CN1248604C - 一种烟用固定化生物添加剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种烟用生物添加剂的制备和应用，是通过固定化技术将降解烟叶的生物酶其组分及含量为：降解蛋白酶0.2～1%，淀粉酶：1%～5%，果胶酶：0.5%～3%，多糖降解酶：1%～5%，纤维素酶：0.1%～0.8%，表面活性剂：0.2%～0.5%，酶激活剂：0.01%～0.05%，壁材：0.5%～0.8%，乳化剂0.45%～0.55%，缓冲液加至100%。制备工艺条件为：搅拌速度400～500rpm，固定化时间4～6小时，温度0℃～10℃；采用的添加剂可改善低次烟叶或作为复烤后烟叶的醇化剂，添加量为烟丝重量的10%～20%，作用温度为30℃～50℃。本发明不对烟草带来负面影响又能够有效降低有机高分子物质，从而可有利于提高烟叶醇化质量并加速醇化过程。
Description
技术领域
本发明涉及烟草添加剂，更具体地说，本发明涉及一种利用生物固化技术制备的烟草添加剂。
背景技术
众所周知，新的烟叶都存在不同程度的品质缺陷，不宜直接用于卷烟的制造，因此必须进行初烤、复烤等处理过程。烟叶经过复烤后，内在质量比初烤烟叶有了明显的提高，但复烤后烟叶的整体化学成分尚不协调，一些大分子物质尚未降解为致香成分，一些有利于烟叶内在质量的化学或生化过程尚未发生，因此复烤后的烟叶必须进行醇化。
烟叶在醇化过程中许多成分会发生变化，如蛋白质、淀粉、烟碱等在醇化过程中进行转化、降解反应形成可溶性的糖和氨基酸。目前，人们认为烟叶在醇化过程的发酵作用可能由氧化、酶反应及微生物三种方式组成，究竟由哪一种占主导作用还没有研究清楚。但试验结果清楚地表明，通过醇化可减少烟叶本身原有的青杂气和地方性杂气，使烟叶的自然香气显露，同时增加烟味的醇和性和使烟香浓郁。
目前常用的醇化方法有自然醇化、人工发酵法等。自然醇化周期太长，占用大量仓库，造成资金积压；而目前使用的人工发酵法虽能在较短的时间内使烟叶品质发生较大的改变，但其抽吸品质却不及自然醇化烟叶。因而，寻求良好的烟叶醇化促进剂，成为人们不断研究和探索的重要课题之一。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种烟用固定化生物添加剂。同时，本发明还提供所述该烟用固定化生物添加剂的制备方法和在烤烟生产中的具体应用。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
除非另有说明，本发明采用的百分数均为重量百分数。
本发明提供了一种烟用固定化生物添加剂，其组分及含量为：烟叶降解蛋白酶0.2％～1％，淀粉酶1％～5％，果胶酶0.5％～3％，多糖降解酶1％～5％，纤维素酶0.1％～0.8％，表面活性剂0.2％～0.5％，酶激活剂0.01％～0.05％，壁材0.5％～0.8％，乳化剂0.45％～0.55％，其余为缓冲剂。
其中，所述的表面活性剂选自硬脂酸乙酯、山犁醇硬脂酸酯或甘油三酯中的一种。所述的酶激活剂选自酒石酸钾或硫酸锌中的一种。所述的壁材选自海藻酸钠或β-环糊精中的一种。所述的缓冲剂选自乙酸-乙酸钠或柠檬酸-柠檬酸钠或丁二酸-氢氧化钠中的一种。所述的乳化剂选自异戊醇或聚乙二醇中的一种。
本发明提供了一种烟用固定化生物添加剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)按上述重量百分比将壁材溶解于水中制成溶液；
(2)按上述重量百分比将所述的酶和缓冲剂加入到步骤(1)制成的溶液中；
(3)将步骤(2)的所得物搅拌8～12分钟，搅拌速度400～500转/分；
(4)按上述重量百分比加入乳化剂，继续搅拌2.5～3.5小时；
(5)按上述重量百分比加入酶激活剂，搅拌均匀；在0℃～10℃下搅拌反应4～6小时，即得到所需的烟用固定化生物添加剂。
用本发明的方法制得烟用固定化生物添加剂在卷烟生产中用于改善低次烟叶的品质或用作复烤烟叶的醇化剂。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明首次采用新兴的生物固定化技术改善烟叶品质，将细胞或酶限制在一定的空间范围内使之能够长久使用。借助于固定化技术可以使化工过程中非均相催化技术的优点在生物工程中得以充分发挥。固定化技术能使活性物质的外面形成保护层包膜，这样能避免了生物活性物质直接与空气接触而影响了其的生理活性，能有效地控制活性物质的释放速度。可有效减少活性物质受外界环境因素的影响；减少酶向环境的扩散；控制酶的释放及改变酶的物理性质、化学性质。
(2)本发明的技术方案是基于下述认识完成的：烟叶在调制、贮存等过程中，由于酶的催化作用，叶片中的化学成分不断发生分解、合成和转化。例如蛋白质在蛋白酶的作用下水解生成氨基酸；淀粉和双糖在水解酶的作用下强烈水解成葡萄糖和果糖，淀粉含量大大减少，而可溶性糖含量大大增加；果胶也在酶的作用下分解。此时烟叶外观颜色的变化也与酶的作用密不可分，叶绿素被酶水分解，叶绿体中原有的黄色素显现出来，烟叶由绿变黄。在调制的后期，烟叶中的绿原酸和其它多酚类化合物在多酚氧化酶的作用下生成醌类，并进一步形成色素，从而影响着烟叶的颜色和香味质量。本发明正是利用适当的外援酶来控制影响烟叶吸味品质的主要化学成分的含量变化，使得烟叶内在成分的比例更趋于合理，达到提高烟叶吸味品质的目的。
(3)本发明不对烟草带来负面影响又能够有效降低有机高分子物质，有利于提高醇化的质量和加速烟叶醇化的速度，从而有效地提高烟叶的质量和缩短生产周期，具有良好的开发应用前景。
具体实施方式
通过下面给出的具体实施例和应用实施例，可以进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。
实施例1
按下列物质组成配制固定化生物添加剂：烟叶降解蛋白酶1％，淀粉酶5％，果胶酶3％，多糖降解酶5％，纤维素酶0.8％，硬脂酸乙酯0.5％，酒石酸钾0.05％，海藻酸钠0.8％，异戊醇0.5％，缓冲液乙酸-乙酸钠加足100％。固定化条件为：搅拌速度400～500rpm，固定化时间4小时，温度25℃。
实施例2
按下列物质组成配制固定化生物添加剂：烟叶降解蛋白酶1％，淀粉酶5％，果胶酶3％，多糖降解酶5％，纤维素酶0.8％，山犁醇硬脂酸酯0.5％，酒石酸钾0.05％，海藻酸钠0.8％，异戊醇0.5％，缓冲液乙酸-乙酸钠加足100％。固定化条件为：搅拌速度400～500rpm，固定化时间4小时，温度25℃。
实施例3
按下列物质组成配制固定化生物添加剂：烟叶降解蛋白酶1％，淀粉酶5％，果胶酶3％，多糖降解酶5％，纤维素酶0.8％，甘油三酯0.5％，酒石酸钾0.05％，海藻酸钠0.8％，异戊醇0.5％，缓冲液乙酸-乙酸钠加足100％。固定化条件为：搅拌速度400～500rpm，固定化时间4小时，温度25℃。
实施例4
按下列物质组成配制固定化生物添加剂：烟叶降解蛋白酶1％，淀粉酶5％，果胶酶3％，多糖降解酶5％，纤维素酶0.8％，硬脂酸乙酯0.5％，硫酸锌0.05％，海藻酸钠0.8％，异戊醇0.5％，缓冲液乙酸-乙酸钠加足100％。固定化条件为：搅拌速度400～500rpm，固定化时间5小时，温度5℃～8℃。
实施例5
按下列物质组成配制固定化生物添加剂：烟叶降解蛋白酶1％，淀粉酶5％，果胶酶3％，多糖降解酶5％，纤维素酶0.8％，山犁醇硬脂酸酯0.5％，硫酸锌0.05％，β-环糊精0.8％，聚乙二醇0.5％，缓冲液乙酸-乙酸钠加足10.0％。固定化条件为：搅拌速度400～500rpm，固定化时间5小时，温度5℃～8℃。
实施例6
按下列物质组成配制固定化生物添加剂：烟叶降解蛋白酶1％，淀粉酶5％，果胶酶3％，多糖降解酶5％，纤维素酶0.8％，甘油三酯0.5％，硫酸锌0.05％，β-环糊精0.8％，聚乙二醇0.5％，缓冲液乙酸-乙酸钠加足100％。
实施例7
按下列物质组成配制固定化生物添加剂：烟叶降解蛋白酶1％，淀粉酶5％，果胶酶3％，多糖降解酶5％，纤维素酶0.8％，硬脂酸乙酯0.5％，酒石酸钾0.05％，β-环糊精0.8％，聚乙二醇0.5％，缓冲液乙酸-乙酸钠加足100％。固定化条件为：搅拌速度400～500rpm，固定化时间4小时，温度25℃。
实施例8
按下列物质组成配制固定化生物添加剂：烟叶降解蛋白酶1％，淀粉酶5％，果胶酶3％，多糖降解酶5％，纤维素酶0.8％，山犁醇硬脂酸酯0.5％，酒石酸钾0.05％，β-环糊精0.8％，聚乙二醇0.5％，缓冲液乙酸-乙酸钠加足100％。固定化条件为：搅拌速度400～500rpm，固定化时间4小时，温度25℃。
实施例9
按下列物质组成配制固定化生物添加剂：烟叶降解蛋白酶1％，淀粉酶5％，果胶酶3％，多糖降解酶5％，纤维素酶0.8％，山犁醇硬脂酸酯0.5％，酒石酸钾0.05％，海藻酸钠0.8％，异戊醇0.5％，缓冲液乙酸-乙酸钠加足100％。固定化条件为：搅拌速度400～500rpm，固定化时间4小时，温度25℃
实施例10
按下列物质组成配制固定化生物添加剂：烟叶降解蛋白酶1％，淀粉酶5％，果胶酶3％，多糖降解酶5％，纤维素酶0.8％，硬脂酸乙酯0.5％，硫酸锌0.05％，海藻酸钠0.8％，聚乙二醇0.5％，缓冲液柠檬酸-柠檬酸钠加足100％。固定化条件为：搅拌速度400～500rpm，固定化时间4小时，温度25℃。
实施例11
按下列物质组成配制固定化生物添加剂：烟叶降解蛋白酶1％，淀粉酶5％，果胶酶3％，多糖降解酶5％，纤维素酶0.8％，山犁醇硬脂酸酯0.5％，硫酸锌0.05％，海藻酸钠0.8％，异戊醇0.5％，缓冲液柠檬酸-柠檬酸钠加足100％。固定化条件为：搅拌速度400～500rpm，固定化时间4小时，温度25℃。
实施例12
按下列物质组成配制固定化生物添加剂：烟叶降解蛋白酶1％，淀粉酶5％，果胶酶3％，多糖降解酶5％，纤维素酶0.8％，甘油三酯0.5％，酒石酸钾0.05％，β-环糊精0.8％，异戊醇0.5％，缓冲液丁二酸-氢氧化钠加足100％。固定化条件为：搅拌速度400～500rpm，固定化时间4小时，温度25℃。
实施例13
按下列物质组成配制固定化生物添加剂：烟叶降解蛋白酶1％，淀粉酶5％，果胶酶3％，多糖降解酶5％，纤维素酶0.8％，硬脂酸乙酯0.5％，硫酸锌0.05％，β-环糊精0.8％，聚乙二醇0.5％，缓冲液丁二酸-氢氧化钠加足100％。固定化条件为：搅拌速度400～500rpm，固定化时间5小时，温度5℃～8℃。
应用实施例1
将本发明制得的固定化生物烟草添加剂应用于提高低档次烟叶的品质，具体方法如下：①添加，在常温下，将低次烟叶回潮切丝后添加，添加剂量为烟丝重量的8％～12％，可采用流量计的雾化装置以喷雾方式对烟丝进行喷洒；②贮存，降解温度35℃～45℃，65％的空气相对湿度，降解时间15～18小时，烟丝水分20％～25％。
应用实施例2
将本发明制得的固定化生物烟草添加剂用作复烤烟叶的醇化剂，具体方法如下：取100g云南玉溪烤烟B3F打叶复烤烟叶，添加剂按10％喷雾加入烟叶，放入恒温恒湿箱进行降解处理。烟叶水分含量20％，降解温度35℃，65％的空气相对湿度，降解时间15小时。处理后再进行烘干、平衡水分，然后进行化学分析。
应用实施例3
取100g云南玉溪烤烟C3F打叶复烤烟叶，添加剂按14％喷雾加入烟叶，放入恒温恒湿箱进行降解处理。烟叶水分含量22％，降解温度40℃，65％的空气相对湿度，降解时间16小时。处理后再进行烘干、平衡水分，然后进行化学分析。
应用实施例4
取100g云南玉溪烤烟X3F打叶复烤烟叶，添加剂按18％喷雾加入烟叶，放入恒温恒湿箱进行降解处理。烟叶水分含量25％，降解温度50℃，65％的空气相对湿度，降解时间18小时。处理后再进行烘干、平衡水分，然后进行化学分析。
应用实施例5
取100g云南玉溪烤烟B2K打叶复烤烟叶，添加剂按12％喷雾加入烟叶，放入恒温恒湿箱进行降解处理。烟叶水分含量21％，降解温度45℃，65％的空气相对湿度，降解时间17小时。处理后再进行烘干、平衡水分，然后进行化学分析。
应用实施例1～5试验样品1～5的试验结果见表1、表2。
表1.不同等级烟叶感官评吸结果
| 样品 | 香气质 | 香气量 | 浓度 | 刺激性 | 杂气 | 余味 | 劲头 | 燃烧性 | 灰色 | 总分 |
| 15 | 15 | 15 | 15 | 10 | 10 | 10 | 5 | 5 | 100 | |
| 对照品试样1 | 67 | 77 | 87 | 68 | 56 | 44 | 55 | 34 | 33 | 4751 |
| 对照品试样2对照品试样3对照品试样4对照品试样5 | 78678967 | 78788866 | 79788866 | 78677877 | 55556666 | 44446555 | 55556666 | 33333333 | 33333333 | 4853465055564849 |
表1的结果表明，处理样在香气质方面较未处理样效果提升明显，主要表现在香气的细腻性方面，部分烟叶在香气量方面的改善较为明显。
表2.添加剂处理后对陈化烟叶化学成分的影响
| 样品 | pH 总糖/％ 还原糖/％ 总氮/％ 尼古丁/％ 氯/％ 蛋白质/％ 施木克值 糖碱比 氮碱比 | |||||||||
| 对照品 | 16.62 | 26.4 | 22.25 | 2.48 | 4.66 | 0.337 | 10.47 | 2.52 | 5.67 | 0.53 |
| 对照品对照品对照品对照品试样1试样2试样3试样4试样5 | 26.636.846.6956.86.496.496.686.56.84 | 22.827.428.7225.628.4824.8828.5228.631.55 | 16.7720.526.319.3624.7419.2922.9820.3826.24 | 2.672.332.32.612.372.772.42.452.21 | 4.483.764.014.474.384.563.924.283.62 | 0.30.30.330.30.380.370.330.20.32 | 11.810.510.0711.510.0812.4110.7810.79.91 | 2.012.622.8522.32.832.0052.6462.73.18 | 5.968.187.166.096.505.467.287.018.71 | 0.620.660.570.590.540.610.610.580.61 |
表2的结果证实，将本发明制得的固定化生物烟草添加剂用作低档次烟叶的品质改良剂和复烤烟叶的醇化剂对烟叶进行处理后，对烟叶的总氮、尼古丁、氯和蛋白质含量影响不显著，但对总糖和还原糖的影响极为显著。醇化剂专一性地作用于淀粉、糊精、糖原等碳链上1，4糖苷键连接的非还原端，终产物为β～D～葡萄糖，因此处理后烟叶的总糖和还原糖增加。醇化剂处理后上部烟叶(试样2、试样3)的平均总糖和还原糖分别比对照增加9.1％和4.08％，中、下部烟叶(试样4、试样5)的平均总糖和还原糖分别比对照增加0.41％和23.2％。可见本发明用作醇化剂对上部、下部烟叶的作用效果优于中部烟叶。经醇化剂处理的低次烟叶总糖和还原糖含量分别比对照增加7.87％和11.2％，处理后使低次烟叶的品质得到提高。
Claims (5)
1.一种烟用固定化生物添加剂，其特征在于它是由下述重量百分比的组分组成，叶降解蛋白酶0.2％～1％，淀粉酶1％～5％，果胶酶0.5％～3％，多糖降解酶1％～5％，纤维素酶0.1％～0.8％，表面活性剂0.2％～0.5％，酶激活剂0.01％～0.05％，壁材0.5％～0.8％，乳化剂0.45％～0.55％，其余为缓冲剂。
2.根据权利要求1所述的烟用固定化生物添加剂，其特征在于所述的表面活性剂选自硬脂酸乙酯、山犁醇硬脂酸酯或甘油三酯中的一种；所述的酶激活剂选自酒石酸钾或硫酸锌中的一种；所述的壁材选自海藻酸钠或β-环糊精中的一种；所述的缓冲剂选自乙酸-乙酸钠、柠檬酸-柠檬酸钠或丁二酸-氢氧化钠中的一种；所述的乳化剂选自异戊醇或聚乙二醇中的一种。
3.制备权利要求1所述的烟用固定化生物添加剂的方法，其特征在于该方法包括下述顺序的步骤：
(1)将壁材溶解于水中制成溶液；
(2)将酶和缓冲剂加入到步骤(1)制成的溶液中；
(3)将步骤(2)的所得物搅拌8～12分钟，搅拌速度400～500转/分；
(4)加入乳化剂，继续搅拌2.5～3.5小时；
(5)加入酶激活剂，搅拌均匀；在0℃～10℃下搅拌反应4～6小时，即得到所需的烟用固定化生物添加剂。
4.权利要求1所述的烟用固定化生物添加剂在改善低次烟叶品质加工中的应用。
5.权利要求1所述的烟用固定化生物添加剂在复烤烟叶醇化加工中的应用。
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