福建烟叶提取物的制备及其在卷烟中的应用

福建烟叶提取物的制备及其在卷烟中的应用
宁勇; 王晶; 陈小敏; 石齐林; 李剑政; 王文斌; 徐华军; 邹鹏
【期刊名称】《《香料香精化妆品》》
【年(卷),期】2019(000)005
【总页数】5页(P21-25)
【关键词】发酵; 酶催化; 烟草提取物; 气质联用分析; 卷烟
【作者】宁勇; 王晶; 陈小敏; 石齐林; 李剑政; 王文斌; 徐华军; 邹鹏
【作者单位】安徽中烟工业有限责任公司技术中心安徽合肥 230088; 深圳波顿香料有限公司广东深圳 518051
【正文语种】中文
福建烟区生态条件适合产出品质整体较好的优质烟叶，是典型的清香型烟叶产区[1]。

一般而言，烟叶加工副产品烟草碎片、碎末及烟灰棒的比例高达烟叶质量的20%～ 30%，其用途主要是制备烟用香料和再造烟叶[2-3]。

目前，我国的烟草提取物制备工艺简单、粗糙，质量不稳定，缺乏特色，附加值低，大多烟草企业更依赖于外国的产品和技术，因此，自主开发质量稳定、有鲜明特色、高附加值的烟草提取物具有重要的研究价值。

随着现代微生物发酵工程技术的发展，微生物已广泛应用于人类各项生活活动中。

微生物在增殖的过程中会产生庞大的高活性酶系，如多糖水解酶类、蛋白酶类、纤维素酶类、氧化还原酶等，利用其催化作用和微生物体内复杂的代谢系统可将烟草
浸膏中底物转化为低分子化合物，包括酯类、醇类、酮类、醛类、酸类、酚类、呋喃、吡嗪、吡啶等芳香物质，这些物质形成了烟草浸膏的香气特征[4]。

许春平等[5]接种金星产香酵母SP-3 到低次等级烟叶中发酵发现制备得到的烟草浸膏能够
与烟香协调，增大了香气量，比没有接种发酵的浸膏样品效果好。

罗昌荣等[6]通
过添加果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶及β-葡萄糖苷酶到烟草浸膏中进行酶解，
生成了很多致香小分子，可以改善烟叶品质，丰富烟香。

本研究采用多种微生物发酵组合及多种酶制剂酶解催化组合来制备能够明显增强和改善烟气的烟草浸膏，形成一套操作简单、便于工业生产的工艺方案，为烟草行业的发展提供理论研究基础。

1 材料与方法
1.1 原料来源
福建A 级烟叶碎片，来自福建再造烟叶卷烟厂。

微生物菌种：包括酿酒酵母、枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌，其中采用的酿酒酵母来自商品化的产品，枯草芽孢杆菌和植物乳杆菌采购自广东省微生物菌种保藏中心（GDMCC）。

酶制剂：纤维素酶，采购自湖南利尔康生物科技有限公司；耐高温α-淀粉酶，采
购自江门生物科技有限公司；中性蛋白酶，采购自诺维信生物技术有限公司；果胶酶，采购自宁夏和氏壁生物技术有限公司。

1.2 仪器设备
7890A/5975C 气相色谱质谱联用仪（美国Agilent 公司）、XS-225A SCS 型电
子天平（感量0.0001 g，瑞士Precise 公司）、调温电热套（北京市永光明医疗
仪器厂）、EYELA N-1200B 型旋转蒸发仪（日本东京理化公司）、FED240 型烘箱（德国Binder 公司）、LYNX 4000 离心机（美国Thermo 公司）、微生物培
养箱（Thermo HerathermTM）。

1.3 提取物制备
1.3.1 加热浸提法
称取100 g 福建A 级烟叶碎片，加入1 L 无菌水置于3 L 烧杯中，采用40 ℃、60 ℃、80 ℃的温度梯度，在水浴锅中浸提2 h，过滤收集滤液，滤渣中加入700 mL 无菌水，再在水浴锅中浸提2 h，过滤收集滤液，合并两次滤液，于55 ℃、10 kPa 真空度下浓缩至10 mL。

1.3.2 微生物发酵法
以加热浸提法得到的滤液作为发酵原液，采用巴氏消毒法灭菌，70 ℃加热灭菌30 min，再量取100 mL 提取液，接种酿酒酵母菌液、枯草芽孢杆菌菌液、植物乳杆菌菌液（菌液经离心无菌水洗涤后再接种）的不同组合发酵液，于37 ℃培养箱内发酵24 h，再采用巴氏消毒法灭活，70 ℃加热灭菌30 min，发酵液于55 ℃、10 kPa 真空度下浓缩至10 mL。

以不接种微生物的提取液作为对照。

其中接种的微生物培养方法如下。

酿酒酵母培养方法：称取5 g 酿酒酵母至含50 mL 无菌水的三角烧瓶中，摇匀后于30 ℃培养箱活化30 min。

枯草芽孢杆菌培养方法：于菌种冻存管中吸取100 μL 菌液接种入含100 mL 质量分数10%的红糖水的三角瓶中，于37 ℃培养箱内过夜培养14 h。

植物乳杆菌培养方法：于菌种冻存管中吸取100 μL 菌液接种入含100 mL 质量分数10%的红糖水的三角瓶中，于37 ℃培养箱内过夜培养14 h。

1.3.3 酶催化法
以加热浸提法得到的滤液作为发酵原液，采用巴氏消毒法灭菌，70 ℃加热灭菌30 min，再量取100 mL 提取液，加入耐高温α-淀粉酶制剂、中性蛋白酶制剂、纤维素酶和果胶酶的不同酶制剂组合，自然pH 5.5，于50 ℃培养箱催化反应2 h，反应完后于85 ℃加热灭活10 min，用自来水冷却后，于55 ℃、10 kPa 真空度下浓缩至10 mL。

以不加酶制剂的提取液作为对照。

1.4 供试样品制备及感官评价
分别准确称取1.0 g 福建烟叶提取物，包括加热浸提法、微生物发酵法、酶催化法得到的提取物样品，用丙二醇稀释并定容至10 mL。

得到0.100 g/mL 的烟叶提
取物，再用丙二醇将此溶液稀释成0.025 g/mL 的溶液。

用CIJECTOR 香精注射
机按每支烟20 μL 的注射量将这些烟叶提取物分别均匀地注入参比卷烟（已于恒
温恒湿条件下平衡48 h，并经过烟支重量挑选）中，加香烟支于（22±1）℃和相对湿度60%±2% 的环境中平衡48 h[7]。

以不加提取物的卷烟作为空白对照，以
添加相同量乙醇的卷烟作为供试样品对照。

由8 人组成的评吸小组从香气质、香
气量、杂气、谐调、余味、刺激性等方面对卷烟加香的效果进行反复评吸，给出感官评价结果。

1.5 挥发性成分的GC-MS 分析
称取3.0 g 烟叶提取物样品，置于22 mL 顶空进样瓶中，加入6 mL 3.0 mol/L
氯化钾溶液，水浴85 ℃加热平衡30 min，插入PDMS 萃取头，平衡吸附45 min，在冰水混合物中平衡10 min，之后进行GC-MS 分析。

色谱柱：HP-5 MS 毛细管柱（50 m×0.2 mm×0.33 μm）；程序升温：初始温度50 ℃，以2 K/min的速度升温至150 ℃，再以4 K/min 的速度升温至250 ℃；进样口温度：250 ℃；载气：氦气；流速：1.0 mL/min；分流比：5︰1；传输线温度：280 ℃；进样量：0.6 μL。

质谱电离方式：EI 离子源；电离能量：70 eV；离子源温度：230 ℃；四级杆温度：150 ℃；质量扫描范围：33～ 450 u。

采用Wiley 和Nist 标准谱库检索法定性，峰面积归一化法定量。

2 结果与讨论
2.1 卷烟加香后的感官评价
采用加热浸提法、微生物发酵法和酶催化法制备福建烟叶提取物，优化得到最佳的
提取工艺。

由表1 列出的不同提取温度下加热浸提法制备福建烟叶提取物卷烟加香感官评价
结果可知，在提取温度为40 ℃时所得到的烟叶提取物C1 香气质和香气量有提升，余味更净，杂气减少，更加协调，但刺激性略有增加，劲头增强；在提取温度为
60 ℃时所得到的烟叶提取物C2 稍有杂气，刺激性也略有增强，香气质感不突出；在提取温度为80 ℃时所得到的烟叶提取物C3 烟气量略有增加，余味稍干净一些，杂气有明显减少，整体谐调性有改善，但刺激性有所增强。

总体而言，采用40 ℃提取得到的烟叶提取物应用效果较好，并且能够在生产过程中减少能耗，更有利于放大生产。

由表2 不同微生物组合发酵法制备福建烟叶提取物卷烟加香感官评价结果可知，
M2 和M5 两个样品在卷烟加香后，质感稍欠，产生不愉悦的微生物的气息，杂气增加，效果不佳；M4 样品加香后反而起到了负作用；M3 样品相对而言效果最佳，采用植物乳杆菌和枯草芽孢杆菌的发酵组合，烟气质感明显提高，但在余味和刺激性上没有改善，谐调性略有减弱。

由表3 不同质量分数酶制剂组合催化法制备福建烟叶提取物卷烟加香感官评价结
果可知，与对照样品相比较，E2 和E3 样品显著改善了卷烟的评吸感官体验效果，烟气质明显提升，尤其是E3 样品在评吸的各个指标上都有一定的提升，烟气具有清甜感，透发感好，香气量足，余味更净，掩盖杂气，与烟香协调，总分达5.0。

E4 和E5 两个样品与E2 和E3 两个样品相比存在杂气增加的缺陷，在其他指标上
优势不突出。

表1 不同提取温度下加热浸提法制备福建烟叶提取物卷烟加香感官评价结果
表2 不同微生物组合发酵法制备福建烟叶提取物卷烟加香感官评价结果
表3 不同酶制剂组合催化法制备福建烟叶提取物卷烟加香感官评价结果
2.2 酶催化福建烟叶提取物E3 的GC-MS 分析结果
图1 福建烟叶提取物E3 挥发性成分GC-MS 总离子流谱图
烟叶提取物中的挥发性成分对于卷烟燃烧后的感官体验起到非常重要的作用，本研究中的福建烟叶提取物E3 能明显改善评吸效果，采用GC -MS 来分析样品中的挥发性成分组成及相对质量分数，结果如图1 和表4 所示。

采用质谱检索与保留指数相结合的二维定性方法，从福建烟叶提取物E3 共检测到69 种挥发性成分，包括酮类19 种、醇类13 种、烯类13 种、醛类8 种、呋喃类4 种，还有少量的有机酸、酯类、醚类等其他小分子物质。

表4 福建烟叶提取物E3 挥发性成分分析结果
表4 福建烟叶提取物E3 挥发性成分分析结果（续）
烟叶提取物中主要的挥发性成分是酮类、醇类、烯类和醛类，可能是经过淀粉酶和蛋白酶酶解后，提取物中的蛋白质和淀粉转化成了氨基酸和小分子糖类，促进了美拉德反应的发生。

茄酮与烟香协调，使烟味更醇厚，烟香丰满，增加口腔生津感；突厥烯酮能够赋予烟草花香香气和良好的扩散力；巨豆三烯酮可以改善烟香，柔和丰满烟气，掩盖杂味，是烟草重要挥发成分；金合欢醇具有特有的青香韵的铃兰花香气，并有青香和木香香韵；苯乙醇可增加卷烟中的花香和甜香；芳樟醇能赋予卷烟花香、清香，提调辛香韵味，与烟香谐调，可修饰和矫正自然风味，使卷烟吸味柔和[8-9]。

3 小结
利用加热浸提法、微生物发酵法和酶催化法来制备福建烟叶提取物，经添加到卷烟中进行感官评价后，发现酶催化法能明显改善评吸效果，最显著的福建烟叶提取物E3 加香卷烟可使烟气具有清甜感，透发感好，香气量足，余味更净，掩盖杂气，
与烟香协调。

同时，经过GC-MS 对福建烟叶提取物E3 中的挥发性成分进行分析，显示主要成分包括有酮类19 种、醇类13 种、烯类13 种、醛类8 种、呋喃类4 种，还有少量的有机酸、酯类、醚类等其他小分子物质，这些物质是福建烟叶提取
物E3 最终能够有效改善卷烟品质的重要物质基础。

整体而言，在本研究中，与酶催化法相比较，加热浸提法制备得到的提取物效果较次，微生物发酵法制备得到的提取物产生了一些不愉悦的气息，可能是微生物的菌种选择不当或是发酵工艺的缺陷导致的副作用，有待进一步深入研究。

参考文献
【相关文献】
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