一种烟草提取物特色风味组群的制备方法与流程

1.本发明属于烟用香料技术领域，具体涉及一种烟草提取物特色风味组群的制备方法。


背景技术：

2.精准调香和数字化产品设计已成为卷烟调香的未来发展趋势。单体香原料在精准调香和数字化产品设计方面体现出较大优势，其不会造成无关干扰，有利于体现香料风味特色。但单体香原料的制备存在明显技术瓶颈，许多重要单体香原料仍依赖于进口。
3.烟用香原料自主研发是行业卷烟调香核心技术的重要组成部分，是影响企业高质量发展的关键因素。加快推进提升烟用香精香料核心技术自主研发和自我保障能力，有利于突破单体香原料制备技术瓶颈，避免对重要单体香原料的过度依赖，保障中式卷烟战略安全。因此，如何突破重要香原料自主开发技术壁垒，已经成为当前烟草行业关注和研究的热点问题。
4.烟草提取物作为中式卷烟调香最重要的香原料之一，具有强化烟草特征香气、提升卷烟感官品质的作用。卷烟企业通过合理利用烟草提取物，可在一定程度上缓解其优质烟叶原料供给不足的矛盾。然而烟草提取物成分复杂，功能多样，在赋予和强化卷烟香味风格的同时，有时会干扰精准调香和数字化产品设计的目标。另外，烟草提取物中多种风味特色并存，与合成香料不同，烟草提取物的各风味特色仍然来源于多种成分的共同作用，一定程度上降低了产品使用的自由度。
5.现有的烟草提取物精细化加工技术，往往以去除杂质为目的，虽然获得的精加工产品质量提升，但产品的功能聚焦程度不够。如何获得“功能聚焦、成分多元”的烟草提取物特色风味组群，充分凸显烟草提取物特色，进而提高同源产品的多样性，为精准调香和数字化产品设计提供更加丰富有效的香原料供给，是烟草提取物精细化加工行业面临的新挑战。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种烟草提取物特色风味组群的制备方法，能够更加充分地拆分烟草提取物风味组分，准确定位、获取烟草提取物特色风味组群。
7.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
8.一种烟草提取物特色风味组群的制备方法，包括以下步骤：将烟草提取物溶液经2～15级膜分离，获得各级膜分离截留液和最后一级膜分离透过液；2～15级膜分离按照膜孔径由大到小顺次进行，所述膜孔径选自微滤、超滤、纳滤中的一种或两种或三种；
9.所述最后一级膜分离透过液通过二维柱色谱拆分为不同紫外吸收性质的二维流分；
10.对所述各级膜分离截留液、二维流分进行感官评价，从中确定能够凸显烟草提取物感官作用特征的组分作为该烟草提取物的特色风味组群。
11.本发明的烟草提取物特色风味组群的制备方法，以烟草提取物为原料，集成膜分离和柱色谱分离的技术优势，优化烟草提取物分离工艺，拆分各功能流分，开发一套涵盖多维膜分离和二维柱色谱分离的烟草提取物精制分离方法，结合感官作用评价获得功能凸显的烟草提取物特色风味组群，将其应用于卷烟加香，能够显著提升卷烟感官品质及产品特色。
12.本发明的烟草提取物特色风味组群的制备方法，具有分离不同分子大小、不同分子极性风味成分的综合能力，与依靠沉淀分离、活性炭脱色、树脂除杂、单独膜分离、单独柱色谱等传统加工方式相比，能够更加充分地拆分烟草提取物风味组分，准确定位烟草提取物特色风味组群，对烟草提取物产品的精细化、多元化具有重要意义。
13.其中，紫外吸收性质一致的流分，代表其具有相似的结构和功能，因此可按照紫外吸收吸收性质的差异对烟草提取物的功能成分进行拆分，从而实现功能聚焦。
14.优选地，所述二维柱色谱中，第一维柱色谱所用填料为葡聚糖凝胶，第二维柱色谱所用填料为c18反相硅胶。
15.进一步优选地，第一维柱色谱分离时，监测第一维流出液的紫外吸收信号，使用2～8个捕集柱分别捕集不同紫外吸收信号的一维流分，捕集柱的洗脱液进入第二维柱色谱，监测第二维流出液的紫外吸收信号，收集得到所述不同紫外吸收性质的二维流分。更优选地，所述紫外吸收信号的紫外检测波长为230nm和/或280nm。在实验中发现，选用230nm和/或280nm的紫外检测波长能够更好地反映烟草提取物的紫外吸收信息。
16.优选地，第一维柱色谱分离、第二维柱色谱分离所使用的洗脱剂为水、乙醇或乙醇水溶液。
17.进一步优选地，第二维柱色谱分离采用梯度洗脱，洗脱剂为10～90％乙醇水溶液，乙醇水溶液的浓度随时间逐渐增大。
18.优选地，所述烟草提取物选自豫烟浸膏、白肋烟提取物、弗吉尼亚烟草提取物中的一种。
19.优选地，采用4级膜分离，4级膜分离依次为50nm陶瓷膜、12nm陶瓷膜或50kda卷式有机膜、5nm陶瓷膜或10kda陶瓷膜、1kda卷式有机膜。
20.优选地，所述烟草提取物溶液的浓度为10wt％～20wt％。该浓度为干物质质量浓度计。
21.优选地，所述感官评价的项目包括以下项目中的多个：香气、丰富性、细腻柔和圆润、杂气、烟气浓度、劲头、口腔刺激、口腔残留、收敛、喉部刺激、喉部干燥、鼻腔刺激、甜味、酸味、苦味、凉味、烤烟烟香、晾晒烟烟香、清香、果香、辛香、木香、青滋香、花香、药草香、豆香、可可香、奶香、膏香、烘焙香、茶香、甜香。对以上多个项目进行感官评价，能够更为准确地获得烟草提取物风味组群。
22.进一步优选地，所述特色风味组群包括所述各级膜分离截留液中的至少一个，以及所述二维流分中的至少一个。
附图说明
23.图1为本发明实施例1中豫烟浸膏第一维柱色谱分离紫外吸收光谱；
24.图2为本发明实施例1中豫烟浸膏第二维柱色谱分离紫外吸收光谱(流分a1-a8)；
25.图3为本发明实施例1中豫烟浸膏第二维柱色谱分离紫外吸收光谱(流分b1-b6)；
26.图4为本发明实施例2中白肋烟提取物第一维柱色谱分离紫外吸收光谱；
27.图5为本发明实施例2中白肋烟提取物第二维柱色谱分离紫外吸收光谱(流分a1-a6)；
28.图6为本发明实施例2中白肋烟提取物第二维柱色谱分离紫外吸收光谱(流分b1-b6)；
29.图7为本发明实施例3中弗吉尼亚烟草提取物第一维柱色谱分离紫外吸收光谱；
30.图8为本发明实施例3中弗吉尼亚烟草提取物第二维柱色谱分离紫外吸收光谱(a1-a4)；
31.图9为本发明实施例3中弗吉尼亚烟草提取物第二维柱色谱分离紫外吸收光谱(b1-b5)。
具体实施方式
32.本发明以烟草提取物为加工对象，综合采用多级膜分离技术与二维柱色谱分离技术对其进行分离，筛选各分离流分，通过感官评价定位烟草提取物特色风味组群。
33.在多级膜分离后获得各级膜分离截留液和最后一级膜分离透过液。最后一级膜分离透过液可视情况进行浓缩处理以方便二维柱色谱的分离。可浓缩至溶液的干物质量为8～10wt％。可以采用反渗透或减压蒸馏的方式。
34.第一维柱色谱分离时，分离参数可通过实验优化确定，例如第一维柱色谱分离中，洗脱剂的流速可以为1-20ml/min，洗脱的时间可以为200min以上。进一步地，洗脱剂的流速为8-10ml/min，洗脱的时间为200-400min。
35.可以依据第一维柱色谱流出液的紫外性质划分情况设置捕集柱的数量，一般为2-8个。例如，针对豫烟浸膏、白肋烟提取物、弗吉尼亚烟草提取物，捕集柱的数量可以为4个，第一捕集柱的终止时间为46-48min，第二捕集柱的终止时间为55-66min，第三捕集柱的终止时间为73-99min，第四捕集柱的终止时间为200-250min。
36.第二维柱色谱的分离参数的确定过程与第一维柱色谱分离一致。例如，洗脱剂的流速可以为8-10ml/min，洗脱的时间可以为100-200min。
37.以下结合实施例对本发明做进一步地说明。葡聚糖凝胶购自瑞典ge healthcare公司，型号为sephadex lh-20，粒径范围(干)为18-111μm。c18反相硅胶购自日本ymc公司，型号为ymc ods-a通用型c18填料，粒径为50μm。
38.以下实施例中，如无特殊说明，“％”均为体积百分数。
39.一、烟草提取物特色风味组群的制备方法的实施例
40.实施例1
41.本实施例的烟草提取物特色风味组群的制备方法，包括以下步骤：
42.(1)用50vol％的乙醇溶液将豫烟浸膏溶解，制成为干物质量为20wt％的豫烟浸膏溶液，离心去除不溶物。
43.(2)取9000g离心后的豫烟浸膏溶液进行四级膜分离：
44.四级膜依次为50nm陶瓷膜、12nm陶瓷膜、5nm陶瓷膜、1kda卷式有机膜，每级膜分离透过液作为下一级膜分离的原料，每级膜分离透过液作为下一级膜分离的原料，同时保留
每级膜分离截留液，最终得到4级膜分离截留液和最后一级膜分离透过液，将4级膜分离截留液依次编号为mj1(1356g)、mj2(876g)、mj3(925g)、mj4(956g)。
45.(3)利用反渗透对最后一级膜分离透过液进行浓缩，浓缩至溶液的干物质量为8wt％，得到浓缩液。
46.(4)取50ml浓缩液进行二维柱色谱分离：
47.首先进行第一维柱色谱分离，填料为葡聚糖凝胶，色谱柱的内径为45mm，色谱柱内装填的葡聚糖凝胶柱的长度为450mm(装填的葡聚糖凝胶的干质量为100g)，洗脱剂为10vol％的乙醇溶液，流速为8ml/min，洗脱时间为400min，依据紫外吸收信号变化情况(紫外检测波长为230nm、280nm，记为波长a、波长b)，将第一维柱色谱的流出液划分为4组不同紫外吸收性质的流出液，如图1所示，其中一维a为第一维柱色谱流出液对波长为230nm的紫外吸收光谱，一维b为第一维柱色谱流出液对波长为280nm的紫外吸收光谱。
48.具体地，设置四根捕集柱，捕集时间划分为：0-46min，46-55min，55-85min，85-250min，收集捕集柱流出液。利用洗脱剂洗脱捕集柱，洗脱液进入第二维色谱柱，第二维柱色谱填料为c18反相硅胶，第二维色谱柱填料为c18反相硅胶，色谱柱的内径为25mm，色谱柱内装填的c18反相硅胶柱的长度为500mm(装填的c18反相硅胶的干质量为65g)，洗脱剂为乙醇溶液，洗脱程序为从10％乙醇溶液(0min)至90％乙醇溶液(100min)梯度洗脱(0-100min，乙醇溶液浓度以每分钟0.8％的量均匀增加)，流速为8ml/min，分离时间为100min，采用试管收集分离流分，每根试管收集15ml洗脱液，分离结束后，依据二维柱色谱分离流分紫外吸收信号情况，将同一紫外吸收峰下对应的流分或无紫外吸收的流分整体进行合并作为一个特色风味组群，共获得组群14个，分别编号为a1-a8，b1-b6。
49.具体地，第二维柱色谱有两根，第一级捕集柱和第三级捕集柱的洗脱液依次进入第一根第二维柱色谱，如图2所示，其中，二维a1为第一根第二维柱色谱流出液对波长为230nm的紫外吸收光谱，二维b1为第一根第二维柱色谱流出液对波长为280nm的紫外吸收光谱，第二级和第四级捕集柱的洗脱液依次进入第二根第二维柱色谱，如图3所示，其中，二维a2为第二根第二维柱色谱流出液对波长为230nm的紫外吸收光谱，二维b2为第二根第二维柱色谱流出液对波长为280nm的紫外吸收光谱。a1-a8、b1-b6流分对应的分离时间如下表1所示。
50.表1 a1-a8及b1-b6的分离时间
51.[0052][0053]
(5)感官作用特征进行评价：
[0054]
用50vol％的乙醇溶液将mj1、mj2、mj3、mj4、a1-a8以及b1-b6配制成干物质量为10wt％的溶液，将各溶液以100ppm的注射量注射到参比卷烟上，恒温恒湿条件下平衡2天，对无添加的参比卷烟和添加了豫烟浸膏分离得到的各流分后的卷烟进行感官特征描述与打分。评价人员为10人，评价结果如表2所示，依据评价结果，选择能够凸显烟草提取物感官作用特征的组分mj1、a1、a3作为豫烟浸膏烟草提取物的特殊风味组群。
[0055]
表2实施例1中豫烟浸膏烟草提取物的特色风味组群感官评价结果
[0056][0057]
由表2可知，豫烟浸膏mj1能够提升参比卷烟烤烟烟香，同时增加烘焙香、甜味、香气、丰富性、细腻柔和圆润度，降低杂气；经二维柱色谱分离获得的组分a1能够提升参比卷烟烤烟烟香、烘焙香，提高甜味，增加香气、丰富性、烟气浓度；经二维柱色谱分离获得的组分a3能够提升烟气浓度、提高烤烟烟香。
[0058]
实施例2
[0059]
本实施例的烟草提取物特色风味组群的制备方法，包括以下步骤：
[0060]
(1)用50％的乙醇将白肋烟提取物溶解为干物质量为15wt％的白肋烟提取物溶液，过滤除不溶物。
[0061]
(2)取9564g过滤后的白肋烟提取物溶液进行四级膜分离：
[0062]
四级膜依次为50nm陶瓷膜、50kda卷式有机膜、5nm陶瓷膜、1kda卷式有机膜，每级膜分离透过液作为下一级膜分离的原料，每级膜分离透过液作为下一级膜分离的原料，同时保留每级膜分离截留液，最终得到4级膜分离截留液和最后一级膜分离透过液，将4级膜分离截留液依次编号为mj1(1730g)、mj2(59.9g)、mj3(2819g)、mj4(2819g)。
[0063]
(3)利用减压蒸馏对最后一级膜分离透过液进行浓缩，浓缩至溶液的干物质量为10wt％，得到浓缩液。
[0064]
(4)取35ml浓缩液进行二维柱色谱分离：
[0065]
首先进行第一维柱色谱分离，填料为葡聚糖凝胶(规格同实施例1)，洗脱剂为水，流速为8ml/min，洗脱时间为200min，依据紫外吸收信号变化情况(紫外检测波长为230nm、280nm，记为波长a、波长b)，将第一维柱色谱的流出液划分为4组不同紫外吸收性质的流出液，如图4所示，其中一维a为第一维柱色谱流出液对波长为230nm的紫外吸收光谱，一维b为第一维柱色谱流出液对波长为280nm的紫外吸收光谱。四根捕集柱的捕集时间划分为：0-48min，48-58min，58-73min，73-200min，收集捕集柱流出液。
[0066]
利用洗脱剂洗脱捕集柱，洗脱液进入第二维色谱柱，第二维柱色谱填料为c18反相硅胶(规格同实施例1)，洗脱剂为乙醇溶液，洗脱程序为从10％乙醇溶液(0min)至90％乙醇溶液(100min)梯度洗脱(0-100min，乙醇溶液浓度以每分钟0.8％的量均匀增加)，流速为8ml/min，分离时间为100min，采用试管收集分离流分，每根试管收集15ml洗脱液，分离结束后，依据二维柱色谱分离流分紫外吸收信号情况(紫外检测波长为230nm、280nm，记为波长a、波长b)，将同一紫外吸收峰下对应的流分或无紫外吸收的流分整体进行合并，共获得组分12个，分别编号为a1-a6，b1-b6。
[0067]
第二维柱色谱有两根，第一级捕集柱和第三级捕集柱的洗脱液依次进入第一根第二维柱色谱，如图5所示，其中，二维a1为第一根第二维柱色谱流出液对波长为230nm的紫外吸收光谱，二维b1为第一根第二维柱色谱流出液对波长为280nm的紫外吸收光谱；第二级和第四级捕集柱的洗脱液依次进入第二根第二维柱色谱，如图6所示，其中，二维a2为第二根第二维柱色谱流出液对波长为230nm的紫外吸收光谱，二维b2为第二根第二维柱色谱流出液对波长为280nm的紫外吸收光谱。
[0068]
a1-a6、b1-b6流分对应的分离时间如下表3所示。
[0069]
表3实施例2的二维流分分离时间
[0070]
流分分离时间/min流分分离时间/mina150-81b175-101a283-141b2103-146a3150-173b3147-166a4175-201b4202-225a5203-214b5227-270a6216-241b6272-293
[0071]
(5)感官作用特征进行评价：
[0072]
各流分溶液以100ppm的注射量注射到参比卷烟上，恒温恒湿条件下平衡2天，对无添加的参比卷烟和添加了豫烟浸膏分离得到的各流分后的卷烟进行感官特征描述与打分，评价人员为11人，评价结果如表4所示，依据评价结果，选择能够凸显烟草提取物感官作用特征的组分mj1、a3、a5、b5作为白肋烟提取物的特殊风味组群。
[0073]
表4实施例2中白肋烟提取物的特色风味组群感官评价结果
[0074][0075][0076]
从表4可以看出，白肋烟提取物经50nm膜分离获得的截留液mj1能够提升参比卷烟烟气晾晒烟烟香，感官特征突出，同时具有降低杂气，显著提高劲头，降低喉部刺激及喉部干燥感等作用。白肋烟提取物经二维柱色谱分离的组分a3能够显著增加参比卷烟的晾晒烟烟香，增加烟气浓度和丰富性；组分a5能增加参比卷烟的丰富性、烟气浓度和劲头；组分b5能够显著增加参比卷烟甜味，增加细腻柔和圆润度。
[0077]
实施例3
[0078]
本实施例的烟草提取物特色风味组群的制备方法，包括以下步骤：
[0079]
(1)用50vol％的乙醇溶液将弗吉尼亚烟草提取物溶解，制成干物质量为11wt％的弗吉尼亚烟草提取物溶液，过滤除不溶物。
[0080]
(2)取5467g过滤后的弗吉尼亚烟草提取物溶液进行四级膜分离：
[0081]
四级膜依次为50nm陶瓷膜、12nm陶瓷膜、10kda陶瓷膜、1kda卷式有机膜，每级膜分离透过液作为下一级膜分离的原料，每级膜分离透过液作为下一级膜分离的原料，同时保
留每级膜分离截留液，最终得到4级膜分离截留液和最后一级膜分离透过液，将4级膜分离截留液依次编号为mj1(487g)、mj2(341.4g)、mj3(301g)、mj4(179g)。
[0082]
(3)利用减压蒸馏对最后一级膜分离透过液进行浓缩，浓缩至溶液的干物质量为8.5wt％，得到浓缩液。
[0083]
(4)取20ml浓缩液进行二维柱色谱分离：
[0084]
首先进行第一维柱色谱分离，填料为葡聚糖凝胶(规格同实施例1)，洗脱剂为水，流速为10ml/min，洗脱时间为400min，依据紫外吸收信号变化情况(紫外检测波长为230nm、280nm，记为波长a、波长b)，将第一维柱色谱的流出液划分为4组不同紫外吸收性质的流出液，如图7所示，其中一维a为第一维柱色谱流出液对波长为230nm的紫外吸收光谱，一维b为第一维柱色谱流出液对波长为280nm的紫外吸收光谱。4组不同紫外吸收性质的流出液进入4根捕集柱，4根捕集柱的捕集时间划分为：0-48min、48-66min、68-99min、99-200min，收集到4组捕集柱流出液。
[0085]
利用洗脱剂洗脱捕集柱，洗脱液进入第二维色谱柱，第二维柱色谱填料为c18反相硅胶(规格同实施例1)，洗脱剂为乙醇溶液，洗脱程序为从10％乙醇溶液(0min)至90％乙醇溶液(100min)梯度洗脱(0-100min，乙醇溶液浓度以每分钟0.8％的量均匀增加)，流速为8ml/min，分离时间为100min，采用试管收集分离流分，每根试管收集15ml洗脱液，分离结束后，依据二维柱色谱分离流分紫外吸收信号情况(紫外检测波长为230nm、280nm，记为波长a、波长b)，将同一紫外吸收峰下对应的流分或无紫外吸收的流分整体进行合并，共获得组分9个，分别编号为a1-a4，b1-b5。
[0086]
第二维柱色谱有两根，第一级捕集柱和第三级捕集柱的洗脱液依次进入第一根第二维柱色谱，如图8所示，其中，二维a1为第一根第二维柱色谱流出液对波长为230nm的紫外吸收光谱，二维b1为第一根第二维柱色谱流出液对波长为280nm的紫外吸收光谱；第二级和第四级捕集柱的洗脱液依次进入第二根第二维柱色谱，如图9所示，其中，二维a2为第二根第二维柱色谱流出液对波长为230nm的紫外吸收光谱，二维b2为第二根第二维柱色谱流出液对波长为280nm的紫外吸收光谱。
[0087]
a1-a4，b1-b5流分对应的分离时间如下表5所示。
[0088]
表5实施例3的二维流分分离时间
[0089]
流分分离时间流分分离时间a149-72b1101-121a274-141b2123-192a3149-172b3202-224a4174-241b4226-262
ꢀꢀ
b5264-293
[0090]
(5)感官作用特征进行评价：
[0091]
用50vol％的乙醇溶液将mj1、mj2、mj3、mj4、a1-a4以及b1-b5配制成干物质量为10wt％的溶液，将各溶液以50ppm的注射量注射到参比卷烟上，恒温恒湿条件下平衡2天，对无添加的参比卷烟和添加了豫烟浸膏分离得到的各流分后的卷烟进行感官特征描述与打分，评价人员为11人，评价结果如表6所示，依据评价结果，选择能够凸显烟草提取物感官作用特征的组分mj1、mj2、mj3、a1、a3作为弗吉尼亚烟草提取物的特殊风味组群。
[0092]
表6实施例3中弗吉尼亚烟草提取物的特色风味组群感官评价结果
[0093][0094]
由表6可知，mj1能够显著提升参比卷烟烘焙香、烤烟烟香，明显提升香气、丰富性，降低杂气、口腔刺激、口腔残留、喉部刺激及干燥感、鼻腔刺激；mj2能够显著提升参比卷烟烘焙香，降低苦味，增加烤烟烟香，提升细腻柔和圆润感，降低口腔刺激及干燥感；mj3获得的截留液能够提升参比卷烟烤烟烟香、酸味，降低苦味，提升香气、细腻柔和圆润度，降低杂气，降低口腔刺激与鼻腔刺激；组分a1能够显著提高参比卷烟烤烟烟香，提升烘焙香、甜香，显著增加香气、丰富性、细腻柔和圆润，降低杂气；组分a3能够增加参比卷烟烤烟烟香、烘焙香、甜香，增加甜味。