一种用于加热卷烟的烟草全组分热反应香料的制备方法及应用

1.本发明涉及烟用香料领域，尤其涉及一种用于加热卷烟的烟草全组分热反应香料的制备方法及应用。


背景技术：

2.加热卷烟（又名加热不燃烧烟草制品）是一种只加热不点燃，以特殊热源对烟芯原料进行控温加热，进而释放烟气气溶胶的新型烟草制品。加热卷烟的烟芯不经历高温燃烧热解，在低温烘焙热解过程中释放挥发性成分和低温热解产物，与传统卷烟相比减少了侧流烟气（主要是在抽吸间隙期由烟支点燃端阴燃而逸出的烟气）及烟草高温燃烧裂解产生的有害成分，已逐渐成为广大消费者关注的热点。但加热卷烟一方面由于未经历传统卷烟的燃烧热解过程，缺失了传统卷烟在此过程中产生的挥发性香味物质及裂解香气成分，烟草本香不足，香气较为单调；另一方面由于在抽吸时持续受热使得外加的香精香料迅速挥发散尽，香气质量不稳定且香精香料的工业气味明显，抽吸体验不及传统卷烟。
3.通过调配设计出专用于加热卷烟的天然香料是改善加热卷烟的品质和抽吸体验的关键，围绕此问题，许多科研工作者以烟草原料为底物制备具有烟草本香特征的香料，期望能够应用于加热卷烟改善香气质量，如专利cn113355163a公开一种使用多级溶媒分段萃取和分子蒸馏提取津巴布韦烤烟中的低温逸出成分，提升加热卷烟的香气优雅性；专利cn113528240a利用微生物发酵技术处理烟叶和茶叶混合物并提取分离出新型新潜香物质，提升加热卷烟的抽吸品质。而目前处理烟草原料大多使用分离浸提等方法，不进行高温热解，获得的香料同样损失了只有经历高温才会产生的特有香味成分，不利于加热卷烟焦香、烟熏香等香韵的彰显。
4.事实上，烟草原料内包含糖类、有机酸、蛋白质、多酚等可溶性成分和纤维素类不溶性成分，如果能对烟草原料的不同组分进行分级热反应提取分离潜香物质，那么既可实现对烟草原料全组分潜香物质的利用，又可发挥不同组分中香味物质的耦合协同作用，开发出提升加热卷烟抽吸体验的专用香料。


技术实现要素：

5.针对加热卷烟缺少燃烧热解产生的挥发性香味物质及裂解香气成分、香气质量不及传统卷烟的问题，本发明提出一种用于加热卷烟的烟草全组分热反应香料的制备方法及应用，针对烟草不同组分的特点用水热法和裂解法分别提取并进行组配，集成烟草原料丰富的香韵特征。
6.为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种用于加热卷烟的烟草全组分热反应香料的制备方法，包括以下步骤：（1）将烟草原料破碎后分散于反应溶剂中，经水热反应后进行固液分离，得到固相烟草水热焦和滤液，收集滤液后浓缩并冻干，得到产物a；
（2）步骤（1）分离的固相烟草水热焦经干燥后进行微波热解反应，得到热裂解液相成分，冷凝，得到产物b；（3）将步骤（1）的产物a分散于溶剂中得到a溶液，再加入步骤（2）的产物b，充分混合，即得到烟草全组分热反应香料。
7.所述步骤（1）中的烟草原料包括不同类型或产地的片烟、烟叶碎片、烟末、烟梗、烟丝或梗丝中的至少一种，烟草原料破碎至20目；反应溶剂的质量为烟草原料的质量的5~10倍；水热反应的条件为温度190℃~220℃，时间0.5h~10h。进一步的，所述反应溶剂为等离子体活化水与乙醇、甘油或丙二醇中任一种的混合溶液，反应溶剂中等离子体活化水的体积分数为40%~90%。
8.所述步骤（2）中的固相烟草水热焦的干燥温度为80℃~120℃；微波热解反应的氛围为氮气氛围或氧气含量不超过9%的氮气氛围，温度为250℃~600℃，反应时间为5 min ~20min；所述冷凝为两级冷凝，其中第一级冷凝为冰水浴，第二级冷凝采用-20℃~
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50℃的冷阱。
9.所述步骤（3）中的溶剂为等离子体活化水与乙醇或丙二醇中任一种的混合溶液；a溶液中产物a的质量浓度为1%~8%；a溶液的质量为产物b的质量的3~20倍。
10.进一步的，所述步骤（3）的烟草全组分热反应香料经分离加工得到精制的烟草全组分热反应香料。优选地，所述分离加工的方法为膜分离、柱层析、离心或沉淀中的任一种。
11.本发明上述方法制备得到的烟草全组分热反应香料可应用于加热卷烟。
12.优选地，本发明制得的烟草全组分热反应香料以0.05%~2.0%的质量百分比添加到加热卷烟的芯材或烟芯原料中。
13.本发明的有益效果如下：（1）本发明以烟草原料的全组分为底物，对烟草原料的可溶性组分和不可溶性组分进行分级热反应，可最大化提取烟草原料中的香味物质，充分发挥烟草原料全组分的热反应香味成分的协同作用。
14.（2）本发明通过采用水热法和热解法对烟草原料全组分进行热化学反应，可获得包含甲基环戊烯醇酮、3-甲基-2-环戊烯-1-酮、糠醛、糠醇、5-甲基糠醛、3,5-二羟基-2-甲基-4h-吡喃-4-酮、3,5-二羟基-2-甲基-4h-吡喃-4-酮、2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4(h)吡喃-4-酮(ddmp)、4-甲基-2-戊醇、苯甲醇、3-羟基-7,8-二氢-β-紫罗兰醇、丁香醛、水芹醛、γ-丁内酯和4-羟基-β-紫罗兰酮等烟草原料高温热解香味成分的烟草全组分热反应香料，弥补传统加热卷烟在抽吸时缺少高温燃烧裂解产生的香味物质的不足。
15.（3）本发明通过调控烟草原料全组分热反应的溶剂及反应参数，在高温水热过程中使用乙醇、甘油或丙二醇可有效降低木质素热解有害成分的释放；利用对烟草全组分热反应香料的复配，即利用水热反应提取清甜类或烤甜类等香味物质、利用微波热解反应产生焦甜类或焦香类香味物质，从而实现兼具烟草果甜、清甜等优雅香韵特征和焦香、烟熏香及烘焙香等主体香韵特征的复合型香料生产，提升加热卷烟的香气丰富性和谐调性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为实施例1制得的烟草全组分热反应香料的gc-ms总离子流图。
具体实施方式
18.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付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。
19.本发明的实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
20.本发明的实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
21.实施例1本实施例提供一种用于加热卷烟的烟草全组分热反应香料的制备方法及应用，具体包括以下步骤：（1）将产地为河南许昌、品种为中烟100且生产时间为2019年的烤烟烟叶原料破碎至20目后分散于反应溶剂中，其中反应溶剂的质量为烟叶原料的质量的10倍，反应溶剂为体积比7:3的等离子体活化水与甘油混合物；将该反应体系转移至水热反应釜内密封，加热至200℃，热处理2h后将反应釜泄压，对反应体系进行固液分离，得到固相烟草水热焦和滤液，收集滤液，利用旋转蒸发仪浓缩滤液并冻干处理，旋蒸温度为60℃，冷冻干燥温度为-20℃，得到产物a。
22.（2）收集步骤（1）分离得到的固相烟草水热焦，在120℃下干燥后转移至微波热解反应装置，在纯氮气氛围中将微波功率设置为500w，对应的热裂解温度为400℃，时长为20min，随后利用-50℃的冷阱收集热裂解冷凝液，记为产物b。
23.（3）将产物a以5%的质量浓度分散于乙醇溶剂中，再以产物b的质量的3倍与产物b充分混合，即得烟草全组分热反应香料。对所得的烟草全组分热反应香料进行gc-ms成分分析，得到如图1所示的总离子流图，可知该香料中含有甲基环戊烯醇酮、3-甲基-2-环戊烯-1-酮、糠醛、糠醇、5-甲基糠醛、3,5-二羟基-2-甲基-4h-吡喃-4-酮、3,5-二羟基-2-甲基-4h-吡喃-4-酮和2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4(h)吡喃-4-酮(ddmp)等烤甜/焦甜/焦香成分及4-甲基-2-戊醇、苯甲醇、3-羟基-7,8-二氢-β-紫罗兰醇、丁香醛、水芹醛、γ-丁内酯和4-羟基-β-紫罗兰酮等香气物质。
24.（4）将步骤（3）制备的烟草全组分热反应香料以0.5%的质量比，以注射方式施加于加热卷烟的芯材原料中。
25.本实施例制备的烟草全组分热反应香料嗅闻时有清甜味，焦香和烤甜香突出，烟草本香较浓郁。
26.实施例2本实施例提供一种用于加热卷烟的烟草全组分热反应香料的制备方法及应用，具体包括以下步骤：（1）将云烟87的片烟及烟梗破碎至20目后分散于反应溶剂中，其中反应溶剂的质量为烟叶原料的质量的5倍，反应溶剂为体积比7:3的等离子体活化水与乙二醇混合物；将
该反应体系转移至水热反应釜内密封，加热至220℃，热处理5h后将反应釜泄压，对反应体系进行固液分离，得到固相烟草水热焦和滤液，收集滤液，利用旋转蒸发仪浓缩滤液并冻干处理，旋蒸温度为60℃，冷冻干燥温度为-20℃，得到产物a。
27.（2）收集步骤（1）分离得到的固相烟草水热焦，在80℃下干燥后转移至微波热解反应装置，在纯氮气氛围中将微波功率设置为375w，对应的热裂解温度为300℃，时长为6min，随后利用-20℃的冷阱收集热裂解冷凝液，记为产物b。
28.（3）将产物a以5%的质量浓度分散于丙二醇溶剂中，再以产物b的质量的10倍与产物b充分混合，即得烟草全组分热反应香料。
29.（4）将步骤（3）制备的烟草全组分热反应香料以2.0%的质量比，以注射方式施加于加热卷烟的芯材原料中。
30.本实施例制备的烟草全组分热反应香料嗅闻时烟草香明显，果甜和烤甜香韵适中，伴有酸香。
31.实施例3本实施例提供一种用于加热卷烟的烟草全组分热反应香料的制备方法及应用，具体包括以下步骤：（1）将中烟100的加工烟丝及梗丝破碎至20目后分散于反应溶剂中，其中反应溶剂的质量为烟叶原料的质量的8倍，反应溶剂为体积比6:4的等离子体活化水与甘油混合物；将该反应体系转移至水热反应釜内密封，加热至190℃，热处理10h后将反应釜泄压，对反应体系进行固液分离，得到固相烟草水热焦和滤液，收集滤液，利用旋转蒸发仪浓缩滤液并冻干处理，旋蒸温度为60℃，冷冻干燥温度为-20℃，得到产物a。
32.（2）收集步骤（1）分离得到的固相烟草水热焦，在100℃下干燥后转移至微波热解反应装置，在纯氮气氛围中将微波功率设置为750w，对应的热裂解温度为600℃，时长为15min，随后利用-30℃的冷阱收集热裂解冷凝液，记为产物b。
33.（3）将产物a以5%的质量浓度分散于乙醇溶剂中，再以产物b的质量的16倍与产物b充分混合，即得烟草全组分热反应香料。
34.（4）将步骤（3）制备的烟草全组分热反应香料采用柱层析法进行分离，得到精制的烟草全组分热反应香料。
35.其中具体操作为：装柱：采用湿法装柱，称取硅胶60 g 于500 ml烧杯中，加入适量的石油醚搅拌均匀，用超声破清洗机将气泡排除，均匀快速装入长度800 mm，内径26 mm的玻璃层析柱中，并用石油醚充分平衡；洗脱：流动相按照石油醚（200 ml）、乙酸乙酯:乙醇=5:1（400 ml）、乙醇（400 ml）的顺序依次洗脱，流速为3 ml/min；收集：按时间每12 min 收集一管，用自动馏分收集器收集至50 ml试管中，每一极性梯度流动相约收集200 ml。
36.（5）将步骤（4）精制得到的烟草全组分热反应香料以1.0%的质量比，以注射方式施加于加热卷烟的芯材原料中。
37.本实施例制备的烟草全组分热反应香料嗅闻时有较浓烟草香，烘焙香韵明显。
38.实施效果例采用实施例1-3添加了制得的烟草全组分热反应香料的芯材原料，制备加热卷烟，将其分次加入到外周式加热器中，由20人组成的评委评吸小组分别对上述加热卷烟制品与对照品（芯材原料中不添加本发明制备的烟草全组分热反应香料）进行评吸，评吸方案参照
gb 5606.4《卷烟 第4部分：感官技术要求》，经评委评吸后，评价结果如表1所示：表1 各实施例的加热卷烟制品及对照品的评析结果以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。