大分子刺激性物质为致香物质或香味前体物，经乙醇‑水溶液分级加压循环提取纯化其致香成分，再经高速低温冷冻离心纯化，减少了蛋白质、多糖等大分子杂质，增加了当归提取物的香气总量和香气种类，提高了当归提取物的品质，香气更丰富自然，带有自然复合甜香气和药香；在配方烟丝中应用，与烟气协调，烟香清晰，香气丰富自然，具有甜香气和药香的自然复合香气，降低刺激性和杂气，克服未经生物转化提取的当归提取物烟气浑浊、药香明显、刺激性较大的缺陷。

Description

一种带有甜香的发酵当归提取物的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及烟用添加剂技术领域，具体涉及一种带有甜香的发酵当归提取物的制备方法及其应用。

背景技术

目前解决卷烟低焦油和保持满足卷烟吸食可用性方面之间的矛盾，加香加料技术是一条有效的途径。天然烟用香料由于其天然性受到欢迎，但是其制备方法、过程依然存在提取率低、生产成本高、纯度较低、杂质较多、刺激性较大、特征香气掩盖烟香等缺陷。

当归(Radix AngelicaeSinensis)，别名秦归、云归等。目前药材当归指伞形科植物当归的根。当归的成分相当复杂，大体上分为两部分：一部分为脂溶性物质(当归油)，另一部分为水溶性物质(当归多糖类物质)。当归具有补血活血、促进血液循环、缓解血管平滑肌痉挛、抗炎镇痛、平喘、保肝利胆等作用，是医药中间体和保健食品原料，也广泛应用于化妆品及香料工业。

目前对于当归香料及其在卷烟中应用的报道包括：(1)授权专利“一种食甲醇芽孢杆菌及其烟用当归浸膏制备方法和应用”(ZL201210113762.3)，利用微生物食甲醇芽孢杆菌生物转化当归制备烟用当归浸膏，用于卷烟中与烟气协调、增加甜香、回甜感、减小刺激、杂气减少、透发性增强、烟气细腻柔和、顺畅、干燥程度降低、余味变好、改善吸味；(2)一种新型当归烟用香料及其制备方法(ZL200810197140.7)，将当归破碎，加入乙醇溶液回流提取，浓缩为粗提取物，进行大孔吸附树脂吸附，将乙醇洗脱液浓缩为烟用香料，与烟香协调性好、无残留、能明显提调烟香,改善吃味；(3)一种当归三醋酸甘油酯提取物及其在卷烟中的应用(受理号201610156100.2)，以晾晒干燥当归粉碎过筛后的当归粉末为原料，三醋酸甘油酯为提取剂，采用超声波、微波依次提取，再加热回流提取制备得到，喷洒到滤棒丝束上，制成卷烟滤棒，通过常规的卷烟接装程序制成含有当归有效成分滤棒的卷烟，使卷烟香气丰富性增加、提升甜润感、明显提升抽吸品质；(4)当归多糖、提取纯化方法及其作为烟草保润剂的应用(ZL201410217669.6)，将粉碎过的干燥当归用***索氏提取后，残渣挥干再用沸水进行提取，浓缩、离心，取上清液醇沉静置，再次离心收集沉淀物，洗涤后用蒸馏水溶解，再加入1-2‰的木瓜蛋白酶于50±5℃水浴中放置2-4h，采用Sevage法脱除蛋白，活性炭脱色后减压浓缩、冷却、流水透析、再次醇沉静置，干燥得粗多糖，对卷烟具有很好的物理和感官保润作用，并且可以降低卷烟的刺激性和杂气，提高卷烟烟气的圆润感和舒适性。

将当归根低温粉碎、加压细胞破壁，加入复合生物制剂生物转化当归，温育转化一定时间后，乙醇-水溶液程序加压提取，经高速低温冷冻离心除去沉淀杂质，制备带有甜香的发酵当归提取物，并在卷烟中应用，目前还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有甜香的发酵当归提取物的制备方法及其应用，将当归根低温粉碎、加压细胞破壁，加入复合生物制剂生物转化当归，温育转化一定时间后，乙醇-水溶液程序加压提取，经高速低温冷冻离心除去沉淀杂质，得到带有甜香的发酵当归提取物。该带有甜香的发酵当归提取物中，经复合生物制剂生物转化当归大分子刺激性物质为致香物质或香味前体物，经乙醇-水溶液分级加压循环提取纯化其致香成分，再经高速低温冷冻离心纯化，减少了蛋白质、多糖等大分子杂质，增加了当归提取物的香气总量和香气种类，提高了当归提取物的品质，香气更丰富自然，带有自然复合甜香气和药香；在配方烟丝中应用，与烟气协调，烟香清晰，香气丰富自然，具有甜香气和药香的自然复合香气，降低刺激性和杂气，克服未经生物转化提取的当归提取物烟气浑浊、药香明显、刺激性较大的缺陷。

本发明通过以下技术方案实现：

一种带有甜香的发酵当归提取物，包括如下步骤：

(1)低温超微粉碎和加压细胞破壁：将当归根放入液氮冷冻超微粉碎机中粉碎成超微粉末，将超微粉末和水按质量比1:10～40混合均匀，倒入高压提取罐中，加压到11MPa～30MPa，5～10min，泄压到常压；

(2)复合生物制剂生物转化：提取罐中加入占当归原料质量0.1～0.5％的苹果酸，调节pH 4.5～6.5，加入占当归粉末质量比0.1～0.3％的复合生物制剂搅拌均匀，加热至35～55℃，温育生物转化12～72h，所述复合生物制剂为548-D融合魏斯氏乳酸菌、β-葡萄糖苷酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶的混合，；

(3)乙醇-水溶液程序加压、加热提取：在提取罐中加入水质量的50％～80％乙醇(食品级，95％)，混合均匀，程序调节高压提取罐压力，保持5～20MPa/2min，程序升压至21MPa～60MPa，保持2～10min，卸压，将压力保持在10MPa～25MPa，调节温度至40～70℃，时间3～6h；

(4)离心纯化：高速冷冻离心-4～0℃、10000～18000r/min、5～15min，取上清液去除沉淀，上清液减压浓缩，得到带有甜香的发酵当归提取物，相对密度1.1～1.3。

进一步的，上述步骤中苹果酸为食品级或分析纯。

进一步的，所述液氮冷冻超微粉碎的温度为-2～4℃，目数为250～350目。

进一步的，所述的复合生物制剂均为食品级，β-葡萄糖苷酶的酶活为500-1万u/g，其他酶的酶活为1万～20万u/g，548-D融合魏斯氏乳酸菌、β-葡萄糖苷酶、蛋白酶、纤维素酶、果胶酶，之间的配比按质量比为1:0.5～1:0.5～1：0.5～1:0.5～1。

本发明还提供一种上述方法制备的带有甜香的发酵当归提取物。

本发明还提供一种上述方法制备的带有甜香的发酵当归提取物在卷烟配方烟丝中的加香应用，添加量占烟丝质量的0.1～1ppm。

本发明的有益效果是：

(1)通过低温超微粉碎和短时高压促使细胞破壁，使当归原料的药理成分、抗氧化成分和致香成分等有效物质提取效率提高的同时，不被高温破坏；

(2)加入苹果酸，起到调节pH值至酸性，促进酸性条件下多糖键断裂、多糖大分子酸水解的作用，同时酸性条件下酶活更高，利于后期的复合生物制剂对当归的生物转化，且苹果酸在卷烟中起到柔和烟气的作用；

(3)采用复合生物制剂(548-D融合魏斯氏乳酸菌、β-葡萄糖苷酶、蛋白酶、纤维素酶、果胶酶)生物转化当归超微粉末，进一步使当归细胞破壁程度增加，将细胞壁物质如纤维素、蛋白质、果胶等，以及多糖大分子物质分解为葡萄糖、氨基酸等小分子物质，提高致香成分提取率，同时将风味前体物质生物转化为香气物质；在低温超微粉碎细胞破壁、酸、复合生物制剂生物转化的协同强效作用下，使当归致香成分、抗氧化和药理成分等保持更完好，超微粉水溶液中温育的香气物质种类和含量均增加。

(4)乙醇-水溶液程序加压、加热提取当归发酵液，结合高速低温冷冻离心技术，进一步提取纯化致香物质等有效成分，摈弃蛋白质、多糖等大分子杂质和刺激性成分。

本发明方法提高了当归提取物的香气品质，保留自然药香的同时，增加了当归提取物香气的丰富性，增添了当归提取物甜香气息；在卷烟中应用，与烟气协调，烟香清晰自然，香气丰富，带有甜香气和药香协调气息，克服当归提取物烟气浑浊、药香明显的缺陷；该方法所用原料来源广泛，绿色环保，拓展了当归的应用经济价值，具有产业化前景。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明进行详细地说明。

实施例1

一种带有甜香的发酵当归提取物的制备方法，包括如下步骤：

(1)低温超微粉碎和加压细胞破壁：将当归根放入液氮冷冻超微粉碎机中0℃粉碎成超微粉末，目数300，将超微粉末和水按质量比1:10混合均匀，倒入高压提取罐中，加压到11MPa，10min，泄压到常压；

(2)复合生物制剂生物转化：提取罐中加入苹果酸(食品级，占当归原料质量的0.1％)，调节pH 6.5，加入复合生物制剂(548-D融合魏斯氏乳酸菌、β-葡萄糖苷酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶，均为食品级，占当归原料质量的0.1％，质量比为1:0.5:0.5:0.5:0.5，酶的活力分别为500u/g、1万u/g、2万u/g、5万u/g，)搅拌均匀，加热至35℃，温育生物转化12h；

(3)乙醇-水溶液程序加压、加热提取：在提取罐中加入水质量的50％乙醇(食品级，95％)，搅拌混合均匀，程序调节高压提取罐压力，保持5MPa/2min，程序升压至31MPa，保持10min，卸压，将压力保持在10MPa，调节温度至70℃，时间3h；

(4)离心纯化：高速冷冻离心0℃、10000r/min、8min，取上清液去除沉淀，上清液减压浓缩，得到带有甜香的发酵当归提取物，相对密度1.22。

本发明还提供一种上述方法制备的带有甜香的发酵当归提取物在卷烟配方烟丝中的加香应用，添加量占烟丝质量的0.1ppm。

实施例2

一种带有甜香的发酵当归提取物的制备方法，包括如下步骤：

(1)低温超微粉碎和加压细胞破壁：将当归根放入液氮冷冻超微粉碎机中-2℃粉碎成超微粉末，目数320目，将超微粉末和水按质量比1:20混合均匀，倒入高压提取罐中，加压到20MPa，7min，泄压到常压；

(2)复合生物制剂生物转化：提取罐中加入苹果酸(食品级，占当归原料质量的0.2％)，调节pH 6.0，加入复合生物制剂(548-D融合魏斯氏乳酸菌、β-葡萄糖苷酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶，均为食品级，占当归原料质量的0.2％，质量比为1:1:0.5:0.5:0.5，酶的活力分别为1000u/g、5万u/g、5万u/g、5万u/g)搅拌均匀，加热至45℃，温育发酵24h；

(3)乙醇-水溶液分级加压循环提取：在提取罐中加入水质量的60％乙醇(食品级，95％)，混合均匀，程序调节高压提取罐压力，保持15MPa/2min，程序升压至40MPa，保持4min，卸压，将压力保持在15MPa，调节温度至60℃，时间4h；

(4)离心纯化：高速冷冻离心-2℃、12000r/min、7min，取上清液去除沉淀，上清液减压浓缩，得到带有甜香的发酵当归提取物，相对密度1.21。

本发明还提供一种上述方法制备的带有甜香的发酵当归提取物在卷烟配方烟丝中的加香应用，添加量占烟丝质量的0.20ppm。

实施例3

一种带有甜香的发酵当归提取物的制备方法，包括如下步骤：

(1)低温超微粉碎和加压细胞破壁：将当归根放入液氮冷冻超微粉碎机中-4℃粉碎成超微粉末，目数280目，将超微粉末和水按质量比1:40混合均匀，倒入高压提取罐中，加压到30MPa，5min，泄压到常压；

(2)复合生物制剂生物转化：提取罐中加入苹果酸(食品级，占当归原料质量的0.5％)，调节pH 5.0，加入复合生物制剂(548-D融合魏斯氏乳酸菌、β-葡萄糖苷酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶，占当归原料质量的0.3％，均为食品级，质量比为1:1:0.5:1:0.5，酶的活力分别为1万u/g、10万u/g、10万u/g、20万u/g)搅拌均匀，加热至55℃，温育发酵72h；

(3)乙醇-水溶液分级加压循环提取：在提取罐中加入水质量的80％乙醇(食品级，95％)，混合均匀，程序调节高压提取罐压力，保持15MPa/2min，程序升压至60MPa，保持3min，卸压，将压力保持在20MPa，调节温度至50℃，时间5.5h；

(4)离心纯化：高速冷冻离心-4℃、18000r/min、5min，取上清液去除沉淀，上清液减压浓缩，得到带有甜香的发酵当归提取物，相对密度1.25。

本发明还提供一种上述方法制备的带有甜香的发酵当归提取物在卷烟配方烟丝中的加香应用，添加量占烟丝质量的0.15ppm。

试验例1：应用的感官效果评价

将实施例1-3制备的带有甜香的发酵当归提取物在卷烟中进行感官质量评价，样品为施加了本发明带有甜香的发酵当归提取物的配方烟丝，对照组为施加当归乙醇溶液提取物的配方烟丝，空白组为空白配方烟丝。

结果表明：本发明方法制备的带有甜香的发酵当归提取物，与烟气协调，烟香清晰自然，带有药香的同时带有甜香，香气丰富自然，克服当归提取物烟气浑浊、药香明显的缺陷。

表1.带有甜香的发酵当归提取物在配方烟丝中的感官评价

试验例2：本发明的带有甜香的发酵当归提取物挥发性成分的固相微萃取气相质谱(HS-SPME-GC/MS)分析

对本发明带有甜香的发酵当归提取物与其对照的挥发性成分进行固相微萃取-气相质谱(HS-SPME-GC/MS)对比分析。

(1)萃取条件：称取本发明的带有甜香的发酵当归提取物或其对照样品1g，置于15mL专用顶空萃取样品瓶中，老化PDMS萃取头250℃、30min，***顶空萃取样品瓶中，在70℃温育平衡10分钟，再在70℃下萃取30min；

(2)色谱条件：柱初温50℃，保持2min，以8℃/min的速率升温到180℃，保持1min，再以15℃/min的速率升温到280℃，保持30min；载气为氦气(He，纯度99.99％)，恒流模式，流速为1.0mL/min；分流进样方式，分流比1：10，无溶剂延迟；进样口温度250℃。

(3)质谱条件：电离方式：EI源；电子能量:70eV；倍增管电压：1.2kV；离子源温度：230℃；四级杆温度:150℃；接口温度：280℃，传输线280℃；扫描范围：33m/z－350m/z。使用NIST标准谱库进行检索分析，按峰面积归一化法计算化合物相对百分含量。

(4)挥发性成分对比分析

GC/MS分析结果(表2)表明：

表2带有甜香的发酵当归提取物挥发性成分GC/MS对比分析

由表2可知，

(1)本发明带有甜香的发酵当归提取物，共鉴定出59种挥发性成分，总相对百分含量为97.13％，包括醇类6种(0.88％)，酮类11种(81.06％)，酯类14种(7.96％)，酸类7种(1.24％)，烷烃2种(0.16％)，酚类2种(0.42％)，菲1种(0.04％)，其他吡啶、喹啉等杂环化合物17种；而当归对照提取物，共鉴定出53种挥发性成分，总相对百分含量为94.48％，醇6种(2.31％)，酸1种(2.71％)，酯8种(7.09％)，酮4种(63.13％)，烯类10种(4.49％)，烷烃14种(5.35％)，苯2种(0.18％)，其他杂环类化合物8种；

(2)本发明带有甜香的发酵当归提取物中，单一成分相对百分含量最高物质为(E)-3-亚丁基-4,5-二氢异苯并呋喃-1(3H)酮，66.61％，对照为58.94％，增加了13％；其次为3-丁基-1(3H)-异苯并呋喃酮8.69％，比对照的3.72％增加了1.34倍；可能因为其他杂质减少，发酵当归提取物有效成分纯度提高，所以该种当归特异药香成分相对含量提高；再次为洋川芎内酯，6.51％，是新增香气成分；接着是Z-亚丁基苯酞5.68％，相比对照的7.73％降低了26.52％；第五是2,5,5,8a-四甲基-6,7,8,8a-四氢-5H-苯并呋喃-3-酮，2.76％，是新增香气成分。

(3)本发明制备的带有甜香的发酵当归提取物的制备成分与当归提取物对照相比，发生了较大的变化：仅有3种相同的挥发性成分，这3种的相对百分含量和为80.98％，其他17.47％含量的挥发性成分均发生了改变，有的消失，有的新出现。

带有甜香的发酵当归提取物的挥发性成分具有自然复合的药香气和甜香感，可能是本发明的处理方法使得当归提取物中的杂质大幅度减少，特征香气成分纯度提高、相对百分含量提升，而其他大分子物质或香味前体物质更多的转化为致香物质或小分子物质，很多具有刺激性的烯类物质转化为挥发性酸类成分，能够柔和烟气；乙醛酸为香兰素的前体物，用于化妆品的调香剂和定香剂、日用化学品香精、食品的赋香；洋川芎内酯类化合物具有抗氧化损伤、抗炎镇痛、抗凝、舒张血管等药理作用；(+)-异薄荷醇具有薄荷香气和清凉气息；其他新增的醇类、吡啶、呋喃酮、喹啉类物质也是重要的挥发性香气成分；很多刺激性大分子成分如甲基9-顺，11-反-十八碳二烯酸、Z-亚丁基苯酞等均消失。这些芳香气息揉和在一起，赋予本发明的发酵当归提取物，除了具有当归特征药香气，还带有自然复合甜香感，刺激性降低，杂质减少。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种带有甜香的发酵当归提取物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)低温超微粉碎和加压细胞破壁：将当归根放入液氮冷冻超微粉碎机中粉碎成超微粉末，将超微粉末和水按质量比1:10～40混合均匀，倒入高压提取罐中，加压到11MPa～30MPa，5～10min，泄压到常压；

(2)复合生物制剂生物转化：提取罐中加入占当归原料质量0.1～0.5％的苹果酸，调节pH 4.5～6.5，加入占当归粉末质量比0.1～0.3％的复合生物制剂搅拌均匀，加热至35～55℃，温育生物转化12～72h，所述复合生物制剂为548-D融合魏斯氏乳酸菌、β-葡萄糖苷酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶的混合；

(3)乙醇-水溶液程序加压、加热提取：在提取罐中加入水质量的50％～80％乙醇，混合均匀，程序调节高压提取罐压力，保持5～20MPa/2min，程序升压至21MPa～60MPa，保持2～10min，卸压，将压力保持在10MPa～25MPa，调节温度至40～70℃，时间3～6h；

(4)离心纯化：高速冷冻离心-4～0℃、10000～18000r/min、5～15min，取上清液去除沉淀，上清液减压浓缩，得到带有甜香的发酵当归提取物，相对密度1.1～1.3。

2.如权利要求1所述的带有甜香的发酵当归提取物的制备方法，其特征在于：苹果酸为食品级或分析纯。

3.如权利要求1所述的带有甜香的发酵当归提取物的制备方法，其特征在于：所述液氮冷冻超微粉碎的温度为-2～4℃，目数为250～350目。

4.如权利要求1所述的带有甜香的发酵当归提取物的制备方法，其特征在于：所述的复合生物制剂均为食品级，β-葡萄糖苷酶的酶活为500-1万u/g，其他酶的酶活为1万～20万u/g，548-D融合魏斯氏乳酸菌、β-葡萄糖苷酶、蛋白酶、纤维素酶、果胶酶，之间的配比按质量比为1:0.5～1:0.5～1：0.5～1:0.5～1。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述方法制备的带有甜香的发酵当归提取物。

6.一种如权利要求1-4中任一项所述方法制备的带有甜香的发酵当归提取物在卷烟配方烟丝中的加香应用，添加量占烟丝质量的0.1～1ppm。