专利名称：高分子棕色化反应产物的制备方法及其产品应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及烟用香原料，尤其是一种可作为烟用香料使用的高分子棕色化 反应产物的制备方法及其产品应用。该方法是用糖和氨基酸及催化剂在一定温 度下进行反应，将反应产物进行膜分离，去除掉反应产物中的小分子物质。然 后将膜分离的截留液(高分子产物)进行喷雾干燥，得到粉末状水溶性高分子 棕化反应产物。
背景技术：
Mai 1 lard反应是氨基化合物与还原糖之间发生的非酶催化的棕色化反应 (Non-enzymatic browning),反应经过复杂的历程，最终生成含各种小分子和 高分子的棕色混合物，其中高分子产物也被称为类黑素(Melanoidins)。 Maillard反应是烟草调制、陈化过程中产生香味物质的主要途径之一，对烟叶 原料及巻烟产品的感官品质有重要影响。通过模型Maillard反应制备烟用香 原料，国内外已经进行了大量的研究，但是出于核心技术的保密，国外对 Maillard烟用香料的具体制备方法及应用技术鲜有报道，国内对其的研究主要 是关于低分子非酶棕色化产物的合成方法、产物的分析及其在巻烟中的作用， 而对高分子非酶棕色化反应产物的研究甚少。高分子非酶棕色化反应产物的制备过程中，产物的分离是最关键的技术环 节，直接影响产品的得率及巻烟加香效果。目前，醇析法和pH值调节法是高分 子非酶棕色化反应产物最常用的分离方法。但是，醇析法和pH值调节法要有效 除去小分子副产物需要反复洗涤，产物还需长时间干燥，整个分离过程工序繁 杂，产物由于长时间加热干燥将继续反应，水溶性变差。此外，透析冷冻干燥 法也是实验室制备高分子非酶椋色化反应产物的常用分离方法。透析冷冻干燥法能有效除去小分子副产物，高分子产物在冷冻干燥过程中也很稳定，但是透 析冷冻干燥法只能进行实验室小量制备，很难在工业化生产中得以应用。发明内容本发明的目的是利用膜分离技术将棕色化反应产物中的不同分子量产物进 行分离，得到不同分子量的棕化反应产物，再将反应液进行喷雾干燥，可以得 到不同分子量的粉末状高分子棕化反应产物。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的本发明的高分子棕色化反应 产物的制备方法，是以糖和氨基酸及催化剂在温度为80 - 100。C下进行反应， 其中反应液先通过初滤再通过膜分离技术将反应得到的不同分子量产物进行 分离，然后将膜分离得到的截留液进行膜浓缩，最后对浓缩液进行喷雾干燥， 得到粉末状水溶性高分子棕色产物。在本发明中，分离、浓缩过程的具体步骤如下a、 先将棕化反应液利用压滤机进行过滤，去除反应液中的不溶颗粒物；b、 选择不同截流分子量的超滤膜，将过滤液进行膜分离，有目的地截留目 标分子量的高分子棕化产物；c、 将截留液再次用截流分子量为80-500Da的超滤膜进行膜浓缩，将截留 液浓缩至固形物含量为10-30%的浓缩液。在本发明中，所述糖可为果糖、木糖或葡萄糖的任意一种；所述氨基酸可 为丙氨酸或甘氨酸；所述催化剂为碳酸氢钠。膜分离过程是采用截流分子量10000Da ~ 3000 Da的超滤膜在0. 3 ~ 0. 7MPa 压力条件下进行膜分离。膜浓缩过程是采用截流分子量为80Da 500Da的超滤膜进行膜浓缩将截留 液浓缩至固形物含量为10-30%的浓缩液。本发明的喷雾干燥过程是使用高速离心喷雾干燥机完成，所用设备的进风 温度为180~ 250°C、出风温度为90~120°C、离心机转速30 ~ 45Hz、进料速度 8L~15L'h_1。本发明的产物作为烟草香料添加到烟草中，具有明显的巻烟加香效果。添加比例按5 0卯m ~ 5 OOppm力口入到烟草中。该发明优点在于利用膜技术对棕化反应产物进行分离浓缩，与醇析法和pH 值调节法相比，除杂效果好，工艺条件温和，反应液处理时间短，温度低，不 会继续发生反应。利用不同分子量的膜可以将反应液中不同分子量段的棕化产 物进行分离，这是醇析法很难做到的。在膜分离过程中仅需要加入少量的去离 子水进行淋洗，避免了醇析法中的大量乙醇使用，明显降低了产品的生产成本。 喷雾干燥法具有加热时间短，效率高，产物品质好的优点，避免了普通烘干法 加热时间长，效率低等缺点。
具体实施方式
本发明以下结合实施例作进一步描述，但并不是限制本发明。 实施例1:将葡萄糖、丙氨酸及碳酸氢钠加入反应釜中，然后加入一定量去离子水， 充分溶解后，在95。C温度条件下反应24小时。反应结束，采用压滤机对反应 液进行初滤，除去体系中的不溶副产物。初滤后的滤液采用截流分子量10000Da 的超滤膜在0. 3MPa压力条件下进行膜分离，分离过程中，加入20L去离子水不 断淋洗截流液。膜分离结束后，再次用截流分子量为80Da的超滤膜进行膜浓缩 将截留液浓缩至固形物含量为10-30%的浓缩液。将浓缩液在进风温度为200°C、 出风温度为90。C、离心机转速35Hz、进料速度14L化—i条件下进行喷雾干燥， 即得粉末状水溶性高分子棕化反应产物，得率约26%。浓缩液的高效液相色语分析表明采用截流分子量10000Da的超滤膜进行膜 分离能够有效去除小分子产物。凝胶渗透色语分析表明高分子产物在喷雾干燥 前后的分子量变化不明显，产物的重均分子量达20000Da,这说明喷雾干燥的 短时间加热过程不会引起产物的进一步变化。将该高分子棕色化反应产物按不同的量加入到空白考烟参比巻烟，由郑州 烟草研究院评吸委员会评定认为该产物具有明显的巻烟加香效果，巻烟的烟气特性、口感特性也都有不同程度的改善。实施例2:将果糖、甘氨酸及碳酸氢钠加入反应釜中，然后加入一定量去离子水，充 分溶解后，在95。C温度条件下反应24小时。反应结束，采用压滤机对反应液 进行初滤，除去体系中的不溶副产物。初滤后的滤液采用截流分子量10000Da 的超滤膜在0. 5MPa压力条件下进行膜分离，分离过程中，加入30L去离子水不 断淋洗截流液。膜分离结束后，再次用截流分子量为150Da的超滤膜进行膜浓 缩将截留液浓缩至固形物含量为10-30%的浓缩液。将浓缩液在进口温度为220 。C、出口温度为100。C、离心机转速40Hz、进料速度llL'h—条件下进行喷雾干 燥，即得粉末状水溶性高分子棕化反应产物，得率约25%。浓缩液的高效液相色谱分析表明在此条件下进行的膜分离的除杂效果比实 施例一的更好，但是此条件下的产品得率略低于实施例1。凝胶渗透色谦分析 表明高分子产物在喷雾干燥前后的分子量变化不明显，产品重均分子量 21000Da左右。将该高分子棕色化反应产物按不同的量加入到空白考烟参比巻烟，由郑州 烟草研究院评吸委员会评定认为该产物具有明显的巻烟加香效果，能丰富烟 香、减小刺激、掩盖杂气、改善余味。实施例3:将木糖、丙氨酸及碳酸氢钠加入反应釜中，然后加入一定量去离子水，充 分溶解后，在95。C温度条件下反应24小时。反应结束，采用压滤机对反应液 进行初滤，除去体系中的不溶副产物。初滤后的滤液采用截流分子量3000Da 的超滤膜在0. 7MPa压力条件下进行膜分离，分离过程中，加入50L去离子水不 断淋洗截流液。膜分离结束后，再次用截流分子量为500Da的超滤膜进行膜浓 缩将截留液浓缩至固形物含量为10-30%的浓缩液。将浓缩液在进口温度为240 。C、出口温度为120。C、离心机转速45Hz、进料速度9L'1^条件下进行喷雾干燥，即得粉末状水溶性高分子棕化反应产物，得率约28%。浓缩液的高效液相色镨分析表明采用截流分子量3000Da的超滤膜进行膜分离能够有效去除小分子产物。凝胶渗透色谱分析表明高分子产物在喷雾干燥前后的分子量变化不明显，产品重均分子量6000Da左右。将该高分子棕色化反应产物按不同的量加入到空白考烟参比巻烟，由郑州烟草研究院评吸委员会评定认为该产物具有明显的巻烟加香效果，能够增加烟香、柔和烟气，改善余味，提高烟气整体顺畅度。
权利要求
1. 一种高分子棕色化反应产物的制备方法，是以糖和氨基酸及催化剂在温度为80～100℃下进行反应，其特征在于反应液先通过初滤再通过膜分离技术将反应得到的不同分子量产物进行分离，然后将膜分离得到的截留液进行膜浓缩，最后对浓缩液进行喷雾干燥，得到粉末状水溶性高分子棕色产物。
2、 根据权利要求1所述的高分子棕色化反应产物的制备方法，其特征在 于分离、浓缩过程的具体步骤如下a、 先将棕化反应液利用压滤4几进行过滤，去除反应液中的不溶颗粒物；b、 选择不同截流分子量的超滤膜，将过滤液进行膜分离，有目的地截留目 标分子量的高分子棕化产物；c、 将截留液再次用截流分子量为80-500Da的超滤膜进行膜浓缩，将截留 液浓缩至固形物含量为10-30%的浓缩液。
3、 根据权利要求1所述的高分子棕色化反应产物的制备方法，其特征在 于糖为果糖、木糖或葡萄糖的任意一种。
4、 根据权利要求1所述的高分子棕色化反应产物的制备方法，其特征在 于氨基酸为丙氨酸、甘氨酸。
5、 根据权利要求1所述的高分子棕色化反应产物的制备方法，其特征在 于催化剂为碳酸氬钠。
6、 根据权利要求1所述的高分子棕色化反应产物的制备方法，其特征在 于喷雾干燥使用喷雾干燥机完成，所用设备的进风温度为180~ 250°C、出风 温度为90 120。C、离心机转速30~45Hz、进料速度8L ~ 15L*h-1。
7、 根据权利要求1所述的高分子棕色化反应产物的制备方法，其特征在 于膜分离过程是采用截流分子量lOOOODa ~ 3000 Da的超滤膜在0. 3 ~ 0. 7MPa 压力条件下进行膜分离。
8、 根据权利要求1所述的高分子棕色化反应产物的制备方法，其特征在 于膜浓缩过程是采用截流分子量为80Da ~ 500Da的超滤膜进行膜浓缩将截留液浓缩至固形物含量为10-30%的浓缩液。
9、 一种权利要求l所述的高分子棕色化反应产物的应用，其特征在于该 产物作为烟草香料添加到烟草中，具有明显的巻烟加香效果。
全文摘要
一种高分子棕色化反应产物的制备方法，以糖和氨基酸及催化剂在一定温度下反应，特征在于反应液通过膜分离技术将反应得到的不同分子量产物进行分离，然后将膜分离得到的截留液进行膜浓缩，最后对浓缩液进行喷雾干燥得到本发明的产物。其发明优点在于利用膜技术对棕化反应产物进行分离浓缩，与醇析法和pH值调节法相比，除杂效果好，工艺条件温和，反应液处理时间短，温度低，不会继续发生反应。利用不同分子量的膜可将反应液中不同分子量段的棕化产物进行分离，这是醇析法很难做到的。在膜分离过程中仅需要加入少量去离子水进行淋洗，避免了醇析法中的大量乙醇使用，明显降低了产品的生产成本。喷雾干燥法具有加热时间短，效率高，产物品质好的优点。
文档编号A24B15/18GK101268863SQ20081004968
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月5日 优先权日2008年5月5日
发明者宗永立, 曾世通, 鹏 李, 军 胡 申请人:中国烟草总公司郑州烟草研究院