本发明属于烟草加工技术领域，具体涉及一种低巴豆醛释放量梗丝的加工处理方法及其产品和应用。
背景技术：
梗丝是由烟梗经切丝、膨胀等一系列工序制成的一定宽度的细丝，具有焦油释放量低、填充性能好、成本低等特点。然而，由于烟梗的化学成分与叶丝存在较大差异，这些差异一方面使得烟梗在感官上存在刺激大、杂气明显等缺点，另一方面造成烟梗巴豆醛等挥发性羰基物释放量高于叶丝，从而限制了其应用。
在提高烟梗感官质量方面，近年来有一定的研究。中国专利 201410002912.2通过两级生物降解，对烟梗中大分子组分进行有效降解，同时采用三次高温蒸汽蒸梗去除烟梗中的不利组分，去除梗丝杂气等。何炬等人采用微波膨胀烟梗，经微波膨胀后的烟梗在致香成分、有机酸等的相对含量方面均较对照原样有明显提高，吸味改善，内在品质得到提高，填充性能变好，综合质量有所提升（何炬等，《烟草科技》，2006 年第2 期，微波膨胀烟梗质量研究）。中国专利201510041600.7通过醇提将烟梗中的糖、烟碱、色素、香味成分等对烟草吸味存在积极作用的物质提取出来，然后回加到梗丝中，并通过水洗结合酸解、酶解将烟梗中的大分子（如果胶、蛋白质等）等对烟草吸味不利的化合物去除，从而实现梗丝感官品质的提升。
在降低烟梗或烟丝巴豆醛释放量方面，专利201410042297.8公开了一种降低巴豆醛释放量复烤和醇化的方法，包括烟片复烤工序和醇化工序，所述的醇化工序为在复烤后的烟叶中添加枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌冻干菌粉中等醇化剂等。专利201510291715公开一种低巴豆醛释放量的再造烟叶制备方法，其利用中性蛋白酶、果胶酶和糖化酶去除产生巴豆醛的前体物质，采用碱法预处理烟草原料及低浓制浆技术提高再造烟叶的松厚度，添加助燃剂改善再造烟叶的燃烧性能，从而达到减少再造烟叶主流烟气中巴豆醛的释放量。上述方法一是针对的是再造烟叶和烟叶，二是其处理工艺繁琐，不利于实际生产的使用。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种低巴豆醛释放量梗丝的加工处理方法及其产品和应用，经过该加工处理方法制备得到的烟梗制成梗丝后，巴豆醛释放量明显降低，掺兑于卷烟配方中，能够降低烟气巴豆醛释放量。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种低巴豆醛释放量梗丝的加工处理方法，以烟梗为原料，其包括如下步骤：
1）水提：用水对烟梗进行提取，提取完毕后固液分离得到提取液和残留梗；
2）提取液发酵：提取液浓缩后，添加酵母进行发酵处理；
3）残留梗压梗和切丝：使用压梗机将残留梗压制成梗片，使用切丝机切成梗丝；
4）料液返加：将步骤2）所得发酵处理过的提取液返加至返加至步骤3）所得梗丝中；
5）干燥：干燥得到成品梗丝。
具体的，步骤1）中用水提取烟梗时，提取温度为20－90℃，提取时间为2－24h，水用量为烟梗重量的5－20倍。
具体的，步骤2）中发酵使用的酵母为活性干酵母（酿酒酵母，Saccharomyces cerevisiae），酵母用量为烟梗重量的0.1－1.0 %，发酵温度25－50℃，发酵时间0.5－12h。酿酒酵母可直接购买普通市售产品即可。
进一步优选的，在步骤4）中，预先向步骤2）所得发酵处理过的提取液中添加氨基酸，然后再返加至步骤3）所得梗丝中；氨基酸添加量为烟梗重量的0.5－2.0%，所述氨基酸为脯氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、组氨酸、缬氨酸、天冬酰胺、色氨酸、异亮氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸和赖氨酸等中的一种或多种。
具体的，步骤5）中干燥时，控制烘丝机筒壁温度为60－150℃。具体例如控制为70℃、80℃、90℃、100℃、110℃等，其中，优选为70－80℃。
采用上述降低烟梗巴豆醛释放量的加工处理方法所得到的梗丝。与对照梗丝相比，成品梗丝在模拟燃吸条件下热裂解产生的巴豆醛量可以降低20－40%。
上述梗丝在卷烟中的应用，具体为：将梗丝以20－30wt%的掺兑比例添加于配方烟丝中，与对照卷烟相比，制备所得卷烟的烟气中巴豆醛释放量能够降低5－20%。
本发明的原理在于：（1）烟梗中的糖类在燃烧裂解的过程中生成巴豆醛，它们是烟气巴豆醛的重要前体物，去除这些前体物可降低巴豆醛释放量。本发明通过酵母发酵消耗糖类，从而去除巴豆醛前体物。（2）氨基酸可以抑制巴豆醛的生成，因此本发明通过添加氨基酸可降低巴豆醛释放量。
和现有技术相比，本发明的有益效果：通过烟梗水提、提取液发酵和氨基酸添加工序，一方面降低了巴豆醛的前体物，增加了巴豆醛的抑制物，从而实现巴豆醛释放量的大幅降低；另一方面氨基酸的加入有利于增加烟气中美拉德反应产物。此外，本发明方法具有操作便捷、低成本、安全等特点，有利于工业化应用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
物料情况：
烟梗样品，由河南中烟提供，为正常生产过程中所采用的普通烟梗样品；
酿酒酵母，为安琪酵母公司产品，从某超市随机购买获得。
实施例1（对照梗丝1 #）
烟梗采用本领域常规方法制成梗丝，用作对照，具体经下述处理步骤：
1）洗梗：烟梗经过洗梗后去除浮尘，调整水分至约40%，以便压梗和制丝；
2）压梗和切丝：采用压梗机将湿烟梗压梗，切丝机切丝，切丝宽度1.2mm；
3）干燥：经烘丝机干燥制得对照梗丝。
实施例2（梗丝2 #）
一种低巴豆醛释放量梗丝的加工处理方法，以烟梗为原料，其包括如下步骤：
1）水提：用水于25℃提取烟梗12h，提取完毕后使用筛网固固液分离得到提取液和残留梗；水用量为烟梗重量的10倍；
2）提取液发酵：提取液浓缩至原体积的1/10后，添加活性干酵母（酿酒酵母）于40℃发酵处理0.5h；酵母用量为烟梗重量的0.5 %，
3）残留梗压梗和切丝：调整残留梗水分约40%，使用压梗机将残留梗压制成梗片，使用切丝机切成梗丝；
4）料液返加：将步骤2）所得发酵处理过的提取液返加至返加至步骤3）所得梗丝中；
5）干燥：干燥得到成品梗丝。
实施例3（梗丝3 #）
一种低巴豆醛释放量梗丝的加工处理方法，以烟梗为原料，其包括如下步骤：
1）水提：用水于25℃提取烟梗12h，提取完毕后使用筛网固固液分离得到提取液和残留梗；水用量为烟梗重量的10倍；
2）提取液发酵：提取液浓缩至原体积的1/10后，添加活性干酵母（酿酒酵母）于40℃发酵处理0.5h；酵母用量为烟梗重量的0.5 %，
3）残留梗压梗和切丝：调整残留梗水分约40%，使用压梗机将残留梗压制成梗片，使用切丝机切成梗丝；
4）提取液添加氨基酸及返加：预先向步骤2）所得发酵处理过的提取液中添加脯氨酸，然后返加至步骤3）所得梗丝中；脯氨酸添加量为烟梗重量的2 %；
5）干燥：干燥得到成品梗丝。
实施例4（梗丝4 #）
一种低巴豆醛释放量梗丝的加工处理方法，以烟梗为原料，其包括如下步骤：
1）水提：用水于45℃提取烟梗20h，提取完毕后使用筛网固固液分离得到提取液和残留梗；水用量为烟梗重量的15倍；
2）提取液发酵：提取液浓缩至原体积的1/10后，添加活性干酵母（酿酒酵母）于50℃发酵处理1h；酵母用量为烟梗重量的0.1 %；
3）残留梗压梗和切丝：调整残留梗水分约40%，使用压梗机将残留梗压制成梗片，使用切丝机切成梗丝；
4）提取液添加氨基酸及返加：预先向步骤2）所得发酵处理过的提取液中添加天冬酰胺，然后返加至步骤3）所得梗丝中；天冬酰胺添加量为烟梗重量的1.0 %；
5）干燥：干燥得到成品梗丝。
实施例5（梗丝5 #）
一种低巴豆醛释放量梗丝的加工处理方法，以烟梗为原料，其包括如下步骤：
1）水提：用水于70℃提取烟梗4h，提取完毕后使用筛网固固液分离得到提取液和残留梗；水用量为烟梗重量的7倍；
2）提取液发酵：提取液浓缩至原体积的1/10后，添加活性干酵母（酿酒酵母）于25℃发酵处理12h；酵母用量为烟梗重量的1 %；
3）残留梗压梗和切丝：调整残留梗水分约40%，使用压梗机将残留梗压制成梗片，使用切丝机切成梗丝；
4）提取液添加氨基酸及返加：预先向步骤2）所得发酵处理过的提取液中添加甘氨酸，然后返加至步骤3）所得梗丝中；苏氨酸添加量为烟梗重量的2.0 %；
5）干燥：干燥得到成品梗丝。
实施例6－21（梗丝6#－21#）
分别将实施例3步骤4）中的脯氨酸替换为精氨酸（6#）、丝氨酸（7#）、丙氨酸（8#）、苏氨酸（9#）、半胱氨酸（10#）、组氨酸（11#）、缬氨酸（12#）、色氨酸（13#）、异亮氨酸（14#）、谷氨酰胺（15#）、谷氨酸（16#）、苯丙氨酸（17#）、酪氨酸（18#）、蛋氨酸（19#）、赖氨酸（20#）、脯氨酸和天冬酰胺等重量混合物（21#），其它步骤参照实施例3。
应用试验1
采用实验室建立的热裂解模拟燃吸法测定巴豆醛生成量。
（1）热裂解条件：参考卷烟燃吸条件，设定裂解条件为：
升温程序：升温程序：以90℃/s的升温速率从35℃升温至900℃，在900℃保持6s.；
载气：9% O2，91%N2；
载气流速17.5 mL/s；
样品裂解前按照GB／T 16447—2004《烟草及烟草制品调节和测试的大气环境》的要求，梗丝样品在温度22±2℃和相对湿度60±5％下平衡48h。
（2）裂解生成巴豆醛的测定
吸收液的配制：移取14 mL 85% H3PO4，用去离子水稀释至100 mL；称取3 g 2,4-二硝基苯肼（DNPH），加入500 mL乙腈，超声至溶解，接着加入29 mL稀释后的H3PO4溶液，轻轻搅拌，用去离子水稀释至1 L。
三羟甲基氨基甲烷溶液（Trizma碱）配制：称取2 g三羟甲基氨基甲烷，加入200 mL去离子水，用乙腈稀释至1 L。
巴豆醛的吸收和处理：梗丝裂解产生的烟气导入装有25mL吸收液的吸收瓶中，巴豆醛与吸收液中的2,4-二硝基苯肼（DNPH）发生衍生化反应被吸收液衍生化。移取4mL反应溶液，用三羟甲基氨基甲烷溶液（Trizma碱）定容至10mL，混匀后过0.45 μm有机相滤膜，进HPLC分析。
HPLC仪器条件：进样体积10 μL；流速1 mL/min；流动相为去离子水和乙腈混合溶剂，洗脱梯度见表；检测器为二极管阵列检测器，检测波长：365 nm。洗脱梯度表如下。
（3）测定结果
与对照梗丝1#相比，实施例2－21制备的梗丝样品（2#－21#）巴豆醛生成量均有明显降低，降低率在22－39%。
应用试验2
分别测定对照梗丝1#（对照样）和梗丝3#（试验样）的总糖和还原糖含量（参照YC/T 159—2002）。由下表可以看出：与对照梗丝1#相比，梗丝3#的总糖和还原糖含量均大幅降低。
前期研究中，发明人初步确定：烟梗中的葡萄糖、果糖、蔗糖、纤维素、果胶等可裂解促进巴豆醛的生成，而脯氨酸、天冬酰氨等氨基酸及蛋白质可抑制巴豆醛的生成；换言之，纤维素、果胶、糖类化合物是巴豆醛的重要前体物，而氨基酸类化合物可抑制巴豆醛的生成。从上表数据可以看出，与未进行任何处理的对照烟梗1#样品相比，经加工处理后，烟梗3#中巴豆醛的前体物质得到了降解和消耗（总糖和还原糖含量均大幅降低），因而能够降低巴豆醛的释放量；而且不同处理方式条件下，均能较为明显地降低样品中巴豆醛的释放量，降低率大约在22－39%左右，因而具有较好的应用前景。
应用试验3
分别将对照梗丝1#（实施例1）和梗丝3#（实施例3）按30%的比例掺兑于配方烟丝中，采用相同辅材卷烟后，测定卷烟烟气巴豆醛释放量（参照YC/T254―2008）。结果见下表。
由上表可以看出：与对照梗丝1#相比，巴豆醛释放量降低17%，减害效果较为明显，具有较好的应用价值。