降低香菸煙氣中亞硝胺含量的環糊精液體添加劑的製作方法

2023-10-05 18:46:59

專利名稱：降低香菸煙氣中亞硝胺含量的環糊精液體添加劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及利用環糊精液體去除香菸煙氣中的亞硝胺的方法。
環糊精(cyclodextrins簡稱CD)是由環糊精糖基轉移酶作用於澱粉、或直鏈糊精生成的由D-吡喃葡萄糖單元通過α-1，4糖苷鍵連接互為椅式構象的具有環狀結構的低聚糖。由於分子中葡萄糖單元的聚合度不同，可得到不同類型的環糊精，其中被廣泛研究的有α、β和γ環糊精。環糊精分子呈圓臺型結構，C3和C4位上的仲羥基位於圓臺外側較大的開口端，C-6位上的伯醇羥基位於圓臺外側較小的開口端，因而外側呈親水性。而圓臺的內壁則由呈疏水性的C-H鍵和環氧組成，故CD形成疏水性的空腔而具有微車性質，可作為主體包結與其分子大小相適應的客體均質分子。早在1891年，通過芽孢桿菌的澱粉酶，Villiers就從澱粉的降解中分離得到了環糊精，由於這些酶對於水解的位置並不十分專一，因而得到不同數目葡萄糖聚合的環糊精。一百多年來，人們對環糊精的結構和性能進行了廣泛深入的研究，取得了大量成果。如利用有機物和環糊精的包合物進行選擇性的有機反應和有機合成；利用環糊精鍵合的高聚物進行凝膠色譜以及對映體的分離等等。環糊精應用中最典型的成就是在酶模型和人工酶方面，環糊精選擇性的結合底物生成超分子可以模擬酶和特定底物的結合，這種結合不生成新的共價鍵，因而是迅速、可逆並且有選擇性的，可以催化一些重要的反應。這方面的研究是基於環糊精作為酶模型的一些優點有很好的水溶性；可以可逆地結合底物分子；有手性的空腔可以催化大量的化學反應，不僅能加速反應的進程，還能提高反應的區域選擇性等等，近年來探索開發環糊精在超分子化學和酶模型領域中的應用正引起人們越來越多的興趣。
環糊精的一個最重要的特點是能與多種分子或離子包結，形成超分子化合物。在這種超分子化合物中，化合物被包在環糊精的空腔中。通常將環糊精稱為主體，而把進入其空腔內的化合物稱為客體。例如眾多芳香化合物的苯環和脂肪族化合物的高度非極性的烴鏈都可以進入環糊精的空腔，一些無機鹽，水，甚至惰性氣體也可能被環糊精包結。美國專利(USPat5，144，964)報導利用環糊精和香料分子形成包和物從而改變了香菸的吃味。但利用環糊精吸附特性來吸附香菸煙氣中的亞硝胺至今未見專利或公開文獻報導。
亞硝胺是一類化學結構多樣的化合物，它具有廣譜而強烈的致癌毒性，廣泛地分布在人類的生活及工作環境中。亞硝胺幾乎在動物所有的臟器和組織都可誘發腫瘤，對人和動物還可引起急性或慢性中毒。已發現300餘種亞硝胺化合物中有大約90％被證明具有致癌作用主要靶器官是肝臟、食管、肺、胃和腎；還能通過胎盤進行遺傳，導致後代畸變。捲菸煙氣中所含亞硝胺以其強致癌性引起人們的高度警覺，是吸菸導致癌症的主要因素。中國是一個吸菸大國，成年男性平均每人每天消費10支捲菸，捲菸年均總消費量已達18000億支，佔全球總消費量的三分之一。捲菸燃燒產生主流和側流煙氣，主流煙氣是指吸菸者吸入口腔的煙氣，而側流煙氣是指煙支自然燃燒並直接釋放到空氣中的煙氣。捲菸主流煙氣進入吸菸者的口腔和肺部損害健康。捲菸側流煙霧直接散布於人群之中，汙染環境並傷害人體健康，受傷害的被動吸菸者在中國達數億之眾。
我們將環糊精作為香菸添加劑進行開發研究，因為考慮到消費者的心理，吸附材料最好在其結構中不含重金屬離子而對人體無毒無害，而且添加劑要有較好的水溶性以成為溶體而便於工業應用；此外查新報告表明，國內外均沒有類似的研究報導或專利。
本發明選用了對人體無毒無害的環糊精作為吸附劑，並將它製備成澄清溶液噴灑於菸絲之上，晾乾後其固體成分即形成高度分散的吸附層，能夠有效去除香菸煙氣中的主流和側流煙氣中的有害物質亞硝胺，而菸絲原有的色澤和吃味均不被改變。
本發明所用環糊精包括α-CD葡萄糖單元數為6，分子量為972，埠直徑分別約為0.5和1．4nm；β-CD葡萄糖單元數為7，分子量為1135，埠直徑分別約為0.8和1.6nm；另外對β-CD的衍生物β-羥丙基環糊精也進行了試驗。總用量為菸絲重量的0.1-5wt％(本發明多採用1％)。本發明所使用溶劑為H2O，水溶劑濃度為5-20wt％(本發明多採用10％)。
本發明的捲菸添加劑的製法是將環糊精按一定比例加入水中並加熱溶解，然後冷卻至室溫成為透明溶液，即得本發明的捲菸添加劑。
本發明製備低亞硝胺含量捲菸的方法是將菸絲或菸葉重量0.1-5％的環糊精液體添加劑均勻地噴灑在菸絲或菸葉上，晾乾後製成捲菸，即得本發明的低亞硝胺含量的捲菸。
本發明的降低捲菸煙霧中亞硝胺含量的捲菸添加劑，製作簡易，成本低。採用本捲菸添加劑可使捲菸煙霧中的亞硝胺含量降低30-60％，並且捲菸原有口感不變，從而大大降低捲菸煙氣對環境的汙染，降低對吸菸者及被動吸菸者健康的危害。
以下通過實施例進一步說明本發明。
實施例為檢測本發明的捲菸添加劑對於捲菸煙氣中亞硝胺含量的降低效果，向菸絲直接噴灑本發明的捲菸添加劑，晾乾，再與未噴灑本發明捲菸添加劑的煙支進行比較。本發明人採用Caldwell報導的裝置和方法(J.Assoc.Off.Anal.Chem.，73，783，1990)收集側流煙氣，但將其收集液改用PH值為4.5的150mL檸檬酸-磷酸氫二鈉緩衝溶液。對捲菸煙氣收集液中亞硝胺含量的測定，本發明人採用本實驗室發明的分光光度法(參見CN97107228.OA)。將0.5克β-環糊精溶入10mL水中，加熱至60℃左右，直至溶液變為澄清，再冷至室溫後，均勻噴灑在50g菸絲(A)上；室溫下晾乾後菸絲色澤不變。捲成煙支後點燃，分別收集主流及側流煙氣並分析其亞硝胺含量；側流煙氣中亞硝胺含量從5.56nmol/支降低到2.92nmol/支，被減少了47.5％。主流煙氣中亞硝胺含量從1.39nmol/支降低到0.56nmol/支。被減少了59.7％[例2]將1克β-環糊精溶入10mL水中，加熱至60℃左右，直至溶液變為澄清，再冷至室溫後，均勻噴灑在100g菸絲(A)上；室溫下晾乾後菸絲色澤不變。捲成煙支後點燃，分別收集主流及側流煙氣並分析其亞硝胺含量；側流煙氣中亞硝胺含量從5.56nmol/支降低到3.89nmol/支，被減少了30.0％。主流煙氣中亞硝胺含量從1．39nmol/支降低到0.70nmol/支。被減少了49.6％[例3]將2克β-環糊精溶入10mL水中，加熱至60℃左右，直至溶液變為澄清，再冷至室溫後，均勻噴灑在100g菸絲(A)上；室溫下晾乾後菸絲色澤不變。捲成煙支後點燃，收集側流煙氣並分析其亞硝胺含量；側流煙氣中亞硝胺含量從5.56nmol/支降低到3.61nmol/支，被減少了35.1％。將2克β-環糊精溶入5mL水中，加熱至60℃左右，直至溶液變為澄清，再冷至室溫後，均勻噴灑在100g菸絲(A)上；室溫下晾乾後菸絲色澤不變。捲成煙支後點燃，收集側流煙氣並分析其亞硝胺含量；側流煙氣中亞硝胺含量從5.56nmol/支降低到4.59nmol/支，被減少了17.4％。將0.5克β-環糊精溶入10mL水中，加熱至60℃左右，直至溶液變為澄清，再冷至室溫後，均勻噴灑在100g菸絲(A)上；室溫下晾乾後菸絲色澤不變。捲成煙支後點燃，分別收集主流及側流煙氣並分析其亞硝胺含量；側流煙氣中亞硝胺含量從5.56nmol/支降低到4.03nmol/支，被減少了27.5％。主流煙氣中亞硝胺含量從1.39nmol/支降低到0.70nmol/支。被減少了49.6％。[例6]將0.5克β-環糊精溶入5mL水中，加熱至60℃左右，直至溶液變為澄清，再冷至室溫後，均勻噴灑在100g菸絲(A)上；室溫下晾乾後菸絲色澤不變。捲成煙支後點燃，收集側流煙氣並分析其亞硝胺含量；側流煙氣中亞硝胺含量從5.56nmol/支降低到4.17nmol/支，被減少了25.0％。[例7]將1克α-環糊精溶入20mL水中，加熱至60℃左右，直至溶液變為澄清，再冷至室溫後，均勻噴灑在200g菸絲(B)上；室溫下晾乾後菸絲色澤不變。捲成煙支後點燃，分別收集主流及側流煙氣並分析其亞硝胺含量；側流煙氣中亞硝胺含量從6.26nmol/支降低到4.17nmol/支，被減少了33.4％。主流煙氣中亞硝胺含量從2.02nmol/支降低到0.97nmol/支，被減少了52.0％。[例8]將2克α-環糊精溶入20mL水中，加熱至60℃左右，直至溶液變為澄清，再冷至室溫後，均勻噴灑在200g菸絲(B)上；室溫下晾乾後菸絲色澤不變。捲成煙支後點燃，分別收集主流及側流煙氣並分析其亞硝胺含量；側流煙氣中亞硝胺含量從6.26nmol/支降低到4.03nmol/支，被減少了35.6％。主流煙氣中亞硝胺含量從2.02nmol/支降低到0.83nmol/支。被減少了58.9％[例9]將0.5克β-羥丙基環糊精溶入10mL水中，加熱至60℃左右，直至溶液變為澄清，再冷至室溫後，均勻噴灑在100g菸絲(B)上；室溫下晾乾後菸絲色澤不變。捲成煙支後點燃，分別收集主流及側流煙氣並分析其亞硝胺含量；側流煙氣中亞硝胺含量從6.26nmol/支降低到4.31nmol/支，被減少了31.2％。主流煙氣中亞硝胺含量從2.02nmol/支降低到0.94nmol/支，被減少了53.5％。[例10]將1克β-羥丙基環糊精溶入10mL水中，加熱至60℃左右，直至溶液變為澄清，再冷至室溫後，均勻噴灑在100g(B)菸絲上；室溫下晾乾後菸絲色澤不變。捲成煙支後點燃，分別收集主流及側流煙氣並分析其亞硝胺含量；側流煙氣中亞硝胺含量從6.26nmol/支降低到3.75nmol/支，被減少了40.1％。主流煙氣中亞硝胺含量從2.02nmol/支降低到0.83nmol/支，被減少了58.9％綜上所述，將佔菸絲重量0.5-2.0％的環糊精和佔菸絲重量10-20％的水配製成液體添加劑，能在不改變香菸的外觀及口感的情況下，將主流煙氣中的亞硝胺減少50-60％，側流煙氣中減少17-48％。這樣就大大降低了香菸煙氣對吸菸者和被動抽菸者的身體危害。
本發明的技術實用性強，添加劑的用量很少而成本低；製備和使用都很簡便，不需要改變現有的香菸生產工藝。添加劑材料對人體無毒無害、無揮發，不會造成環境汙染，適合在大、中、小型煙廠推廣應用。由於應用這種新型添加劑而製造的新型香菸能夠減少環境汙染，保護人民身體健康，所以能改變人們對於香菸的看法，在銷售市場上將具有強大的競爭力，從而給廠家帶來巨大的經濟效益。
權利要求
1．一種降低捲菸煙霧中亞硝胺含量的捲菸添加劑，其特徵是環狀糊精溶液。
2．根據權利要求1所述的捲菸添加劑，其特徵是環狀糊精的溶液是環狀糊精的水溶液或醇溶液，優選的為環狀糊精的水溶液。
3．根據權利要求1所述的捲菸添加劑，其特徵是α、β及羥丙基β-環狀糊精，優選的為β-環狀糊精。
4．一種其煙霧中低亞硝胺含量的捲菸，其特徵是在捲菸的菸絲上噴灑有權利要求1所述的添加劑。
5．根據權利要求4所述的捲菸，其特徵是在菸絲中捲菸添加劑的添加量為環狀糊精的添加量為菸絲重量的0.1-5％，優選的添加量為1％。水的添加量為菸絲重量的5-30％，優選的添加量為10％。
全文摘要
一種去除香菸煙氣中N—亞硝基化合物(亞硝胺)的液體添加劑。本發明選用了對人體無毒害作用的環狀糊精作為添加材料,按菸絲或菸葉重量0.1—5%將它製備為澄清溶液噴灑於菸絲之上,晾乾後其固體成分即形成高度分散的吸附層,能夠有效去除香菸的主流和側流煙氣中的有害物質亞硝胺。使用本添加劑能夠去除主流煙氣中50—60%、側流煙氣中17—48%的亞硝胺,而菸絲原有的色澤和吃味不被改變。
文檔編號A24B3/00GK1288018SQ00119069
公開日2001年3月21日 申請日期2000年10月25日 優先權日2000年10月25日
發明者王英, 夏加榮, 黃文裕, 朱建華 申請人:南京比特福貿易有限公司