抗自由基烟叶醇化剂及其制备、在打叶复烤润叶中的应用

摘要

本发明涉及一种抗自由基烟叶醇化剂及其制备、在打叶复烤润叶中的应用。本发明的醇化剂包括西梅提取物、复合酶制剂以及溶剂。所述西梅提取物含有抗坏血酸、黄酮类化合物和/或儿茶素等天然抗氧化物质。所述复合酶制剂是由α-淀粉酶、纤维素酶、酸性蛋白酶和蔗糖酶中的至少两种酶组成。本发明的醇化剂可以降低烟叶中的自由基和烟碱的含量、加速烟叶自然醇化进程、减少原烟的杂气和刺激性，从而提升香烟的品质、提高香烟吸食的安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及卷烟降焦减害和烟草加工的技术领域。更具体地，本发明涉及 可以降低烟气中的自由基和烟叶中的烟碱含量、加速烟叶自然醇化进程的抗自 由基烟叶醇化剂；以及该醇化剂在打叶复烤润叶中的应用。

背景技术

烟草产品减害化和烟草醇化技术，已逐渐成为了烟草行业关注的焦点。烟 草产品减害化是指降低烟气中焦油含量和有害化学成分。越来越多的研究表 明：香烟成分中对人体健康危害最大的是自由基。因为烟气中的自由基吸入人 体后可以直接或间接地损伤细胞组织，导致疾病和癌变。

为了降低自由基，提高香烟吸食的安全性，可以在烟叶中加入适量的抗氧 化剂。抗氧化剂可以分为合成抗氧化剂和天然抗氧化剂。动物实验表明：合成 抗氧化剂具有一定的毒性和致癌作用，对人体健康存在潜在的危害。因此，开 发天然、高效、安全的天然抗氧化剂，已经成为抗氧化剂发展的必然趋势。

烟叶醇化是卷烟工业提升烟叶品质极为重要的环节。烟叶醇化的实质是烟 叶通过烘烤（或晾晒）和复烤后，在自然条件下或人工强化条件下陈化的过程， 使烟叶内含物发生化学或生物化学变化，减少原烟的杂气和刺激性，降低烟碱 含量。烟叶醇化过程中烟叶内含物转化的主要途径是酶催化，烟叶中内源酶含 量较低，在短时间内难以将烟叶中不协调成分充分转化，使得烟叶自然醇化的 周期长、经济成本高。

因此，开发一种既可以降低烟气中的自由基又降低烟叶中的烟碱含量，同 时加速烟叶自然醇化进程的抗自由基烟叶醇化剂，对提高经济效益和烟草产品 健康化具有广泛而现实的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有烟草醇化技术的不足以及烟草产品健康化的趋 势，提供一种可以加速烟叶自然醇化进程，且同时既可以降低烟气中的自由基 的含量又降低烟碱的含量的烟叶醇化剂。

本发明的另一目的是提供一种制备所述抗自由基烟叶醇化剂的方法，和/ 或将该抗自由基烟叶醇化剂应用于烟叶的打叶复烤润叶工序中的应用。

本发明的技术目的是采用以下技术方案来实现的：

根据本发明的一个方面，提供一种抗自由基烟叶醇化剂，包括西梅提取物、 复合酶制剂以及溶剂。

优选地，所述西梅提取物含有抗坏血酸、黄酮类化合物和/或儿茶素等天 然抗氧化性物质。进一步优选地，所述复合酶制剂选自由α-淀粉酶、纤维素酶、 酸性蛋白酶和蔗糖酶中的至少两种酶组成。

根据本发明的另一个方面，提供一种制备抗自由基烟叶醇化剂的方法，所 述方法包括：

将称量的复合酶制剂溶于水中，待混合均匀后加入西梅提取物；以及

将获得的混合物加入溶剂丙二醇中并混合均匀，即制得所述抗自由基烟叶 醇化剂。

根据本发明的再一个方面，提供所述抗自由基烟叶醇化剂在打叶复烤润叶 工艺中的应用，其中，将所述抗自由基烟叶醇化剂用水或乙醇稀释后，均匀喷 洒在烟叶表面上，再进行润叶工序和后续的烟草加工工序。

优选地，将所述抗自由基烟叶醇化剂以300:1～1000:1的比例用水稀释后， 均匀喷洒在烟叶表面上，再进行润叶工序和后续常规烟草加工工序。

与现有技术相比，本发明可以获得以下有益的技术效果：

1.本发明提供的抗自由基烟叶醇化剂同时含有天然抗氧化物质和复合酶 制剂，由此既可以降低烟气中的自由基、提高香烟吸食的安全性，又可以大幅 度的缩短烟叶自然醇化时间、降低烟碱含量；而且避免合成抗氧化剂对人体健 康存在的潜在危害。

2.本发明的抗自由基烟叶醇化剂中的西梅提取物没有显著抑制复合酶制 剂的酶活性，同时可以显著降低烟气中的自由基。

3.本发明的抗自由基烟叶醇化剂的制备方法简单、生产成本低，可以有 效的提升烟叶品质，且容易大规模工业化生产。此外，该抗自由基烟叶醇化剂 的应用方法比较简单。

具体实施方式

以下结合具体实施方式详细描述本发明。但是，本发明的保护范围并不限 于以下具体描述的优选实施方式。

根据本发明的一个方面，提供一种抗自由基烟叶醇化剂，包括西梅提取物、 复合酶制剂和溶剂。

通常，酶在特定的环境下会产生不同的效果。例如，在存在自由基抑制剂 （例如抗氧化剂）的环境中，酶的活性将会受到不同程度的抑制，无法显示出 酶的活性或者降低酶的活性。正因为如此，目前市面上所销售的烟草醇化剂都 只起到醇化效果、而没有降低自由基的功效，这是因为难以获得抗氧化剂和酶 共存且同时具有抗自由基效果和醇化效果的复合制剂。但是，本发明通过大量 的试验研究，意料之外地发现作为天然抗氧化剂的西梅提取物对复合酶制剂并 无明显抑制作用，由此将西梅提取物与复合酶制剂混合后可以获得在提高醇化 效果的同时还能起到降低自由基的效果。

本发明的西梅提取物可以是目前可获得的任何西梅提取物，例如，可以是 采用目前公知的水浸提或醇浸提法所制得的西梅提取物。例如，由美国贝尔香 精香料公司销售的西梅提取物（商品号为121.81204）。优选地，本发明的西 梅提取物是通过如下步骤来制备的：将西梅在粉碎机中粉碎打浆，剔除西梅核， 通过过筛例如60目标准筛来分离固体物；将以分离固体物后的西梅浆与乙醇 的重量比为1:5-10的比例进行浸提；将浸提后的浆料过滤，得到包含西梅提 取物的乙醇浸提溶液；以及将该浸提溶液中的乙醇通过减压蒸馏后即得西梅提 取物。

经过上述提取方法制备的西梅提取物含有多酚类、黄酮类化合物、植酸以 及大量的维生素A、C、E和硒等天然抗氧化剂。根据其中含有的有效抗氧化 剂含量指标，可以将西梅提取物分为10%、15%、25%、50%等不同级别。根 据本发明优选的实施方式，本发明所采用的西梅提取物含有抗坏血酸、黄酮类 化合物和/或儿茶素等天然抗氧化剂。根据进一步优选的实施方式，本发明所 采用的西梅提取物含有抗坏血酸、黄酮类化合物和儿茶素等天然抗氧化剂。

根据本发明的优选实施方式，所述的复合酶制剂由α-淀粉酶、纤维素酶、 酸性蛋白酶和蔗糖酶中的至少两种组成。进一步优选，所述复合酶制剂由α- 淀粉酶、纤维素酶、酸性蛋白酶和蔗糖酶组成。所述复合酶制剂中各组成成分 的含量没有特别限制，可以依据实际应用的需要而调整各组分的含量。

根据本发明的优选实施方式，本发明所述的抗自由基烟叶醇化剂使用水和 /或丙二醇作为溶剂。更优选，使用水和丙二醇的混合物作为溶剂。进一步优 选，作为溶剂的水与丙二醇的重量比为1:4。

根据本发明的优选实施方式，基于所述抗自由基烟叶醇化剂的总重量，所 述烟叶醇化剂包括0.1～15重量%α-淀粉酶、0.5～10重量%纤维素酶、0.5～ 15重量%酸性蛋白酶、0.5～10重量%蔗糖酶、5～30重量%西梅提取物、5～ 30重量%水和10～70重量%丙二醇。

进一步优选地，基于所述抗自由基烟叶醇化剂的总重量，所述烟叶醇化剂 包括0.32～10.56重量%α-淀粉酶、0.89～8.69重量%纤维素酶、0.72～11.87 重量%酸性蛋白酶、0.45～9.43重量%蔗糖酶、4.24～23.12%西梅提取物、8.65～ 25.25重量%水和17.36～63.41重量%丙二醇。

根据本发明的另一方面，提供一种制备抗自由基烟叶醇化剂的方法，该方 法包括：

将称量的复合酶制剂溶于水中，待混合均匀后加入西梅提取物；以及

将获得的混合物加入溶剂丙二醇中并混合均匀，即制得所述抗自由基烟叶 醇化剂。

根据本发明的另一方面，提供所述抗自由基烟叶醇化剂在打叶复烤润叶中 的应用，其中，将所述抗自由基烟叶醇化剂用水或乙醇稀释后，均匀喷洒在烟 叶表面上，再进行润叶工序和后续的烟草加工工序。

优选地，所述稀释是用水以300:1～1000:1的比例稀释成抗自由基的烟叶 醇化剂溶液。

进一步优选地，所述润叶工序的温度控制为55±3℃。进一步优选地，所 述润叶工序包括一级润叶和二级润叶，一级润叶与二级润叶加水分配比为3:2， 且二级润叶后的烟叶含水率达到17.0～19.0%。

根据本发明的抗自由基烟叶醇化剂克服了现有的醇化剂不能同时具有抗 自由基效果和醇化效果，通过将西梅提取物与由α-淀粉酶、纤维素酶、酸性蛋 白酶和蔗糖酶中的至少两种组成的复合酶混合来制备本发明的抗自由基烟叶 醇化剂，其可以加速烟叶自然醇化进程，同时降低烟气中的自由基和烟碱含量。 另外，本发明的抗自由基烟叶醇化剂的制备方法简单、生产成本低，可以有效 的提升烟叶品质，且容易大规模工业化生产。

实施例

以下通过具体实施例进一步描述本发明。

实施例1：抗自由基烟叶醇化剂A的制备

称取2.98gα-淀粉酶、1.26g纤维素酶、2.37g酸性蛋白酶、0.84g蔗糖酶、 14.54g西梅提取物（由美国贝尔香精香料公司购买，商品号为121.81204，有 效的抗氧化剂活性成分的含量为2g）、16.72g的水和61.29g的丙二醇。首先 将称量的酶溶解于水中，待混合均匀后加入西梅提取物，然后在溶剂丙二醇中 混合均匀，即制得100g的抗自由基烟叶醇化剂A。

比较例1：抗自由基烟叶醇化剂B的制备

称取2.98gα-淀粉酶、1.26g纤维素酶、2.37g酸性蛋白酶、0.84g蔗糖酶、 1.21g丁基羟基茴香醚（BHA，由丹尼斯克公司（Danisco）购买）、0.79g二丁 基羟基甲苯（BHT，由南京迈达新材料科技有限公司购买）、16.72g的水、和 73.83g丙二醇。

首先将称量的酶溶解于水中，待混合均匀后加入称量的BHA和BHT，然 后在溶剂丙二醇中混合均匀，即制得100g的抗自由基烟叶醇化剂B。

实施例2：抗自由基烟叶醇化剂C的制备

称取3.69gα-淀粉酶、1.57g纤维素酶、2.76g酸性蛋白酶、0.98g蔗糖酶、 16.54g西梅提取物（由美国贝尔香精香料公司购买，商品号为121.81204，有 效的抗氧化剂活性成分的重量含量为14%）、18.72g水、和55.74g丙二醇。

首先将称量的酶溶解于水中，待混合均匀后加入西梅提取物，然后在溶剂 丙二醇中混合均匀，即制得100g抗自由基烟叶醇化剂C。

比较例2：抗自由基烟叶醇化剂D的制备

称取3.69gα-淀粉酶、1.57g纤维素酶、2.76g酸性蛋白酶、0.98g蔗糖酶、 16.54g迷迭香提取物（由森普诺公司购买，其抗氧化剂活性成分的重量含量 为14%）、18.72g的水、和55.74g的丙二醇。

首先将称量的酶溶解于水中，待混合均匀后加入迷迭香提取物，然后在溶 剂丙二醇中均匀混合，即制得100g的抗自由基烟叶醇化剂D。

实施例3：润叶处理和醇化处理

1.润叶处理

从打叶复烤线上称取20kg的C3F级烟叶，将烟叶平均分成2份。其中一 份作为对照样品，直接进行润叶工序和后续常规烟草加工工艺；另一份作为处 理样品，将上述实施例1-2、比较例1-2中所制备的抗自由基烟叶醇化剂分别 稀释后，均匀喷洒在烟叶表面上，再进行润叶工序和后续的常规烟草加工工序。

对照样品和处理样品的润叶工序的温度都被控制为55±3℃，一级润叶与 二级润叶加水分配比例为3:2，使二级润叶出口的烟叶含水率为18.0±1重量%。

2.醇化处理

从烟叶包装入库贮存为起始醇化时间，每隔2个月取样一次，每次取样 0.5kg，取样共3次。

3.总氮、还原糖、烟碱以及自由基的含量测定

采用中国国家烟草行业标准测试方法《YC/T161-2002烟草及烟草制品中 总氮的测定-连续流动法》、《YC/T159-2002烟草及烟草制品中水溶性糖的测定 -连续流动法》、《YC/T160-2002烟草及烟草制品中总植物碱的测定-连续流动 法》分别测定测试烟叶中的总氮、还原糖和烟碱的含量。

烟气中的自由基含量用电子自旋共振波谱法（ESR）分析。采用德国 BRUKER公司生产的ESR波普仪（BRUKER D-SRC顺磁共振仪）测定。在 收集香烟烟气时，建立程序式吸烟机吸烟过程中，采取每口吸烟2或2.5s，每 30或60s为一个周期，吸烟压力在2s内逐渐升高及降低，吸烟机真空度最高 为0.025MPa，实际吸烟长度视样品而定，吸烟次数一般为9～10次，进行烟 气收集。

仪器测试参数如下：

样品中自由基的收集温度控制在8～10℃；烟气中的粒相自由基由剑桥滤 纸进行收集，气相自由基则由自由基捕获剂PBN（N-tert-Butyl-a-phenyl-nitrone） 溶液进行收集。

ESR仪器参数：CF：3.385G，SW：200G，MA：1G，SP：20MV；

测定参数：气相：扫描一次，放大倍数：8×10⁴；

粒相：扫描五次，放大倍数：5×10⁵。

其中，表1.1和表1.2分别是使用实施例1和比较例1所制备的抗自由基 烟叶醇化剂A和B进行烟叶醇化后的测试结果。

表1.1使用抗自由基烟叶醇化剂A处理的烟叶分析结果

其中，表1.1中符号Ⅰ表示第一次取样；Ⅱ表示第二次取样；Ⅲ表示第三 次取样。总氮、总糖和烟碱变化率都是处理样相对于对应的对照样计算的变化 率。由表1.1可以看出：所述烟叶经本发明的醇化剂的醇化处理后，3次供测 试烟叶中的总氮、总糖、烟碱以及烟气中自由基含量的减少量明显大于自然醇 化的烟叶中总氮、总糖、烟碱以及烟气中自由基含量的减少量。因此，本发明 的抗自由基烟叶醇化剂，可以同时显著降低烟气中的自由基和烟叶中的烟碱含 量、加速烟叶自然醇化进程。

表1.2使用抗自由基烟叶醇化剂B处理的烟叶分析结果

其中，表1.2中符号Ⅰ–第一次取样、Ⅱ–第二次取样、Ⅲ–第三次取样。 总氮、总糖和烟碱变化率都是处理样相对于对应的对照样计算的变化率。由表 1.2与表1.1中的总氮、总糖、烟碱含量以及自由基含量的变化率数据比较可 以看出：虽然使用合成抗氧化剂的抗自由基烟叶醇化剂B在自由基的减少量 上明显更优，但是关乎卷烟吸味的一些重要指标，即总氮、总糖、烟碱含量的 变化率上则明显低于本发明的抗自由基烟叶醇化剂B所产生的效果，而且所 测试的总氮、总糖、烟碱含量仅比对照样稍微降低。因此，可以预见合成抗氧 化剂对复合酶制剂有显著的抑制作用，而本发明所使用的西梅提取物则未显示 出对复合酶制剂的明显抑制作用。

实施例4：使用抗自由基烟叶醇化剂C和D进行润叶处理和醇化处理

除了从某地打叶复烤线上选取20Kg的B3F级烟叶以外，其它采用与实 施例3相同的方式和条件进行润叶和醇化处理。

表2.1使用抗自由基烟叶醇化剂C处理的烟叶分析结果

表2.1中符号Ⅰ–第一次取样、Ⅱ–第二次取样、Ⅲ–第三次取样。总氮、 总糖和烟碱变化率都是处理样相对于对应的对照样计算的变化率。由表2.1可 以看出：所述烟叶经本发明的醇化剂醇化处理后，3次供试烟叶中的总氮、总 糖、烟碱以及烟气中自由基含量的减少量明显大于自然醇化。因此，本发明的 抗自由基烟叶醇化剂，可以降低烟气中的自由基和烟叶中的烟碱含量、加速烟 叶自然醇化进程、减少原烟的杂气和刺激性，从而提升香烟的品质、提高香烟 吸食的安全性。

表2.2使用抗自由基烟叶醇化剂D处理的烟叶分析结果

表2.2中符号Ⅰ-第一次取样、Ⅱ-第二次取样、Ⅲ-第三次取样。总氮、总 糖和烟碱变化率都是处理样相对于对应的对照样计算的变化率。从表2.1和表 2.2的对比可以看出：天然抗氧化剂迷迭香提取物与酶制剂复配后，其烟叶醇 化效果（包括总糖、总氮和盐碱减少量）与对照样相比有明显的改善。但是， 其与本发明的西梅提取物与酶制剂复配的配方相比，烟叶醇化效果较差，而且 在消除自由基的效果上明显不如本发明的西梅提取物与酶制剂复配的配方组 合物。这表明：与本发明的西梅提取物与酶制剂复配的组合物相比，迷迭香提 取物作为抗氧剂表现出更为明显的抑制酶的活性，即使迷迭香提取物的抗自由 基活性方面明显低于西梅提取物的抗自由基活性。

综上，根据本发明的抗自由基烟叶醇化剂通过将西梅提取物与酶制剂复 配，不但没有抑制或显著抑制酶制剂的活性，相反在能够缩短烟叶醇化时间的 基础上更能消除自由基。与其它采用天然抗氧化剂或合成抗氧化剂的配方相 比，在烟叶醇化效果和抗自由基活性方面表现出明显的优点。