本發明涉及一種高香氣煙草提取物的制備方法，屬于煙草添加劑技術領域。
背景技術：
近年來，隨著《煙草控制框架公約》的生效實施，以及世界各國公共場所吸煙禁令范圍的逐步擴大，加之消費者對自身健康的日益關注，低焦油卷煙產品的研發變得日益重要。但與此同時也不可避免的出現卷煙香氣和吃味下降的現象，而卷煙加香是提高香吃味的一種重要方法。
煙草提取物是從煙草中提取而來，含有煙草本源致香物質，與其它天然香料相比，煙草提取物與卷煙的諧調性更好，能夠提升煙香、增加滿足感。制備富含揮發性、半揮發性致香成分的高香氣煙草提取物，添加到卷煙中可以使小分子致香物質原型轉移，減少香料損失，最大限度的保持煙草特有的香吃味。
煙草提取物的制備方法常見的有溶劑萃取法、亞臨界萃取法和超聲波輔助提取法等。目前市售的煙草提取物大多采用乙醇連續萃取法制備，這種方法存在兩大缺點：①提取過程中部分天然香氣損失，產品香氣較弱；②產品中除香氣成分外，還有果膠、蛋白質、半纖維素類物質，這些物質在卷煙燃吸過程中會裂解產生一些有害成分，同時增加抽吸的刺激性和雜氣，影響感官品質(宋鵬.微生物發酵降低卷煙煙氣中有害成分及提高卷煙質量的研究[D].西安:西北大學,2008.；池敬姬,等.煙葉主要化學指標及其評吸質量間的相關性分析[J].延邊大學農學學報,2006,28(3):208-210.)。公布號CN101570717A的發明專利公開了一種煙草提取物的制備方法，其以煙末為原料，經酸性條件酶解、超聲波提取、過濾、層析柱分離、減壓濃縮步驟制得煙草提取物。與傳統提取方法相比，該方法利用纖維素酶降解部分纖維素，減小了纖維素對卷煙口感的影響，采用超聲波提取，溫度較低、用時短，再通過層析柱分離富集香味成分。但是以水做提取溶劑，中小極性的致香成分不能充分溶出，反倒是果膠、蛋白質、多糖等對卷煙抽吸效果不利的成分被提取出來，而且酶解是在酸性條件下進行，之后用水在酸性條件下提取會導致部分酸性和中性致香成分的損失，即使之后采用柱層析技術分離富集香味成分，但因前期提取步驟已造成中小極性香味成分損失，該方法制備的煙草提取物還是存在不足，而且柱層析分離的工藝復雜，操作較為繁瑣。公布號CN103720031A的發明專利以濃度70％～95％的乙醇為溶劑，添加0.5％～3％煙草質量的磷酸或硫酸，在60～90℃下加熱回流提取，過濾、沉清，上清液減壓濃縮得到煙草提取物。相較單一溶劑提取法，該方法在酸性條件下用高濃度乙醇提取，能使煙草中的酸性致香成分有效溶出，但是會損失部分堿性致香成分及煙堿，且提取溫度較高，會對煙草中的熱敏性、易氧化物質造成破壞，并且所得煙草提取物未經精細化分離，含有較多大分子、高沸點難揮發物質，加之煙堿含量低，對低焦油卷煙補香效果不顯著。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種高香氣煙草提取物的制備方法，該方法利用美拉德反應提高煙香，并采用低溫萃取，結合膜分離和分子蒸餾雙重分離的方法，有效富集煙草中致香成分，去除提取物中果膠、蛋白質、半纖維素等大分子物質以及糖類、長鏈脂肪烴衍生物等高沸點物質。
為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：
一種高香氣煙草提取物的制備方法，包括以下步驟：
1)在煙草原料中加入丙二醇，靜置后于80～140℃下烘烤0.5～1.5h；
2)粉碎，在粉料中加入浸提溶劑，于溫度-20～40℃下浸提4～12h；
3)分離出浸提液，過超濾膜，收集透過液并去除溶劑，得到濃縮物；
4)濃縮物用分子蒸餾法二次分離，蒸餾溫度為室溫至40℃，蒸餾壓力0.01～0.1mbar，收集輕組分，即為高香氣煙草提取物。
步驟1)中丙二醇的用量為煙草原料質量的5％～20％。
步驟1)中靜置為密封靜置，靜置時間6～12h，以使煙葉充分吸收丙二醇。
步驟2)中浸提溶劑為濃度95％(V/V，下同)以上乙醇。粉料與浸提溶劑的質量比為1:6～10。
步驟3)中浸提液過超濾膜之前可先過孔徑50～200nm的微濾膜。
步驟3)中超濾膜的孔徑為截留分子量5～10kD。
步驟3)中去除溶劑可采用減壓蒸餾法。
本發明的有益效果：
本發明采用烘烤工藝對煙草原料進行預處理，能夠促使煙草自身的還原糖與含氮化合物發生美拉德(Maillard)反應，產生吡喃酮類、呋喃酮類等物質，提高烘烤香，并降低還原糖含量。在煙葉中加入丙二醇能夠避免烘烤溫度過高導致煙葉焦糊帶來不良氣息。同時采用膜分離-分子蒸餾雙重分離工藝能夠有效去除蛋白質、果膠、半纖維素等大分子物質及糖類、長鏈脂肪烴衍生物等高沸點難揮發物質，并分離富集煙草中的特征致香成分，如巨豆三烯酮、二氫大馬酮、新植二烯、苯甲醇、苯乙醇、法尼基丙酮和吡喃酮類、呋喃酮類等。整個提取操作在較低溫度下進行，能夠有效避免煙草中低沸點、熱敏性特征致香成分損失，保持煙草本香。所得煙草提取物在使用時烘烤香和煙草本香濃郁，透發性好，能改善卷煙的抽吸品質，同時還能提供一定量的煙堿來滿足消費者的生理需求。
本發明中高香氣煙草提取物的制備工藝簡單，操作簡便，適于工業化生產及應用。
具體實施方式
下述實施例僅對本發明作進一步詳細說明，但不構成對本發明的任何限制。
實施例1
本實施例中高香氣煙草提取物的制備方法，包括以下步驟：
1)稱取1kg烤煙原料，將原料置于SY-III-A型實驗用煙草處理機中，均勻噴加原料質量6％的丙二醇，密封放置11h使煙葉充分吸收，然后加熱至90℃烘烤1.5h；
2)將烘烤后的原料粉碎至100目，并加入濃度95％乙醇浸提，料液質量比1:9，浸提溫度-20℃，時間12h；提取結束后，用400目濾布濾出浸提液，濾渣加溶劑再提取一次，合并兩次浸提液；
3)浸提液用5kD超濾膜進行分離，收集透過液并減壓蒸餾至無低沸點溶劑為止，得到濃縮物；
4)采用分子蒸餾法對上述濃縮物進行二次分離，蒸餾溫度40℃，壓力0.1mbar，收集輕組分，即為高香氣煙草提取物。
實施例2
本實施例中高香氣煙草提取物的制備方法，包括以下步驟：
1)稱取烤煙原料，在烤煙原料上均勻噴加原料質量18％的丙二醇，密封放置9h使煙葉充分吸收，然后加熱至130℃烘烤0.5h；
2)將烘烤后的原料粉碎至80目，并加入無水乙醇浸提，料液質量比1:6，浸提溫度0℃，時間10h；提取結束后，用400目濾布濾出浸提液，濾渣加溶劑再提取一次，合并兩次浸提液；
3)浸提液用10kD超濾膜進行分離，收集透過液并減壓蒸餾至無低沸點溶劑為止，得到濃縮物；
4)采用分子蒸餾法對上述濃縮物進行二次分離，室溫下蒸餾，蒸餾壓力0.01mbar，收集輕組分，即為高香氣煙草提取物。
實施例3
本實施例中高香氣煙草提取物的制備方法，包括以下步驟：
1)稱取1kg烤煙原料，將原料置于SY-III-A型實驗用煙草處理機中，均勻噴加原料質量20％的丙二醇，密封放置7h使煙葉充分吸收，然后加熱至140℃烘烤0.5h；
2)將烘烤后的原料粉碎至80目，并加入無水乙醇浸提，料液質量比1:8，浸提溫度30℃，時間6h；提取結束后，用400目濾布濾出浸提液，濾渣加溶劑再提取一次，合并兩次浸提液；
3)浸提液用8kD超濾膜進行分離，收集透過液并減壓蒸餾至無低沸點溶劑為止，得到濃縮物；
4)采用分子蒸餾法對上述濃縮物進行二次分離，蒸餾溫度30℃，壓力0.05mbar，收集輕組分，即為高香氣煙草提取物。
實施例4
本實施例中高香氣煙草提取物的制備方法，包括以下步驟：
1)稱取烤煙原料，在烤煙原料上均勻噴加原料質量12％的丙二醇，密封放置8h使煙葉充分吸收，然后加熱至110℃烘烤1h；
2)將烘烤后的原料粉碎至40目，并加入濃度95％乙醇浸提，料液質量比1:8，室溫下浸提12h；提取結束后，用400目濾布濾出浸提液，濾渣加溶劑再提取一次，合并兩次浸提液；
3)浸提液用8kD超濾膜進行分離，收集透過液并減壓蒸餾至無低沸點溶劑為止，得到濃縮物；
4)采用分子蒸餾法對上述濃縮物進行二次分離，蒸餾溫度30℃，壓力0.03mbar，收集輕組分，即為高香氣煙草提取物。
實施例5
本實施例中高香氣煙草提取物的制備方法，包括以下步驟：
1)稱取1kg烤煙原料，將原料置于SY-III-A型實驗用煙草處理機中，均勻噴加原料質量5％的丙二醇，密封放置12h使煙葉充分吸收，然后加熱至80℃烘烤1.5h；
2)將烘烤后的原料粉碎至200目，并加入濃度95％乙醇浸提，料液質量比1:10，浸提溫度40℃，時間4h；提取結束后，用400目濾布濾出浸提液，濾渣加溶劑再提取一次；
3)合并兩次浸提液，先過孔徑200nm的微濾膜，透過液再過截留分子量10kD的超濾膜，收集超濾透過液，減壓蒸餾至無低沸點溶劑，得到濃縮物；
4)采用分子蒸餾法對上述濃縮物進行二次分離，蒸餾溫度40℃，壓力0.05mbar，收集輕組分，即為高香氣煙草提取物。
實施例6
本實施例中高香氣煙草提取物的制備方法，包括以下步驟：
1)稱取1kg烤煙原料，將原料置于SY-III-A型實驗用煙草處理機中，均勻噴加原料質量15％的丙二醇，密封放置6h使煙葉充分吸收，然后加熱至120℃烘烤0.5h；
2)將烘烤后的原料粉碎至20目，并加入無水乙醇浸提，料液質量比1:10，浸提溫度20℃，時間8h；提取結束后，用400目濾布濾出浸提液，濾渣加溶劑再提取一次；
3)合并兩次浸提液，先過孔徑50nm的微濾膜，透過液再過截留分子量5kD的超濾膜，收集超濾透過液，減壓蒸餾至無低沸點溶劑，得到濃縮物；
4)采用分子蒸餾法對上述濃縮物進行二次分離，室溫下蒸餾，蒸餾壓力0.01mbar，收集輕組分，即為高香氣煙草提取物。
實施例7
本實施例中高香氣煙草提取物的制備方法，包括以下步驟：
1)稱取1kg烤煙原料，將原料置于SY-III-A型實驗用煙草處理機中，均勻噴加原料質量7％的丙二醇，密封放置10h使煙葉充分吸收，然后加熱至100℃烘烤1h；
2)將烘烤后的原料粉碎至40目，并加入濃度95％乙醇浸提，料液質量比1:8，浸提溫度10℃，時間10h；提取結束后，用400目濾布濾出浸提液，濾渣加溶劑再提取一次；
3)合并兩次浸提液，先過孔徑100nm的微濾膜，透過液再過截留分子量8kD的超濾膜，收集超濾透過液，減壓蒸餾至無低沸點溶劑，得到濃縮物；
4)采用分子蒸餾法對上述濃縮物進行二次分離，蒸餾溫度30℃，壓力0.02mbar，收集輕組分，即得。
對比例(常規加熱提取)
本對比例中煙草提取物由以下步驟制備得到：
1)稱取1kg的烤煙原料，采用溶劑浸提法進行提取，溶劑為濃度95％乙醇，料液質量比1:10，加熱回流提取2h，提取結束后，用400目濾布濾出浸提液，濾渣加溶劑再提取一次；
2)合并兩次浸提液，減壓蒸餾至無溶劑，得到煙草浸膏；
3)在煙草浸膏中加入10倍質量、濃度95％乙醇，充分溶解后將溶液于-5℃下靜置20h，待不溶物充分析出，趁冷抽濾，濾液減壓蒸餾至無溶劑為止，得到煙草凈油。
上述實施例及對比例中所用丙二醇、乙醇均為食品級。
試驗例
1、揮發性、半揮發性成分分析及對比
采用GC/MS對實施例1及對比例制備的煙草提取物進行成分分析，結果見下表1。
表1 GC/MS分析結果
由表1可知，實施例1中低溫提取的煙草提取物經膜分離-分子蒸餾雙重分離后，致香成分含量明顯高于加熱提取的煙草凈油，如煙堿含量高出31.9771μg/mg，巨豆三烯酮含量是對比例的2.8倍，苯甲醇、苯乙醇、5,6-二氫-2H-吡喃-2-酮等在對比例中未檢出，但實施例1中的含量卻較高。另外，實施例1中亞麻酸甲酯、棕櫚酸乙酯等沸點較高物質的含量有所下降。正是由于苯甲醇、巨豆三烯酮、新植二烯、5,6-二氫-2H-吡喃-2-酮、4-羥基-β-二氫大馬酮、香葉基丙酮等致香物質的存在及其有機組合，才使本發明煙草提取物具備高香氣等特點，起到增香增濃增加滿足感的作用。
2、還原糖含量測定及對比
借鑒行業標準YC/T 159-2002《煙草及煙草制品水溶性糖的測定連續流動法》，對實施例及對比例中煙草提取物進行還原糖含量測定，結果見下表2。
表2煙草提取物中還原糖含量對比
由表2可知，實施例1～4中煙草提取物的還原糖含量(1.15％～3.32％)明顯低于對比例(34.82％)，表明本發明采用低溫萃取法制備煙草提取物能夠大大降低還原糖含量，使其更適用于卷煙濾嘴加香。
3、加香效果對比
試驗組1：采用在濾棒內加香線的方式加香；以濃度95％乙醇為溶劑，將實施例1制備的高香氣煙草提取物配制成質量濃度20％的溶液，浸涂濾棒軸心的芯線，干燥后用濾棒成型機制成含有中線的功能濾棒。對照組1：采用相同絲束、成型紙制成不含中線的普通濾棒。將兩種濾棒采用相同接裝紙分別接裝在相同葉組配方、相同卷煙紙卷制的低焦油卷煙上。
試驗組2：以濃度95％乙醇為溶劑，將實施例2制備的高香氣煙草提取物配制成質量濃度40％的溶液，浸涂濾棒軸心的芯線，干燥后用濾棒成型機制成含有中線的功能濾棒。對照組2：采用相同絲束、成型紙制成不含中線的普通濾棒。將兩種濾棒采用相同接裝紙分別接裝在相同葉組配方、相同卷煙紙卷制的卷煙上。
試驗組3：以濃度95％乙醇為溶劑，將實施例3制備的高香氣煙草提取物配制成質量濃度5％的溶液，將該溶液以5wt％的比例加入到三醋酸甘油酯中，并噴灑到濾棒絲束中，按照常規工藝制成加香的卷煙濾棒。對照組3：采用相同絲束、成型紙制成不加香的普通濾棒。將兩種濾棒采用相同接裝紙分別接裝在相同葉組配方、相同卷煙紙卷制的卷煙上。
試驗組4：采用環形濾棒內包裹同心圓小濾棒的復合濾棒，并在中心小濾棒的成型紙上涂布香料的方式加香；以濃度95％乙醇為溶劑，將實施例4制備的高香氣煙草提取物配制成質量濃度30％的溶液，涂布在濾棒成型紙上，干燥后按常規工藝卷制成小濾棒，以小濾棒為中心卷制成常規尺寸的濾棒。對照組4：采用相同絲束、普通成型紙制成不含同心圓小濾棒的普通濾棒。將兩種濾棒采用相同接裝紙分別接裝在相同葉組配方、相同卷煙紙卷制的卷煙上。
試驗組5：將實施例5制備的高香氣煙草提取物用丙二醇-乙醇混合溶劑(質量比1:1)稀釋至質量濃度為1％，按照再造煙葉質量0.8％的比例均勻噴加到再造煙葉上，密封，于室溫下放置6h；將再造煙葉切絲后按10wt％的比例均勻摻入烤煙型卷煙配方煙絲中。對照組5：采用同種再造煙葉，添加等量對比例制備的煙草凈油，等比例摻配至同種配方煙絲中。試驗組及對照組均采用常規方法制成卷煙。
試驗組6：稱取0.05g實施例6制備的高香氣煙草提取物，用丙二醇-乙醇混合溶劑(質量比2:1)稀釋至5g，將稀釋液均勻噴加在1kg膨脹梗絲中，密封，于室溫下放置6h，再按15wt％的比例均勻摻入到烤煙型卷煙配方煙絲中。對照組6：添加15wt％同種未使用煙草提取物的膨脹梗絲的同種烤煙型卷煙配方煙絲。試驗組及對照組均采用常規方法制成卷煙。
試驗組7：1)按照再造煙葉質量0.01％的比例取實施例7中高香氣煙草提取物，用丙二醇-乙醇混合溶劑(質量比1:2)稀釋后均勻噴加至再造煙葉上，密封，室溫下放置6h以上；在生產線上，按原有工藝，將加香后的再造煙葉按6wt％的比例與配方葉片混合，回潮、切絲；2)按膨脹梗絲質量0.002％的比例取實施例7中煙草提取物，用丙二醇-乙醇混合溶劑(質量比1:4)稀釋后均勻噴加至膨脹梗絲上，密封，室溫下放置6h以上；按原有工藝將加香后的膨脹梗絲按10wt％的比例均勻摻入按1)生產的配方煙絲中。對照組7：添加相同量同種未使用煙草提取物的再造煙葉和梗絲的同種卷煙配方煙絲。試驗組及對照組均采用常規方法制成卷煙。
上述各試驗組和對照組卷煙各自密封，分別于溫度22±1℃、相對濕度60±2％環境中平衡48h，由卷煙感官評價小組評吸，結果見下表3。
表3卷煙感官質量對比評吸結果
由表3可知，與對照組卷煙相比，試驗組卷煙的香氣量均明顯增加，煙草本香和烘烤香明顯增強，諧調性好，雜氣減輕，刺激減小，余味舒適，滿足感明顯增加，整體吸食品質得到提高。