烟草着色剂及其制备方法和卷烟与流程

1.本发明涉及添加剂技术领域，尤其涉及烟草着色剂及其制备方法和卷烟。


背景技术：

2.焦糖色素是各种糖类在高温条件单独或与某些添加剂反应产生的一种棕褐色产物。广泛用于食品、饮料、酿造等食品工业中，不仅能使食品呈现鲜艳亮丽的颜色、诱人的香味，还能掩盖一些令人不愉悦气味。
3.根据生产原料不同，焦糖色素主要分为四类：普通焦糖、苛性亚硫酸铵焦糖、氨法焦糖、亚硫酸铵焦糖。普通焦糖色素是糖类在高温条件下经过焦糖化反应制备的黑褐色物质，产物中不含4-甲基咪唑，是一种相对安全的焦糖色素生产方法，主要用于酒精性饮料的着色剂。苛性亚硫酸盐焦糖色素是糖类在高温条件下与亚硫酸盐反应的产物，主要作为风味剂使用。氨法焦糖色素是糖类化合物与氨类化合物在高温条件下经美拉德反应、焦糖化反应形成的深褐色物质，它因具有色率高、着色性强，生产成本低的优点而被广泛用于酿造行业中(酱油、醋等)。亚硫酸铵焦糖是糖类与亚硫酸铵在高温情况下形成的黑褐色物质，其中也含有4-甲基咪唑，广泛用于可乐、软饮料、发酵酒的生产中。我国国家标准gb1886.64-2015规定，焦糖色素中4-甲基咪唑的含量不得超过0.02％。
4.作为卷烟烟草的着色剂，由于烟草梗丝自身带有一定的黄褐色，因此对其着色所使用的着色剂需要具有较深的颜色才可以实现预期的着色效果，因此通常使用氨法焦糖或亚硫酸铵焦糖。但是正如前述，其含有4-甲基咪唑，存在潜在的健康威胁。因此，如何提供一种着色效果好且安全的烟草着色剂成为本领域函待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本发明提供一种烟草着色剂及其制备方法和卷烟。
6.首先，本发明提供一种烟草着色剂的制备方法，其包括：
7.步骤a)、将白砂糖加热融化，直至白砂糖完全融化且颜色变成棕褐色，得到无水焦糖化产物；
8.步骤b)、在同样的加热条件下，向所述无水焦糖化产物中缓慢加入烟草提取物和丙二醇，而后得到烟草着色剂。
9.进一步地，所述步骤a和步骤b的加热的温度为160℃～220℃。
10.进一步地，所述烟草提取物为烤烟废弃烟末的提取物。
11.进一步地，所述烟草提取物按照如下方法制备：
12.将烤烟废弃烟末和水按照质量比1:(8～12)的比例混合，回流条件下浸提；浸提结束后，过滤除去滤渣即得。
13.进一步地，所述烟草提取物在20℃时折光指数为1.3403
±
0.0080；所述烟草提取物在20℃时的密度为1.0170
±
0.0080g/ml。
14.进一步地，所述白砂糖、烟草提取物和丙二醇的质量比为(40～60)：(10～30)：(10～45)。
15.进一步地，所述步骤b的加热时间为15min～30min。
16.另一方面，本发明还提供一种烟草着色剂，其按照上述任意一项所述的方法制备。
17.再一方面，本发明还提供一种卷烟，其包括上述烟草着色剂。
18.进一步地，所述卷烟为烤烟型卷烟、混合型卷烟或香料型卷烟。
19.本发明提供的烟草着色剂及其制备方法可以包括以下有益效果：
20.1、该方法采用普通法制备焦糖，生产中不产生4-甲基咪唑等有害成分，比氨法制备焦糖色素更安全。
21.2、制备过程中在加热条件下加入烟草提取物，其不仅可以促进焦糖化产物与丙二醇的互溶，还可以在稀释后使着色剂仍保持较深的颜色，其还可以起到的增香的作用；由此使得最终制得的烟草着色剂不仅可以改善色泽，具有强烈的焦甜香气息，增加其焦甜香韵，还可以提高烟草制品的香气品质和减少木质气。
22.3、该方法采用的原料易得，成本低廉，方法简单，便于实现工业化生产和应用。
23.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
24.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细地描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
25.图1是本发明实施例1制备的烟草着色剂的色谱指纹谱图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
28.应当理解，尽管在本发明中可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
29.本发明实施例提供一种烟草着色剂的制备方法，采用该方法制备的着色剂对烟草
具有优良的着色效果，且安全无毒。具体的，该方法包括如下步骤：
30.步骤a)、将白砂糖加热融化，直至白砂糖完全融化且颜色变成棕褐色，得到无水焦糖化产物；
31.步骤b)、在同样的加热条件下，向所述无水焦糖化产物中缓慢加入烟草提取物和丙二醇，而后得到烟草着色剂。
32.上述步骤a是先制备无水焦糖化产物的工序，该步骤以白砂糖为原料，通过在无水条件下加热制得。相对于常用的葡萄糖、麦芽糖以及果糖等糖原，本发明采用白砂糖为原料的原因在于：首先，其焦糖化产物的颜色较深，与葡萄糖的焦糖化产物颜色接近，比麦芽糖和果糖的焦糖化产物颜色深。其次，通过控制合理的加热温度，其焦糖化产物的口感更佳；最后，其原料易得，成本较低。
33.另外，本步骤中不添加水，直接对白砂糖进行加热，其目的在于控制整个着色剂体系中水的含量，水含量对着色剂的颜色的浓淡起到影响，而焦糖化反应的速度很快，加入的水还未完全蒸发反应就结束反应，易造成体系中水分过多，着色剂颜色浅。因此，为了提高着色剂的颜色深度，本发明实施例在焦糖化反应中不添加水，以控制整体体系中水的用量。在焦糖化反应的过程中，为了使得白砂糖受热更加均匀，优选对白砂糖进行加热的同时还进行搅拌。
34.本步骤的加热温度优选为160℃～220℃，温度过低焦糖化产物的颜色较浅，温度过高虽然颜色变深，但是会产生让人不悦的焦苦味。进一步地，加热温度控制为170℃～200℃；最优选的，加热温度为180℃，此温度下获得的焦糖化产物的口感和色泽均最佳。
35.按照步骤a获得的焦糖化产物较为粘稠，不可以直接应用于烟丝烟梗的着色，若直接使用水或丙二醇等溶剂将其稀释至可喷洒于烟丝烟梗的浓度后，其色泽又偏浅，着色效果不明显。为此，本发明采用步骤b进行后处理，其是向步骤a制得的无水焦糖化产物中加入烟草提取物和丙二醇，并且在同样的加热条件下保持一段时间，而后即得烟草着色剂。为了防止一次性加入导致的局部反应剧烈，反应不均匀，本步骤中烟草提取物和丙二醇需缓慢加入。
36.本步骤中，加入丙二醇的主要作用为稀释剂，丙二醇性能稳定，不易挥发，因此在加热条件下仍可以有效的发挥稀释剂的作用。加入烟草提取物的作用是在于：烟草提取物为烟草的水提物，其含有水分，焦糖产物易溶于水，溶于水之后易于溶解于丙二醇，因此可以起到促进互溶的效果；同时因为烟草提取物自身为棕褐色，因此其可以在降低粘稠度的同时维持原有的色泽；另外，烟草提取物含有烟草的致香成分，因此赋予该着色剂以一定的增香功能。
37.本步骤中，向无水焦糖化产物中加入烟草提取物和丙二醇均是在加热条件下进行的，其作用在于：首先，烟草提取物中含有的糖类可以在此温度下进行焦糖化反应，进而生成更多的焦糖化产物，以提高着色剂的颜色深度；其次，烟草提取物中的还原糖和氨基酸会发生美拉德反应，美拉德反应会生成更多的香味成分，因此提升该着色剂的增香功能；最后，加热过程可以去除体系中多余的水分。本步骤的加热温度与步骤a相同。加热时间优选为15min～30min。
38.上述步骤的烟草提取物优选采用烤烟废弃烟末的提取物。卷烟加工过程中会产生一定量的废弃烟末，目前对于废弃烟末的处理方式主要是将其经除尘系统收集压棒后交相
关部门作为废弃物处理。而这些烟草废弃物是宝贵的生物资源，含有丰富的烟草香味物质及其它生物活性物质，因此本步骤采用烤烟废弃烟末的提取物可以实现烟草资源的回收再利用，并且可以降低生产成本。
39.具体的，上述烤烟废弃烟末的提取物的制备方法如下：
40.将烤烟废弃烟末和水按照质量比1:(8～12)的比例混合，回流条件下浸提；浸提结束后，过滤除去滤渣即得。
41.上述制备工艺中，首先，通过控制水和废弃烟末的配比为(8～12)：1，一方面可以提高浸提效果，另一方面保证具有合适的含水量，以发挥促溶效果。在浸提结束后不进行浓缩去水的步骤，直接过滤即可，由此提高提取物中的水分含量，以更好的发挥焦糖与丙二醇的互溶。体系中最终水分的含量的控制可以在后续的加热工序中调整。烤烟废弃烟末和水的混合比例更优选为1:10。上述烟草提取物优选具有如下物理指标：其在20℃时折光指数为1.3403
±
0.0080；在20℃时的密度为1.0170
±
0.0080g/ml。该烟草提取物具有适宜的颜色条件以及水分含量。
42.按照上述步骤b在同等加热条件下加热烟草提取物和丙二醇后，即得烟草着色剂。上述白砂糖、烟草提取物和丙二醇的质量比优选为(40～60)：(10～30)：(10～45)。更优选的，白砂糖、烟草提取物和丙二醇的质量比为(45～58)：(15～29)：(13～40)，最优选的，白砂糖、烟草提取物和丙二醇的质量比为58:29:13。
43.相应的，本发明另一实施例还提供一种由上述方法制备的烟草着色剂。
44.由上述内容可知，本发明实施例提供的烟草着色剂及其制备方法具有如下优点：
45.1、该方法采用普通法制备焦糖，生产中不产生4-甲基咪唑等有害成分，比氨法制备焦糖色素更安全。
46.2、制备过程中在加热条件下加入烟草提取物，其不仅可以促进焦糖化产物与丙二醇的互溶，还可以在稀释后使着色剂仍保持较深的颜色，其还可以起到的增香的作用；由此使得最终制得的烟草着色剂不仅可以改善色泽，具有强烈的焦甜香气息，增加其焦甜香韵，还可以提高烟草制品的香气品质和减少木质气。
47.3、该方法采用的原料易得，成本低廉，方法简单，便于实现工业化生产和应用。
48.本发明另一实施例还提供一种卷烟，其包括上述的烟草着色剂。该卷烟优选为烤烟型卷烟、混合型卷烟或香料型卷烟。制备时，可以将上述烟草着色剂按照梗丝用量的0.5％～1.2％添加于梗丝表面。该卷烟因含有上述烟草着色剂，因此具有相同的技术效果，故兹不赘述。
49.下面结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
50.以下实施例中的烟草提取物的原料均来自河北中烟工业有限责任公司的某牌号烤烟卷烟的生产车间产生的废弃烟末，并按照如下方法提取制得：将废弃烟末和水按照质量比1:10的比例混合，回流条件下浸提3小时。提取结束后，过滤除去滤渣即得。其物理指标如下：在20℃时折光指数为1.3403
±
0.0080；所述烟草提取物在20℃时的密度为1.0170
±
0.0080g/ml。
51.实施例1
52.将45重量份白砂糖于180℃下加热，完全熔化且溶液颜色变成棕褐色后，缓慢加入15重量份烟草提取物、40重量份丙二醇，在该条件下继续加热20min，待反应结束后，冷却即
得烟草着色剂，编号为a。
53.称取约1.0g(精确至0.1mg)着色剂样品a于25ml具塞三角瓶中，加入5.0ml 95％乙醇，在转速为120r/min下振荡萃取20min，静置后上层清液经0.45μm微孔有机相滤膜过滤后，滤液进行gc/ms分析。利用nist谱库检索进行定性分析，得到色谱指纹谱图如图1所示。
54.结果表明，该样品中有糠醛、2-糠酸甲酯、2,3-二氢-3,5二羟基-6-甲基-4(h)-吡喃-4-酮、5-羟甲基糠醛、烟碱。未检出4-甲基咪唑。
55.实施例2：
56.将52重量份白砂糖于180℃下加热，完全熔化且溶液颜色变成棕褐色后，缓慢加入21重量份烟草提取物、27重量份丙二醇，在该条件下继续加热20min，待反应结束后，冷却即得烟草着色剂，编号为b。采用与实施例1相同的方法对样品b进行gc/ms分析。利用nist谱库检索进行定性分析，未检出4-甲基咪唑。
57.实施例3：
58.将58重量份白砂糖于180℃下加热，完全熔化且溶液颜色变成棕褐色后，缓慢加入29重量份烟草提取物、13重量份丙二醇，在该条件下继续加热20min，待反应结束后，冷却即得烟草着色剂，编号为c。采用与实施例1相同的方法对样品c进行gc/ms分析。利用nist谱库检索进行定性分析，未检出4-甲基咪唑。
59.实施例4：
60.使用70％乙醇分别将实施例1～3制得的着色剂样品a～c稀释至0.1g/ml，按烟丝质量(烟丝质量约为0.6g)的1.0
‰
添加到空白卷烟中。结果表明：与空白烟支对照，添加了着色剂样品的烟支，增加了焦甜香韵，抑制辛辣刺激性和掩盖杂气，明显改善卷烟抽吸的舒适性。与着色剂样品a、b对比，样品c具有明显的焦甜香韵。
61.实施例5：
62.按照梗丝用量的1％添加实施例1～3制备的着色剂样品a～c。结果表明，该着色剂不仅可以明显改善梗丝颜色，还可明显提高梗丝香味，掩盖木质气，改善口感。与着色剂样品a、b对比，样品c改善梗丝颜色的效果更加。
63.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施例。