葛金元,严新龙,苏 雷,张克娟

上海烟草集团太仓海烟烟草薄片有限公司,江苏省太仓市港口开发区东方东路19号 215433

利用膨润土去除烟草萃取液中的蛋白质

葛金元,严新龙,苏 雷,张克娟

上海烟草集团太仓海烟烟草薄片有限公司,江苏省太仓市港口开发区东方东路19号 215433

烟草中的蛋白质对烟草及烟草制品的吸味有负面影响.在造纸法再造烟叶工艺过程中,为降低烟草萃取液中蛋白质的含量(质量分数),改善再造烟叶产品的感官品质,以膨润土为吸附剂,考察了膨润土用量、吸附时烟草萃取液pH、温度和时间对烟草萃取液中蛋白质去除效果的影响,并对再造烟叶样品进行了感官品质评价.结果表明:①膨润土用量、吸附时萃取液pH及温度对烟草萃取液中蛋白质的去除效果影响较大,而吸附时间的影响较小.②去除萃取液中蛋白质的优化条件为膨润土用量8 g/L,pH4.91,吸附温度60℃,吸附时间10 min,在此条件下,萃取液中蛋白质含量由4.55%降至1.36%,降幅达到70.1%.③采用膨润土处理后的烟草萃取液制成的再造烟叶样品在杂气和余味方面均有改善.

造纸法再造烟叶;蛋白质;膨润土;感官品质

造纸法再造烟叶是用烟末、烟梗、碎烟片等烟草原料经浸取、打浆、调浆、抄片和涂布等工艺过程加工而成的重组烟叶,近年来已成为研究的热点之一[1-2].在造纸法再造烟叶生产过程中,烟草萃取液中含有蛋白质、果胶、淀粉、多酚等大分子物质,这些物质会导致浓缩液黏度偏高、渗透性变差,使再造烟叶产品出现表面发黏、颜色暗深等问题,对感官品质有不利影响.其中,烟草蛋白质含量偏高时,在卷烟燃吸过程中会产生如同燃烧羽毛的臭味及辛辣和苦涩感[3].有研究表明,蛋白质还是烟气中一些有害成分的前体物,已被证实可产生氰化氢、吡啶、喹啉、NH3等有害物质[4-5].目前,烟草萃取液中的蛋白质大多是采用酶制剂降解除去,而酶制剂本身也是一种蛋白质,加入酶制剂会使烟草萃取液体系更加复杂[3,6-8].膨润土是一种无毒、无味的天然矿物质,具有膨胀性、吸附性等特点,可有效吸附蛋白质[9].目前膨润土已被广泛用于吸附饮料和酒类中蛋白质[10-11],在造纸法再造烟叶生产过程中也有应用研究,主要是与壳聚糖组成助留助滤体系[12-13],但利用膨润土吸附烟草萃取液中蛋白质的研究鲜见报道.因此,考察了膨润土用量、烟草萃取液pH、温度等因素对烟草萃取液中蛋白质去除效果的影响,旨在为提升造纸法再造烟叶的感官品质提供参考.

1 材料与方法

1.1 材料、试剂和仪器

烟梗、烟末和碎烟片(上海烟草集团太仓海烟烟草薄片有限公司提供).

膨润土(钠基膨润土,食品级,浙江顺孚黏土化工有限公司);氢氧化钠、浓盐酸(AR,国药集团化学试剂有限公司).

CYCLOTEC1093样品研磨仪(丹麦FOSS公司);AAⅢ型连续流动分析仪(德国Seal公司);R-215旋转蒸发仪(瑞士Büchi有限公司);DF-101T集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义市予华仪器有限责任公司);KQ3200DV型数控超声波清洗仪(昆山市超声仪有限公司);VC111鼓风干燥箱(德国MMM公司);RK-2A纸页成型器(奥地利PTI公司);ZSP300高浓实验盘磨机(转速:2 700 r/min,盘磨直径:300 mm,吉林市晨鸣机械制造有限公司);XP205电子分析天平(感量:0.000 01 g,瑞士Mettler Toledo公司).

1.2 方法

1.2.1 烟草萃取液的制备

取500 g烟梗,加入1.9 kg蒸馏水,在70℃条件下浸泡20 min,过滤后用高浓实验盘磨机疏解;将疏解后的烟梗与250 g烟末和250 g碎烟片混合均匀,然后加入4.5 kg蒸馏水,于70℃条件下萃取30 min;固液分离得到烟草萃取液.经测定,萃取液中蛋白质含量为4.55%.

1.2.2 烟草萃取液的膨润土吸附条件的考察

(1)膨润土用量.取7份烟草萃取液,每份均为200 mL,分别按0(对照)、1、2、5、8、10、15 g/L用量加入经过浸泡处理的膨润土(预先用12.5倍体积的蒸馏水浸泡膨润土24 h);60℃下搅拌10 min,3 000 r/min(下同)条件下离心;取上清液,测定蛋白质含量并计算蛋白质去除率.

(2)pH.取6份烟草萃取液(pH4.91),每份均为200 mL,按8 g/L用量加入膨润土;用5 mol/L盐酸和5 mol/L氢氧化钠溶液调节至不同pH;60℃下搅拌10 min,离心;取上清液,测定蛋白质含量并计算蛋白质去除率.

(3)温度.取6份烟草萃取液,每份均为200 mL,按8 g/L用量加入膨润土;用集热式恒温加热磁力搅拌器调节至不同温度;pH4.91(烟草萃取液原始pH)条件下搅拌10 min,离心;取上清液,测定蛋白质含量并计算蛋白质去除率.

(4)吸附时间.取8份烟草萃取液,每份均为200 mL,按8 g/L用量加入膨润土;pH4.91条件下搅拌一定时间,离心;取上清液,测定蛋白质含量并计算蛋白质去除率.

1.2.3 再造烟叶样品的制备

取200 mL烟草萃取液,分别按2、5、8 g/L用量加入膨润土,在60℃、pH4.91条件下搅拌10 min,离心,取上清液,于70℃下真空浓缩,得浓缩液.同时,浆料经打浆、抄造过程得到基片.用浓缩液对基片进行涂布,(165±2)℃下烘烤2 min左右,制得再造烟叶.对照样品为相同实验条件下,烟草萃取液中未加入膨润土,直接经过浓缩、涂布、烘烤后制得的再造烟叶.

1.2.4 蛋白质去除率计算

按YC/T 249-2008[14]的方法测定蛋白质含量.

蛋白质去除率=(C0-C)/C0X100%.

式中:C0-处理前萃取液中蛋白质的含量,%;C-处理后萃取液中蛋白质的含量,%.

1.2.5 再造烟叶感官品质评价

将制备的再造烟叶和对照样品(预先平衡至含水率12.5%左右)切丝,制成卷烟烟支,于温度(23±2)℃、相对湿度(60±5)%恒温恒湿条件下平衡24 h,由上海烟草集团9位评烟委员会委员对处理前后得到的再造烟叶进行感官品质评价[15].

2 结果与分析

2.1 膨润土用量对去除烟草萃取液蛋白质的影响

图1为不同膨润土用量条件下烟草萃取液中蛋白质含量及去除率变化情况.从图1中可以看出,当膨润土用量小于8 g/L时,随着膨润土用量的增加,蛋白质去除率逐渐增大;但当膨润土用量大于8 g/L时,随着膨润土用量的增加,蛋白质去除率反而减小.原因是膨润土用量过大时,其分散度较差,对蛋白质的吸附不利[16].因此,选择膨润土用量为8 g/L.

图1 膨润土用量对烟草萃取液蛋白质去除率和含量的影响

2.2 pH对去除烟草萃取液蛋白质的影响

图2为不同pH条件下烟草萃取液中蛋白质含量及去除率变化情况.由图2可以看出,pH对烟草萃取液中蛋白质的去除效果影响较大.随着pH的升高烟草萃取液中蛋白质的去除率呈现先升高后迅速降低趋势.当烟草萃取液pH为4.00时,蛋白质去除效果最好.这是因为膨润土带负电荷,容易与带正电荷的蛋白质结合[17],当pH小于4.00时,由于溶液中H+离子浓度较高,H+与蛋白质在膨润土表面发生竞争吸附,使蛋白质吸附量降低[18].但考虑到通过盐酸调节烟草萃取液pH时,会引入氯离子,可能对造纸法再造烟叶的感官品质有不良影响.综上,选择pH4.91,在该pH条件下,膨润土对烟草萃取液中蛋白质的去除效果较好.

图2 萃取液pH对烟草萃取液蛋白质去除率和含量的影响

2.3 温度对去除烟草萃取液蛋白质的影响

图3为不同处理温度下烟草萃取液中蛋白质含量及去除率变化情况.由图3可以看出,随着萃取液温度的升高,烟草萃取液中蛋白质去除率先升高后降低,在60℃时,蛋白质去除率达到最大,为70.1%.这是由于温度会影响膨润土对烟草萃取液中蛋白质的吸附/解析速率,当温度超过60℃时,解析速率大于吸附速率,导致萃取液中蛋白质的去除率降低.据文献[16]报道,60℃可能是膨润土对蛋白质吸附和解析的平衡点[16],这与本研究的结果相一致.因此,选择烟草萃取液的处理温度为60℃.

图3 温度对烟草萃取液蛋白质去除率和含量的影响

2.4 吸附时间对去除烟草萃取液蛋白质的影响

图4为不同吸附时间条件下烟草萃取液中蛋白质含量及去除率变化情况.由图4可以看出,烟草萃取液经膨润土吸附10 min后,随着吸附时间的延长,蛋白质去除率基本不变.可见,吸附时间对烟草萃取液中蛋白质去除率的影响较小.因此,选择吸附时间为10 min.

图4 吸附时间对烟草萃取液蛋白质去除率和含量的影响

2.5 感官评吸结果

表1为再造烟叶样品的感官评吸结果,可以看出,烟草萃取液经膨润土处理后,再造烟叶样品的烟气刺激、细腻程度、香气、余味及杂气等指标均有明显改善.其中,以5 g/L膨润土用量处理烟草萃取液制备的再造烟叶评吸效果最好.可见,用膨润土去除萃取液中的蛋白质有利于提升造纸法再造烟叶的感官品质.

表1 再造烟叶感官评吸结果①

3 结论

在造纸法再造烟叶工艺过程中,利用膨润土可有效降低烟草萃取液中蛋白质的含量.考察确定的实验参数为膨润土用量8 g/L、吸附时间10 min、pH4.91、吸附温度60℃,在此条件下,烟草萃取液中蛋白质的去除率较高,与对照样相比,降幅超过70%.烟草萃取液经膨润土处理后,再造烟叶样品的香气、余味及杂气等感官品质指标均有一定程度的改善.

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责任编辑 洪广峰

Removal of Protein from Tobacco Extract with Bentonite

GE Jinyuan,YAN Xinlong,SU Lei,and ZHANG Kejuan
Taicang Haiyan Reconstituted Tobacco Co.,Ltd.,Shanghai Tobacco Group,Taicang 215433,Jiangsu,China

The protein in tobacco imparts negative effect to the taste of tobacco and tobacco products.In order to improve the sensory quality of paper-making process reconstituted tobacco,bentonite was used to remove protein from tobacco extract during processing,and the effects of bentonite addition rate,tobacco extract pH,treatment temperature and time on the removal of protein were investigated.The sensory quality of resultant reconstituted tobacco samples was evaluated as well.The results showed that:1)The removal of protein from tobacco extract was significantly influenced by bentonite addition rate,tobacco extract pH and temperature,while it was slightly affected by treatment time.2)The optimal treatment conditions were bentonite addition rate 8 g/L,pH 4.91,temperature 60℃for 10 min,under which,the protein content in the extract reduced from 4.55%to 1.36%(decreased by 70.1%).3)After treating with bentonite,the offensive odor and aftertaste of paper-making process reconstituted tobacco improved to a certain extent.

Paper-making process reconstituted tobacco;Protein;Bentonite;Sensory quality

TS411.1,TS452.6

A

1002-0861(2015)10-0048-04

10.16135/j.issn1002-0861.20151008

2014-12-05

2015-06-11

上海烟草集团有限责任公司重大技术专项项目quot;萃取液精制技术研究quot;(k2013-2-006z).

葛金元(1988-),女,硕士,助理工程师,主要从事再造烟叶研究.E-mail:andy0603@126.com

葛金元,严新龙,苏雷,等.利用膨润土去除烟草萃取液中的蛋白质[J].烟草科技,2015,48(10):48-51.GE Jinyuan,YAN Xinlong,SU Lei,et al.Removal of protein from tobacco extract with bentonite[J].Tobacco Scienceamp;Technology,2015,48(10):48-51.