本发明涉及一种高香气烟草提取物的制备方法，属于烟草添加剂技术领域。
背景技术：
近年来，随着《烟草控制框架公约》的生效实施，以及世界各国公共场所吸烟禁令范围的逐步扩大，加之消费者对自身健康的日益关注，低焦油卷烟产品的研发变得日益重要。但与此同时也不可避免的出现卷烟香气和吃味下降的现象，而卷烟加香是提高香吃味的一种重要方法。
烟草提取物是从烟草中提取而来，含有烟草本源致香物质，与其它天然香料相比，烟草提取物与卷烟的谐调性更好，能够提升烟香、增加满足感。制备富含挥发性、半挥发性致香成分的高香气烟草提取物，添加到卷烟中可以使小分子致香物质原型转移，减少香料损失，最大限度的保持烟草特有的香吃味。
烟草提取物的制备方法常见的有溶剂萃取法、亚临界萃取法和超声波辅助提取法等。目前市售的烟草提取物大多采用乙醇连续萃取法制备，这种方法存在两大缺点：①提取过程中部分天然香气损失，产品香气较弱；②产品中除香气成分外，还有果胶、蛋白质、半纤维素类物质，这些物质在卷烟燃吸过程中会裂解产生一些有害成分，同时增加抽吸的刺激性和杂气，影响感官品质(宋鹏.微生物发酵降低卷烟烟气中有害成分及提高卷烟质量的研究[D].西安:西北大学,2008.；池敬姬,等.烟叶主要化学指标及其评吸质量间的相关性分析[J].延边大学农学学报,2006,28(3):208-210.)。公布号CN101570717A的发明专利公开了一种烟草提取物的制备方法，其以烟末为原料，经酸性条件酶解、超声波提取、过滤、层析柱分离、减压浓缩步骤制得烟草提取物。与传统提取方法相比，该方法利用纤维素酶降解部分纤维素，减小了纤维素对卷烟口感的影响，采用超声波提取，温度较低、用时短，再通过层析柱分离富集香味成分。但是以水做提取溶剂，中小极性的致香成分不能充分溶出，反倒是果胶、蛋白质、多糖等对卷烟抽吸效果不利的成分被提取出来，而且酶解是在酸性条件下进行，之后用水在酸性条件下提取会导致部分酸性和中性致香成分的损失，即使之后采用柱层析技术分离富集香味成分，但因前期提取步骤已造成中小极性香味成分损失，该方法制备的烟草提取物还是存在不足，而且柱层析分离的工艺复杂，操作较为繁琐。公布号CN103720031A的发明专利以浓度70％～95％的乙醇为溶剂，添加0.5％～3％烟草质量的磷酸或硫酸，在60～90℃下加热回流提取，过滤、沉清，上清液减压浓缩得到烟草提取物。相较单一溶剂提取法，该方法在酸性条件下用高浓度乙醇提取，能使烟草中的酸性致香成分有效溶出，但是会损失部分碱性致香成分及烟碱，且提取温度较高，会对烟草中的热敏性、易氧化物质造成破坏，并且所得烟草提取物未经精细化分离，含有较多大分子、高沸点难挥发物质，加之烟碱含量低，对低焦油卷烟补香效果不显著。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高香气烟草提取物的制备方法，该方法利用美拉德反应提高烟香，并采用低温萃取，结合膜分离和分子蒸馏双重分离的方法，有效富集烟草中致香成分，去除提取物中果胶、蛋白质、半纤维素等大分子物质以及糖类、长链脂肪烃衍生物等高沸点物质。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种高香气烟草提取物的制备方法，包括以下步骤：
1)在烟草原料中加入丙二醇，静置后于80～140℃下烘烤0.5～1.5h；
2)粉碎，在粉料中加入浸提溶剂，于温度-20～40℃下浸提4～12h；
3)分离出浸提液，过超滤膜，收集透过液并去除溶剂，得到浓缩物；
4)浓缩物用分子蒸馏法二次分离，蒸馏温度为室温至40℃，蒸馏压力0.01～0.1mbar，收集轻组分，即为高香气烟草提取物。
步骤1)中丙二醇的用量为烟草原料质量的5％～20％。
步骤1)中静置为密封静置，静置时间6～12h，以使烟叶充分吸收丙二醇。
步骤2)中浸提溶剂为浓度95％(V/V，下同)以上乙醇。粉料与浸提溶剂的质量比为1:6～10。
步骤3)中浸提液过超滤膜之前可先过孔径50～200nm的微滤膜。
步骤3)中超滤膜的孔径为截留分子量5～10kD。
步骤3)中去除溶剂可采用减压蒸馏法。
本发明的有益效果：
本发明采用烘烤工艺对烟草原料进行预处理，能够促使烟草自身的还原糖与含氮化合物发生美拉德(Maillard)反应，产生吡喃酮类、呋喃酮类等物质，提高烘烤香，并降低还原糖含量。在烟叶中加入丙二醇能够避免烘烤温度过高导致烟叶焦糊带来不良气息。同时采用膜分离-分子蒸馏双重分离工艺能够有效去除蛋白质、果胶、半纤维素等大分子物质及糖类、长链脂肪烃衍生物等高沸点难挥发物质，并分离富集烟草中的特征致香成分，如巨豆三烯酮、二氢大马酮、新植二烯、苯甲醇、苯乙醇、法尼基丙酮和吡喃酮类、呋喃酮类等。整个提取操作在较低温度下进行，能够有效避免烟草中低沸点、热敏性特征致香成分损失，保持烟草本香。所得烟草提取物在使用时烘烤香和烟草本香浓郁，透发性好，能改善卷烟的抽吸品质，同时还能提供一定量的烟碱来满足消费者的生理需求。
本发明中高香气烟草提取物的制备工艺简单，操作简便，适于工业化生产及应用。
具体实施方式
下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
本实施例中高香气烟草提取物的制备方法，包括以下步骤：
1)称取1kg烤烟原料，将原料置于SY-III-A型实验用烟草处理机中，均匀喷加原料质量6％的丙二醇，密封放置11h使烟叶充分吸收，然后加热至90℃烘烤1.5h；
2)将烘烤后的原料粉碎至100目，并加入浓度95％乙醇浸提，料液质量比1:9，浸提温度-20℃，时间12h；提取结束后，用400目滤布滤出浸提液，滤渣加溶剂再提取一次，合并两次浸提液；
3)浸提液用5kD超滤膜进行分离，收集透过液并减压蒸馏至无低沸点溶剂为止，得到浓缩物；
4)采用分子蒸馏法对上述浓缩物进行二次分离，蒸馏温度40℃，压力0.1mbar，收集轻组分，即为高香气烟草提取物。
实施例2
本实施例中高香气烟草提取物的制备方法，包括以下步骤：
1)称取烤烟原料，在烤烟原料上均匀喷加原料质量18％的丙二醇，密封放置9h使烟叶充分吸收，然后加热至130℃烘烤0.5h；
2)将烘烤后的原料粉碎至80目，并加入无水乙醇浸提，料液质量比1:6，浸提温度0℃，时间10h；提取结束后，用400目滤布滤出浸提液，滤渣加溶剂再提取一次，合并两次浸提液；
3)浸提液用10kD超滤膜进行分离，收集透过液并减压蒸馏至无低沸点溶剂为止，得到浓缩物；
4)采用分子蒸馏法对上述浓缩物进行二次分离，室温下蒸馏，蒸馏压力0.01mbar，收集轻组分，即为高香气烟草提取物。
实施例3
本实施例中高香气烟草提取物的制备方法，包括以下步骤：
1)称取1kg烤烟原料，将原料置于SY-III-A型实验用烟草处理机中，均匀喷加原料质量20％的丙二醇，密封放置7h使烟叶充分吸收，然后加热至140℃烘烤0.5h；
2)将烘烤后的原料粉碎至80目，并加入无水乙醇浸提，料液质量比1:8，浸提温度30℃，时间6h；提取结束后，用400目滤布滤出浸提液，滤渣加溶剂再提取一次，合并两次浸提液；
3)浸提液用8kD超滤膜进行分离，收集透过液并减压蒸馏至无低沸点溶剂为止，得到浓缩物；
4)采用分子蒸馏法对上述浓缩物进行二次分离，蒸馏温度30℃，压力0.05mbar，收集轻组分，即为高香气烟草提取物。
实施例4
本实施例中高香气烟草提取物的制备方法，包括以下步骤：
1)称取烤烟原料，在烤烟原料上均匀喷加原料质量12％的丙二醇，密封放置8h使烟叶充分吸收，然后加热至110℃烘烤1h；
2)将烘烤后的原料粉碎至40目，并加入浓度95％乙醇浸提，料液质量比1:8，室温下浸提12h；提取结束后，用400目滤布滤出浸提液，滤渣加溶剂再提取一次，合并两次浸提液；
3)浸提液用8kD超滤膜进行分离，收集透过液并减压蒸馏至无低沸点溶剂为止，得到浓缩物；
4)采用分子蒸馏法对上述浓缩物进行二次分离，蒸馏温度30℃，压力0.03mbar，收集轻组分，即为高香气烟草提取物。
实施例5
本实施例中高香气烟草提取物的制备方法，包括以下步骤：
1)称取1kg烤烟原料，将原料置于SY-III-A型实验用烟草处理机中，均匀喷加原料质量5％的丙二醇，密封放置12h使烟叶充分吸收，然后加热至80℃烘烤1.5h；
2)将烘烤后的原料粉碎至200目，并加入浓度95％乙醇浸提，料液质量比1:10，浸提温度40℃，时间4h；提取结束后，用400目滤布滤出浸提液，滤渣加溶剂再提取一次；
3)合并两次浸提液，先过孔径200nm的微滤膜，透过液再过截留分子量10kD的超滤膜，收集超滤透过液，减压蒸馏至无低沸点溶剂，得到浓缩物；
4)采用分子蒸馏法对上述浓缩物进行二次分离，蒸馏温度40℃，压力0.05mbar，收集轻组分，即为高香气烟草提取物。
实施例6
本实施例中高香气烟草提取物的制备方法，包括以下步骤：
1)称取1kg烤烟原料，将原料置于SY-III-A型实验用烟草处理机中，均匀喷加原料质量15％的丙二醇，密封放置6h使烟叶充分吸收，然后加热至120℃烘烤0.5h；
2)将烘烤后的原料粉碎至20目，并加入无水乙醇浸提，料液质量比1:10，浸提温度20℃，时间8h；提取结束后，用400目滤布滤出浸提液，滤渣加溶剂再提取一次；
3)合并两次浸提液，先过孔径50nm的微滤膜，透过液再过截留分子量5kD的超滤膜，收集超滤透过液，减压蒸馏至无低沸点溶剂，得到浓缩物；
4)采用分子蒸馏法对上述浓缩物进行二次分离，室温下蒸馏，蒸馏压力0.01mbar，收集轻组分，即为高香气烟草提取物。
实施例7
本实施例中高香气烟草提取物的制备方法，包括以下步骤：
1)称取1kg烤烟原料，将原料置于SY-III-A型实验用烟草处理机中，均匀喷加原料质量7％的丙二醇，密封放置10h使烟叶充分吸收，然后加热至100℃烘烤1h；
2)将烘烤后的原料粉碎至40目，并加入浓度95％乙醇浸提，料液质量比1:8，浸提温度10℃，时间10h；提取结束后，用400目滤布滤出浸提液，滤渣加溶剂再提取一次；
3)合并两次浸提液，先过孔径100nm的微滤膜，透过液再过截留分子量8kD的超滤膜，收集超滤透过液，减压蒸馏至无低沸点溶剂，得到浓缩物；
4)采用分子蒸馏法对上述浓缩物进行二次分离，蒸馏温度30℃，压力0.02mbar，收集轻组分，即得。
对比例(常规加热提取)
本对比例中烟草提取物由以下步骤制备得到：
1)称取1kg的烤烟原料，采用溶剂浸提法进行提取，溶剂为浓度95％乙醇，料液质量比1:10，加热回流提取2h，提取结束后，用400目滤布滤出浸提液，滤渣加溶剂再提取一次；
2)合并两次浸提液，减压蒸馏至无溶剂，得到烟草浸膏；
3)在烟草浸膏中加入10倍质量、浓度95％乙醇，充分溶解后将溶液于-5℃下静置20h，待不溶物充分析出，趁冷抽滤，滤液减压蒸馏至无溶剂为止，得到烟草净油。
上述实施例及对比例中所用丙二醇、乙醇均为食品级。
试验例
1、挥发性、半挥发性成分分析及对比
采用GC/MS对实施例1及对比例制备的烟草提取物进行成分分析，结果见下表1。
表1 GC/MS分析结果
由表1可知，实施例1中低温提取的烟草提取物经膜分离-分子蒸馏双重分离后，致香成分含量明显高于加热提取的烟草净油，如烟碱含量高出31.9771μg/mg，巨豆三烯酮含量是对比例的2.8倍，苯甲醇、苯乙醇、5,6-二氢-2H-吡喃-2-酮等在对比例中未检出，但实施例1中的含量却较高。另外，实施例1中亚麻酸甲酯、棕榈酸乙酯等沸点较高物质的含量有所下降。正是由于苯甲醇、巨豆三烯酮、新植二烯、5,6-二氢-2H-吡喃-2-酮、4-羟基-β-二氢大马酮、香叶基丙酮等致香物质的存在及其有机组合，才使本发明烟草提取物具备高香气等特点，起到增香增浓增加满足感的作用。
2、还原糖含量测定及对比
借鉴行业标准YC/T 159-2002《烟草及烟草制品水溶性糖的测定连续流动法》，对实施例及对比例中烟草提取物进行还原糖含量测定，结果见下表2。
表2烟草提取物中还原糖含量对比
由表2可知，实施例1～4中烟草提取物的还原糖含量(1.15％～3.32％)明显低于对比例(34.82％)，表明本发明采用低温萃取法制备烟草提取物能够大大降低还原糖含量，使其更适用于卷烟滤嘴加香。
3、加香效果对比
试验组1：采用在滤棒内加香线的方式加香；以浓度95％乙醇为溶剂，将实施例1制备的高香气烟草提取物配制成质量浓度20％的溶液，浸涂滤棒轴心的芯线，干燥后用滤棒成型机制成含有中线的功能滤棒。对照组1：采用相同丝束、成型纸制成不含中线的普通滤棒。将两种滤棒采用相同接装纸分别接装在相同叶组配方、相同卷烟纸卷制的低焦油卷烟上。
试验组2：以浓度95％乙醇为溶剂，将实施例2制备的高香气烟草提取物配制成质量浓度40％的溶液，浸涂滤棒轴心的芯线，干燥后用滤棒成型机制成含有中线的功能滤棒。对照组2：采用相同丝束、成型纸制成不含中线的普通滤棒。将两种滤棒采用相同接装纸分别接装在相同叶组配方、相同卷烟纸卷制的卷烟上。
试验组3：以浓度95％乙醇为溶剂，将实施例3制备的高香气烟草提取物配制成质量浓度5％的溶液，将该溶液以5wt％的比例加入到三醋酸甘油酯中，并喷洒到滤棒丝束中，按照常规工艺制成加香的卷烟滤棒。对照组3：采用相同丝束、成型纸制成不加香的普通滤棒。将两种滤棒采用相同接装纸分别接装在相同叶组配方、相同卷烟纸卷制的卷烟上。
试验组4：采用环形滤棒内包裹同心圆小滤棒的复合滤棒，并在中心小滤棒的成型纸上涂布香料的方式加香；以浓度95％乙醇为溶剂，将实施例4制备的高香气烟草提取物配制成质量浓度30％的溶液，涂布在滤棒成型纸上，干燥后按常规工艺卷制成小滤棒，以小滤棒为中心卷制成常规尺寸的滤棒。对照组4：采用相同丝束、普通成型纸制成不含同心圆小滤棒的普通滤棒。将两种滤棒采用相同接装纸分别接装在相同叶组配方、相同卷烟纸卷制的卷烟上。
试验组5：将实施例5制备的高香气烟草提取物用丙二醇-乙醇混合溶剂(质量比1:1)稀释至质量浓度为1％，按照再造烟叶质量0.8％的比例均匀喷加到再造烟叶上，密封，于室温下放置6h；将再造烟叶切丝后按10wt％的比例均匀掺入烤烟型卷烟配方烟丝中。对照组5：采用同种再造烟叶，添加等量对比例制备的烟草净油，等比例掺配至同种配方烟丝中。试验组及对照组均采用常规方法制成卷烟。
试验组6：称取0.05g实施例6制备的高香气烟草提取物，用丙二醇-乙醇混合溶剂(质量比2:1)稀释至5g，将稀释液均匀喷加在1kg膨胀梗丝中，密封，于室温下放置6h，再按15wt％的比例均匀掺入到烤烟型卷烟配方烟丝中。对照组6：添加15wt％同种未使用烟草提取物的膨胀梗丝的同种烤烟型卷烟配方烟丝。试验组及对照组均采用常规方法制成卷烟。
试验组7：1)按照再造烟叶质量0.01％的比例取实施例7中高香气烟草提取物，用丙二醇-乙醇混合溶剂(质量比1:2)稀释后均匀喷加至再造烟叶上，密封，室温下放置6h以上；在生产线上，按原有工艺，将加香后的再造烟叶按6wt％的比例与配方叶片混合，回潮、切丝；2)按膨胀梗丝质量0.002％的比例取实施例7中烟草提取物，用丙二醇-乙醇混合溶剂(质量比1:4)稀释后均匀喷加至膨胀梗丝上，密封，室温下放置6h以上；按原有工艺将加香后的膨胀梗丝按10wt％的比例均匀掺入按1)生产的配方烟丝中。对照组7：添加相同量同种未使用烟草提取物的再造烟叶和梗丝的同种卷烟配方烟丝。试验组及对照组均采用常规方法制成卷烟。
上述各试验组和对照组卷烟各自密封，分别于温度22±1℃、相对湿度60±2％环境中平衡48h，由卷烟感官评价小组评吸，结果见下表3。
表3卷烟感官质量对比评吸结果
由表3可知，与对照组卷烟相比，试验组卷烟的香气量均明显增加，烟草本香和烘烤香明显增强，谐调性好，杂气减轻，刺激减小，余味舒适，满足感明显增加，整体吸食品质得到提高。