一种烟草香味成分的提取方法及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种烟草香味成分提取方法，包括以下步骤：将烟丝或烟叶进行平衡处理或干燥处理，使样本含水率均匀；将烟丝或烟叶，放入提取溶剂中浸渍后，冷却；将混合液放入超声破碎仪，利用超声波粉碎烟丝或烟叶；粉碎烟丝或烟叶后，密封容器，继续浸渍后，离心去除固相物，即得到烟草香味成分提取液。本发明还进一步提供了上述烟草香味成分提取方法在烟草香味成分含量分析和制取烟草提取物中的应用。本发明所述烟草香味成分提取方法，通过采用超声波破碎提取技术，无需对烟丝或烟叶作预先粉碎处理，有效减少香味成分散失，提取效率高，简化了提取工艺，能对烟草中香味成分进行定量，并有效制取烟草提取物。
【专利说明】一种烟草香味成分的提取方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于烟草【技术领域】，涉及一种烟草香味成分提取方法及其应用，具体涉及 一种超声波破碎提取烟草香味成分的方法并在烟草香味成分定量分析和制取烟草提取物 中的应用。
【背景技术】
[0002] 最大限度发挥中国烟叶的原料特色和优势，是提高中式卷烟核心竞争力的关键所 在。随着烟草加工工艺技术研究的不断深入，烟草质量的评价逐步由侧重物理指标向注重 烟草内在质量的方向转变，而如何有效提取烟草内致香成分，并对特定成分进行准确定量 分析，是优化烟草加工工艺和提高中式卷烟制品质量的先决条件。
[0003] 目前，烟草香味成分提取方法多采用水蒸汽蒸馏法，然而长时间高温煮沸严重破 坏烟草原有的香味成分构成，并生成新的化学成分。更为严重的问题是，水蒸汽蒸馏法重复 性较差，相对标准偏差范围为10-30%，测试误差可能掩盖工艺造成的变化，导致不同实验 室的结论不同甚至相反。通过有机溶剂提取也是较常采用的提取方式，然而为了提高提取 效率，通常需要预先把烟草烘干并研磨成粉末，而烟草磨成粉末后，表面积大幅增大，易挥 发香气成分的损失十分显著；并且在磨粉前，需要对烟草进行烘干处理，在热风干燥的过程 中，伴随水分的散失，香气成分也在不断损失。
[0004] 相比水蒸汽蒸馏法和有机溶剂提取法，更理想的提取香味成分的方法是在不加热 情况下，同时进行烟草粉碎和提取，通过超声波细胞破碎技术能达到此效果。不同于常用的 超声波辅助提取技术，超声波细胞破碎方法采用高频超声波，在液体内传播时可以产生空 化效应、机械效应和热效应，在一定距离内具有较强的穿透性，能使细胞破碎，因此能在溶 液中使整片物料粉碎，而无需额外的机械加工粉碎步骤。超声波破碎辅助提取技术在中草 药有效成分的提取以及细菌表达蛋白的提取方面应用广泛，但用于提取烟草（烟叶、废次 烟叶或烟丝）中的香味成分的研究还未见报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种烟草香味成分提取方法及其应用，提供一种超声波破 碎辅助提取烟草香味成分的方法，用于解决现有技术中烟草香味成分提取需要预先对样品 进行烘干和磨碎处理，需要样品量大，制样过程耗费大量烟叶原料，烘干和磨碎过程香味成 分损失严重；或者需要长时间浸渍处理，会发生化学反应影响烟草内香味成分的结构和性 质的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供一种烟草香味成分提取方法，包括以下步骤：
[0007] 较佳的，所述烟草选自烟叶、废次烟叶或烟丝中的一种或多种组合。
[0008] 1)预处理：将烟丝或烟叶进行平衡处理或干燥处理，使样本含水率均匀；
[0009] 较佳的，所述平衡处理是将烟丝或烟叶放置于恒温恒湿箱中，在一定温湿度条件 下平衡一段时间。进一步的，所述平衡处理的温度为20-30°C，湿度为55-65%。优选的，所 述平衡处理的温度为25°C，湿度为60%。
[0010] 进一步的，所述平衡处理的时间为48h。
[0011] 较佳的，所述干燥处理是将烟丝或烟叶放置于鼓风干燥箱中，在一定温度条件下 干燥处理一段时间。进一步的，所述干燥处理的温度为45-55°C。优选的，所述干燥处理的 温度为50°C。
[0012] 进一步的，所述干燥处理的时间为4h。
[0013] 所述平衡处理或干燥处理主要目的是使不同样本含水率一致，从而有利于对烟丝 或烟叶香味成分进行定量分析。
[0014] 2)预浸渍处理：将步骤1)所得烟丝或烟叶，放入提取溶剂中浸渍后，冷却；
[0015] 较佳的，所述烟叶要剪成小块叶片。进一步的，所述小块叶片的面积小于 1. 5cmX 1. 5cm。有利于放入容器内浸渍和进行超声波破碎。
[0016] 较佳的，提取溶剂选自水、甲醇、乙醇、甲基叔丁基醚中一种或多种组合。乙醚、二 氯甲烷作为提取溶剂时，破碎效果较差，应避免使用。
[0017] 较佳的，所述提取溶剂加入量为烟丝或烟叶的10-25倍量。具体的，所述提取溶 剂加入量为烟丝或烟叶的10-25倍量是指：提取溶剂加入质量为所述烟丝或烟叶质量的 10-25倍。由于不同溶剂的密度不同，提取溶剂的质量除以其密度，即得提取溶剂加入的体 积量。
[0018] 所述烟丝或烟叶用量过大时，破碎效果变差，破碎结束后仍然会留有尺寸较大的 碎片；而烟丝或烟叶用量过少时，提取得到的溶液中香味成分的浓度较低，不利于后续分析 步骤的实施。
[0019] 较佳的，所述浸渍时间为5-20min。优选的，所述浸渍时间为5min。所述随着浸渍 时间的延长，烟丝或烟叶破碎所需要的时间能缩短，在相同的超声破碎时间内，提取效果能 提升，但整个处理过程耗费的时间也会增加。
[0020] 较佳的，所述冷却在冰水浴中进行。在预浸渍的同时进行冷却的原因是：在溶液中 热量传递较慢，尤其在常用有机溶剂中及溶液量较大时传递更慢，为保证超声破碎处理过 程中溶液温度保持较低，在预浸渍时通过冰水浴使溶液温度冷却至接近〇°C。
[0021] 3)超声波粉碎：将步骤2)所得混合液放入超声破碎仪内，利用超声波粉碎烟丝或 烟叶；
[0022] 较佳的，所述超声波粉碎条件为：超声波功率：500?950W;超声变幅杆直 径：2-15mm;超声循环时间：超声时间2-5s，间歇时间5-10s，循环进行且超声总历时为 10_30min。
[0023] 优选的，所述超声波粉碎条件为：超声波功率：665W ;超声变幅杆直径：6mm ;超声 循环时间：超声时间3s，间歇时间9s，循环进行且超声总历时为20min。
[0024] 进一步的，所述超声变幅杆插入所述浸渍液中。
[0025] 较佳的，所述超声波粉碎时需要持续在冰水浴中进行冷却。由于超声破碎仪功率 较大，超声破碎过程溶液温度会显著上升，而造成提取溶剂的快速挥发以及烟草内香味成 分的转化和散失。
[0026] 所述超声循环时间是影响烟草香味成分提取效率的重要因素，超声破碎处理时间 过短就无法完全使烟丝或烟叶粉碎并使烟丝或烟叶细胞结构破碎，导致提取液中香味成分 浓度很低；但超声破碎处理时间过长，会导致超声破碎仪发热明显，引起提取液中易挥发成 分散失严重，必须保证溶液温度低于50°C，从而避免后续分析实验的重复性变差。
[0027] 所述超声循环时间中间歇时间不得少于5s，原因为：间歇时间过短则溶液冷却不 充分，热量积累会引起溶液温度上升，造成溶剂挥发以及香味成分转化和散失；间歇时间过 长则会使提取处理效率下降。间歇时间的设定应以使溶液温度保证低于50°C为原则。
[0028] 所述超声波粉碎烟丝及烟叶，是通过使烟丝及烟叶的细胞壁破碎而粉碎。
[0029] 4)获得烟草香味成分：粉碎烟丝或烟叶后，密封容器，继续浸渍后，离心去除固相 物，即得到烟草香味成分提取液。
[0030] 较佳的，所述超声波粉碎烟丝或烟叶后，烟丝或烟叶破碎成混浆状。
[0031] 较佳的，所述继续浸渍时间为5-20min。优选的，所述继续浸渍时间为5min。
[0032] 较佳的，所述离心时间为5min，离心速度为5000rpm。
[0033] 本发明提供一种烟草香味成分提取方法在烟草香味成分含量分析中的应用。
[0034] 一种烟草香味成分的含量分析方法，包括以下步骤：
[0035] A)预处理：与一种烟草香味成分提取方法的步骤1)相同；
[0036] B)预浸渍处理：与一种烟草香味成分提取方法的步骤2)相同；
[0037] C)超声波粉碎：与一种烟草香味成分提取方法的步骤3)相同；
[0038] D)获得烟草香味成分：与一种烟草香味成分提取方法的步骤4)相同；
[0039] E)成分分析：采用气相色谱质谱联用法测定步骤D)中所述烟草香味成分的含量。
[0040] 较佳的，所述烟草香味成分为丁内酯、香叶基丙酮、苯乙醇、新植二烯、麦芽酚、 乙酰基吡咯、巨豆三烯酮A、巨豆三烯酮B、十六酸甲酯、2, 3-二氢-3, 5-二羟基-6-甲 基-4-H-吡喃-4-酮（DDMP)、巨豆三烯酮C、巨豆三烯酮D、尼可他因、二氢猕猴桃内酯、金合 欢基丙酮、2, 3-联吡啶、3-羟基-大马酮、叶绿醇、3-氧代-α -紫罗兰醇。
[0041] 较佳的，所述气相色谱质谱联用法采用图谱数据库检索，确定烟草香味成分。
[0042] 进一步的，所述图谱数据库为NIST05数据库，所述烟草香味成分判断依据选择匹 配度> 90。
[0043] 较佳的，所述气相色谱质谱联用法采用内标法对烟草香味成分进行半定量分析。
[0044] 进一步的，所述内标法是指：选取一种烟草中不具备的成分作为内标，以甲醇为溶 剂配置已知浓度的内标工作液，将一定体积的内标工作液加入到经过平衡或干燥处理并进 行预浸渍处理的烟叶或烟丝样品中，再采用超声波破碎技术对样品进行破碎及提取处理， 将得到的试样溶液采用气相色谱质谱联用仪检测，将检测得到内标的含量与峰面积的对应 关系为参照，并将检测得到的各香味成分对应的色谱峰面积与内标峰面积进行比较，获得 烟草中各种香味成分的半定量结果。
[0045] 较佳的，所述气相色谱质谱联用法采用外标法对烟草香味成分进行定量分析。
[0046] 进一步的，所述外标法是指：选取烟草中各种香味成分的标准样品溶液，分别移取 一系列不同体积，采用气相色谱质谱联用仪进样分析，获得标准溶液中各种香味成分的含 量与峰面积的线性关系，以各种香味成分中色谱峰面积对应其相应的含量，绘制相应的标 准工作曲线，计算得到标准工作曲线的回归方程。再将实际提取的试样溶液采用气相色谱 质谱联用仪检测，将获得的试样溶液中各种香味成分的色谱峰面积，代入所述标准工作曲 线的回归方程中，可得到相应烟草中香味成分的含量。
[0047] 较佳的，如步骤E)所述GC-MS条件为：
[0048] 气相色谱条件为：色谱柱：DB-Wax毛细管柱（60mX0. 32mmX0. 25μπι);载气： 高纯氦气，纯度彡99.999 % ;流速：1. 2mL/min(恒流模式）；分流比：50:1 ;升温程序： 50°C (3min)、3°C /min 升至 200°C (Omin)、20°C /min 升至 220°C (30min)，即初始温度 50°C 保持3min，以3°C /min的速度升至200°C，再以20°C /min的速度升至220°C保持30min。
[0049] 质谱条件为：传输线温度：240°C ;离子源温度：230°C ;溶剂延迟：18min ;电离方 式：EI源；电离能量：70eV ;扫描方式：全扫描（Scan)。
[0050] 本发明还提供一种烟草香味成分提取方法在制取烟草提取物中的应用。
[0051] 一种制取烟草提取物的方法，包括以下步骤：
[0052] I )预浸渍处理：与一种烟草香味成分提取方法的步骤2)相同；
[0053] II )超声波粉碎：与一种烟草香味成分提取方法的步骤3)相同；
[0054] III)获得烟草香味成分：与一种烟草香味成分提取方法的步骤4)相同；
[0055] IV)制备烟草提取物：将步骤III)中含有烟草香味成分的上清液低温蒸干溶剂，即 得烟草提取物。
[0056] 较佳的，所述蒸干温度为40 ±5°C。
[0057] 如上所述，本发明的一种烟草香味成分提取方法，通过采用超声波破碎提取技术， 利用超声波空化产生的极大压力使烟丝或烟叶细胞壁破裂，加速烟草内香味成分进入溶 齐U，在烟丝或烟叶破碎的同时进行提取，无需对烟丝或烟叶作预先粉碎处理，相比之下，传 统的水蒸汽蒸馏法或有机溶剂提取法，在制样过程为制取一个样，往往需要对l〇〇g左右的 烟叶进行烘干和磨粉处理，可做到"按需取样"，大幅降低制样过程引起的烟叶浪费，同时有 效减少香味成分散失，提取效率高，简化了提取工艺。并且超声波粉碎是一个物理过程，在 整个破碎和浸提过程中无化学反应发生，不影响烟草内香味成分的结构和性质。
[0058] 另外，本发明还进一步提供了上述烟草香味成分提取方法在烟草香味成分含量分 析中的应用，通过采用GC-MS分析，可以有效获得烟草中香味成分的定量结果，其中，采用 内标法对烟草中香味成分进行半定量分析，具有较好的重现性，RSD均小于10%。并且本发 明的烟草香味成分提取方法还可以用于制取烟草提取物，相比传统方法，能保持烟草中香 味成分的不流失，制备方法简单、快速。
【专利附图】
【附图说明】
[0059] 图1显示为烟丝提取物的总离子流图；
[0060] 图2显示为超声波破碎提取与有机溶剂提取效果对比图
[0061] 图3显示为超声波破碎提取法的重复性效果图
[0062] 其中，1 :丁内酯；2 :香叶基丙酮；3 :苯乙醇；4 :新植二烯；5 :麦芽酚；6 :乙酰基批 咯；7 :巨豆三烯酮A ;8 :巨豆三烯酮B ;9 :十六酸甲酯；10 :2, 3-二氢-3, 5-二羟基-6-甲 基-4-H-吡喃-4-酮（DDMP) ;11 :巨豆三烯酮C;12:巨豆三烯酮D;13:尼可他因；14:二 氢猕猴桃内酯；15 :金合欢基丙酮；16 :2, 3-联吡啶；17 :3_羟基-大马酮；18 :叶绿醇；19 : 3_氧代-α-紫罗兰醇。
【具体实施方式】
[0063] 下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的保护范围。
[0064] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0065] 实施例使用的试剂、仪器如下：
[0066] 1、试剂
[0067] 烟叶、废次烟叶、烟丝（所有烟草样品均由上海烟草集团有限责任公司提供）；烟 酸甲酯内标样品（Sigma-Aldrich公司）；水（蒸馏水）；甲醇、乙醇、甲基叔丁基醚（HPLC 级、恩科化学）。
[0068] 2、仪器
[0069] Climacell型恒温恒湿箱（德国MMM公司）；DHG型鼓风干燥箱（上海精密仪器 仪表有限公司） ；SCientZ-IID超声波细胞粉碎机（宁波新芝生物科技股份有限公司）； RJ-LDL-50G型离心机（无锡市瑞江分析仪器有限公司）；6890GC/5975M气相色谱质谱联用 仪（安捷伦科技有限公司）；DB-Wax毛细管柱（60mX0. 32mmX0. 25 μ m)(安捷伦科技有限 公司）；电子天平（感量〇· 〇〇〇lg、梅特勒-托利多公司）
[0070] 实施例1
[0071] 样品为吉林产区烟叶复烤后的片烟切丝。将烟丝放置于鼓风干燥箱中，在50°C，干 燥温度条件下处理4h。然后准确称取0. 5g烟丝，装入50mL圆底带旋盖塑料管中，加入10mL 无水乙醇，并放置于冰水浴中冷冻浸渍5min ;之后把溶液放置于超声破碎仪内，把6mm直径 的超声变幅杆插入提取溶剂内，设置超声波功率为665W，连续超声时间为3s，间歇时间为 9s，循环进行且超声总历时为20min，利用超声波粉碎烟丝。超声破碎结束后密封容器，继续 浸渍提取5min。通过吸管把混楽移入2mL离心管中，设定离心速度为5000rpm，离心5min。 取上清液lmL加入色谱瓶内，待进行气相色谱质谱联用分析。
[0072] 实施例2
[0073] 将上述实施例1中超声波破碎提取的含有烟草香味成分的待测溶液，采用气相色 谱质谱联用法测定。同时，将与上述实施例1中相同样品，加入内标，采用有机溶剂提取法 进行提取，提取时间为24h，将获得的提取液也采用气相色谱质谱联用法测定，两种提取方 法的气相色谱质谱联用法测定条件相同，使用NIST05数据库（匹配度>90)进行定性，并 采用内标法进行半定量分析。具体检测结果见图1-2、表1。
[0074] 由表1可知，采用超声波破碎提取技术获得的提取液相比有机溶剂提取液，其香 味成分的色谱峰面积显著增大，最大增幅可达88. 00%，平均增幅可达44. 40%。可见超声 波破碎提取技术的提取效果不仅优于消耗大、重复性差的水蒸汽蒸馏法，甚至比有机溶剂 浸泡提取24h的效果更好。
[0075] 表1两种提取方法的GC-MS检测的烟草香味成分比较（色谱峰面积）
[0076]
【权利要求】
1. 一种烟草香味成分提取方法，包括以下步骤： 1) 预处理：将烟丝或烟叶进行平衡处理或干燥处理，使样本含水率均匀； 2) 预浸渍处理：将步骤1)所得烟丝或烟叶，放入提取溶剂中浸渍后，冷却； 3) 超声波粉碎：将步骤2)所得混合液放入超声破碎仪，利用超声波粉碎烟丝或烟叶； 4) 获得烟草香味成分：粉碎烟丝或烟叶后，密封容器，继续浸渍后，离心去除固相物， 即得到烟草香味成分提取液。
2. 根据权利要求1所述的一种烟草香味成分提取方法，其特征在于，如步骤1)所述平 衡处理是将烟丝或烟叶放置于恒温恒湿箱中进行平衡；所述平衡处理的温度为20-30°C， 湿度为55-65% ;所述平衡处理的时间为48h。
3. 根据权利要求1所述的一种烟草香味成分提取方法，其特征在于，如步骤1)所述干 燥处理是将烟丝或烟叶放置于鼓风干燥箱中进行干燥；所述干燥处理的温度为45-55°C;所 述干燥处理的时间为4h。
4. 根据权利要求1所述的一种烟草香味成分提取方法，其特征在于，如步骤2)所述提 取溶剂选自水、甲醇、乙醇、甲基叔丁基醚中一种或多种组合；所述提取溶剂加入量为烟丝 或烟叶的10-25倍量；所述浸渍时间为5-20min。
5. 根据权利要求1所述的一种烟草香味成分提取方法，其特征在于，如步骤3)所述超 声波粉碎条件为：超声波功率：500?950W ;超声变幅杆直径：2-15mm ;超声循环时间：超声 时间2-5s，间歇时间5-10s，循环进行且超声总历时为10-30min。
6. 根据权利要求1所述的一种烟草香味成分提取方法，其特征在于，如步骤2)所述冷 却在冰水浴中进行；如步骤3)所述超声波粉碎在冰水浴中进行。
7. 根据权利要求1所述的一种烟草香味成分提取方法，其特征在于，如步骤4)所述继 续浸渍时间为5_20min ;所述离心时间为5min，离心速度为5000rpm。
8. 根据权利要求1-7任一所述的一种烟草香味成分提取方法在烟草香味成分含量分 析中的应用。
9. 一种烟草香味成分的含量分析方法，包括以下步骤： A) 预处理：采用权利要求1-7任一权利要求所述烟草香味成分提取方法的步骤1)处 理； B) 预浸渍处理：采用权利要求1-7任一权利要求所述烟草香味成分提取方法的步骤2) 处理； C) 超声波粉碎：采用权利要求1-7任一权利要求所述烟草香味成分提取方法的步骤3) 处理； D) 获得烟草香味成分：采用权利要求1-7任一权利要求所述烟草香味成分提取方法的 步骤4)处理； E) 成分分析：采用气相色谱质谱联用法测定步骤D)中所述烟草中香味成分的含量。
10. 根据权利要求1-7任一所述的一种烟草香味成分提取方法在制取烟草提取物中的 应用。
【文档编号】A24B15/24GK104138028SQ201410336052
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】瞿永生, 梁国海, 刘百战, 吴达 申请人:上海烟草集团有限责任公司