本发明涉及卷烟添加剂制备技术领域，具体地说是一种兼具增香和着色功效的烟草薄片添加剂的制备方法和该烟草薄片添加剂在烟草中应用。
背景技术：
烟草薄片又称重组烟叶、均质烟叶，主要由烟末、烟梗、碎片和低次烟叶等烟草废弃料按照物理方法或化学方法经过重新组合加工而成的再生烟叶。将烟草薄片与烟叶掺配后制成卷烟，不仅可以最大限度地利用烟叶原料，有效降低卷烟成本，还可以在一定程度上改善卷烟的理化性能，降低卷烟焦油量，提高卷烟产品内在质量，具有巨大的社会效益和经济效益。目前烟草薄片的制造方法主要为造纸法、稠浆法和辊压法。典型的造纸法烟草薄片的生产工艺，是将烟草废弃原料经溶剂萃取后，通过固液分离、浓缩得到烟草提取液，然后运用造纸技术将浸渍处理后的烟梗渣、烟末渣经磨浆、抄片和干燥工序制得薄片纸基，最后将烟草提取液作为涂布液回涂到薄片纸基上得到烟草薄片。相对于其它两种方法，造纸法制备的烟草薄片具有烟草成分可调、燃烧性能好、焦油释放量低、产品密度小、填充性好等特点，备受卷烟生产厂家和消费者的青睐。
现有技术制备的薄片产品，往往存在杂气较重、刺激性大、喉部干燥感明显等吸味缺陷，影响其在卷烟配方中的使用效果，因此必须在薄片加工制作环节对其进行加料增香处理。为了保证薄片在颜色方面更接近天然烟丝，经常需要在涂布液中添加化学合成色素对薄片进行染色处理，但这在一定程度上增加了烟气的刺激性，影响卷烟吸味，且存在薄片色泽不稳定的现象。随着市场需求的改变与品质优化升级需求，越来越多的科研人员开始注重烟草薄片加香与着色方面的研究。目前已出现相关专利，如一种造纸法再造烟叶表面颜色的调控方法(CN103637395A)；一种含有天然色素的烟草薄片涂布液及其制备方法(CN104432468A)；一种用于烟草薄片加香的添加剂(CN101301111A)；将天然固体香精香料用于造纸法烟草薄片的方法(CN102524932A)。以上添加剂仅仅局限于单独的对烟草薄片进行加香或者着色处理，关于同时具有增香和着色功效的烟草薄片添加剂未见报道。
长期以来，板栗壳作为加工废弃物未能得到有效开发与利用，大部分被当作燃料或被丢弃，造成资源的极大浪费。据文献报道，从板栗壳中提取天然色素不仅可以提高资源的综合利用价值，而且产品具有水溶性好、着色力强、稳定性好等优点，其主要成分为黄酮类化合物，具有一定的抗氧化和抑菌功效，可用作食品、日化品和药品等产品的着色剂，具有广阔的发展和应用前景。目前板栗壳色素的提取方法包括传统溶剂浸提法、超声波提取法、微波辅助萃取法等。根据所用溶剂不同，可以将板栗壳色素的溶剂浸提方法分为稀醇溶液提取(醇提)和稀碱溶液提取(碱提)两类。将现有提取技术制备的板栗壳色素产品作为着色剂直接应用于烟草薄片中，尽管在改善薄片外观品质方面有一定的效果，但在一定程度上影响卷烟吸味，口腔残留较多，刺激性稍大，余味不舒适。
美拉德反应是指羰基化合物(还原糖类)和氨基化合物(氨基酸和蛋白质)经过复杂反应最终生成棕色甚至是黑色的大分子类黑精物质，所以又称羰氨反应。美拉德反应在产生色泽的同时，伴随有大量香味物质的生成，其在卷烟香味补偿技术中的应用研究已成为烟草行业的热门课题之一。例如，美拉德反应过程中产生的吡嗪、呋喃、吡咯、吡喃酮等杂环化合物，作为致香成分应用于卷烟中，能够掩盖烟草的涩度、苦味，减少木质杂气，增加烟香，改善卷烟的抽吸品质。
近年来，由于人们健康意识的不断增强，天然的烟草添加剂越来越受消费者欢迎，这无疑对薄片涂布液中香料和色素的使用提出了更高的要求。本发明旨在利用碱性溶液对板栗壳色素浸提的同时，借助美拉德反应技术产生香味物质和些许色泽成分，提供一种兼具增香和着色功效的产品，为烟草薄片添加剂的开发提供一种新思路。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种兼具增香和着色功效的烟草薄片添加剂的制备及应用，该方法制备的烟草薄片添加剂兼具增香和着色功效，即可作为香料添加剂对烟草薄片进行加香处理，又可以作为着色剂对其进行染色，提高薄片的感官抽吸品质和外观质量。
为实现上述目的，本发明提供的一种兼具增香和着色功效的烟草薄片添加剂，具体制备方法如下：
(1)将板栗壳去杂、清洗、干燥后，粉碎处理，过20-40目筛网得到板栗壳粉末；
(2)将步骤(1)中得到的板栗壳粉末与水按照1：10-1：20的料液比置于容器中，向混合料液中添加占其总质量0.3-0.8％的纤维素酶，在pH4.0-5.5、温度45-65℃条件下酶解处理2.0-3.0h，冷却至室温；
(3)向步骤(2)中的酶解液中分别添加占体系总质量1.0-6.0％的葡萄糖和0.5-1.0％的复合氨基酸，混匀后用碱液调节pH为8-12，迅速升温至90-105℃，在不断搅拌条件下加热处理1.0-3.0h后，经过滤、减压浓缩至相对密度为1.25-1.35g/cm3，即为烟草薄片添加剂；其中所述复合氨基酸为谷氨酸、丙氨酸、脯氨酸按照1：1-2：2-4的质量比例组成的混合物。
本发明较优的技术方案：所述步骤(3)中的碱液为食品级的浓氨水溶液、氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液中的一种或者多种。
本发明提供的另一种技术方案：所述一种兼具增香和着色功效的烟草薄片添加剂的应用，其特征在于：将上述烟草薄片添加剂添加到涂布液中，混合均匀后涂布到薄片片基上，按照常规加工技术制备烟草薄片；烟草薄片添加剂的添加量为涂布液总质量的1.5-3.0％。所述的涂布液是指将烟梗、烟末、烟叶碎片、低次烟叶经溶剂萃取后制得的浓缩液。
本发明的优点在于：
(1)本发明利用纤维素酶对板栗壳粉末进行酶解处理，通过破坏其细胞壁结构，促进细胞内色素类物质的溶出，同时可以将纤维素降解为单糖或者寡糖，亦为后续的美拉德反应提供了部分还原性糖。
(2)本发明在碱性环境下浸提板栗壳色素，通过添加一定量的氨基酸和葡萄糖，合理控制工艺条件，借助美拉德反应产生丰富的香味物质，同时伴随有棕褐色物质的生成；将美拉德反应产生的色泽与板栗壳色素本身具有的棕色有机结合，互相衬托，色泽更加鲜艳，且产品具有舒适的焦香气息。
(3)本发明制备的产品兼具增香和着色功效，将其应用于烟草薄片中，能够有效提升薄片的抽吸品质，降低喉部干燥感和口腔刺激性，减轻杂气，丰富卷烟香气量，增加焦香香韵，且与烟草本香协调，余味较舒适，口腔残留少；该产品同时可以对薄片片基进行染色处理，不需要额外添加其它色素，就能够达到着色的目的，制备的烟草薄片外观色泽比较均匀、稳定，无斑点。
(4)本发明具有原料来源丰富、成本低廉、操作方便、工艺简单、易于工业化生产等优点，所得产品焦香香韵明显，香气品质佳，色率高，水溶性好，质量稳定，安全无毒，具有实际生产转化和推广应用的价值。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例一，一种兼具增香和着色功效的烟草薄片添加剂，具体制备方法如下：
(1)将板栗壳去杂、清洗、干燥后，粉碎处理，过20目筛网备用；
(2)将步骤(1)粉碎过筛得到板栗壳粉末与水按照1：20的料液比置于容器中，向混合料液中添加占其总质量0.5％的纤维素酶，在pH 5.5、温度55℃条件下酶解处理2.5h，冷却至室温；
(3)向步骤(2)中的酶解液中分别添加占体系总质量5.0％的葡萄糖和1.0％的复合氨基酸(复合氨基酸是由谷氨酸、丙氨酸、脯氨酸按照1：1：2的质量比例混合得到的)，混匀后用食品级的浓氨水溶液调节pH为12，迅速升温至100℃，在不断搅拌条件下加热处理1.5h后，经过滤、减压浓缩至相对密度为1.25g/cm3，即为本发明所述的烟草薄片添加剂。
实施例二，一种兼具增香和着色功效的烟草薄片添加剂，具体制备方法如下：
(1)将板栗壳去杂、清洗、干燥后，粉碎处理，过40目筛网备用；
(2)将步骤(1)中粉碎过筛得到的板栗壳粉末与水按照1：15的料液比置于容器中，向混合料液中添加占其总质量0.6％的纤维素酶，在pH4.0、温度50℃条件下酶解处理2.0h，冷却至室温；
(3)向步骤(2)中的酶解液中分别添加占体系总质量3.0％的葡萄糖和0.5％的复合氨基酸(复合氨基酸是由谷氨酸、丙氨酸、脯氨酸按照质量比1：2：4的比例混合而成)，混匀后用食品级的氢氧化钠水溶液调节pH为10，迅速升温至95℃，在不断搅拌条件下加热处理2.5h后，经过滤、减压浓缩至相对密度为1.35g/cm3，即为本发明所述的烟草薄片添加剂。
实施例三，一种兼具增香和着色功效的烟草薄片添加剂，具体制备方法如下：
(1)将板栗壳去杂、清洗、干燥后，粉碎处理，过40目筛网备用；
(2)将步骤(1)中粉碎过筛得到的板栗壳粉末与水按照1：10的料液比置于容器中，向混合料液中添加占其总质量0.3％的纤维素酶，在pH5.0、温度45℃条件下酶解处理2.0h，冷却至室温；
(3)向步骤(2)中的酶解液中分别添加占体系总质量4.0％的葡萄糖和0.8％的复合氨基酸(所述复合氨基酸是由谷氨酸、丙氨酸、脯氨酸按照质量比为1：1：4的比例混合而成)，混匀后用食品级的氢氧化钾水溶液调节pH为8.5，迅速升温至105℃，在不断搅拌条件下加热处理3.0h后，经过滤、减压浓缩至相对密度为1.30g/cm3，即为本发明所述的烟草薄片添加剂。
实施例四，一种兼具增香和着色功效的烟草薄片添加剂，具体制备方法如下：
(1)将板栗壳去杂、清洗、干燥后，粉碎处理，过20目筛网备用；
(2)将步骤(1)中粉碎过筛得到的板栗壳粉末与水按照1：13的料液比置于容器中，向混合料液中添加占其总质量0.7％的纤维素酶，在pH4.5、温度60℃条件下酶解处理3.0h，冷却至室温。
(3)向步骤(2)中的酶解液中分别添加占体系总质量6.0％的葡萄糖和1.0％的复合氨基酸(复合氨基酸是由谷氨酸、丙氨酸、脯氨酸按照质量比1：2：2的比例混合而成)，混匀后用食品级的浓氨水溶液调节pH为11，迅速升温至95℃，在不断搅拌条件下加热处理2.0h后，经过滤、减压浓缩至相对密度为1.35g/cm3，即为本发明所述的烟草薄片添加剂。
以上实施例1至实施例4中得到的烟草薄片添加剂均呈棕褐色，色率高(EBC为10000-11000)，对光、热表现出较强的稳定性，水溶性好，无明显沉淀现象，同时产品的焦香香韵明显，香气品质佳。
为了保证本发明所述的添加剂在烟草薄片中同时达到增香和着色的理想效果，通过大量的实验摸索，确定了本发明所述烟草薄片添加剂在涂布液中的适宜添加量范围为1.5-3.0％。当添加量小于1.5％时，薄片色泽较浅，不能满足生产需求；当添加量大于3.0％时，薄片外观色泽开始变得稍重，且对卷烟吸味有负面影响，出现压香现象。
将本发明所述的产品按照1.5-3.0％的质量比例添加到涂布液中，混合均匀后涂布到薄片片基上，按照常规加工技术制备烟草薄片。所得薄片产品外观色泽比较均匀、稳定，无斑点，不需要额外添加其它色素，就能够达到良好的着色效果，且对卷烟有增香提质作用。
将实施例1至实施例4中的产品按照2.0％的质量比例添加到涂布液中，按照现有的技术制备含有本发明所述添加剂的烟草薄片，然后将其按照15％的比例掺兑到卷烟烟丝中，卷制成烟支，按照GB5606.4-2005标准进行卷烟感官评吸。以未使用本发明添加剂制得的烟草薄片按照15％的比例掺兑到卷烟烟丝中作为空白对照。由表1可知，将本发明所述的烟草薄片添加剂应用于卷烟的生产制造，能够降低喉部干燥感和口腔刺激性，减轻杂气，丰富卷烟香气量，增加焦香香韵，且与烟草本香协调，余味较舒适，口腔残留少，具有明显改善卷烟抽吸品质的效果。
表1本发明所述烟草薄片添加剂对卷烟评吸效果的影响
表2列出了本发明所述烟草薄片添加剂与现有技术制备的板栗壳色素(市售产品)在嗅香和卷烟抽吸效果方面的主要区别。
表2本发明所述烟草薄片添加剂与市售产品的对比