利用膨潤土去除煙草萃取液中的蛋白質

葛金元,嚴新龍,蘇 雷,張克娟

上海煙草集團太倉海煙煙草薄片有限公司,江蘇省太倉市港口開發區東方東路19號 215433

利用膨潤土去除煙草萃取液中的蛋白質

葛金元,嚴新龍,蘇 雷,張克娟

上海煙草集團太倉海煙煙草薄片有限公司,江蘇省太倉市港口開發區東方東路19號 215433

煙草中的蛋白質對煙草及煙草制品的吸味有負面影響.在造紙法再造煙葉工藝過程中,為降低煙草萃取液中蛋白質的含量(質量分數),改善再造煙葉產品的感官品質,以膨潤土為吸附劑,考察了膨潤土用量、吸附時煙草萃取液pH、溫度和時間對煙草萃取液中蛋白質去除效果的影響,并對再造煙葉樣品進行了感官品質評價.結果表明:①膨潤土用量、吸附時萃取液pH及溫度對煙草萃取液中蛋白質的去除效果影響較大,而吸附時間的影響較小.②去除萃取液中蛋白質的優化條件為膨潤土用量8 g/L,pH4.91,吸附溫度60℃,吸附時間10 min,在此條件下,萃取液中蛋白質含量由4.55%降至1.36%,降幅達到70.1%.③采用膨潤土處理后的煙草萃取液制成的再造煙葉樣品在雜氣和余味方面均有改善.

造紙法再造煙葉;蛋白質;膨潤土;感官品質

造紙法再造煙葉是用煙末、煙梗、碎煙片等煙草原料經浸取、打漿、調漿、抄片和涂布等工藝過程加工而成的重組煙葉,近年來已成為研究的熱點之一[1-2].在造紙法再造煙葉生產過程中,煙草萃取液中含有蛋白質、果膠、淀粉、多酚等大分子物質,這些物質會導致濃縮液黏度偏高、滲透性變差,使再造煙葉產品出現表面發黏、顏色暗深等問題,對感官品質有不利影響.其中,煙草蛋白質含量偏高時,在卷煙燃吸過程中會產生如同燃燒羽毛的臭味及辛辣和苦澀感[3].有研究表明,蛋白質還是煙氣中一些有害成分的前體物,已被證實可產生氰化氫、吡啶、喹啉、NH3等有害物質[4-5].目前,煙草萃取液中的蛋白質大多是采用酶制劑降解除去,而酶制劑本身也是一種蛋白質,加入酶制劑會使煙草萃取液體系更加復雜[3,6-8].膨潤土是一種無毒、無味的天然礦物質,具有膨脹性、吸附性等特點,可有效吸附蛋白質[9].目前膨潤土已被廣泛用于吸附飲料和酒類中蛋白質[10-11],在造紙法再造煙葉生產過程中也有應用研究,主要是與殼聚糖組成助留助濾體系[12-13],但利用膨潤土吸附煙草萃取液中蛋白質的研究鮮見報道.因此,考察了膨潤土用量、煙草萃取液pH、溫度等因素對煙草萃取液中蛋白質去除效果的影響,旨在為提升造紙法再造煙葉的感官品質提供參考.

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

煙梗、煙末和碎煙片(上海煙草集團太倉海煙煙草薄片有限公司提供).

膨潤土(鈉基膨潤土,食品級,浙江順孚黏土化工有限公司);氫氧化鈉、濃鹽酸(AR,國藥集團化學試劑有限公司).

CYCLOTEC1093樣品研磨儀(丹麥FOSS公司);AAⅢ型連續流動分析儀(德國Seal公司);R-215旋轉蒸發儀(瑞士Büchi有限公司);DF-101T集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鞏義市予華儀器有限責任公司);KQ3200DV型數控超聲波清洗儀(昆山市超聲儀有限公司);VC111鼓風干燥箱(德國MMM公司);RK-2A紙頁成型器(奧地利PTI公司);ZSP300高濃實驗盤磨機(轉速:2 700 r/min,盤磨直徑:300 mm,吉林市晨鳴機械制造有限公司);XP205電子分析天平(感量:0.000 01 g,瑞士Mettler Toledo公司).

1.2 方法

1.2.1 煙草萃取液的制備

取500 g煙梗,加入1.9 kg蒸餾水,在70℃條件下浸泡20 min,過濾后用高濃實驗盤磨機疏解;將疏解后的煙梗與250 g煙末和250 g碎煙片混合均勻,然后加入4.5 kg蒸餾水,于70℃條件下萃取30 min;固液分離得到煙草萃取液.經測定,萃取液中蛋白質含量為4.55%.

1.2.2 煙草萃取液的膨潤土吸附條件的考察

(1)膨潤土用量.取7份煙草萃取液,每份均為200 mL,分別按0(對照)、1、2、5、8、10、15 g/L用量加入經過浸泡處理的膨潤土(預先用12.5倍體積的蒸餾水浸泡膨潤土24 h);60℃下攪拌10 min,3 000 r/min(下同)條件下離心;取上清液,測定蛋白質含量并計算蛋白質去除率.

(2)pH.取6份煙草萃取液(pH4.91),每份均為200 mL,按8 g/L用量加入膨潤土;用5 mol/L鹽酸和5 mol/L氫氧化鈉溶液調節至不同pH;60℃下攪拌10 min,離心;取上清液,測定蛋白質含量并計算蛋白質去除率.

(3)溫度.取6份煙草萃取液,每份均為200 mL,按8 g/L用量加入膨潤土;用集熱式恒溫加熱磁力攪拌器調節至不同溫度;pH4.91(煙草萃取液原始pH)條件下攪拌10 min,離心;取上清液,測定蛋白質含量并計算蛋白質去除率.

(4)吸附時間.取8份煙草萃取液,每份均為200 mL,按8 g/L用量加入膨潤土;pH4.91條件下攪拌一定時間,離心;取上清液,測定蛋白質含量并計算蛋白質去除率.

1.2.3 再造煙葉樣品的制備

取200 mL煙草萃取液,分別按2、5、8 g/L用量加入膨潤土,在60℃、pH4.91條件下攪拌10 min,離心,取上清液,于70℃下真空濃縮,得濃縮液.同時,漿料經打漿、抄造過程得到基片.用濃縮液對基片進行涂布,(165±2)℃下烘烤2 min左右,制得再造煙葉.對照樣品為相同實驗條件下,煙草萃取液中未加入膨潤土,直接經過濃縮、涂布、烘烤后制得的再造煙葉.

1.2.4 蛋白質去除率計算

按YC/T 249-2008[14]的方法測定蛋白質含量.

蛋白質去除率=(C0-C)/C0X100%.

式中:C0-處理前萃取液中蛋白質的含量,%;C-處理后萃取液中蛋白質的含量,%.

1.2.5 再造煙葉感官品質評價

將制備的再造煙葉和對照樣品(預先平衡至含水率12.5%左右)切絲,制成卷煙煙支,于溫度(23±2)℃、相對濕度(60±5)%恒溫恒濕條件下平衡24 h,由上海煙草集團9位評煙委員會委員對處理前后得到的再造煙葉進行感官品質評價[15].

2 結果與分析

2.1 膨潤土用量對去除煙草萃取液蛋白質的影響

圖1為不同膨潤土用量條件下煙草萃取液中蛋白質含量及去除率變化情況.從圖1中可以看出,當膨潤土用量小于8 g/L時,隨著膨潤土用量的增加,蛋白質去除率逐漸增大;但當膨潤土用量大于8 g/L時,隨著膨潤土用量的增加,蛋白質去除率反而減小.原因是膨潤土用量過大時,其分散度較差,對蛋白質的吸附不利[16].因此,選擇膨潤土用量為8 g/L.

圖1 膨潤土用量對煙草萃取液蛋白質去除率和含量的影響

2.2 pH對去除煙草萃取液蛋白質的影響

圖2為不同pH條件下煙草萃取液中蛋白質含量及去除率變化情況.由圖2可以看出,pH對煙草萃取液中蛋白質的去除效果影響較大.隨著pH的升高煙草萃取液中蛋白質的去除率呈現先升高后迅速降低趨勢.當煙草萃取液pH為4.00時,蛋白質去除效果最好.這是因為膨潤土帶負電荷,容易與帶正電荷的蛋白質結合[17],當pH小于4.00時,由于溶液中H+離子濃度較高,H+與蛋白質在膨潤土表面發生競爭吸附,使蛋白質吸附量降低[18].但考慮到通過鹽酸調節煙草萃取液pH時,會引入氯離子,可能對造紙法再造煙葉的感官品質有不良影響.綜上,選擇pH4.91,在該pH條件下,膨潤土對煙草萃取液中蛋白質的去除效果較好.

圖2 萃取液pH對煙草萃取液蛋白質去除率和含量的影響

2.3 溫度對去除煙草萃取液蛋白質的影響

圖3為不同處理溫度下煙草萃取液中蛋白質含量及去除率變化情況.由圖3可以看出,隨著萃取液溫度的升高,煙草萃取液中蛋白質去除率先升高后降低,在60℃時,蛋白質去除率達到最大,為70.1%.這是由于溫度會影響膨潤土對煙草萃取液中蛋白質的吸附/解析速率,當溫度超過60℃時,解析速率大于吸附速率,導致萃取液中蛋白質的去除率降低.據文獻[16]報道,60℃可能是膨潤土對蛋白質吸附和解析的平衡點[16],這與本研究的結果相一致.因此,選擇煙草萃取液的處理溫度為60℃.

圖3 溫度對煙草萃取液蛋白質去除率和含量的影響

2.4 吸附時間對去除煙草萃取液蛋白質的影響

圖4為不同吸附時間條件下煙草萃取液中蛋白質含量及去除率變化情況.由圖4可以看出,煙草萃取液經膨潤土吸附10 min后,隨著吸附時間的延長,蛋白質去除率基本不變.可見,吸附時間對煙草萃取液中蛋白質去除率的影響較小.因此,選擇吸附時間為10 min.

圖4 吸附時間對煙草萃取液蛋白質去除率和含量的影響

2.5 感官評吸結果

表1為再造煙葉樣品的感官評吸結果,可以看出,煙草萃取液經膨潤土處理后,再造煙葉樣品的煙氣刺激、細膩程度、香氣、余味及雜氣等指標均有明顯改善.其中,以5 g/L膨潤土用量處理煙草萃取液制備的再造煙葉評吸效果最好.可見,用膨潤土去除萃取液中的蛋白質有利于提升造紙法再造煙葉的感官品質.

表1 再造煙葉感官評吸結果①

3 結論

在造紙法再造煙葉工藝過程中,利用膨潤土可有效降低煙草萃取液中蛋白質的含量.考察確定的實驗參數為膨潤土用量8 g/L、吸附時間10 min、pH4.91、吸附溫度60℃,在此條件下,煙草萃取液中蛋白質的去除率較高,與對照樣相比,降幅超過70%.煙草萃取液經膨潤土處理后,再造煙葉樣品的香氣、余味及雜氣等感官品質指標均有一定程度的改善.

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責任編輯 洪廣峰

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

上海煙草集團有限責任公司重大技術專項項目quot;萃取液精制技術研究quot;(k2013-2-006z).

葛金元(1988-),女,碩士,助理工程師,主要從事再造煙葉研究.E-mail:andy0603@126.com

葛金元,嚴新龍,蘇雷,等.利用膨潤土去除煙草萃取液中的蛋白質[J].煙草科技,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.