烟草调香技术综述课件.ppt
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- 烟草 技术 综述 课件
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1、调调 香香 技技 术术 概论v调香技术的内涵 是将香料调制成香精的技术 具体地讲,就是根据香精使用的目的和香型的要求,将天然香料、合成香料、定香剂、溶剂和其它调配香精所需的材料调配成不同使用目的和不同香气类型的香精产品的技术 概论v调香技术的内涵 是一门建立在科学基础之上的技术 调配过程涉及到知识、经验、技术等多方面,因此,它是一项建立在科学基础之上的一项专门技术,人们也通常也把调香技术称为科学和艺术结合的技术 概论v调香技术的内涵 是技术与艺术有机地结合 科学:调香需要相应的科学知识和技术,是建立在科学技术基础之上的专门技术。调香师培养-化学(尤其是有机化学、分析化学和物理化学)、生物学、天
2、然香料、合成香料以及香精使用对象等有关学科科学知识学习-训练。艺术:在香精的仿制和创制过程中需要调香师在对已有香气把握的基础上,发挥艺术的想象力和审美观创造性地开展工作 概论v调香技术的内涵 包括仿香和创香 对仿香而言,包括对已有产品香气的模仿和对天然香料香气的模仿;对创香而言,就是按照一定应用目的的要求,发挥调香师的审美观和艺术想象力,创造出令消费者喜爱的独特的香气 概论v分类 日用香精的调配技术 食品香精的调配技术 烟草香精的调配技术 按形态分为固体香精调配技术、乳化香精调配技术、液态香精调配技术概论概论v香精的香气层次 头香层次 体香层次 基香层次 人为的理性划分,三层次在一个香气体系中
3、紧密联系,不可分割概论基香头香体香柑橘香韵:香柠檬、柠檬、白柠檬、甜橙果香韵:苹果、瓜、桃、草莓辛香韵:肉桂、丁香、豆蔻木香韵:柏木、檀木、藿香、岩兰苔香韵:橡苔、树苔花香韵:茉莉、玫瑰、紫罗兰、康乃馨青香韵:格篷、栀子、乙酸苯仲乙(基)酯醛香韵琥珀香韵:琥珀、赖百当、香荚兰动物香韵:灵猫、海狸、麝香东方树脂香韵:苯偶因、防风、黑香豆香气金字塔(女用香水L Airdu Temps)概论v调香技术发展历史和趋势 人们很难确定调香的起源 尽管人类使用香料的历史与人类历史同步,但最古老文字记载的配方来源于圣经涂油辛香料(例如肉桂)和芳香物质(例如没药)的有趣组合。在那个时代,宗教仪式极大地影响烹调和
4、香料的发展 中世纪(约公元395年1500年),烹调和香料调配技术受一些新技术的影响,例如:啤酒酿造技术、焙烤技术和精油蒸馏技术概论 9世纪,阿拉伯人发展天然香料蒸馏技术 13世纪,医药芳香油得到生产和应用 1370年匈牙利皇后伊丽莎白得到一张以香料植物迷迭香为主要原料的香料配方这个配方初始名为The Queen of Hungarys Water,而后名为”匈牙利之水”15世纪,芳香物质用于家具、手套等物品上 1617世纪,医药生产中的蒸馏技术奠定了目前仍在使用的技术基础概论 启蒙时代(AD 1716年1880年),研究者的好奇导致所谓香料工业的大循环,大量的化学合成物质和芳香物质建立在由化
5、学结构鉴定、合成、规模化和后续生产的结合上 1788年,水溶性科隆香水出现,并应用于沐浴到漱口水等多个方面 19世纪前半叶,单离香料问世并用于调香中 1834年,J.B.Dumas和E.M.Pligot 从桂皮油中分离桂醛 18451850年,第一个人工合成的芳香油问世概论v19世纪后半叶,香料工业真正开始的年代,合成香料问世,并用于调香中 1865年,Classification of Eugene Rimmel 1859年,人造冬青油问世 1870年,第一个人造苦杏仁油问世 1874年,W.Haarmann开始生产第一个合成香料香兰素,此后,合成香料工业快速发展 1878年,W.Haarm
6、ann生产香豆素 1888年,硝基麝香Baurr麝香问世概论 1885出现了“Classification of Henning”1895年,Firmenich在日内瓦创立 1895 年,Givaudan成立 1904年,Francois Coty 于在巴黎创立 1919年,Dragoco在霍尔茨明登创立概论v20世纪是香料工业发展的快速时期 香料工业快速发展,新香料公司不断出现 1904年,Francois Coty在法国首都巴黎创立1910年,Chanel在法国巴黎成立,目前仍在流行的香水Chanel No.5于1921年创制出来 1919年,Dragoco在德国霍尔茨明登创立 IFF公司
7、尽管在1833年就有作坊式工厂,但也是在这个时期发展起来的公司之一 2003年,Symrisez在美国成立概论v20世纪是香料工业发展的快速时期 香精香料工业的发展有力地促进了调香技术的形成和完善,出现了一批知名的调香师和技术成果 例如:1923年,Poucher,W.A.发表了“Duration Of Evaporation Table”;Jill Jessee发表了“Chart of Perfume Raw Materials”;1960年,Arctander,Steffen发表了“Perfume&Flavor Materials of Natural Origin”;1999年,Newm
8、an,Cathy,Kendrick Rob.发表了“The Art&Science of Scent”;2006年,Turin,Lucas发表了“The Secret of Scent”我国香料工作者叶心农等人上世纪50年代末也发表了有关香气分类的成果 概论v近60年的发展 香精香料应用范围、工业化生产规模和市场不断扩大 20世纪后半叶以来,香料工业进入十分盈利的时期,香精不仅在日用化妆品中应用,而且不断拓展到食品、烟草及其它方面。据推测香精香料总市场已达到1500亿元人民币(见表1),其中,日用化妆品香精香料和食品香精香料(含烟草)各占50%左右概论排名排名公司名称公司名称销售额(百万)销售
9、额(百万)市场份额(市场份额(68.9%)1Givaudan$3,647.018.3%2Firmenich$2,627.5 13.2%3IFF$2,276.611.4%4Symrise$1,871.3 9.4%5Takasago$1,135.5 5.7%6Sensient Flavors$572 2.9%7Mane SA448.7 2.3%8T.Hasegawa$448.12.3%9Robertet SA$352.11.8%10Frutarom$344.4 1.7%07年世界前十香料公司市场份额大致情况年世界前十香料公司市场份额大致情况概论v近60年的发展 20世纪后半叶以来,由于仪器分析技术
10、的发展,从天然界分离鉴定芳香物质的技术手段的提高极大地推动了合成香料和调香技术的不断发展 例如,20世纪50年代,从食物中分离发现的挥发性香气成分约500种,到目前已有15000多种;上世纪50年代,从烟草和烟气中发现的成分300多种,到目前已有近6000种 概论Volatile Chemicals Identified in Foodstuffs01000200030004000500060007000800019631969197419791984198919941999Thoussands.概论v近60年的发展 仪器分析发展历史事件 1955年第一台商品化的气相色谱仪问世 1952年,J
11、ames和Martin发表第一篇关于气相色谱论文;Bloch和Purcell由于NMR获得诺贝尔奖;瓦立安(Varian)向Humble Oil公司出售第一台NMR 1954年,E.J.Corey首次使用NMR解析分子结构问题 1955年第一台商品化的气相色谱仪在Perkin-Elmer公司问世概论v近60年的发展 仪器分析发展历史事件 1956年,第一台演示型GC-MS在Bendix公司问世 1958年,M.Golay发展了毛细管色谱柱 1959年,火焰离子化检测器应用于气相色谱分析 1976年,HP公司生产第一台商品化的台式GC-MS仪概论v近60年的发展 仪器分析发展历史事件 1977年
12、,苹果型计算机引入GC-MS仪 1978年,NBS发布25000张化合物的质谱图 1981年,IBM个人电脑引入分析仪器 1984年,HP公司定型生产历史上销售业绩最好的气相色谱仪HP5890 1988年,NIST质谱数据库引入GC-MS仪 1991年,Wiley质谱数据库引入GC-MS仪 1994年,HP公司引入GC-MS仪化学工作站 1996年,NIST发布AMDIS质谱解析程序概论v近60年的发展 香精香料工业是现代仪器分析应用最广泛的行业之一,研究和产品研发可能涉及的仪器包括气相色谱仪(GC)、高效液相色谱仪(HPLC)、傅立叶转换红外光谱仪(FTIR)、核磁共振仪(NMR)、气相色谱
13、-质谱联用仪(GCMS)、高效液相色谱-质谱联用仪(HPLC-MS)以及气相色谱-傅立叶转换红外光谱联用仪(GC-FTIR)等。最新的仪器分析技术也在香料工业中得到应用,例如,GC-MS-MS、GC-GC-MS、HPLC-NMR等。这样就使得香料工业事实上可以对所有复杂体系的混合物进行分离分析、对未知成分结构进行揭示 概论v近60年的发展 伴随于仪器分析结果的应用,具有更好性能的新合成香味物质和香精香料品种不断涌现。例如,20世纪60年代,第一个商品化生产的合成香料芳樟醇、香叶醇及其衍生物开始生产及广泛使用。20世纪50年代开始的有关焙烤食品香气的分析研究,开辟了有关杂环类香料的研究领域,大量
14、具有焙烤香气的杂环化合物被合成出来成为到目前为止调香师仍然经常使用的香料。20世纪60年代末利用仪器分析发现的麦芽酚,从此开辟了人类认识和开发具有焦糖香气类物质的新领域,目前,已成功用于调香的焦糖香类的香料已有十多种概论v近60年的发展 同期关于玫瑰油等天然体系的分析研究发现了二氢大马酮和大马酮等天然微量成分,为后来合成此类物质奠定了坚实基础,该类物质也已成为调香常用的香料。这些分析结果及应用不但丰富了调香使用的原料,促进了合成香料工业的快速发展,也促进了调香技术水平的不断提高 概论v近60年的发展 香料行业进行分析研究的目的是了解、设计、改进已有或新产品的感官特性或(和)功能。这些研究一般起
15、始于特定目标的详细化学分析,包括产品或产品使用的原料分析,由于分析目标的复杂性,化学分析的主要工作大都采用仪器分析。分析工作完成后,在技术人员的协助下,具有创新能力的食品和日用调香师重新调配组合与目标感官特征一致的食品或日用香精,进而达到改进香气或(和)功能作用的目的概论v近60年的发展 对于食品调香师来说,通常将天然食品或加工食品的香气作为特定的目标,而日用调香师通常有更大的选择范围,可能包括具有市场概念的产品或原料。烟草调香师则更加关注各类烟草、卷烟和烟气的香气分析结果。作为产品技术人员的主要工作是确保产品的香气或香味保持稳定并努力使产品在使用或消费过程中有效释放。化学分析的结果在实际工作
16、中可能有选择地使用,例如,为了寻找和设计香气或香味更好的分子,核磁共振的分析结果必不可少;为了改进香精配方中或生产过程中的组分,气相色谱、高效液相色谱相关的分析结果结合感官分析结果是常用的方法 概论v近60年的发展 关于香精香料安全性问题形成立法和控制体系也是近50年的事情。1954年,合成香料香豆素被美国FDA废止使用,直到4年后的1958年,美国国会使食品添加剂修正案成为法律,FDA和FEMA开始构建GRAS名单。全球范围内已经形成了早期不被人们关注的有关食品、烟草和日化产品香精香料安全性问题的立法及管理体系 概论v近60年的发展 此外,50年前人们普遍接受的基本味觉仅有4种(目前认为有5
17、种),嗅觉理论只局限于理论层面,香料的手性几乎不作为香料合成中考虑的重要因素,然而在香精香料发展的近50年,这些方面均发生了很大变化,2001年,日本Ryoji Noyori教授因在手性研究方面的突出贡献而获得诺贝尔化学奖就是例证 概论v调香技术的近60年的发展 第一阶段(1950年-1965年),也称为“旧模式阶段”,食品香精为液体,香精调配原料组成主要为天然萃取物、精油和反应香味,很少使用合成香料 概论v调香技术的近60年的发展 第二阶段(1965年-1990年),也称经典阶段。仪器分析和合成香料引入香精调配和研发过程。该阶段突出特点是天然等同香味成分(合成香料)、利用发酵或物理方法获得的
18、单一天然香气成分、天然单离品(例如,柑橘、茶、香荚兰)在香精中广泛使用,仪器分析和信息技术开始对香料工业产生较大的影响。喷雾干燥食品香精出现并得于发展,利用涂层技术或喷雾干燥技术制备的固体香精变得越来越重要,市场和研发面向新产品或新概念开展(例如,引入的方便食品概念),方便休闲食品开始在市场出现并影响香精工业。此时是对食品香味成分的分析研究大量开展的时代,出现了大量的研究论文和专利 概论v调香技术的近60年的发展 第三阶段(1990年-1999年),也称新时代阶段,新技术发展并不断应用。更加关注产品释放体系:香精研发注重功能化(例如,香味释放)、技术(例如包埋技术)是决定市场的决定性因素;更加
19、关注产品承载概念;具有额外功能优势的香精变得更重要;由于流行食品的引入,市场变宽,食品发展呈流行趋势,许多研究由于应用的驱动而得于开展。香味成分的释放和承载市场概念的产品成为发展趋势并发挥重要作用 概论v调香技术的近60年的发展 第四阶段(2000-未来),也称新世纪阶段,生产力、高技术和消费者研究合为一体。“生产力”术语出现的一个显著的标志是食品企业更多考虑成本效益,香精要与之相适应,因此,寻找较高成本效益的香精香料是香料企业必须考虑的重要问题。香精不仅由挥发性化学物质构成,也由产生味觉和其它化学感觉的口感物质和改良剂所构成成为趋势,味觉和味觉修饰以及口感是香精香料要考虑的重要方面。消费者感
20、官研究和市场研究成为产品研发的重要组成部分。涉及健康和安全的方面越来越重要。这是一个未来仍要持续的发展趋势 概论v未来发展 调香技术已经经过了150多年的发展,已经形成了不同类别的香精调配技术和方法,尽管各类调香技术有所不同,但概括起来未来共同的发展趋势仍有相同之处:更加注重产品的安全性;更加注重产品的天然性和功能性;更加注重高新技术的应用;更加注重与仪器分析的结合;更加注重新香型创造 概论v未来发展 香精的安全性主要来源于香料的安全性,因此,在香精香料研究开发中,应十分重视香料的安全性问题。对于已有香料,安全性应参照有关法规和标准;对于新香料,应在进行相关毒理学试验的基础上,确定对人体无害后
21、才能使用。随着人们生活水平的日益提高,未来的香精香料应更加注重安全性问题 概论v未来发展 香精产品的天然性和功能性是配合施加对象需求的一种流行趋势。日化品和食品应人们返璞归真的需求,要求产品具有天然感,在某些情况下承载一定的天然概念或对人体健康有益的功能概念 概论v未来发展 当今香精香料研究中需要突破的关口就是寻找新的分子,该分子结构可以获得专利授权、在新香精配方中得到应用并有助于明显改善有关应用对象的品质或质量。相关方面的应用可能包括从化妆品到家庭用品,从简单的土豆片的调味品到灌装咖啡香精的各个方面 概论v未来发展 高新技术在香精香料研究开发上的应用,未来呈现多技术多方面的趋势。生物技术、超
22、临界CO2萃取技术、膜过滤技术、分子蒸馏技术、超高压萃取技术以及旋转锥浓缩技术等在未来香料分离及制备中将发挥重要作用。通过高新技术在香精香料工业生产中的应用,许多品质高、天然感强的香料在调香中得以应用,为创香奠定了重要基础。食品香料方面,对味觉和味觉改良剂的研究比对挥发性香气成分的研究更重要。咸味和甜味的增强研究是较为流行的研究课题。在不同应用对象中的香味释放控制技术和不同基质的胶囊化液体香精的香味释放控制技术也是目前研究的重要课题,业已取得一定的成效概论v未来发展 未来仪器分析技术的发展会进一步促进调香技术及相关技术的发展。不断发展的分析仪器和分析技术,使得分析任何复杂体系的芳香物质成为可能
23、,为人们进一步寻找新的天然等同物质和利用构效关系开发新的调香原料提供了新契机,也为香精香料产品质量控制提供了更多的方法(例如电子鼻仪器和技术)。作为调香师仿、创香精的眼睛,分析仪器在未来会发挥越来越重要的作用 概论v烟用香精的历史 何时烟用香精开始调制并使用并没有确切的时间记载 随着卷烟工业的问世和发展,烟草香精才真正起步和发展概论v烟草香精香料的发展和趋势 体现以下方面:第一,加香方式的多样化。传统加香方式即加料香和表香,目前出现了打叶复烤加香、卷烟纸加香、烟叶陈化前加料加香等新型加香方式。第二,新的烟用香料加工技术应用的不断深入。包括生物工程技术提取和制备天然香料,酶催化合成新的合成香料,
24、超临界CO2萃取技术、分子蒸馏技术、膜分离技术和微胶囊化技术及其它定香技术的应用 概论v烟草香精香料的发展和趋势 第三,新香料的开发、新合成技术应用取得新进展,新香料应用上有新的突破。第四,天然源非挥发潜香类物质的发现、分析、合成和应用是未来烟草香精创新的重要途径。第五,将裂解能产生与烟草香气协调的成分和添加剂添加到卷烟纸中也是重要的进展 概论v烟草香精香料的发展和趋势 第六,出于降害的考虑,在滤嘴加香的同时加入能降低卷烟危害成分的添加剂。例如,加入纳米材料对焦油中有害成分的降低有积极的作用;加入天然活性抗氧化剂对自由基等降低有明显作用;加入含有血红蛋白或血清蛋白的活性炭形成符合滤嘴,对烟气中
25、有害成分自由基等有明显的选择性降低作用。此外,目前已经开始了香料裂解、转移规律的研究,未来发展需要对更多有关香料成分在卷烟中的裂解转移规律的研究术语v基本术语 气味(Odor):用嗅觉器官所感觉到的或辨别出的一种感觉。可能是令人舒适愉快的,也可能是令人厌恶难受的感觉。通常和气息混同使用。气息(Scent):由嗅觉器官感受到或辨别出的气味,如能令人感到愉快舒适或令人感觉厌恶难受的,或温暖阴凉、或泥土、生青等好与坏气味的统称。香气(Aroma):是指令人舒适愉快的气息总称。是通过人们的嗅觉器官感受到的感觉。平常混同香味。香味(Flavor):在人体嗅觉和味觉器官中所反映出来的综合感觉。食品和烟草需
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