一种发酵烟用鸢尾提取物的制备方法及其应用与流程

本发明涉及烟用添加剂技术领域，具体涉及一种发酵烟用鸢尾提取物的制备方法及其应用。

背景技术：

加香加料是卷烟工艺中的关键环节，能完善产品风格特征、提高卷烟感官质量。目前烟用香料主要分为采用各种分离手段直接从烟草或其他植物中提取的天然香料和化学合成香料。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。

鸢尾，是一种多年生草本植物，分布于中国中南部。鸢尾根为鸢尾科植物鸢尾(iristectorummaxim.)的根茎，味苦、甘，性冷，有小毒。生于树林周边、潮湿的水边及面向阳面的丘陵地区，具有抗炎作用，对哮喘、咽喉疾病等有显著疗效。鸢尾根主要含有黄酮类、酚类、多糖、有机酸等活性成分。

目前有发明专利“一种从鸢尾根中制备烟草用鸢尾根黄酮类物质的方法”(受理号201510549581.9)以鸢尾根为原料，经细胞破壁粉碎后，采用95％乙醇中温浸提，对浸提液浓缩后进行超临界co2萃取分离，将萃余物再经过大孔树脂柱吸附分离、乙醇水梯度洗脱，获得鸢尾根黄酮苷提取液，分别浓缩、干燥，按比例混合，获得黄酮苷元纯度10-50％、黄酮苷纯度20-90％鸢尾根黄酮类复合物；发明专利“一种固定化醋酸菌制备烟用鸢尾提取物的方法”，将鸢尾提取物与固定化醋酸菌小球混合发酵，分子蒸馏取轻组分作为烟用鸢尾提取物。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种发酵鸢尾提取物的制备方法及其应用，将鸢尾根切片粉碎，超声辅助，再加入复合生物制剂(β-葡萄糖苷酶、普鲁兰酶、右旋糖酐酶和乳酸乳球菌乳亚种lactococcuslactissubsp.lactis)进行生物转化发酵，发酵液经微波喷雾干燥后得到鸢尾发酵物，放入微滤袋中，经乙醇溶液索氏回流提取，提取液经微波喷雾干燥，得到本发明的发酵烟用鸢尾提取物，杂质少，香气种类丰富，黄酮类等活性物质纯度高，香气质提高，克服未经生物转化提取的鸢尾提取物特征香气明显、刺激性较大的缺陷，且工艺操作简单，工艺条件温和，不需要费时抽滤直接得到滤液，且工艺过程保持较低温度，鸢尾中致香成分和其他活性成分保持较好；在传统卷烟中和新型烟草卷烟制品中应用，有改善香气质、丰富香气、增加陈化烟草香、改善烟气和口感的作用。

本发明通过以下技术方案实现：

一种发酵烟用鸢尾提取物的制备方法，包括如下步骤：

(1)切片粉碎、超声辅助和温育发酵：将鸢尾根切片粉碎至40目～200目，和水按质量比1:10～50混合均匀，加入酸类，超声辅助15～30min后，加入占鸢尾原料质量比0.1～0.3％的复合生物制剂，加热到30～50℃搅拌均匀，温育发酵12h～72h，得到鸢尾发酵液；

(2)索氏提取、萃取纯化和微波喷雾干燥：将鸢尾发酵液经微波喷雾干燥得到鸢尾发酵物，装入微滤袋中，经10％～80％乙醇溶液循环回流提取1～3次，每次3～5h，合并滤液，再经乙酸乙酯液液萃取6～24h，微波喷雾干燥后得到本发明的发酵烟用鸢尾提取物。

进一步的，所述步骤1)中酸类为琥珀酸、苯甲酸、草酸其中的一种或几种的混合，食品级或医药纯，酸类为鸢尾原料质量的0.1～1％，当酸类为琥珀酸、苯甲酸、草酸其中几种的混合时，配比按质量比为1:0.5～2：0.5～2。

进一步的，所述步骤1)中超声辅助的频率为20～130khz。

进一步的，所述步骤1)的复合生物制剂为β-葡萄糖苷酶、普鲁兰酶、右旋糖酐酶和乳酸乳球菌乳亚种(lactococcuslactissubsp.lactis)，均为食品级，β-葡萄糖苷酶、普鲁兰酶、右旋糖酐酶的酶活分别为500-50000u/g，乳酸乳球菌乳亚种(lactococcuslactissubsp.lactis)为2000～20000u/ml，生物制剂之间的配比按质量比为1:0.5～2:0.5～2。

进一步的，所述步骤2)中使用的微滤袋为无纺布材料，孔径为20～60μm。

进一步的，所述乙醇、乙酸乙酯为食品级。

本发明提供一种上述方法制备的鸢尾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。

本发明提供一种上述方法制备的鸢尾提取物在加热不燃烧新型烟草中的应用，添加量占加热不燃烧烟丝质量的0.1～3ppm。

本发明的有益效果是：

(1)切片粉碎和超声辅助均有助于鸢尾细胞破壁，提高有效成分溶出效率；加入琥珀酸、苯甲酸、草酸其中的一种或多种，起到调节ph值酸性，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鸢尾的生物转化，且这些有机酸类在卷烟烟气中起到柔和烟气的作用；

(2)采用复合生物制剂(β-葡萄糖苷酶、普鲁兰酶、右旋糖酐酶和乳酸乳球菌乳亚种(lactococcuslactissubsp.lactis))对鸢尾粉末进行生物转化发酵，其联合作用，使鸢尾粉末细胞壁破壁程度增加，将细胞壁大分子物质分解、转化为葡萄糖、氨基酸等小分子物质的同时，释放更多的致香成分和黄酮类抗氧化成分等活性成分，具有温和鸢尾香气、豆蔻香气、甜油脂气息等丰富自然香气，还具有发酵甜蜜香、坚果香、水果清香，烟气柔和，刺激性降低，杂质减少，香气质提高，风味物质和香味前体成分生成更多，如香草乙酮、棕榈酸乙酯、薄荷脑等。

(3)将发酵液通过微波喷雾干燥为鸢尾发酵物，在低温下保留了鸢尾发酵液中的致香成分和抗氧化成分的活性，再装入微滤袋中进行乙醇溶液的多次索氏提取，合并滤液，然后经乙酸乙酯液液萃取纯化致香成分，再经微波喷雾干燥，充分提取鸢尾发酵物致香成分等活性成分，提高纯度，代替了费时抽滤工序，也不用高温加热减压浓缩，尽可能保留了天然、自然鸢尾发酵本香。

本发明方法提高了鸢尾提取物的香气质量，杂质少，刺激性低，香气种类更丰富，黄酮类等活性物质纯度高，具有温和鸢尾香气、豆蔻香气、甜油脂气息等丰富自然香气，还具有发酵甜蜜香、坚果香、水果清香，烟气柔和，口感改善，克服未经生物转化提取的鸢尾提取物特征香气明显、刺激性较大的缺陷，且工艺操作简单，工艺条件温和，不需要费时抽滤直接得到滤液，且工艺过程保持较低温度，鸢尾中致香成分和其他活性成分保持较好；在传统卷烟中和新型烟草卷烟制品中应用，有改善香气质、丰富香气、增加陈化烟草香、柔和烟气、改善口感的作用。

该方法所用原料来源广泛，绿色环保，提高了鸢尾原料的应用经济价值，工业条件温和、便捷、环保、易实现，具有产业化前景。

附图说明

图1为鸢尾对照提取物(未经生物转化仅乙醇提取)挥发性成分的总离子流色谱图；

图2为本发明制备的发酵烟用鸢尾提取物挥发性成分的总离子流色谱图。

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

一种发酵烟用鸢尾提取物的制备方法，包括如下步骤：

(1)切片粉碎和温育发酵：将鸢尾根切片粉碎至40目，和水按质量比1:10混合均匀，30khz频率超声辅助30min，加入琥珀酸、苯甲酸(食品级，占鸢尾粉末质量的0.1％，配比为1:0.8)，加入复合生物制剂β-葡萄糖苷酶、普鲁兰酶、右旋糖酐酶和乳酸乳球菌乳亚种(lactococcuslactissubsp.lactis)(食品级，酶活分别为500u/g、5000u/g、5000u/g和2000u/ml，按鸢尾原料质量比的0.3％，配比按质量比为1:0.5:0.8:0.8)，加热到35℃搅拌均匀，温育发酵18h，得到鸢尾发酵液；

(2)索氏提取、萃取纯化和微波喷雾干燥：将鸢尾发酵液经微波喷雾干燥得到鸢尾发酵物，装入微滤袋(孔径为60μm)中，经10％乙醇溶液回流提取1次，5h，取滤液，加入等体积乙酸乙酯进行液液萃取8h，取上层，经微波喷雾干燥，得到本发明的发酵烟用鸢尾提取物。

本发明提供一种上述方法制备的鸢尾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1ppm。

本发明提供一种上述方法制备的鸢尾提取物在加热不燃烧新型烟草中的应用，添加量占加热不燃烧烟丝质量的1ppm。

与烟气协调，香气质改善，具有温和鸢尾香气、豆蔻香气、甜油脂气息等丰富自然香气，还具有发酵甜蜜香，烟气柔和，刺激性降低，杂质减少。

实施例2

一种发酵烟用鸢尾提取物的制备方法，包括如下步骤：

(1)切片粉碎和温育发酵：将鸢尾根切片粉碎至100目，和水按质量比1:25混合均匀，60khz频率超声辅助24min，加入琥珀酸、苯甲酸、草酸(食品级，占鸢尾质量比0.5％，配比为1:0.6:1.0)，加入复合生物制剂β-葡萄糖苷酶、普鲁兰酶、右旋糖酐酶和乳酸乳球菌乳亚种(lactococcuslactissubsp.lactis)(食品级，酶活分别为5000u/g、10000u/g、10000u/g和5000u/ml，按鸢尾原料质量比的0.2％，生物制剂之间的配比按质量比为1:0.5：2:0.5)，加热到45℃匀速搅拌，温育发酵36h，得到鸢尾发酵液；

(2)索氏提取、萃取纯化和微波喷雾干燥：将鸢尾发酵液经微波喷雾干燥得到鸢尾发酵物，装入微滤袋(孔径为40μm)中，经40％乙醇溶液循环回流提取2次，每次4h，合并滤液，然后经乙酸乙酯液液萃取12h，加入等体积乙酸乙酯进行液液萃取，取上层，再经微波喷雾干燥，得到本发明的发酵烟用鸢尾提取物。

本发明提供一种上述方法制备的鸢尾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0.5ppm。

本发明提供一种上述方法制备的鸢尾提取物在加热不燃烧新型烟草中的应用，添加量占加热不燃烧烟丝质量的0.8ppm。

与烟气协调，改善香气质，具有温和发酵鸢尾香气、豆蔻香气、甜油脂气息等丰富自然香气，还具有坚果香，烟气柔和，刺激性降低，杂质减少。

实施例3

一种发酵烟用鸢尾提取物的制备方法，包括如下步骤：

(1)切片粉碎和温育发酵：将鸢尾根切片粉碎至200目，和水按质量比1:50混合均匀，100khz频率超声辅助15min，加入琥珀酸、苯甲酸、草酸(食品级，占鸢尾质量比1％，三者质量配比为1:2:0.5)，加入复合生物制剂β-葡萄糖苷酶、普鲁兰酶、右旋糖酐酶和乳酸乳球菌乳亚种(lactococcuslactissubsp.lactis)(食品级，酶活分别为10000u/g、40000u/g、50000u/g和10000u/ml，按鸢尾原料质量比的0.1％，生物制剂之间的配比按质量比为1:0.6:1.2:1.5)，加热搅拌均匀，温育45℃发酵36h，再升温至55℃发酵36h，得到鸢尾发酵液；

(2)索氏提取、萃取纯化和微波喷雾干燥：将鸢尾发酵液经微波喷雾干燥得到鸢尾发酵物，装入微滤袋(孔径为20μm)中，经80％乙醇溶液循环回流提取3次，每次3h，合并滤液，然后经乙酸乙酯液液萃取18h，加入等体积乙酸乙酯进行液液萃取，取上层，再经微波喷雾干燥，得到本发明的发酵烟用鸢尾提取物。

本发明提供一种上述方法制备的鸢尾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。

本发明提供一种上述方法制备的鸢尾提取物在加热不燃烧新型烟草中的应用，添加量占加热不燃烧烟丝质量的0.1ppm。

与烟气协调，香气质提高，具有温和发酵鸢尾香气、豆蔻香气、甜油脂气息等丰富自然香气，还具有水果清香，烟气柔和，刺激性降低，杂质减少。

试验例1：应用的感官效果评价

将实施例1-3制备的发酵烟用鸢尾提取物进行感官质量评价，样品为施加了本发明发酵烟用鸢尾提取物的配方烟丝，对照组为添加仅乙醇溶液回流提取鸢尾提取物的配方烟丝，空白组为空白配方烟丝，再分别卷制为传统烟支和加热不燃烧新型烟草卷烟，经恒温恒湿箱平衡24h，待评吸。

结果表明：本发明方法制备的发酵烟用鸢尾提取物，与烟气协调，有改善香气质、丰富香气、增加陈化烟草香、柔和烟气、改善口感的作用，克服未经生物转化仅乙醇溶液提取的鸢尾提取物对照特征香气明显、掩盖烟香、刺激性较大的缺陷。

表1.发酵烟用鸢尾提取物在配方烟丝中的感官评价

试验例2：本发明的发酵烟用鸢尾提取物挥发性成分的固相微萃取气相质谱(hs-spme-gc/ms)分析

对本发明发酵烟用鸢尾提取物与其未经生物转化仅乙醇提取的鸢尾对照物的挥发性成分分别进行固相微萃取-气相质谱(hs-spme-gc/ms)检测分析，检测结果见图1及图2。

(1)萃取条件：称取本发明的发酵烟用鸢尾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，插入顶空萃取样品瓶中，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发酵烟用鸢尾提取物挥发性成分gc/ms对比分析

由表2可知，

(1)本发明发酵烟用鸢尾提取物，共鉴定出78种挥发性成分，总的相对百分含量为63.16％，其中包括酯类23种(26.79％)，酸类5种(28.74％)，酮类9种(2.62％)，醇类9种(0.72％)，醛类2种(0.13％)，烷烃17种(2.24％)，苯类3种(0.20％)，其他杂环类化合物10种；

鸢尾对照提取物共鉴定出67种挥发性成分，总的相对百分含量为44.46％，其中包括酯类19种(17.6％)，酸5种(19.03％)，烷烃15种(2.91％)，醇类9种(2.26％)，酮类8种(1.78％)，烯类2种(0.23％)，醛类1种(0.10％)，苯类2种(0.12％)，其他杂环类化合物6种。

本发明发酵烟用鸢尾提取物中，单一成分相对百分含量最高的物质为肉豆蔻酸27.38％，比对照的18.70％增加了46.42％；其次为肉豆蔻酸乙酯16.95％，比对照的11.60％增加了45.99％；第三为肉豆蔻酸甲酯4.32％，比对照的2.33％增加了85.40％；第四为香草乙酮1.56％；第五为棕榈酸乙酯1.36％；对照相对百分含量第四为2-(癸氧)丙基二辛酸酯1.03％，第五为1,3:2,5-二亚甲基-4-甲基-d-鼠李糖醇0.98％。

(2)本发明制备的发酵烟用鸢尾提取物的挥发性成分与物对照相比，发生了较大的变化：新增香气成分50种；消失的挥发性成分38种。

本发明制备的发酵烟用鸢尾提取物的挥发性成分，具有自然复合的香气，可能是经生物转化、分解、氧化等系列反应和提取纯化后，小分子致香物质和香味前体物质种类及其相对百分含量总量增加，如肉豆蔻酸带有豆蔻香气；肉豆蔻酸乙酯具极温和鸢尾香气，并带有油脂气息；肉豆蔻酸甲酯具似蜂蜜和鸢尾样的香气；薄荷脑为一种环状萜烯醇类物质，具有薄荷的特殊香气，味初灼热后清凉；癸酸乙酯具有甜、油脂、似坚果的香气，有一种丰满的酒酵母的底韵以及似白兰地残留物的气息；月桂酸微有月桂油香味；月桂酸乙酯具有油脂、稍有点叶样和似花瓣的温和香气，有一种隐约的果实底韵；棕榈酸乙酯呈微弱蜡香、果爵和奶油香气；多种酯类具有水果香气和柔和烟气的作用；这些芳香气息揉和在一起，赋予本发明的发酵烟用鸢尾提取物，除了具有温和鸢尾香气、豆蔻香气、甜油脂气息等丰富自然香气，还具有发酵甜蜜香、坚果香、水果清香，烟气柔和，刺激性降低，杂质减少，香气质提高。

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。