微胶囊保润剂的制备及其在卷烟中的应用_叶荣飞

微胶囊保润剂的制备及其在卷烟中的应用

叶荣飞1，赵瑞峰1，黄艳2，周叶燕2，王学娟2，许展伟2

1.广东中烟工业有限责任公司技术中心（广州 510385）；

2. 华芳烟用香料有限公司技术中心（广州 510530）

摘要以壳聚糖、三聚磷酸钠和海藻酸钠为壁材, 油性物质为芯材, 采用复凝聚技术制备微胶囊保润剂。结果表明: 微胶囊保润剂的粒径为60 μm~200 μm, 大部分呈规则球形, 表面较圆整, 为多核心颗粒微胶囊。温度大于200 ℃时微胶囊壁开始分解破裂释放芯材。与丙二醇相比, 微胶囊保润剂具有更好的保润和防潮性能且感官评价效果较好。关键词卷烟; 微胶囊保润剂; 保润性能; 防潮性能; 感官评价

Preparation and Application of Microcapsule Humectant in Cigarette Ye Rong-fei1, Zhao Rui-feng1, Huang Yan2, Zhou Ye-yan2, Wang Xue-juan2, Xu Zhan-wei2

1.Technology Center of China Tobacco Guangdong Industrial Co., Ltd. (Guangzhou 510385);

2.Technology Center of Huafang Tobacco Flavors Ltd (Guangzhou 510530)

Abstract The microcapsule humectant, including chitosan, sodium alginate, sodium tripolyphosphate and oily substance was prepared by complex coacervation. The results indicated that microcapsule humectants was spherical and the size was between 60 μm and 200 μm; It began to release oily substances at the 200 ℃ by TGA test; Moisture retention and humidity resistance of the microcapsule humectants was better than that of propylene glycol; Sensory evaluation of cigarette with microcapsule humectants was also better than propylene glycol.

Keywords cigarette; microcapsule humecatant; moisture retention; humidity resistance; sensory evaluation

卷烟保润性能是影响卷烟香气、香味和舒适度的重要因素[1-2]，目前主要通过添加丙二醇和甘油等多元醇类保润剂来提高卷烟的保润性能[3]。这些保润剂均靠其吸湿性对烟草产生保润作用，存在烟丝水分散失快、主流烟气水分偏低、刺激性偏大、干燥感明显等共性问题[4]。为此，研究人员开展了大量的研究工作，但尚未找到非常理想的保润剂[5]。对天然高分子进行适当物理和化学修饰，或利用油性物质如石蜡油、植物油、天然油性萃取物等对水分的封阻作用，是开发新型保润剂的途径之一。天然高分子多糖含有大量羟基，可跟水分子形成氢键，有较好的吸水性。油性物质对水分的挥发具有封阻性，但是在水和乙醇中分散效果较差限制了其应用。专利CN 200910190821.5[6]和CN 201210292418.5[7]分别公开了一种蜡酯类和植物油类烟草保润剂，主要由蜡或植物油、乳化剂和水乳化形成，其机理是在烟丝表面形成封闭屏障，防止内部水分的蒸发散失。但这两种烟草保润剂的缺点是在120 ℃烘丝加工过程中，由于水分的蒸发，容易造成破乳，油相聚集，不能很好地在烟丝表面形成保护膜。因此，试验以天然高分子物质壳聚糖、海藻酸钠和无机物三聚磷酸为壁材，油性物质为芯材采用复凝聚微胶囊技术（聚电解质络合原理）制备微胶囊保润剂，此微胶囊既能易于分散在水中或一定浓度乙醇中，也能满足在烘丝时不破裂，使油性物质不聚集。1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

广东双喜“椰树”卷烟烟丝（未加料加香）：广东中烟；壳聚糖、海藻酸钠、三聚磷酸钠，食品级：广东大地食用化工有限公司；油性物质，自制，3份十四酸乙酯、2份玉米油、0.5份烟草挥发物、4.5份固体石蜡；丙二醇，食品级：美国陶氏化学品公司；吐温80，食品级：广州市润华食品添加剂有限公司；蔗糖酯SE-5，食品级：柳州大拿食品添加剂有限公司；冰醋酸，食品级：广州卡莲达化工有限公司；去离子水（自制）；其它试剂均为食品级。

1.1.2 仪器

恒温水浴槽：巩义市英峪予华仪器厂；FA25 剪切乳化机：上海弗鲁克流体机械制造有限公司；离心机：江苏金坛市医疗仪器厂；Nicomp380 Z3000 激光粒度仪：苏州微流纳米生物技术有限公司；Hitachi S-3400 型扫描电子显微镜：日本日立公司；

DSC204 差示扫描量热仪：德国Ne t zsch公司；TGA/SDTA851 型热重分析仪：英国M e t t le r公司；KBF240 型恒温恒湿箱：德国宾德公司；BP121 型电子天平，感量0.000 1 g：德国Sartorius公司。

1.2 试验方法

1.2.1 微胶囊保润剂的制备

（1）水浴30 ℃~40 ℃，在搅拌下，取3份壳聚

基金项目：广东中烟科技项目（粤烟工[2011]科字第027号）

48

糖加入到94.6份去离子水中，搅匀后加入2.4份冰醋酸，搅拌至溶解，得到质量浓度3%的壳聚糖溶液；（2）向壳聚糖溶液中加入0.1份吐温80和0.1份蔗糖酯SE-5，搅拌10 min后，提高水浴温度至70 ℃~80 ℃，加入15份油性物质，搅拌至油性物质熔解，改用均质乳化机，速度20 000 r/min，乳化15 min，得到油性物质/壳聚糖乳化液；（3）将乳化液置于雾化器中，形成微米液滴，滴加进300份质量浓度2%三聚磷酸钠-0.5%海藻酸钠溶液中，滴加速度为10 mL/min；（4）壳聚糖是带正电聚电解质会与负电的三聚磷酸根离子和海藻酸根离子发生复凝聚反应形成CS-TPP-ALG离子复合膜，将油性物质包埋，形成微胶囊，离心分离，得到微胶囊保润剂。

1.2.2 微胶囊保润剂的包埋率测定

取微胶囊保润剂20 g，分成两部分，一部分直接超声提取；另一部分先用石油醚洗涤微胶囊保润剂2~3次，再用去离子水洗涤2~3次，然后超声提取，提取60 min，各自按中国药典附录XD挥发油测定法[8]测定油性物质的量，计算包埋率。

微胶囊化包埋率=[微胶囊化油性物质的含量/（微胶囊化油性物质的含量+微胶囊表面油性物质的含量）]×100% （1）

1.2.3 微胶囊保润剂的粒径和粒度分布测定

通过Mastersizer 2000激光粒度仪（Malvern， England）检测微胶囊保润剂的粒径大小和粒度分布，检测温度为25 ℃。

1.2.4 微胶囊保润剂的微观结构测试

取少量微胶囊保润剂，蒸馏水稀释后，用载玻片沾取，经干燥后通过S-3400 型扫描电子显微镜扫描观察其形貌特征。

1.2.5 微胶囊保润剂的释放特性研究——差示扫描量热分析和热重分析测试

分别取5 mg~10 mg微胶囊保润剂于铝坩埚中，氮气气氛下，升温速率为20 ℃/min，扫描温度范围25 ℃~250 ℃，得到DTA曲线。

采用TGA/SDTA851型热重分析仪，控制空气流量为40 mL/min，升温速率为20 ℃/min，从25 ℃升温至900 ℃（模拟烟丝燃烧的温度），测定微胶囊保润剂和油性物质的热失重曲线。

1.2.6 微胶囊保润剂的保润和防潮性能测定

将广东双喜“椰树”空白烟丝分别喷加了微胶囊保润剂和丙二醇，喷加量为1%，在温度22 ℃±1 ℃，相对湿度60%±2%条件下平衡48 h，然后按差量法[9]进行测定。

1.2.7 微胶囊保润剂的感官评价试验

以加料方式分别喷加微胶囊保润剂和丙二醇于广东双喜“椰树”空白烟丝，喷加量为1%，烘干并制成卷烟，选取重量为0.9 g±0.02 g范围内的烟支各20支作为试验样品。吸烟前按中华人民共和国国家标准将卷烟置于相对湿度为60%±2%，温度为22 ℃±1 ℃的环境中平衡48 h，将烟支放置于相对湿度为30%的硅胶干燥器中进行干燥，从第0天~第3天进行评吸。感官评价方法为：评吸小组20人，分别对烟香浓度、甜感、润感、干燥感、刺激感五方面与空白烟丝进行评价，取平均值，每项指标设定为10分，最小计分单位1分。5分以下为强烈，品质越差，并以雷达图表征结果。

2 试验结果与讨论

2.1 微胶囊增香保润剂的包埋率、粒径和粒度分布

如图1所示。测试结果表明，微胶囊化包埋率为73.42%±1%，包埋效果较好。从粒径分布图得知，微胶囊的粒度呈正态分布，其粒径≤200 μm，并且大部分粒径处在60 μm~200 μ

m之间。

图1 微胶囊的粒径分布

2.2 微胶囊增香保润剂的微观形貌特征

从微胶囊的电子扫描图（图2）可以看出，微胶囊颗粒大部分呈规则球形，表面比较圆整，大部分粒径小于200 μm，并为多核心微胶囊，这样可以尽可能

包囊更多的油性物质，起到均匀释放的效果。

图2 微胶囊保润剂的电镜扫描图

2.3 微胶囊增香保润剂的释放特性

微胶囊芯材的释放有多种方式，试验制备的微胶囊是以加料方式添加在烟丝中，并参与卷烟燃烧，所以不仅要求微胶囊壁在120 ℃烘丝时不能破裂，还要求在卷烟燃烧时破裂释放出芯材物质，即以一定温度下释放出增香物质——热释放。通过差示扫描量热分

析和热重分析法可以了解微胶囊的释放温度范围和特

49

50

性[10-11]。

从DTA曲线（图3）可知，微胶囊保润剂有两个相变温度，分别为T g 1=96 ℃，T g 2=182 ℃，第一个相变温度为油性物质的玻璃态温度，第二个相变温度为壳聚糖和三聚磷酸钠、海藻酸钠形成的复合离子膜的玻璃态转化温度，这说明了微胶囊保润剂的壁材分解

温度应该大于120 ℃。

图3 微胶囊保润剂的DTA曲线

如图4所示，当温度升至120 ℃时，未经微胶囊包埋的油性物质的质量保留率为40.52%；油性物质物和壁材的简单混合物保留率为43.77%；微胶囊保润剂的质量保留率为49.60%，由于微胶囊产品里有将近50%的水份，因此这说明在120 ℃之前，主要是水份的损失。当温度达到120 ℃后进一步提高温度至200 ℃，微胶囊化保润剂出现了一个平缓曲线，说明微胶囊囊壁具有保护作用，阻止了芯材在受热情况下的挥发损失，从而提高热稳定性。当温度升高至250 ℃，质量损失加快。这是由于微胶囊壁受热开始裂解，从而使包埋于其中的油性物质被大量释放出来。这也就说明了该微胶囊能符合在120 ℃烘丝时不破裂，而在参与卷烟燃烧时能释放出烟草挥发物的要求，从而起到在

卷烟抽吸时增香的作用。

图4 微胶囊保润剂的热失重曲线

2.4 微胶囊增香保润剂的保润和防潮性能

测定的结果（参见图5）表明了微胶囊保润剂对烟丝的保润比丙二醇具有更好的效果，这可能是由于，壳聚糖和海藻酸钠的分子链在成膜后会有一定程度的卷曲，形成空腔，空腔里有氨基和羟基可以跟水分子形成键力比较大的氢键，更好地锁住一部分水，从而缓释水分挥发。另一个原因是油性物质能覆盖部分烟丝表面，降低了烟丝中水分的挥发速度。当干燥到第2天~第3天之间时，添加有微胶囊保润剂的烟丝保留水分要比空白对照样多了近1%，这也就说明了

该微胶囊有缓释水分挥发的作用。

图5 微胶囊增香保润剂的保润性能

由图6所示，在较高湿度下，微胶囊保润剂要比空白对照样丙二醇具有更好的防潮性能，能降低烟丝吸潮的速度，这也跟油性物质覆盖了部分烟丝表面有关。当吸潮到第3天时，喷加了微胶囊保润剂的烟丝

吸潮速度比丙二醇慢了将近0.8%。

图6 微胶囊增香保润剂的防潮性能

2.5 微胶囊增香保润剂在卷烟中的应用效果

从感官评吸对比雷达图（图7）可知，添加了微胶囊保润剂的卷烟抽吸品质虽然会随着干燥时间的增长（烟丝水分逐渐减少）而降低，但在干燥3 d（一包烟从消费者手里打开到抽吸完）的时间里其抽吸品质都能被接受，并且抽吸品质比空白对照样丙二醇要好。说明了微胶囊保润剂在卷烟中的应用效果是能提高烟香、清甜感，降低干燥感和刺激性，改善杂

气、余味。

图7 微胶囊保润剂的感官评价雷达图

蛋白酶酶解河蚬肉制备醒酒肽的工艺优化

刘晶晶，张杰，王雪锋，韩曜平，戴阳军

常熟理工学院生物与食品工程学院（常熟 215500）

摘要采用响应面法优化河蚬肉制备醒酒肽的可控酶解工艺条件。在单因素 (料液比、加酶量、酶解时间、酶解温度和pH )试验基础上, 以乙醇脱氢酶激活率为考察指标, 根据Box-Behnken试验设计原理, 通过响应面分析得到醒酒肽的最佳酶解条件。添加1.53%木瓜蛋白酶, 在料液比为1∶3 (g/mL)、温度43.7 ℃和pH 2.8的条件下酶解2.44 h, 此条件下酶解肽ADH激活率预测值达57.3%, 验证值56.8%。采用此模型能准确预测木瓜蛋白酶酶解河蚬肉制备醒酒肽的酶解工艺条件。

关键词河蚬; 蛋白酶; 醒酒肽; 乙醇脱氢酶 (ADH)

Optimization of Enzymolysis Technology of Anti-alcoholis Peptide from

Corbicula ? uminea

Liu Jing-jing, Zhang Jie, Wang Xue-feng, Han Yao-ping, Dai Yang-jun Department of Biology and Food Engineering, Changshu Institute of Technology (Changshu 215500) Abstract The conditions of control-enzymatic hydrolysis were optimized by response surface method for preparing anti-alcoholis peptide from Corbicula ? uminea. Based on the results of single factor tests such as the solid-liquid ratio, the amount of enzyme, time of enzymatic hydrolysis, temperature of enzymatic hydrolysis and pH, according to the principle of Box-Behnken design, the optimal enzymatic hydrolysis conditions of anti-alcoholis peptide were determined by response surface method. The optimal hydrolysis conditions were papain dosage of 1.53% by weight of Corbicula ? uminea, material to liquid ratio of 1∶3 (g/mL), enzymatic hydrolysis temperature of 43.7 ℃, enzymatic hydrolysis time of 2.44 h and pH of 2.8. Under these optimal conditions, the predictive value of ADH activation rate was 57.3%, the experimental data was 56.8%. The conditions of papain hydrolysis were accurately predicted by this model for preparing anti-alcoholis peptide from Corbicula ? uminea.

Keywords Corbicula ? uminea; protease; anti-alcoholis peptide; alcohol dehydrogenase (ADH)

酒在我国已经有近千年的历史，在酿酒技术不断发展的同时也形成了独具特色的酒文化。实践证明少量饮酒可以促进睡眠，加速血液循环，对健康具有一定的作用，长期过量饮酒或一次性大量饮酒会导致乙

3 结论

微胶囊化包埋率为85.6%，包埋效果较好。微胶囊的粒度呈正态分布，其粒径≤200 μm，并且大部分粒径处在60 μm~200 μm之间，微胶囊颗粒大部分呈规则球形，表面比较圆整，并为多核心微胶囊，这样可以尽可能包囊更多的油性物质，让油性物质能在水中均匀分散，起到均匀释放的效果。热释放特性研究表明，当温度200 ℃，微胶囊壁才开始分解破裂，释放出芯材，保证了在120 ℃烘丝时不破裂。在卷烟评吸应用中，微胶囊保润剂在卷烟中的应用效果是能提高烟香、清甜感，降低干燥感和刺激性，改善杂气、余味，表明了微胶囊保润剂是一种值得开发的新型烟草保润剂。

参考文献：

[1] 易锦满, 文俊, 杨庆. 几种保润剂的性能比较[J]. 烟草科技,

2006(4): 9-12.

[2] 刘立全. 保润剂的研究与应用进展[J]. 上海烟业, 1998(1):

10-13.

[3] 戴建国. 新型保润NCS在卷烟加料中的应用[J]. 烟草科技,

1996(4): 28-29.

[4] 阮晓明, 王青海, 徐海涛, 等. 新型天然保润剂PDS在卷烟

中的应用[J]. 烟草科技, 2006(9): 8-10.

[5] 郭国宁, 严恒, 蔡冰, 等. KSAP-T的保润性能及其应用研

究[J]. 安徽农业科学, 2010, 38(12): 6569-6572.

[6] 黎洪利, 何蓉, 文鹏, 等. 蜡酯类烟草保润剂及其制备方法

[P]. CN: 200910190821.5, 2009.

[7] 沙云菲, 吴达, 楼佳颖, 等. 一种植物油类烟草保润剂及其

制备方法: 中国, 201210292418.5[P]. 2012.

[8] 国家药典委员会. 中国人民共和国药典[M]. 北京: 中国医

药科技出版社, 2010: 附录63.

[9] 何保江, 刘强, 赵明月, 等. 烟草保润剂性能测试方法[J].

烟草科技, 2009(2): 25-29.

[10] 朱卫红, 许时婴, 江波. 微胶囊化薄荷油的制备及其热稳

定性研究[J]. 食品与机械, 2006, 22(5): 32-36.

[11] 李沙, 侯新朴. 海藻酸钠-壳聚糖微囊成型机理及其对大分

子药物的载药、释药研究[J]. 药学学报, 2003, 38(5): 380-383.

51