專利名稱：一種微分子膠囊及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微分子膠囊，更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于卷煙煙絲及復烤煙葉的微分子膠囊。
背景技術：
微膠囊是一種具有聚合物壁的微型包裝物，其中被包敷物稱為芯材，而外面的壁囊材料稱為壁材。微膠囊的大小一般在5～2000μm范圍內(nèi)，囊壁的厚度一般在0.2μm至幾微米范圍內(nèi)，但通常超過10μm。微膠囊可呈現(xiàn)多種形狀，囊壁可以是單層結構或多層結構的，微膠囊可以包含一種或多種的芯材。微膠囊適應性很強，用途也非常廣泛。微膠囊中的芯材經(jīng)微膠囊化后可在其外部形成密閉的保護層，以避免光、熱，空氣等環(huán)境因素的影響，比較穩(wěn)定，可以延長貯存期并方便于應用。
微分子膠囊技術又稱微分子膠囊化，是用特殊手段在分子水平上將固體，液體或氣體物質(zhì)包裹在一個微小的、半透明或封閉膠囊內(nèi)的過程。微分子膠囊技術具有改變物態(tài)，降低揮發(fā)性、控制釋放、保護敏感成分和隔離活性成分等作用。目前，微分子膠囊技術已經(jīng)能夠應用于危險化學品、農(nóng)藥、藥物，食品等行業(yè)，起到了隔離，掩蓋，緩釋，混合等不同的作用。
眾所周知，煙草的使用價值在于滿足人們吸食的需要，其感官特征是煙草品質(zhì)優(yōu)劣最直接的反映。因此，開展微分子膠囊技術在卷煙工業(yè)，特別是在卷煙煙氣的研究方面，具有重要的現(xiàn)實意義。但是，卷煙的吸食必須要有一個燃燒的過程，這對于一般的微膠囊包合結構都具有快速的破壞性，從而使微膠囊芯材物質(zhì)不能均勻釋放，影響卷煙的抽吸香吃味濃度。況且從煙葉加工成煙絲的過程中存在多次高溫高濕處理工藝，還有加料加香、切絲、膨脹等化學物理變化過程，要使添加于煙絲中的微膠囊穩(wěn)定存在直至卷煙燃吸時釋放被包合的芯材物質(zhì)，以發(fā)揮其特定的效能，就必須在結構，材料等方面設計符合以上各種條件的微分子膠囊。由于卷煙煙絲加工和使用的特殊性，目前在煙草行業(yè)中能夠施加于煙絲中并發(fā)揮關鍵作用的的微膠囊技術尚無成功的應用實例，微膠囊中的芯材也僅局限于不穩(wěn)定或極易揮發(fā)的香料物質(zhì)。這是一個該技術領域中急待解決的技術難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種性能穩(wěn)定，芯材種類豐富，在卷煙燃吸時才釋放被包合的芯材物質(zhì)的微分子膠囊。同時，本發(fā)明提供該微分子膠囊的制備方法。本發(fā)明還提供該微分子膠囊卷煙煙絲和煙葉復烤中的應用。
本發(fā)明的目的通過下述技術方案予以實現(xiàn)。
本發(fā)明提供了一種微分子膠囊，該微分子膠囊由下述方法制備獲得將0.1～1.0重量份的乳酸鈣倒入40～100重量份的水中，邊攪拌邊倒入，直至形成均相時，再將30～60重量份的聚氨基酸和8～16重量份的環(huán)糊精倒入其中，攪均相的包囊槳料；控制包囊槳料的溫度在30℃～55℃，在包囊槳料中加2～6重量份的膠囊芯材，攪拌使之混合均化。將混合均化物在30℃～55℃下，在負壓熱氣流中進行霧化脫水干燥，形成顆粒直徑≤100μm，水份≤5％的固體粉末，即為本發(fā)明的微分子膠囊。
本發(fā)明提供了一種微分子膠囊的制備方法，該方法包括下述順序的步驟(1)將0.1～1.0重量份的乳酸鈣倒入40～100重量份的水中，邊攪拌邊倒入，直至形成均相；(2)將30～60重量份的聚氨基酸和8～16重量份的環(huán)糊精倒入步驟(1)的所得物中，攪拌成均相的包囊槳料；(3)控制包囊槳料的溫度在30℃～55℃，在包囊槳料中加2～6重量份的膠囊芯材，攪拌使之混合均化；(4)將上步驟得到的混合均化物在30℃～55℃下，在負壓熱氣流中進行霧化脫水干燥，形成顆粒直徑≤100μm，水份≤5％的固體粉末，即為所需的微分子膠囊。
上述步驟(3)所述的膠囊芯材選自有機離子化合物、活性酶、天然植物提取物或香精香料中的一種或它們的混合物，各類物質(zhì)根據(jù)需要形成單一芯材或多種組合的復合芯材，以發(fā)揮不同的作用。
其中所述的有機離子化合物為葡萄糖酸鉀、葡萄糖酸鋅、葡萄糖酸錳、蘋果酸鉀、蘋果酸鋅、蘋果酸錳、乳酸鉀、乳酸鋅或者乳酸錳。
其中所述的活性酶為多酚氧化酶、脂肪氧化酶、葡萄糖氧化酶、α一淀粉酶、β-淀粉酶、木瓜蛋白酶、無花果蛋白酶或菠蘿蛋白酶。
其中所述的天然植物提取物為梅子提取物、番茄提取物、李子提取物、刺梨提取物或烤煙煙葉提取物。
香精香料為β-大馬酮、薄荷腦、草酶酸或γ-壬內(nèi)酯。
為驗證本發(fā)明提供的微分子膠囊的實際效果，本發(fā)明對微分子膠囊添加于卷煙煙絲后，作了下述分析檢測。
(1)卷煙主流煙氣中的膠油和一氧化碳的分析檢測方法按照中華人民共和國行業(yè)標準YC/T31-1996制備試樣，采用YC/T29-1996以及YC/T30-1996的技術方法分別分析檢測焦油和一氧化碳。
(2)感官質(zhì)量評吸方法按照中華人民共和國國家標準GB5606-1996的技術方法評價。
(3)主流煙氣成分及其含量分析方法采用GC/MS成分剖析和峰面積定量分析。用吸煙機收集主流煙氣，并將其主流煙氣導入GC/MS，其GC/MS的分析檢測條件為平衡溫度及時間——室溫平衡2h，95℃平衡1h；吸附溫度及時間95℃吸附1h；脫附溫度及時間120℃吸附0.5min。定性定量分析檢測方法為GC/MS法，采用峰面積定量。儀器美國HP G1800A型GCD系統(tǒng)(HP5890GC/5972MSD氣一質(zhì)聯(lián)用儀)，100μm聚二甲基硅氧烷SPME纖維頭(美國Supelco公司)GC/MS的分析條件色譜柱HP-5彈性石英毛細管柱(50m×0.32mm×o.52μm)。柱溫起始溫度50℃，以4℃/min升至250℃，保持5min。載氣氦氣(純度≥99.99％)。柱流速1.6ml/min。進樣口溫度250℃，GC-MS接口溫度300℃，進樣方式不分流進樣。質(zhì)譜溫度170℃，電離方式EI，電離能量70ev，倍增器電壓2024V，質(zhì)量范圍10-425amu閾值150，檢索譜庫W1LLEY譜庫，檢索方式人工及儀器。
A.卷煙煙氣焦油的測定結果如表1所示。
表1.卷煙煙氣焦油的測定結果

表1的檢測結果表明，加膠囊煙絲卷煙的焦油釋放量比其未加膠囊煙絲卷煙降低了31.19％，這說明膠囊對降低卷煙焦油量，增強卷煙吸食安全性的效果是明顯的。其原因在于，煙氣焦油主要是由煙絲中的大分子碳水化合物不完全燃燒所致，煙絲中的大分子碳水化合物含量愈高，大分子碳水化合物的燃點或熱解溫度愈高，則煙焦油量愈高。微分子膠囊以水為介質(zhì)加入煙絲的過程中，一方面微分子膠囊芯材中的有機離子，淀粉酶輔基和糖酶輔基通過滲透等作用，不斷地滲入煙絲的結構組織中，從而激活并進而增強煙絲中原有的，相應酶的活性或活力，使大分子的碳水化合物降解成小分子物質(zhì)的速率大大提高，從而具有良好的降焦功能；另一方面，微分子膠囊附著于煙絲中，在燃吸時，燃錐附近溫度高達800℃左右，微分子膠囊受熱爆裂，膠囊芯材中的有機離子以“蒸汽”形式彌漫于燃錐附近的煙氣氣溶膠中，通過催化等理化作用，使煙氣中的大分子物質(zhì)熱解能或燃點降低而迅速裂解成小分子化合物，從而為降焦提供了十分重要的條件。
B.卷煙煙氣CO的測定結果如表2所示。
表2.卷煙煙氣CO的測定結果

表2的檢測結果表明，加微分子膠囊煙絲卷煙的CO釋放量比未加微分子膠囊煙絲的卷煙降低了50.31，這說明膠囊對降低卷煙CO量、增強卷煙吸食安全性的效果是明顯的。其原因在于，煙絲中CO釋放量的降低，亦是由于微分子膠囊芯材中的有機離子、淀粉酶輔基和糖酶輔基對煙絲及其煙氣作用的結果。
C.主流煙氣中關鍵致香成分的變化及其影響。
主流煙氣中與感官評吸總分明顯呈正相關關系的成分有茄酮、糠醛、β-大馬酮和β-二氫大馬酮等；與香氣量明顯呈正相關關系的成分有面包酮、苯乙醛等；與煙氣的甜潤感呈正相關關系的成分有β-大馬酮、β-二氫大馬酮、香葉基丙酮和二氫獼猴桃內(nèi)酯等；與煙氣的醇和性正相關關系的成分有2，3-丁二酮、糠醇、苯甲醇，苯乙醇、十四酸和十六酸等；與香氣的細膩、香吃味、生理滿足感和香氣豐滿程度呈正相關關系的成分有乙酸乙酯、茶螺烷和茄酮等；與刺激性呈正相關關系的成分有乙酸，戍醛，己醛，戍烯醛等。添加微分子膠囊前后主流煙氣中關鍵致香成分含量的差異如表3所示。
表3的檢測結果表明，加微分子膠囊的煙絲的主流煙氣香氣成分，特別是有利香氣成分的相對百分含量，與未加微分子膠囊煙絲相比，普遍要高，而不利成分的相對百分含量普遍要低。因此，從煙氣的香氣質(zhì)、香氣量、香氣豐滿程度、圓潤性、余味和口感等內(nèi)在品質(zhì)方面，說明本發(fā)明的微分子膠囊對煙絲內(nèi)在品質(zhì)有利。
表3.加微分子膠囊前后主流煙氣中部分關鍵致香成分含量比較

表3的GC/MS的剖析結果還表明，與末加微分子膠囊的煙絲相比，加微分子膠囊煙絲的主流煙氣香氣成分的變化趨勢表現(xiàn)為低沸點和中間沸點主流煙氣香氣成分的含量普遍增加，高沸點主流煙氣香氣成分的含量普遍減少，從分子水平上反映出，微分子膠囊在一定程度上有利于煙絲煙氣中大分子物質(zhì)向中、低分子物質(zhì)的方向轉化。其主要原因在于，一是膠囊芯材激活并進而增強煙絲中原有的相應酶的活性或活力，導致煙絲中部分淀粉，多糖和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的降解；二是膠囊芯材中的有機離子降低了煙氣中的大分子物質(zhì)熱解能或燃點，導致大分子物質(zhì)的含量相對減少，而中低分子物質(zhì)的含量相對增加。
D.煙葉醇化期的變化田間采收的煙葉經(jīng)過煙農(nóng)的調(diào)制祛青(即初烤過程)，再經(jīng)分級采購后進入工業(yè)環(huán)節(jié)。打葉復烤是第一步，完成此步驟直至制絲之前的貯存即是煙葉的醇化過程，自然醇化期通常至少一年。在醇化的過程中，煙葉中的還原糖、總氮、煙堿、蛋白質(zhì)、淀粉等物質(zhì)會相應減少，相互之間的比例會出現(xiàn)一些不能準確預測的變化，難以按理想狀況進行，但總體上可以提高煙葉的吸食品質(zhì)。添加微分子膠囊醇化3個月后的復烤煙葉與自然醇化一年的復烤煙葉以及未醇化的復烤煙葉在主要化學成分上的差異如表4所示。
表4.加微分子膠囊醇化與自然醇化及未醇化煙葉成分的比較

表4的結果表明，加微分子膠囊醇化3個月的煙葉中的大多數(shù)成分已經(jīng)很接近自然醇化1年的煙葉，而還原糖的含量則相對較高，說明縮短了煙葉醇化的周期。微分子膠囊芯材中含有多種活性的酶，在適當?shù)臏囟取穸葪l件下，能夠在較短時期內(nèi)在煙葉中發(fā)生復雜的生化反應，使蛋白質(zhì)轉化為氨基酸，纖維素、淀粉轉化為單糖，改善煙味平淡、香氣不足的缺點，改善由于總氮和煙堿含量過高產(chǎn)生的刺激性及煙氣粗糙感；另外也可以降低蛋白質(zhì)產(chǎn)生的異味及有害成分。
由于酶對煙葉陳化過程的催化作用，可以了解，煙葉中的羰基化合物、類胡蘿卜素、氧化降解產(chǎn)物及糖甙等物質(zhì)含量的增加，大分子化合物轉化為小分子化合物等，都能夠通過酶處理予以改善。通過酶的選擇，可以降低不飽和脂肪酸的含量，也可以使類胡蘿卜素等煙草香味前驅(qū)體得到有效降解，改善煙氣的刺激性和粗糙感，另外使高碳脂肪酸，有機酸轉換為低碳易揮發(fā)酸，改善煙葉香氣質(zhì)量。酶本身非常敏感，易被破壞，以微分子膠囊的形式使用，不僅方便，而且效用可以發(fā)揮得更好。
綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下有益效果制備方法合理，簡便易行。產(chǎn)品具有良好性能，能降低芯材的揮發(fā)性，控制釋放、保護敏感成分和隔離活性成分。將其應用于卷煙煙絲及復烤煙葉，對降焦、降低CO釋放量，進而改善卷煙吸食安全性，縮短煙葉醇化周期，提高卷煙有利香氣等內(nèi)在品質(zhì)均有顯著作用，從而預示了很好的開發(fā)應用前景。


圖1為本發(fā)明提供的微分子膠囊的多種顯微結構示意圖。
圖中1.單核，2.多核，3.多核無定型，4.雙壁，5.復合微膠囊，6.半透性微膠囊。
根據(jù)據(jù)微分子膠囊中的芯材為單一物質(zhì)或多種復合物質(zhì)，以及芯材的物理、化學性質(zhì)的差異，本發(fā)明所制備的微分子膠囊可出現(xiàn)如圖1所示的多種顯微形狀，如球型、粒型、腎型、絮狀和塊狀等。囊壁也會是單層或多層結構。
具體實施例方式
實施例1將0.5重量份的乳酸鈣倒入100重量份的水中，邊攪拌邊倒入，直至形成均相時，再將60重量份的聚氨基酸和13重量份的環(huán)糊精倒入其中，攪拌成均相的包囊槳料；控制包囊槳料的溫度在40℃～50℃，在包囊槳料中加3重量份蘋果酸鉀作為膠囊芯材，攪拌使之混合均化。將混合均化物在30℃～55℃下，在負壓熱氣流中進行霧化脫水干燥，形成顆粒直徑≤100μm，水份≤5％的固體粉末，即為所需的微分子膠囊。
實施例2～9除了所述的膠囊芯材分別為葡萄糖酸鉀、葡萄糖酸鋅、葡萄糖酸錳、蘋果酸鋅、蘋果酸錳、乳酸鉀、乳酸鋅或者乳酸錳外，其它過程同實施例1。
實施例10重復實施例1，有以下不同點將1重量份的乳酸鈣倒入100重量份的水中，邊攪拌邊倒入，直至形成均相時，再將60重量份的聚氨基酸和15重量份的環(huán)糊精倒入其中，攪拌成均相的包囊槳料。
實施例11重復實施例1，有以下不同點將0.7重量份的乳酸鈣倒入80重量份的水中，邊攪拌邊倒入，直至形成均相時，再將50重量份的聚氨基酸和10重量份的環(huán)糊精倒入其中，攪拌成均相的包囊槳料；在包囊槳料中加入1重量份木瓜蛋白酶作為膠囊芯材，攪拌使之混合均化。
實施例12重復實施例1，有以下不同點將0.8重量份的乳酸鈣倒入90重量份的水中，邊攪拌邊倒入，直至形成均相時，再將40重量份的聚氨基酸和15重量份的環(huán)糊精倒入其中，攪拌成均相的包囊漿料，在包囊漿料中加入5重量份無花果蛋白酶作為膠囊芯材，攪拌使之混合均化。
實施例13除了所述的膠囊芯材為菠蘿蛋白酶外，其它過程與實施例12相同。
實施例14重復實施例1，有以下不同點將0.1重量份的乳酸鈣倒入50重量份的水中，邊攪拌邊倒入，直至形成均相時，再將60重量份的聚氨基酸和10重量份的環(huán)糊精倒入其中，攪拌成均相的包囊漿料，在包囊漿料中加入4重量份α-淀粉酶作為膠囊芯材，攪拌使之混合均化。
實施例15～18除了所述的膠囊芯材分別為β-淀粉酶、多酚氧化酶、脂肪氧化酶或葡萄糖氧化酶外，其它過程與實施例14相同。
實施例19重復實施例1，有以下不同點將0.9重量份的乳酸鈣倒入70重量份的水中，邊攪拌邊倒入，直至形成均相時，再將60重量份的聚氨基酸和15重量份的環(huán)糊精倒入其中，攪拌成均相的包囊漿料，在包囊漿料中加入5重量份β-大馬酮作為膠囊芯材，攪拌使之混合均化。
實施例20～22除了所述的膠囊芯材分別為薄荷腦、草莓酸或γ-壬內(nèi)酯外，其它過程與實施例19相同。
實施例23重復實施例1，有以下不同點將1重量份的乳酸鈣倒入90重量份的水中，邊攪拌邊倒入，直至形成均相時，再將60重量份的聚氨基酸和14重量份的環(huán)糊精倒入其中，攪拌成均相的包囊漿料，在包囊漿料中加入2重量份烤煙煙葉提取物作為膠囊芯材，攪拌使之混合均化。
實施例24～27除了所述的膠囊芯材分別為梅子提取物、番茄提取物、李子提取物或刺梨提取物外，其它過程與實施例23相同。
應用實施例1卷煙制絲過程加料。將微分子膠囊和沸水按1∶5～20的重量份比例攪拌溶解成均相物，靜置至溫度為50℃～65℃，然后將其該水溶液按煙絲制造過程中的加料方式噴施到煙葉上，其中微分子膠囊在煙葉中的添加比例為0.3％～2.5‰(重量)，調(diào)節(jié)煙葉水分為18％～23％(重量)，貯存1～24h，然后煙葉進入隨后的切絲、烘絲、加香等工藝步驟。
應用實施例2卷煙制絲過程加香。將微分子膠囊和溫度低于40℃的水按1∶10～15的重量份比例攪拌溶解成均相物，然后將該水溶液按煙絲制造過程中的加香方式噴施到烘焙過，并已冷卻的煙絲上，其中微分子膠囊在煙絲中的添加比例為0.1‰～1.0‰(重量)，調(diào)節(jié)煙絲水分為11％～13％(重量)，貯存2h以上，即可進行煙支的卷制。
應用實施例3煙葉復烤加料。將微分子膠囊和溫度低于40℃的水按1∶5～20的重量份比例攪拌溶解成均相物，然后將該水溶液在煙葉復烤過程中的烤機出口噴施到已完成復烤，并已冷卻回潮的煙葉上，其中微分子膠囊在煙絲中的添加比例為0.2‰～2.0‰(重量)，調(diào)節(jié)煙葉水份為10％～12％，即可進行煙葉加壓打包和倉儲。
權利要求
1.一種微分子膠囊，是由下述方法制備獲得將0.1～1.0重量份的乳酸鈣倒入40～100重量份的水中，邊攪拌邊倒入，直至形成均相時，再將30～60重量份的聚氨基酸和8～16重量份的環(huán)糊精倒入其中，攪拌成均相的包囊槳料；控制包囊槳料的溫度在30℃～55℃，在包囊槳料中加2～6重量份的膠囊芯材，攪拌使之混合均化。將混合均化物在30℃～55℃下，在負壓熱氣流中進行霧化脫水干燥，得到的固體粉末，即為所需的微分子膠囊。
2.根據(jù)權利要求1所述的微分子膠囊，其特征在于將0.3重量份的乳酸鈣倒入60重量份的水中，邊攪拌邊倒入，直至形成均相時，再將45重量份的聚氨基酸和13重量份的環(huán)糊精倒入其中，攪拌成均相的包囊槳料；控制包囊槳料的溫度在45℃，在包囊槳料中加4重量份的活性酶作膠囊芯材，攪拌使之混合均化。將混合均化物在45℃下，在負壓熱氣流中進行霧化脫水干燥，形成顆粒直徑≤100μm，水份≤5％的固體粉末，即為所需的微分子膠囊。
3.一種微分子膠囊的制備方法，該方法包括下述順序的步驟(1)0.1～1.0重量份的乳酸鈣倒入40～100重量份的水中，邊攪拌邊倒入，直至形成均相；(2)將30～60重量份的聚氨基酸和8～16重量份的環(huán)糊精倒入步驟(1)的所得物中，攪拌成均相的包囊槳料；(3)控制包囊槳料的溫度在30℃～55℃，在包囊槳料中加2～6重量份的膠囊芯材，攪拌使之混合均化；(4)將上步驟得到的混合均化物在30℃～55℃下，在負壓熱氣流中進行霧化脫水干燥，形成顆粒直徑≤100μm，水份≤5％的固體粉末，即為所需的微分子膠囊。
4.根據(jù)權利要求3所述的微分子膠囊，其中步驟(3)所述的膠囊芯材選自有機離子化合物，活性酶、蛋白酶輔基、天然植物提取物或香精香料中的一種，或它們的混合物。
5.權利要求1所述的微分子膠囊在卷煙制絲加料過程中的應用。
6.權利要求1所述的微分子膠囊在卷煙制絲加香過程中的應用。
7.權利要求1所述的微分子膠囊在煙葉復烤加料過程中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微分子膠囊及其制備方法和應用。所述的微分子膠囊是由下述方法制備獲得將乳酸鈣倒入水中，邊攪拌邊倒入，直至形成均相時，再將聚氨基酸和環(huán)糊精倒入其中，攪拌成均相的包囊漿料；控制包囊漿料的溫度在30℃～55℃，在包囊漿料中加膠囊芯材，攪拌使之混合均化。將混合均化物在30℃～55℃下，在負壓熱氣流中進行霧化脫水干燥，形成顆粒直徑≤100μm，水份≤5％的固體粉末，即為所需的微分子膠囊。將其應用于卷煙煙絲及復烤煙葉，對降焦、降低CO釋放量，進而改善卷煙吸食安全性，縮短煙葉醇化周期，提高卷煙有利香氣等內(nèi)在品質(zhì)均有顯著作用。
文檔編號B01J13/14GK1478592SQ0313544
公開日2004年3月3日 申請日期2003年7月16日 優(yōu)先權日2003年7月16日
發(fā)明者武怡, 曾曉鷹, 王超, 者為, 張?zhí)鞐? 武 怡 申請人:昆明卷煙廠