СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТАБАЧНОГО МАТЕРИАЛА И ОБРАБОТАННЫЙ ТАБАЧНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2025 года по МПК A24B15/20 

Настоящее изобретение относится к способу обработки табака и обработанному табаку путем ферментации. В частности, ферментация представляет собой анаэробную ферментацию.

В данной области техники были предложены различные способы обработки и добавки для изменения общего характера или природы табачных материалов, используемых в табачных продуктах. Например, табачные материалы обрабатывали с помощью добавок. Кроме того, условия обработки, применяемые при переработке этих табачных материалов, регулировали для изменения химических или сенсорных свойств табачных продуктов, полученных из таких табачных материалов, и для изменения химических или сенсорных свойств основного потока дыма или аэрозоля, генерируемых курительными изделиями, содержащими такие табачные материалы.

Обработки для улучшения или добавления вкуса и аромата к табачному материалу на более поздней стадии переработки табака часто включает добавление одной или более добавок к табаку и может потребовать дополнительных этапов переработки и оборудования, что может быть дорогостоящим и времязатратным. Кроме того, добавление добавок к табаку может быть не очень хорошо воспринято некоторыми потребителями.

Таким образом, существует потребность в изменении органолептических свойств табачного материала в процессе, который не включает добавление внешних ароматизаторов к самому табаку. Кроме того, существует потребность в табачном материале, который воспроизводит такой материал с другими органолептическими свойствами, не требующий сложной переработки.

В соответствии с одним аспектом настоящее изобретение относится к способу обработки табачного материала, включающему ферментацию табачного материала. Предпочтительно, этап ферментации включает: выдерживание табачного материала в анаэробных условиях. Предпочтительно, этап ферментации включает: приложение давления к табачному материалу, составляющего от 1000 килограммов на квадратный метр (0,0098 МПа) до 4000 килограммов на квадратный метр (0,0392 МПа). Предпочтительно, этап ферментации включает: поддержание содержания влаги в табачном материале, составляющего от 25 процентов по весу до 40 процентов по весу от общего веса табачного материала. Предпочтительно, этап ферментации длится по меньшей мере один месяц.

В соответствии со способом по настоящему изобретению ферментация табака происходит в заявленных условиях. Из-за ферментации определенные химические соединения, присутствующие в табачном материале, могут изменяться, и, в свою очередь, органолептические свойства табачного материала также могут варьироваться. Кроме того, табачный материал, ферментированный в соответствии со способом по настоящему изобретению, может включать в себя более низкий уровень аспарагина.

Известно, что табачный материал может подвергаться ферментации. Растения табака могут содержать микроорганизмы, которые, в свою очередь, могут включать в себя бактерии, плесень и актиномицеты. Исследования показали, что большую часть существующих микроорганизмов в табаке составляют бактерии, в то время как плесень и актиномицеты присутствуют в меньшем количестве. Дрожжей мало или их совсем не удается обнаружить. Ферментированный табак может быть получен с помощью различных подходящих методик, известных в данной области техники, например, как описано в документе “Research Progress in Tobacco Fermentation” (Прогресс исследований в области ферментации табака), опубликованном Yang Yang и др., Journal of Biosciences and Medicines 2018, 6, 105-114, доступном в режиме онлайн по адресу: http://www.scirp.org/journal/jbm; или в US 5372149, или в US 4528993, и других. В целом, ферментация табака включает регулирование содержания влаги в сушеном, выдержанном табаке до содержания влаги отприблизительно 20 процентов до приблизительно 60 процентов, и обеспечение возможности ферментации увлажненного табака в штабелях. Ферментацию можно прекратить, например, путем высушивания или хранения в холодном состоянии. Ферментация табака не требует добавления микроорганизмов, поскольку, как упоминалось выше, микроорганизмы обычно присутствуют в растениях табака в природных условиях.

В отличие от того, что известно в данной области техники, в настоящем изобретении ферментация происходит в анаэробных условиях.

Анаэробная ферментация определена как превращение сложных органических соединений в более мелкие молекулы в отсутствие кислорода. Термин также может быть определен как условия, при которых в результате как химического равновесия, так и биохимической активности кислород недоступен для окислительно-восстановительных реакций. Вместо этого могут присутствовать другие окисленные соединения, которые могут использоваться микроорганизмами для конкретных типов энергетического метаболизма.

Анаэробные условия могут сосуществовать с аэробными: кислород в газообразной форме может быть недоступен для микроорганизмов в микроокружении (таком как взвешенные в воде агрегаты детрита), при этом он может присутствовать в макроокружении (вода).

При анаэробной ферментации табака, без ограничения какой-либо теорией, основной путь вывода энергии может происходить от гликолиза, при этом некоторые аминокислоты также используются в качестве источников углерода/азота. Предпочтительные азотистые соединения обычно включают в себя глутамин, аланин, серин, треонин, аспартат, аспарагин, мочевину и аргинин.

Предпочтительно, анаэробные условия достигаются путем: помещения табачного материала в контейнер и закрытия контейнера. Предпочтительно, анаэробные условия достигаются при помещении табачного материала в контейнер, удалении воздуха из контейнера и герметичном закрытии контейнера.

Более предпочтительно, чтобы удалить воздух из табачного материала, прикладывают давление. Приложенное давление “выдавливает” воздух из табачного материала, так что после закрытия контейнера в контейнере больше нет кислорода, или он присутствует только в минимальном количестве.

Помещение табачного материала в контейнер и закрытие контейнера после удаления воздуха из закрытого контейнера позволяет быстро достичь анаэробных условий. Такой способ достижения анаэробных условий является предпочтительным, поскольку он является экономически эффективным и простым в применении.

В качестве альтернативы, табачный материал помещают в контейнер, и воздух удаляют и заменяют водой.

Контейнер, в который помещают табачный материал, представляет собой, например, бочку. Предпочтительно, бочка изготовлена из дерева, или бетона, или металла, или комбинации любого из этих трех материалов.

Анаэробные условия поддерживаются в течение требуемой продолжительности ферментации.

Для получения требуемой ферментации в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно, чтобы табачный материал имел содержание влаги, составляющее от 25 процентов по весу до 40 процентов по весу от общего веса табачного материала (вес./вес. процент). Более предпочтительно, табачный материал имеет содержание влаги, составляющее от 25 процентов по весу до 35 процентов по весу от общего веса табачного материала (вес./вес. процент). Более предпочтительно, табачный материал имеет содержание влаги, составляющее от 28 процентов по весу до 32 процентов по весу от общего веса табачного материала (вес./вес. процент). Более предпочтительно, табачный материал имеет содержание влаги, составляющее 30 процентов по весу от общего веса табачного материала (вес./вес. процент). Предпочтительно, чтобы достичь этого содержания влаги, табачный материал смачивают водой. В табачный материал добавляют воду. Предпочтительно, табачный материал смачивают перед введением в контейнер, где получены и поддерживаются анаэробные условия.

Кроме того, на этапе ферментации поддерживается это содержание влаги. Следовательно, предпочтительно, во время ферментации отслеживают содержание влаги в табачном материале. Например, если табачный материал вводят в контейнер, в котором происходит ферментация, контейнер можно открыть, и при открытии контейнера можно измерять влажность табачного материала. Предпочтительно, чтобы контейнер открывали через регулярные промежутки времени для выполнения измерения влажности табака.

Влажность может быть измерена с помощью датчика влажности, предусмотренного внутри контейнера. Таким образом, влажность можно измерять также при нахождении табачного материала в закрытом контейнере.

Предпочтительно, влажность табачного материала измеряют через регулярные промежутки времени.

Во время ферментации табачный материал подвергается давлению. Давление, которому подвергается табачный материал, предпочтительно составляет от 1000 килограммов на квадратный метр (кг/м²) (0,0098 МПа) до 4000 килограммов на квадратный метр (кг/м²) (0,0392 МПа).

Давление, прикладываемое к табачному материалу, поддерживают в вышеуказанном диапазоне во время ферментации.

Давление может быть приложено к табачному материалу любыми способами. Давление можно прикладывать путем нагнетания инертного газа в контейнер. Давление можно прикладывать путем помещения веса на табачный материал, что приводит к прикладыванию требуемого диапазона давления к табачному материалу. Например, контейнер может быть заполнен влажным табачным материалом и, в качестве “крышки” контейнера, вес помещают в контакт с табачным материалом до тех пор, пока вода не вытечет из контейнера.

Предпочтительно, табачный материал вставлен в контейнер, и вес расположен сверху или выше табачного материала для приложения требуемого давления. Предпочтительно, затем контейнер закрывают, оставляя вес внутри контейнера, так что вес может поддерживать приложение давления к табачному материалу.

В дальнейшем, под термином “условия ферментации”, подразумеваются все эти три условия: анаэробные условия, количество влаги в табачном материале, составляющее от 25 процентов по весу до 40 процентов по весу от общего веса табачного материала, и приложенное давление, составляющее от 1000 килограммов на квадратный метр (0,0098 МПа) до 4000 килограммов на квадратный метр (0,0392 МПа). Таким образом, утверждение, что табачный материал подвергают условиям ферментации, означает, что табачный материал подвергают анаэробным условиям, количество влаги в табачном материале составляет от 25 процентов по весу до 40 процентов по весу от общего веса табачного материала, и приложенное давление составляет от 1000 килограммов на квадратный метр (0,0098 МПа) до 4000 килограммов на квадратный метр (0,0392 МПа).

Табачный материал подвергают условиям ферментации, описанным выше, в течение по меньшей мере одного месяца. Предпочтительно, табачный материал подвергают условиям ферментации в течение по меньшей мере двух месяцев. Предпочтительно, табачный материал подвергают условиям ферментации в течение по меньшей мере шести месяцев. Предпочтительно, табачный материал подвергают условиям ферментации в течение по меньшей мере 12 месяцев. Предпочтительно, табачный материал подвергают условиям ферментации в течение по меньшей мере 24 месяцев. Предпочтительно, табачный материал подвергают условиям ферментации в течение менее чем 36 месяцев.

Применение условий ферментации может быть непрерывным в течение всего заявленного времени (например, более одного месяца или более двух месяцев, или более 6 месяцев, или более 12 месяцев или более 24 месяцев). В качестве альтернативы, условия ферментации можно применять в течении множества временных интервалов, образующих последовательность временных интервалов. Временные интервалы отделены друг от друга “прерываниями”. Например, может происходить одно или более прерываний одного или более из следующего: наличие анаэробных условий, количество влаги, составляющее от 25 процентов по весу до 40 процентов по весу от общего веса табачного материала, приложение давления, составляющего от 1000 килограммов на квадратный метр (0,0098 МПа) до 4000 килограммов на квадратный метр (0,0392 МПа). Прерывание можно осуществлять для проверки табачного материала. Например, влажность табачного материала можно измерять во время прерывания. Прерывание можно осуществлять для поворота или перемешивания табачного материала, так что может быть получен однородный обработанный табачный материал.

Прерывание может длиться до 6 часов.

Таким образом, подсчитывается общий период, в течение которого табак подвергают вышеуказанным условиям ферментации, с добавлением продолжительности всех временных интервалов, в течение которых условия ферментации действительно применяются. В качестве альтернативы, общий период может быть рассчитан, начиная с момента, когда условия ферментации применяют в первый раз, и заканчивая, когда условия ферментации применяют в последний раз, а затем “удаляют” продолжительность прерываний.

Например, если выбрано время T ферментации, где под “временем ферментации” подразумевается общий период, в течение которого табачный материал подвергают условиям ферментации, возможны следующие случаи.

Условия ферментации применяют непрерывно в течение общей продолжительности, равной T.

Условия ферментации применяют для N интервалов времени ферментации t₁, t₂, ..., t_N, где t₁+t₂+...+t_N=T. Временной промежуток между интервалом времени ферментации t_j и следующим интервалом времени t_j+1 представляет собой прерывание.

Этот общий период T составляет по меньшей мере один месяц, или по меньшей мере два месяца, или по меньшей мере 6 месяцев, или по меньшей мере 12 месяцев, или по меньшей мере 24 месяца).

Предпочтительно, между двумя последовательными интервалами времени, в течение которых применяются условия ферментации, присутствует прерывание. Прерывание длится не более 6 часов.

Условия ферментации применяют к табачному материалу в течение по меньшей мере месяца для того, чтобы увидеть требуемую химическую модификацию табачного материала. Например, условия ферментации можно применять до тех пор, пока в табачном материале не будет достигнуто требуемое количество одного или более химических веществ. Например, химическое вещество, содержащееся в табачном материале, может снижаться или увеличиваться из-за условий ферментации. Таким образом, условия ферментации прекращаются, когда химическое вещество достигает требуемого количества. Например, условия ферментации можно применять до получения требуемого цвета табачного материала.

Когда табачный материал находится в условиях ферментации, происходит анаэробная ферментация.

Температура табачного материала во время ферментации (при применении условий ферментации) может оставаться в диапазоне от 25 градусов по Цельсию до 35 градусов по Цельсию, более предпочтительно от 27 градусов по Цельсию до 31 градуса по Цельсию. Температуру табачного материала по существу поддерживают в этом диапазоне во время всей ферментации (в то время как применяются условия ферментации). Температура поддерживается за счет самой ферментации, нет необходимости обеспечивать тепло для табачного материала или отводить его. Эта температура табачного материала во время ферментации получена, когда температура окружающей среды, где находится табачный материал, предпочтительно составляет от 15 градусов по Цельсию до 25 градусов по Цельсию.

Во время ферментации в условиях ферментации отслеживали количество восстанавливающих сахаров и свободных аминокислот, присутствующих в табачном материале. Большинство встречающихся в природе сахаров в листьях табака представляют собой глюкозу, фруктозу и сахарозу. Различия в содержании сахара могут присутствовать среди сортов табака. Например, Вирджиния характеризуется высоким уровнем сахара (как правило, в диапазоне от 8 процентов до 30 процентов), тогда как Берли характеризуется низким содержанием сахаров (как правило, в диапазоне от 1 процента до 2 процентов). Однако, независимо от типа табака, который используется в табачном материале, было обнаружено снижение содержания восстанавливающих сахаров во время ферментации в условиях ферментации по настоящему изобретению.

Изменения количества восстанавливающих сахаров могут изменять органолептические свойства табачного материала и дыма или аэрозоля, вырабатываемых им.

Кроме того, табачный материал содержит уровни аминокислот. Аминокислоты могут в значительной степени вносить вклад в уровень определенных компонентов в дыме или аэрозоле, вырабатываемых конечным продуктом, где содержится ферментированный табачный материал, и на сенсорные свойства дыма или аэрозоля. Разные типы табака могут содержать различные количества аминокислот. Кроме того, может быть различие в аминокислотном профиле между листом табака или кончиками или стеблем, в основном, количественной природы. Кроме того, место выращивания табака может изменять соотношения уровней различных аминокислот, но, как правило, поддерживаются сходные профили для одной и той же аминокислоты табака. Независимо от типа и происхождения табака, во время ферментации в условиях ферментации по настоящему изобретению было обнаружено, что содержание аспарагина в табачном материале уменьшается.

Это позволяет предположить, что ферментирующие бактерии при ферментации по настоящему изобретению вырабатывают специфическую аспарагиназу(ы) для ассимиляции C и N из аминокислотных ресурсов.

Аспарагин под действием температуры может превращаться в акриламид. Акриламид считается потенциально вредным веществом. Желательно достичь уменьшения содержания аспарагина в табачном материале, поскольку оно может сопровождаться уменьшением образования акриламида.

Вышеуказанные изменения количества аспарагина и восстанавливающих сахаров в табачном материале можно увидеть через один месяц от момента применения условий ферментации к табачному материалу. Условия ферментации применяют и продолжают применять к табачному материалу в течение по меньшей мере одного месяца.

В способе по настоящему изобретению анаэробная ферментация табачного материала происходит, когда табачный материал подвергают условиям ферментации. Эта анаэробная ферментация изменяет восстанавливающие сахара и количество аспарагина в табачном материале. Таким образом, при использовании естественного процесса, такого как ферментация, и без добавления к табачному материалу добавок или внешних микроорганизмов, может быть достигнуто уменьшение количества определенных потенциально вредных веществ. Эти вещества могут включать акриламид. Кроме того, ферментация может изменять органолептические свойства табачного материала. Эти изменения органолептических свойств могут происходить потому, что восстанавливающие сахара превращаются в пируват и пировиноградную кислоту, которые являются предшественниками многих других ароматических соединений. Это означает, что после ферментации по настоящему изобретению могут наблюдаться значительные изменения в органолептических свойствах табачного материала. Вкусовые характеристики табачного материала можно изменять по сравнению с вкусовыми характеристиками того же самого табачного материала после традиционной сушки и без применения ферментации в условиях ферментации в соответствии с настоящим изобретением.

Используемые в настоящем документе термины “изменение” или “измененный” используются в контексте вкусовых или органолептических свойств, чтобы означать, что существует модификация от одного общего вкусового или сенсорного характера к другому, как определено экспертными курильщиками. Это может включать в себя улучшение.

Предпочтительно, способ включает высушивание табачного материала с получением высушенного табачного материала, имеющего содержание влаги, составляющее от 1 процента до 15 процентов по весу от общего веса табачного материала. Этап высушивания предпочтительно осуществляют после завершения ферментации в условиях ферментации. По истечении общего периода T ферментации обработанный табачный материал предпочтительно извлекают из контейнера, в который его помещали, и уменьшают давление, прикладываемое к табаку. Обработанный табачный материал затем высушивают до содержания воды от 1 процента до 15 процентов по весу от общего веса табачного материала, более предпочтительно от 5 процентов до 10 процентов. Высушивание осуществляют так, что обработанный табачный материал может быть легко переработан на последующих этапах.

Предпочтительно, способ включает этап: сушки табачного материала перед ферментацией. Табачный материал, переработанный в соответствии со способом по настоящему изобретению, может содержать табак дополнительной сушки. Используемый в настоящем документе термин “табак дополнительной сушки” относится к табаку, который был подвергнут сушке. Сушку табака предпочтительно осуществляют в соответствии со стандартными процедурами, что может зависеть от типа табака, который включен в табачный материал. Табачный материал может включать в себя табак различных типов, подвергнутых различной сушке. Табак различных типов можно смешивать и затем обрабатывать в соответствии с настоящим изобретением.

В качестве альтернативы или в дополнение, табачный материал, обработанный в соответствии со способом по настоящему изобретению, может содержать табак, который был подвергнут повторной сортировке, смешан с зеленым листом, кондиционирован, очищен от стеблей или промолочен (или не в случае целого листа), высушен или упакован.

Предпочтительно, способ включает поддержание температуры табачного материала, составляющей от 25 градусов по Цельсию до 35 градусов по Цельсию. Температуру табачного материала поддерживают в диапазоне от 25 градусов по Цельсию до 35 градусов по Цельсию, пока табачный материал подвергают условиям ферментации. Температуру табачного материала автоматически поддерживают в этом диапазоне с помощью процесса ферментации. Для охлаждения или нагревания табачного материала не требуются дополнительные устройства.

Предпочтительно, способ включает этап поворота табачного материала. Поворот табачного материала может обеспечить улучшенную гомогенизацию. Поворот табачного материала может означать поворот табачного материала нижней стороной вверх. Поворот табачного материала может означать переворачивание табачного материала. Прерывание условий ферментации, вызванное поворотом, также можно использовать для измерения определенных параметров табачного материала, например, содержания влаги. Во время поворота табачного материала условия ферментации могут больше не применяться. Все три условия ферментации могут не применяться во время поворота, или только некоторые из них. Таким образом, процесс ферментации прерывается. После поворота предпочтительно условия ферментации повторно применяют к табачному материалу.

Предпочтительно, способ включает: закрепление табачного материала внутри влагоудерживающего материала. Этот этап закрепления табачного материала предпочтительно происходит до того, как табачный материал подвергают условиям ферментации. Желательно, чтобы влагоудерживающий материал был устойчив к деградации во время процесса обработки табака (ферментации). Влагоудерживающий материал может содержать гибкий материал. Этот гибкий материал может быть обернут вокруг табачного материала. Влагоудерживающий материал предпочтительно содержит пластмассовый материал. В качестве альтернативы или дополнительно, влагоудерживающий материал может содержать жесткий материал. Контейнер, в который вводят табачный материал, может функционировать как влагоудерживающий материал. В этом случае материал контейнера может включать в себя, например, металл, дерево, пластик или бетон.

Предпочтительно, способ включает: смачивание табачного материала в воде перед ферментацией, так что достигнуто содержание влаги в табачном материале, составляющее от 25 процентов по весу до 40 процентов по весу от общего веса табачного материала. После высушивания влага табачного материала, как правило, является низкой. Таким образом, предпочтительно, воду добавляют к табачному материалу для достижения уровня влаги от 25 процентов до 35 процентов по весу. Более предпочтительно, воду также добавляют во время процесса ферментации для сохранения влаги в табачном материале, составляющей от 25 процентов по весу до 40 процентов по весу от общего веса табачного материала в течение по меньшей мере одного месяца, более предпочтительно в течение по меньшей мере 2 месяцев, предпочтительно в течение по меньшей мере 6 месяцев, предпочтительно в течение по меньшей мере 12 месяцев, предпочтительно в течение по меньшей мере 24 месяцев.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к табачному материалу, обработанному в соответствии со способом из предыдущего аспекта, причем обработанный табачный материал содержит количество аспарагина по меньшей мере на 50 процентов, более предпочтительно на 60 процентов, еще более предпочтительно на 80 процентов меньше, чем количество аспарагина, содержащегося в том же табачном материале перед обработкой в соответствии с предыдущим аспектом. Предпочтительно, в конце ферментации количество аспарагина составляет по меньшей мере на 50 процентов, более предпочтительно на 60 процентов, еще более предпочтительно на 80 процентов меньше, чем количество аспарагина, содержащегося в том же табачном материале, перед обработкой. Обработанный табак в соответствии со способом по настоящему изобретению может изменять свой химический состав относительно необработанного табака. “Обработанный табачный материал” в настоящем контексте означает табачный материал, который подвергался обработке, как описано в предыдущем процессе, т. е. табачный материал, который подвергался воздействию условий ферментации в течение по меньшей мере одного месяца. “Необработанный табачный материал” в данном контексте означает табачный материал, который не подвергался обработке, как описано в предыдущем процессе, т. е. табачный материал, который не подвергался условиям ферментации. Необработанный табачный материал представляет собой, например, табачный материал, который вставлен в контейнер до начала обработки по настоящему изобретению. Обработанный табачный материал сравнивали с тем же табачным материалом, который не подвергался обработке в соответствии с настоящим изобретением (необработанный табачный материал). Уменьшение содержания аспарагина может быть связано с увеличением содержания аспартата. Это позволяет предположить, что ферментирующие бактерии вырабатывают специфическую аспарагиназу(ы) для ассимиляции C и N из аминокислотных ресурсов. Эта реакция может приводить к образованию аммиака.

Предпочтительно, обработанный табачный материал содержит количество глутамина по меньшей мере на 50 процентов, более предпочтительно на 60 процентов, еще более предпочтительно на 80 процентов меньше, чем количество глутамина, содержащегося в том же табачном материале перед обработкой в соответствии со способом согласно предыдущему аспекту. Предпочтительно, в конце ферментации количество глутамина составляет по меньшей мере на 50 процентов, более предпочтительно на 60 процентов, еще более предпочтительно на 80 процентов меньше, чем количество глутамина, содержащегося в том же табачном материале перед обработкой. Обработанный табачный материал в соответствии со способом по настоящему изобретению может изменять свой химический состав относительно необработанного табачного материала. Обработанный табачный материал сравнивали с тем же табачным материалом, который не подвергался обработке в соответствии с настоящим изобретением. Уменьшение содержания глутамина может быть связано с увеличением содержания глутамата. Это позволяет предположить, что ферментирующие бактерии вырабатывают специфическую глутаминазу(ы) для ассимиляции C и N из аминокислотных ресурсов. Эта реакция может приводить к образованию аммиака.

Предпочтительно, обработанный табачный материал содержит общее количество восстанавливающих сахаров по меньшей мере на 50 процентов, более предпочтительно на 60 процентов, еще более предпочтительно на 85 процентов меньше, чем общее количество восстанавливающих сахаров, содержащихся в том же табачном материале перед обработкой в соответствии со способом согласно предыдущему аспекту. Предпочтительно, в конце ферментации количество восстанавливающих сахаров составляет по меньшей мере на 50 процентов, более предпочтительно на 60 процентов, еще более предпочтительно на 85 процентов меньше, чем количество восстанавливающих сахаров, содержащихся в том же табачном материале перед обработкой. Восстанавливающие сахара представляют собой сумму следующего: глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза. Большинство восстанавливающих сахаров в обработанном табачном материале может быть преобразовано. Уменьшение ресурсов сахаров, таких как глюкоза и фруктоза, присутствующих в исходном табачном материале, может быть использовано в качестве источника энергии анаэробными бактериями. В отсутствие кислорода путь гликолиза превращает глюкозу (или фруктозу) в пируват. Измененные уровни этих соединений могут способствовать желаемому вкусу и аромату обработанного табачного материала.

Предпочтительно, обработанный табачный материал является по меньшей мере в 100 раз более кислотным, чем необработанный табачный материал. pH обработанного табачного материала и pH необработанного табачного материала могут отличаться по меньшей мере на 2 единицы pH. В различных табачных материалах pH может оставаться практически неизменным.

Предпочтительно, обработанный табак содержит молочную кислоту. При анаэробной ферментации известно, что молочная кислота является родственным катаболическим продуктом. Молочная кислота может иметь “сглаживающий эффект” в отношении терпкости никотина. Молочная кислота может отвечать за уменьшение pH обработанного табачного материала.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к табачному материалу, содержащему менее 3 процентов общего количества восстанавливающих сахаров в расчете на общий сухой вес. Более предпочтительно, табачный материал содержит менее 2 процентов общего количества восстанавливающих сахаров в расчете на общий сухой вес. Еще более предпочтительно, табачный материал содержит менее 1 процента общего количества восстанавливающих сахаров в расчете на общий сухой вес. Предпочтительно, табачный материал содержит менее 300 миллиграммов на килограмм аспарагина в расчете на общий сухой вес. Табачный материал представляет собой ферментированный табачный материал. Табачный материал предпочтительно представляет собой табачный материал, обработанный в соответствии со способом по настоящему изобретению.

Преимущества табачного материала по настоящему изобретению уже были описаны со ссылкой на предыдущие аспекты и поэтому не повторяются в настоящем документе.

Ферментацию получают без добавления каких-либо микроорганизмов, кроме тех, которые уже включены в табачный материал перед ферментацией.

Предпочтительно, табачный материал содержит менее 70 миллиграммов на килограмм глутамина в расчете на общий вес в сухом состоянии.

Предпочтительно, табачный материал содержит более 10000 миллиграммов на килограмм в расчете на общий сухой вес общих свободных аминокислот.

Предпочтительно, табачный материал включает в себя зачищенные вручную листья, из которых были удалены жилки.

Предпочтительно, табачный материал сушат. Предпочтительно, сушку выполняют перед ферментацией.

Предпочтительно, табачный материал содержит табак Кастури.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение относится к изделию, генерирующему аэрозоль, содержащему табачный материал в соответствии с предыдущим аспектом.

Термин "табачный материал" относится к любой части табачного растения или смеси разных табачных растений и включает в себя, без ограничения, отходы листьев табака, отходы зеленых листьев табака, табачные стебли, табачную пыль, образовавшуюся в ходе переработки табака, и главную полосу пластинки табачного листа и их комбинацию. Табачный материал может иметь форму переработанных частей или кусочков табака, высушенного и выдержанного табака фактически в форме природной пластинки или стебля, табачного экстракта или смеси вышеуказанных, например смеси, в которой экстрагированная табачная волокнистая масса объединена с гранулированной высушенной и выдержанной природной табачной пластинкой. Табачный материал может быть в твердой форме, в жидкой форме, в полутвердой форме или подобных. Предпочтительно, термин “табачный материал” включает в себя любую часть и любой связанный с ней побочный продукт, такой как, например, листья или стебли, любого члена рода Nicotiana. Табачный материал для применения в настоящем изобретении предпочтительно получен из вида Nicotiana tabacum. Можно обрабатывать табак любого типа, вида или сорта. Примеры табака, который можно использовать, включают в себя без ограничения табаки Вирджиния, Берли и табак восточного типа и смеси любого из этих типов. Предпочтительно табачный материал содержит табак Кастури. Подлежащий обработке табачный материал может содержать или состоять из табака дополнительной сушки.

Используемый в настоящем документе термин “табак дополнительной сушки” относится к табаку, который был высушен, но не подвергался какому-либо дальнейшему процессу обработки для изменения вкуса или аромата табачного материала. Табак дополнительной сушки можно смешивать с другими видами, сортами или типами табака. В качестве альтернативы или в дополнение, подлежащий обработке табачный материал может содержать или состоять из табака, который был подвергнут повторной сортировке, смешан с зеленым листом, кондиционирован, очищен от стеблей или перемолочен (или в случае целого листа), высушен или упакован.

Предпочтительно, табачный материал содержит табачный материал в виде пластинок. Табак может содержать от приблизительно 70% до 100% материала в виде пластинок.

Когда табачный материал содержит табачный материал в виде пластинок, пластинка может быть в форме целого листа. В некоторых вариантах осуществления табачный материал содержит сушеный цельнолистовой табак. В некоторых вариантах осуществления табачный материал по существу содержит сушеный цельнолистовой табак. В некоторых вариантах осуществления табачный материал состоит по существу из сушеного цельнолистового табака.

В некоторых вариантах осуществления табачный материал содержит табачный материал в виде стеблей. Табак может содержать до 30 процентов материала в виде стеблей.

Способ “сушки” зеленого табака зависит от типа собранного табака. Например, табак Вирджиния огневой сушки (светлый), как правило, высушивают огневой сушкой, тогда как Берли и некоторые темные разновидности обычно высушивают воздушной сушкой. Огневая сушка табака, как правило, происходит на протяжении периода пяти-семи дней в отличие от одного-двух месяцев воздушной сушки. Множество важных химических и биохимических изменений начинается в ходе процесса сушки и продолжается на ранних фазах сушки листа. Изменение цвета табака с желтого на коричневый обычно приводит в результате к образованию и значительному накоплению нитрозаминов и увеличенному содержанию микроорганизмов.

Для разных типов табака используются различные типы сушки.

Как правило, табак Вирджиния представляет собой табак огневой сушки. Листья табака подвешивают в хранилищах для сушки, в которых генерируется нагретый воздух для высушивания листьев. По мере того как листья теряют влагу, они развивают свой характерный аромат, текстуру и цвет. Фермер должен внимательно следить за этим процессом, который занимает до недели, в течение которой необходимо постоянно контролировать и постепенно увеличивать температуру нагретого воздуха. Слишком высокий или слишком низкий нагрев на любой стадии процесса отрицательно влияет на качество табака.

Табак Берли и табаки восточного типа сушат по-разному. Берли "сушат на воздухе" в хранилищах, в которых тепло и влажность поступают из естественной вентиляции. Процесс сушки занимает до двух месяцев. Табак восточной группы "сушат на солнце" путем подвешивания листьев на улице на солнце в течение примерно двух недель.

В настоящем тексте глаголы “содержать” и “включать в себя” являются синонимами, и они оба указывают на неисчерпывающий перечень признаков. Глагол “состоит из” указывает на исчерпывающий список.

Изобретение определено в формуле изобретения. Тем не менее, ниже предоставлен не являющийся исчерпывающим перечень неограничивающих примеров. Любые один или более из признаков этих примеров можно комбинировать с любыми одним или более признаками другого примера, варианта осуществления или аспекта, описанных в настоящем документе.

Пример Пр.1: Способ обработки табачного материала, включающий:

ферментацию табачного материала с получением обработанного табачного материала, при этом ферментация включает:

выдерживание табачного материала в анаэробных условиях;

приложение давления к табачному материалу, составляющего от 1000 килограммов на квадратный метр (0,0098 МПа) до 4000 килограммов на квадратный метр (0,0392 МПа);

поддержание содержания влаги в табачном материале, составляющего от 25 процентов по весу до 40 процентов по весу от общего веса табачного материала;

причем ферментация длится по меньшей мере один месяц.

Пример Пр.2: Способ по Пр. 1, включающий этап:

высушивания табачного материала с получением высушенного табачного материала, имеющего содержание влаги, составляющее от 5 процентов до 10 процентов по весу от общего веса табачного материала.

Пример Пр.3: Способ по Пр.1 или Пр.2, включающий этап:

сушки табачного материала перед ферментацией.

Пример Пр.4: Способ по одному или более из предыдущих Пр.1 - Пр.3, согласно которому ферментация длится менее трех лет.

Пример Пр.5: Способ по одному или более из предыдущих Пр.1 - Пр.4, включающий этап

поворота табачного материала.

Пример Пр.6: Способ по одному или более из предыдущих Пр.1 - Пр.5, включающий:

добавление воды к табачному материалу для поддержания содержания влаги в табачном материале, составляющего от 25 процентов по весу до 40 процентов по весу от общего веса табачного материала.

Пример Пр.7: Способ по одному или более из предыдущих Пр.1 - Пр.6, включающий поддержание температуры табачного материала, составляющей от 25 градусов по Цельсию до 35 градусов по Цельсию.

Пример Пр.8: Способ по одному или более из предыдущих Пр.1 - Пр.7, включающий:

закрепление табачного материала во влагоудерживающем материале.

Пример Пр.9: Способ по одному или более из предыдущих Пр.1 - Пр.8, включающий:

смачивание табачного материала в воде перед ферментацией, так что обеспечивается содержание влаги в табачном материале, составляющее от 25 процентов по весу до 40 процентов по весу от общего веса табачного материала.

Пример Пр.10: Способ по одному или более из предыдущих Пр.1 - Пр.9, согласно которому количество аспарагина в обработанном табачном материале становится по меньшей мере на 50 процентов меньше, чем количество аспарагина, содержащегося в одном и том же табачном материале перед обработкой в соответствии с Пр.1 - Пр.9.

Пример Пр.11: Способ по одному или более из предыдущих Пр.1 - Пр.10, согласно которому количество аспарагина в обработанном табачном материале становится по меньшей мере на 50 процентов меньше, чем количество аспарагина, содержащегося в том же табачном материале перед обработкой в соответствии с Пр.1 - Пр.10.

Пример Пр.12: Способ по одному или более из предыдущих Пр. 1 - Пр. 11, согласно которому количество восстанавливающих сахаров в обработанном табачном материале становится по меньшей мере на 50 процентов меньше, чем количество восстанавливающих сахаров, содержащихся в том же табачном материале перед обработкой в соответствии с Пр.1 - Пр.11.

Пример Пр.13: Табачный материал, обработанный в соответствии с любым из Пр.1 - Пр.12, в котором обработанный табачный материал содержит количество аспарагина по меньшей мере на 80 процентов меньше, чем количество аспарагина, содержащегося в том же табачном материале перед обработкой в соответствии с Пр.1 - Пр.12. Пример Пр.14: Обработанный табачный материал по Пр.13, в котором обработанный табачный материал содержит количество глутамина по меньшей мере на 80 процентов меньше, чем количество глутамина, содержащегося в том же табачном материале перед обработкой в соответствии с Пр.1 - Пр.12.

Пример Пр.15: Обработанный табачный материал по Пр.13 или Пр.14, в котором обработанный табачный материал содержит общее количество восстанавливающих сахаров по меньшей мере на 85 процентов меньше, чем общее количество восстанавливающих сахаров, содержащихся в том же табачном материале перед обработкой в соответствии с Пр.1 - Пр.12.

Пример Пр.16: Обработанный табак по любому из предыдущих Пр.13 - Пр.15, в котором обработанный табачный материал является по меньшей мере в 100 раз более кислотным, чем тот же самый табачный материал перед обработкой в соответствии с Пр.1 - Пр.12.

Пример Пр.17: Табачный материал, содержащий:

менее 3 процентов общего количества восстанавливающих сахаров в расчете на общий сухой вес;

менее 300 миллиграммов на килограмм аспарагина в расчете на общий сухой вес.

Пример Пр.18: Табачный материал по Пр.17, содержащий:

менее 1 процента от общего количества восстанавливающих сахаров в расчете на общий сухой вес.

Пример Пр.19: Табачный материал по Пр.17 или Пр.18, содержащий:

менее 70 миллиграммов на килограмм глутамина в расчете на общий сухой вес.

Пример Пр.20: Табачный материал по одному или более из Пр.17 - Пр.19, в котором ферментированный табачный материал содержит:

более 10000 миллиграммов на килограмм в расчете на общий сухой вес всех свободных аминокислот.

Пример Пр.21: Табак по любому из предыдущих Пр.17 - Пр.20, содержащий молочную кислоту.

Пример Пр.22: Табачный материал по одному или более из Пр.17 - Пр.21, в котором табачный материал включает в себя зачищенные вручную листья, из которых были удалены жилки.

Пример Пр.23: Табачный материал по одному или более из Пр.17 - Пр.22, в котором табачный материал является сушеным.

Пример Пр.24: Табачный материал по одному или более из Пр.17 - Пр.24, включающий в себя молочную кислоту.

Пример Пр.25: Изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее табачный материал по любому из Пр.17 - Пр.24.

Далее примеры будут дополнительно описаны со ссылкой на фигуры, на которых:

На фиг. 1 и фиг. 2 показаны гистограммы, представляющие количество молочной кислоты в табачном материале из примера 1 и примера 2, соответственно, измеренное до (0T) и через 6 месяцев (3T) ферментации в соответствии с настоящим изобретением;

На фиг. 3 и фиг. 4 показаны гистограммы, представляющие количество общих уровней алкалоида (TA) (процент в расчете на общий сухой вес, DW) в табачном материале из примера 1 и примера 2, соответственно, измеренных до (0T) и во время ферментации в соответствии с настоящим изобретением;

На фиг. 5 и фиг. 6 показаны гистограммы, представляющие количество глутамина и глутаминовой кислоты в табачном материале (в расчете на общий сухой вес, DW) из примера 1 и примера 2, соответственно, измеренное до (0T) и во время ферментации в соответствии с настоящим изобретением;

На фиг. 7 и фиг. 8 показаны гистограммы, представляющие количество аспарагина и аспарагиновой кислоты в табачном материале (в расчете на общий сухой вес, DW) из примера 1 и примера 2, соответственно, измеренное до (0T) и во время ферментации в соответствии с настоящим изобретением;

На фиг. 9 и фиг. 10 показаны гистограммы, представляющие общее количество алкалоидов и восстанавливающих сахаров в табачном материале (в расчете на общий сухой вес, DW) из примера 3, соответственно, измеренное до (VG-BF), во время ферментации и после ферментации (VG-AF) в соответствии с настоящим изобретением.

Получали первый и второй табачные материалы одного и того же типа табака, но имеющие разную переработку перед ферментацией. Табачный материал представляет собой табак Кастури.

Пример 1

Материал темного табачного листа полностью высушивался на солнце в течение приблизительно 10 дней. Листья, высушенные на солнце, были зачищены, чтобы сохранить только пластинку (листья, зачищенные вручную). Этот табачный материал назван “HS”.

Табачный материал подвергали кондиционированию с получением содержания влаги примерно 30 процентов. Образцы данного кондиционированного, но еще не ферментированного табачного материала названы 0T (“исходный материал”).

Кондиционированный табачный материал затем вводят в три бочки, при этом в каждой бочке присутствует примерно 100 килограммов табачного материала. Перед введением табачный материал оборачивают в материал, удерживающий полученную влагу.

К каждой бочке прикладывают давление. Давление составляет от 1000 килограммов на квадратный метр (0,0098 МПа) до 4000 килограммов на квадратный метр (0,0392 МПа).

Через 1 месяц (образец, называемый 1T), 2,5 месяца (образец, называемый 2T), 6 месяцев (образец, называемый 3T) и 8,5 месяцев (образец, называемый 4T) бочки открывали, и образцы собирали по меньшей мере в трех повторностях в каждой бочке перед поворотом табака и повторной регулировкой содержания влаги до приблизительно 30 процентов ± 5 процентов.

Во время процесса интенсивной ферментации в полностью анаэробных условиях температура внутри бочек особенно не увеличивалась (она оставалась в пределах следующего температурного диапазона: от 27 градусов по Цельсию до 31 градуса по Цельсию). Ферментация была прекращена через 8,5 месяцев.

Пример 2

Материал темного табачного листа пожелтел в течение двух дней и быстро рубился с получением резанного наполнителя. Этот табачный материал содержит как пластинку, так и жилки. Рубленные листья, содержащие как пластинку, так и срединные жилки, высушивали на солнце в течение двух дней. Образцы этого табачного материала названы в дальнейшем “CC”.

Табачный материал подвергали кондиционированию с получением содержания влаги примерно 30 процентов. Образцы данного кондиционированного, но еще не ферментированного табачного материала названы 0T (“исходный материал”).

Кондиционированный табачный материал затем вводят в три бочки, при этом в каждой бочке присутствует примерно 100 кг табачного материала. Перед введением табачный материал оборачивают в материал, удерживающий полученную влагу.

К каждой бочке прикладывают давление. Давление составляет от 1000 килограммов на квадратный метр (0,0098 МПа) до 4000 килограммов на квадратный метр (0,0392 МПа).

Через 1 месяц (образец, называемый 1T), 2,5 месяца (образец, называемый 2T), 6 месяцев (образец, называемый 3T) и 8,5 месяцев (образец, называемый 4T) бочки открывали, и образцы собирали по меньшей мере в трех повторностях в каждой бочке перед поворотом табака и повторной регулировкой содержания влаги до приблизительно 30 процентов ± 5 процентов.

Во время процесса интенсивной ферментации в полностью анаэробных условиях температура внутри бочек особенно не увеличивалась (она оставалась в пределах следующего температурного диапазона: от 27 градусов по Цельсию до 31 градуса по Цельсию). Ферментация была прекращена через 8,5 месяцев.

Визуальные наблюдения

Исходный табачный материал менялся уже через 2,5 месяца (образцы 2T) ферментации, цвет листьев как HS, так и CC становился темнее, запах табака выражал приятные карамельно-жирные и ферментированные сложные ноты. Темный цвет был более заметным в ферментированных листьях HS по сравнению с листьями CC в конце процесса (8,5 месяцев, 4T), вероятно, из-за наличия срединной жилки листа в листьях CC.

Химический анализ

В следующих случаях, когда упоминается значение в отношении образца, данное значение представляет собой среднее значение нескольких значений, полученных для каждого образца одного и того же типа.

pH образцов табачного материала, как CC, так и HS, становился кислым, достигающим 3,2, после применения условий ферментации в течение 2,5 месяцев (как показано в образце 2T). Это отражает процесс анаэробной ферментации, включающий деградацию сахаров, которая обычно приводит к образованию органических кислот, таких как (уксусные и/или) молочные кислоты. Начальное значение pH табачного материала, как правило, составляет от 5 pH до 6 pH.

На фиг. 1 и 2 показано присутствие молочной кислоты в табачном материале. Как показано на фигурах (фиг. 1 представляет собой содержание молочной кислоты в листьях HS, и фиг. 2 - в листьях CC), до ферментации во всех образцах отсутствует молочная кислота (показано три образца 0T на табачный материал - CC или HS). После ферментации (в данном случае через 6 месяцев три образца табачного материала под названием 3T, показанные для обоих табачных материалов - CC или HS), все образцы, как листья CC, так и HS, показывают присутствие молочной кислоты, хотя и в вариабельном количестве.

Алкалоиды не подвергались деградации или подвергались лишь незначительной деградации во время ферментации. Общее содержание алкалоидов (TA) в процентах в расчете на общий сухой вес (указано как % DW на фигурах) показано на фиг. 3 (листья HS) и фиг. 4 (листья CC). Общее содержание алкалоидов оставалось достаточно стабильным во время ферментации. Через 8,5 месяца (4T) только 4 процента подверглись деградации в HS и 9 процентов в листьях CC. Несмотря на то, что это статистически значимо, такая небольшая вариация может быть обусловлена отбором образцов. Нельзя исключать некоторую ограниченную активность алкалоидгидролазы. Общие алкалоиды анализировали в образцах, собранных во время процесса интенсивной ферментации в начале (0T, были проанализированы образцы n=6), через 1(1T, n=9), 2,5(2T, n=9), 6 (3T, n=9) и 8,5 (4T, n=12) месяцев. Т-критерии (статистика критерия) проводили для сравнения с контрольным неферментированным сушенным табаком (0T). Результаты показаны на фиг. 3 и 4, указывая на p-значение, где p-значение показано следующим образом:

*, p<0,05;

**, p<0,01 и

***, p<0,001.

Образец 4T листьев HS и образец 3T листьев CC характеризуются p-значением < 0,01, а образцы 1T и 4T листьев CC характеризуются p-значением < 0,001. Это указывает на статистически значимое различие между ферментированным табачным материалом и неферментированным табачным материалом.

На содержание нитрата не влиял процесс интенсивной ферментации. Тем не менее, наблюдалось некоторое влияние на специфические нитрозамины табака (TSNA): NNN (N'-нитрозонорникотин), NNK (никотинпроизводный нитрозамин-кетон) и NAT (N'-нитрозоанатабин). Никаких изменений в NNK и NAT не измеряли после 8,5 месяцев ферментации. Однако наблюдалось увеличение NNN как в HS (увеличение в 3 раза), так и в CC (увеличение в 5-6 раз). Как и норникотин, предшественник NNN до нитрозирования не увеличивался соответственно, поэтому NAT и NNK, но не NNN, могут быть подвергнуты частичной деградации бактериями во время ферментации, поскольку сначала NNK и NAT увеличивались в 2 раза до 2,5 месяцев ферментации, а затем снижались до начального значения неферментированного табака. Это наблюдение может означать, что нитрозирование алкалоидов происходит во время интенсивной ферментации.

Проанализирована эволюция сахаров и свободных аминокислот во время интенсивной ферментации в соответствии с настоящим изобретением. Измерения, выполненные в образцах табачного материала, собраны в таблице 1.В таблице 1 показана эволюция сахаров и аминокислот во время процесса интенсивной ферментации из образца необработанного табачного материала (образцы 0T) до 8,5 месяцев процесса ферментации (образцы 4T) в условиях ферментации в бочках, содержащих либо листья, зачищенные вручную (HS), либо рубленые листья (CC), как в примере 1 и примере 2. Все значения в таблице представлены в расчете на общий сухой вес. Единицы восстанавливающих сахаров представлены в процентах в расчете на общий сухой вес, в то время как свободные аминокислоты представлены в миллиграммах на килограмм общего количества сухого табачного материала. Снижение содержания восстанавливающих сахаров наблюдали через 2,5 месяца (2T, см. таблицу 1) в фазе с изменением цвета и повышением кислотности взвеси. Глюкоза и фруктоза представляют собой два субстрата листьев табака, которые анаэробные бактерии могут метаболизировать в бочках для ферментации. И наоборот, содержание большинства аминокислот увеличивалось во время процесса. Как аспарагин, так и глутамин сильно уменьшались. В целом, эти наблюдения могут указывать на то, что основная ферментационная активность произошла между первым и третьим месяцем. Пролин не разрушался при анаэробной ферментации (см. таблицу 1). Орнитин сильно увеличивался во время ферментации (> 100 раз) как в HS, так и в CC, а также цитруллин (данные, полученные в результате метаболомических анализов между 0T и 3T) увеличивался в 16 раз в HS и в 2 раза в CC. Это может указывать на то, что (полученные из растений) бактерии молочной кислоты являются активными в бочках для ферментации табака, поскольку такие бактерии описаны для получения орнитина и цитруллина в больших количествах (Rakhimuzzaman и др., Biol Pharm Bull. 2019;42(9):1581-1589).

ТАБЛИЦА 1

На фиг. 5-8 показано количество глутамина и аспарагина в табачном материале. Как показано на фиг. 5-8 и на основании данных, представленных в таблице 1, дезаминирование глутамина и аспарагина, происходящее во время процесса интенсивной ферментации как листьев HS, так и листьев CC, может коррелировать с сопутствующим увеличением глутамата и аспартата, соответственно. Это позволяет предположить, что ферментирующие бактерии вырабатывают специфическую глутаминазу(ы) и аспарагиназу(ы) для ассимиляции C и N из аминокислотных ресурсов. Обе реакции обеспечивают образование аммиака, который увеличивался в два раза во время процесса анаэробной ферментации как листьев HS, так и листьев CC. На фиг. 5 и 6 показан уровень глутамина (белые гистограммы) и глутаминовой кислоты (черные гистограммы) в листьях HS и листьях CC, соответственно. Из фигур ясно, что во время ферментации глутамин уменьшается, а глутаминовая кислота увеличивается. На фиг. 7 и 8 показан уровень аспарагина (штриховые гистограммы) и аспарагиновой кислоты (черные гистограммы) в листьях HS и листьях CC, соответственно. Из фигур ясно, что при ферментации аспарагин уменьшается, а аспарагиновая кислота увеличивается.

Метаболомическое исследование проводили для идентификации маркерных молекул или путей, связанных с процессом анаэробной ферментации табачного листа. Ресурсы сахаров, таких как глюкоза и фруктоза, присутствующих в исходном материале (контрольном) как листьев HS, так и листьев CC, могут быть использованы в качестве источника энергии анаэробными бактериями (см. таблицу 1). В отсутствие кислорода путь гликолиза превращает глюкозу (или фруктозу) в пируват, приводящий к образованию 2 ATP и 2 NADH+H+. Другие органические и богатые углеродом соединения, которые могут быстро использоваться анаэробными бактериями, представляют собой цитрат и малат (Bintsis, T, 2018, AIMS Microbiology, 4(4): 665-684), оба из которых являются наиболее распространенными органическими кислотами в растениях. Цитрат и малат, как и восстанавливающие сахара, также метаболизируются во время интенсивной ферментации табака: показано из химического анализа образцов, что более 60% глюкозы и фруктозы, цитрата и малата, присутствующих в исходном табачном материале (образцы 0T), зачищенных вручную и рубленых листьях катаболизируются после 6 месяцев интенсивной ферментации (образцы 3T). Другим наблюдением, которое может быть связано с потреблением таких органических молекул, является увеличение пирувата (13-14 раз) как в HS, так и в CC ферментированном табачном материале. Пируват является субстратом нескольких реакций, которые могут происходить в анаэробных условиях: (1) образование D-лактата, в основном для регенерации NAD+ для гликолитической реакции; (2) образование ацетата, диацетила и 2,3 бутандиола, которые могут способствовать доставке ароматических соединений и ароматизаторов в интенсивно ферментированном табаке. Пируват может приводить к образованию ароматических соединений, таких как 2,3-бутандиол или лактат, в качестве продукта бактерий молочной кислоты.

Из метаболомических анализов интенсивно ферментированного табака вытекали два других пути: (1) деградация триптофана и (2) катаболизм хлорогеновой кислоты.

Что касается деградации триптофана, то путь был описан Ummadi and Weimer (2001, J. Dairy Sci. 84:1773-1782) для сырных бактерий и соответствующим образом адаптирован. В этом случае более 78% триптофана, присутствующего в исходном табачном материале (образцы 0T), катаболизируется через 6 месяцев ферментации (образцы 3T) в листьях HS и CC. Путь указывает на то, что продукт, полученный в результате такой катаболической реакции, главным образом представляет собой индол-3-молочную кислоту. Это проиллюстрировано увеличением в 14 раз и в 28 раз в листьях HS и CC, соответственно. Ни одно другое соединение, принадлежащее этому пути, не показало такого увеличения. Для этого соединения не сообщалось о конкретных ароматических свойствах.

Хлорогеновая кислота (CGA), важный биологически активный диетический полифенол, вырабатывается определенными видами растений, такими как табак, и является основным компонентом кофе. В листе табака интенсивной ферментации CGA полностью деградирует после процесса анаэробной ферментации. С другой стороны, продукты, полученные в результате катаболизма CGA, а именно хинная и кофеиновая кислоты, увеличивались как в листьях HS, так и в листьях CC после 6 месяцев ферментации. Это, вероятно, является следствием активности бактериальной циннамоилэстеразы, задокументированной Guglielmetti и др. (2008, Applied and Environmental Microbiology, 74, 4: 1284-1288). Таким образом, часть пулов хинной и кофеиновой кислот, вероятно, является результатом гидролиза CGA, тогда как ни у одного из них не было зарегистрировано ароматических свойств.

Наличие повышенного уровня пирувата, индол-3-молочной кислоты и отсутствие хлорогеновой кислоты в табаке интенсивной ферментации по сравнению с сушеным табаком может сделать их пригодными в качестве химических маркеров.

Для целей настоящего описания и приложенной формулы изобретения, за исключением случаев, в которых указано иное, все числа, выражающие величины, количества, процентные доли и т. д., следует понимать как модифицированные во всех случаях термином «приблизительно». Кроме того, все диапазоны включают раскрытые точки максимума и минимума и любые промежуточные диапазоны между ними, которые могут быть или могут не быть конкретно перечислены в данном документе. Таким образом, в данном контексте число А следует понимать как А ± 10 процентов А. В данном контексте число А можно считать включающим численные значения, находящиеся в пределах обычной стандартной ошибки для измерения свойства, которое число А модифицирует. Число А в некоторых случаях при использовании в приложенной формуле изобретения может отклоняться на перечисленные выше процентные доли при условии, что величина, на которую отклоняется А, существенно не влияет на основную и новую характеристику(-и) заявленного изобретения. Кроме того, все диапазоны включают раскрытые точки максимума и минимума и любые промежуточные диапазоны между ними, которые могут быть или могут не быть конкретно перечислены в настоящем документе.

Получали третий табачный материал другого типа табака, чем в примере 1 и примере 2. Табачный материал представляет собой табак Вирджиния.

Пример 3

Материал листьев табака полностью высушивали на солнце в течение приблизительно 10 дней. Высушенные на солнце листья были обработаны стандартно для табака Вирджиния.

Табачный материал подвергали кондиционированию с получением содержания влаги примерно 30 процентов. Образцы этого кондиционированного, но еще не ферментированного табачного материала названы BF (исходный материал перед ферментацией).

Кондиционированный табачный материал затем вводят в две бочки, при этом в каждой бочке присутствует примерно 100 килограммов табачного материала. Перед введением табачный материал оборачивают в материал, удерживающий полученную влагу.

К каждой бочке прикладывают давление. Давление составляет от 1000 килограммов на квадратный метр (0,0098 МПа) до 4000 килограммов на квадратный метр (0,0392 МПа).

Через 1 месяц (образец под названием 1T), 2 месяца (образец под названием 2T), 3 месяца (образец под названием 3T), 4 месяца (образец под названием 4T), 5 месяцев (образец под названием 5T), 6 месяцев (образец под названием 6T), 7 месяцев (образец под названием 7T) и 8 месяцев (образец под названием AF после ферментации) бочки открывали.

В течение каждого месяца табачный материал в двух бочках поворачивали по меньшей мере 6 раз.

Образцы собирали до ферментации (VG-BF: исходный материал, 6 повторностей), во время процесса ферментации (во все месяцы от VG-T1 до VG-T7, 3 повторности на бочку) и после ферментации (VG-AF: после ферментации, 6 повторностей).

Во время сбора образцов табачный материал подвергали повороту, а содержание влаги в табачном материале регулировали приблизительно до 30% ± 5%.

Во время процесса интенсивной ферментации в полностью анаэробных условиях не наблюдалось значительных изменений температуры во время процесса ферментации, линейно движущихся от 30 градусов по Цельсию в начале ферментации (VG-T1) до 26 градусов по Цельсию в конце ферментации (VG-AF). Температуру измеряли внутри бочек с помощью усовершенствованных датчиков.

pH табачного материала не изменялся значительно во время цикла ферментации (от T1 до AF), оставаясь на уровне 5,1 ± 0,3.

Ферментация была прекращена через 8 месяцев.

Визуальные наблюдения

Как видно из табачного материала Кастури, цвет табачного материала в конце процесса ферментации (VG-AF) становился значительно темнее по сравнению с исходным материалом (VG-BF). Однако после 4 месяцев анаэробной ферментации (VG-T4) табачный материал Вирджиния не демонстрировал такой же "темноты, как табак Катури после такого же количества ферментации, что указывает на то, что 4 месяца недостаточно для получения полной ферментации табачного материала Вирджиния.

Химический анализ

В следующих случаях, когда упоминается значение в отношении образца, данное значение представляет собой среднее значение нескольких значений, полученных для каждого образца одного и того же типа.

Поведение молочной кислоты в табачном материале с течением времени очень сходно с тем, что изображено на фиг. 1 и 2. Качественно, перед ферментацией во всех образцах отсутствует молочная кислота. После ферментации присутствует молочная кислота, хотя и в вариабельном количестве.

На фиг. 9 показана эволюция общего количества алкалоидов (TA) в процессе ферментации. Эти данные подтверждают, что анаэробная ферментация не влияет на алкалоиды и, в частности, на никотин (не показано). Бактерии не потребляли основные алкалоиды в качестве ферментирующих субстратов.

С другой стороны, как показано на фиг. 10, и как уже обсуждалось в примере 1 и примере 2, в качестве субстрата ферментирующих бактерий применяли восстанавливающие сахара. Таким образом, приблизительно 60% восстанавливающих сахаров (RS) окислились в течение 8 месяцев ферментации, переходя от 18,3 процентов (VG-BF) к 7,4 процентам (VG-AF) в сухом весе (DW). Возможно, что более длительный период ферментации приведет к более высокому проценту деградации RS.

Средние значения (n=6) и SD представлены на фиг. 9 и 10, а также представлены t-критерии (парные), выполняемые между BF и AF.

Дополнительный химический анализ показал, что исходный материал (VG-BF) характеризовался содержанием аспарагина в количестве 262 микрограмма на грамм (мкг/г) в расчете на сухой вес. Тот же самый табак после ферментации (8 месяцев, VG-AF) имеет содержание 19 микрограммов на грамм (мкг/г) аспарагина в расчете на сухой вес.

Исходный материал (VG-BF) содержал 185 микрограммов на грамм (мкг/г) глутамина в расчете на сухой вес. Тот же самый табак после ферментации (8 месяцев, VG-AF) имеет содержание 12 микрограммов на грамм (мкг/г) глутамина в расчете на сухой вес.

Изобретение относится к способу обработки табачного материала. Заявленный способ включает ферментацию табачного материала с получением обработанного табачного материала. При этом ферментация включает: выдерживание табачного материала в анаэробных условиях, приложение давления к табачному материалу, составляющего от 1000 килограммов на квадратный метр (0,0098 МПа) до 4000 килограммов на квадратный метр (0,0392 МПа), поддержание содержания влаги в табачном материале, составляющего от 25 процентов по весу до 40 процентов по весу от общего веса табачного материала. Причем ферментация длится по меньшей мере два месяца. Изобретение позволяет без добавления к табачному материалу добавок или внешних микроорганизмов уменьшить количество определенных потенциально вредных веществ и изменить органолептические свойства табачного материала. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл., 3 пр.

1. Способ обработки табачного материала, включающий:

ферментацию табачного материала с получением обработанного табачного материала, при этом ферментация включает:

выдерживание табачного материала в анаэробных условиях;

приложение давления к табачному материалу, составляющего от 1000 килограммов на квадратный метр (0,0098 МПа) до 4000 килограммов на квадратный метр (0,0392 МПа);

поддержание содержания влаги в табачном материале, составляющего от 25 процентов по весу до 40 процентов по весу от общего веса табачного материала;

причем ферментация длится по меньшей мере два месяца.

2. Способ по п. 1, включающий этап:

высушивания табачного материала с получением высушенного табачного материала, имеющего содержание влаги, составляющее от 5 процентов до 10 процентов по весу от общего веса табачного материала.

3. Способ по п. 1 или 2, включающий этап:

сушки табачного материала перед ферментацией.

4. Способ по одному или более из предыдущих пунктов, включающий поддержание температуры табачного материала, составляющей от 25 градусов по Цельсию до 35 градусов по Цельсию.

5. Способ по одному или более из предыдущих пунктов, включающий этап:

поворота табачного материала.

6. Способ по одному или более из предыдущих пунктов, включающий:

закрепление табачного материала во влагоудерживающем материале.

7. Способ по одному или более из предыдущих пунктов, включающий:

смачивание табачного материала в воде перед ферментацией, так что обеспечивается содержание влаги в табачном материале, составляющее от 25 процентов по весу до 40 процентов по весу от общего веса табачного материала.

8. Способ по одному или более из предыдущих пунктов, согласно которому количество аспарагина в обработанном табачном материале становится по меньшей мере на 50 процентов меньше, чем количество аспарагина, содержащегося в том же табачном материале перед обработкой.

9. Способ по одному или более из предыдущих пунктов, согласно которому количество аспарагина в обработанном табачном материале становится по меньшей мере на 50 процентов меньше, чем количество аспарагина, содержащегося в том же табачном материале перед обработкой.

10. Способ по одному или более из предыдущих пунктов, согласно которому количество восстанавливающих сахаров в обработанном табачном материале становится по меньшей мере на 50 процентов меньше, чем количество восстанавливающих сахаров, содержащихся в том же табачном материале перед обработкой.

11. Табачный материал, содержащий:

менее 3 процентов общего количества восстанавливающих сахаров в расчете на общий сухой вес;

менее 300 миллиграммов на килограмм аспарагина в расчете на общий сухой вес.

12. Табачный материал по п. 11, содержащий:

менее 70 миллиграммов на килограмм глутамина в расчете на общий сухой вес.

13. Табачный материал по п. 11 или 12, содержащий:

более 10000 миллиграммов на килограмм всех свободных аминокислот в расчете на общий сухой вес.

14. Табачный материал по одному или более из пп. 11-13, в котором табачный материал является сушеным.

15. Изделие, генерирующее аэрозоль, содержащее табачный материал по одному или более из пп. 11-14.