专利名称：降低香烟烟气中亚硝胺含量的环糊精液体添加剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用环糊精液体去除香烟烟气中的亚硝胺的方法。
环糊精(cyclodextrins简称CD)是由环糊精糖基转移酶作用于淀粉、或直链糊精生成的由D-吡喃葡萄糖单元通过α-1，4糖苷键连接互为椅式构象的具有环状结构的低聚糖。由于分子中葡萄糖单元的聚合度不同，可得到不同类型的环糊精，其中被广泛研究的有α、β和γ环糊精。环糊精分子呈圆台型结构，C3和C4位上的仲羟基位于圆台外侧较大的开口端，C-6位上的伯醇羟基位于圆台外侧较小的开口端，因而外侧呈亲水性。而圆台的内壁则由呈疏水性的C-H键和环氧组成，故CD形成疏水性的空腔而具有微车性质，可作为主体包结与其分子大小相适应的客体均质分子。早在1891年，通过芽孢杆菌的淀粉酶，Villiers就从淀粉的降解中分离得到了环糊精，由于这些酶对于水解的位置并不十分专一，因而得到不同数目葡萄糖聚合的环糊精。一百多年来，人们对环糊精的结构和性能进行了广泛深入的研究，取得了大量成果。如利用有机物和环糊精的包合物进行选择性的有机反应和有机合成；利用环糊精键合的高聚物进行凝胶色谱以及对映体的分离等等。环糊精应用中最典型的成就是在酶模型和人工酶方面，环糊精选择性的结合底物生成超分子可以模拟酶和特定底物的结合，这种结合不生成新的共价键，因而是迅速、可逆并且有选择性的，可以催化一些重要的反应。这方面的研究是基于环糊精作为酶模型的一些优点有很好的水溶性；可以可逆地结合底物分子；有手性的空腔可以催化大量的化学反应，不仅能加速反应的进程，还能提高反应的区域选择性等等，近年来探索开发环糊精在超分子化学和酶模型领域中的应用正引起人们越来越多的兴趣。
环糊精的一个最重要的特点是能与多种分子或离子包结，形成超分子化合物。在这种超分子化合物中，化合物被包在环糊精的空腔中。通常将环糊精称为主体，而把进入其空腔内的化合物称为客体。例如众多芳香化合物的苯环和脂肪族化合物的高度非极性的烃链都可以进入环糊精的空腔，一些无机盐，水，甚至惰性气体也可能被环糊精包结。美国专利(USPat5，144，964)报道利用环糊精和香料分子形成包和物从而改变了香烟的吃味。但利用环糊精吸附特性来吸附香烟烟气中的亚硝胺至今未见专利或公开文献报道。
亚硝胺是一类化学结构多样的化合物，它具有广谱而强烈的致癌毒性，广泛地分布在人类的生活及工作环境中。亚硝胺几乎在动物所有的脏器和组织都可诱发肿瘤，对人和动物还可引起急性或慢性中毒。已发现300余种亚硝胺化合物中有大约90％被证明具有致癌作用主要靶器官是肝脏、食管、肺、胃和肾；还能通过胎盘进行遗传，导致后代畸变。卷烟烟气中所含亚硝胺以其强致癌性引起人们的高度警觉，是吸烟导致癌症的主要因素。中国是一个吸烟大国，成年男性平均每人每天消费10支卷烟，卷烟年均总消费量已达18000亿支，占全球总消费量的三分之一。卷烟燃烧产生主流和侧流烟气，主流烟气是指吸烟者吸入口腔的烟气，而侧流烟气是指烟支自然燃烧并直接释放到空气中的烟气。卷烟主流烟气进入吸烟者的口腔和肺部损害健康。卷烟侧流烟雾直接散布于人群之中，污染环境并伤害人体健康，受伤害的被动吸烟者在中国达数亿之众。
我们将环糊精作为香烟添加剂进行开发研究，因为考虑到消费者的心理，吸附材料最好在其结构中不含重金属离子而对人体无毒无害，而且添加剂要有较好的水溶性以成为溶体而便于工业应用；此外查新报告表明，国内外均没有类似的研究报道或专利。
本发明选用了对人体无毒无害的环糊精作为吸附剂，并将它制备成澄清溶液喷洒于烟丝之上，晾干后其固体成分即形成高度分散的吸附层，能够有效去除香烟烟气中的主流和侧流烟气中的有害物质亚硝胺，而烟丝原有的色泽和吃味均不被改变。
本发明所用环糊精包括α-CD葡萄糖单元数为6，分子量为972，端口直径分别约为0.5和1．4nm；β-CD葡萄糖单元数为7，分子量为1135，端口直径分别约为0.8和1.6nm；另外对β-CD的衍生物β-羟丙基环糊精也进行了试验。总用量为烟丝重量的0.1-5wt％(本发明多采用1％)。本发明所使用溶剂为H2O，水溶剂浓度为5-20wt％(本发明多采用10％)。
本发明的卷烟添加剂的制法是将环糊精按一定比例加入水中并加热溶解，然后冷却至室温成为透明溶液，即得本发明的卷烟添加剂。
本发明制备低亚硝胺含量卷烟的方法是将烟丝或烟叶重量0.1-5％的环糊精液体添加剂均匀地喷洒在烟丝或烟叶上，晾干后制成卷烟，即得本发明的低亚硝胺含量的卷烟。
本发明的降低卷烟烟雾中亚硝胺含量的卷烟添加剂，制作简易，成本低。采用本卷烟添加剂可使卷烟烟雾中的亚硝胺含量降低30-60％，并且卷烟原有口感不变，从而大大降低卷烟烟气对环境的污染，降低对吸烟者及被动吸烟者健康的危害。
以下通过实施例进一步说明本发明。
实施例为检测本发明的卷烟添加剂对于卷烟烟气中亚硝胺含量的降低效果，向烟丝直接喷洒本发明的卷烟添加剂，晾干，再与未喷洒本发明卷烟添加剂的烟支进行比较。本发明人采用Caldwell报道的装置和方法(J.Assoc.Off.Anal.Chem.，73，783，1990)收集侧流烟气，但将其收集液改用PH值为4.5的150mL柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液。对卷烟烟气收集液中亚硝胺含量的测定，本发明人采用本实验室发明的分光光度法(参见CN97107228.OA)。将0.5克β-环糊精溶入10mL水中，加热至60℃左右，直至溶液变为澄清，再冷至室温后，均匀喷洒在50g烟丝(A)上；室温下晾干后烟丝色泽不变。卷成烟支后点燃，分别收集主流及侧流烟气并分析其亚硝胺含量；侧流烟气中亚硝胺含量从5.56nmol/支降低到2.92nmol/支，被减少了47.5％。主流烟气中亚硝胺含量从1.39nmol/支降低到0.56nmol/支。被减少了59.7％[例2]将1克β-环糊精溶入10mL水中，加热至60℃左右，直至溶液变为澄清，再冷至室温后，均匀喷洒在100g烟丝(A)上；室温下晾干后烟丝色泽不变。卷成烟支后点燃，分别收集主流及侧流烟气并分析其亚硝胺含量；侧流烟气中亚硝胺含量从5.56nmol/支降低到3.89nmol/支，被减少了30.0％。主流烟气中亚硝胺含量从1．39nmol/支降低到0.70nmol/支。被减少了49.6％[例3]将2克β-环糊精溶入10mL水中，加热至60℃左右，直至溶液变为澄清，再冷至室温后，均匀喷洒在100g烟丝(A)上；室温下晾干后烟丝色泽不变。卷成烟支后点燃，收集侧流烟气并分析其亚硝胺含量；侧流烟气中亚硝胺含量从5.56nmol/支降低到3.61nmol/支，被减少了35.1％。将2克β-环糊精溶入5mL水中，加热至60℃左右，直至溶液变为澄清，再冷至室温后，均匀喷洒在100g烟丝(A)上；室温下晾干后烟丝色泽不变。卷成烟支后点燃，收集侧流烟气并分析其亚硝胺含量；侧流烟气中亚硝胺含量从5.56nmol/支降低到4.59nmol/支，被减少了17.4％。将0.5克β-环糊精溶入10mL水中，加热至60℃左右，直至溶液变为澄清，再冷至室温后，均匀喷洒在100g烟丝(A)上；室温下晾干后烟丝色泽不变。卷成烟支后点燃，分别收集主流及侧流烟气并分析其亚硝胺含量；侧流烟气中亚硝胺含量从5.56nmol/支降低到4.03nmol/支，被减少了27.5％。主流烟气中亚硝胺含量从1.39nmol/支降低到0.70nmol/支。被减少了49.6％。[例6]将0.5克β-环糊精溶入5mL水中，加热至60℃左右，直至溶液变为澄清，再冷至室温后，均匀喷洒在100g烟丝(A)上；室温下晾干后烟丝色泽不变。卷成烟支后点燃，收集侧流烟气并分析其亚硝胺含量；侧流烟气中亚硝胺含量从5.56nmol/支降低到4.17nmol/支，被减少了25.0％。[例7]将1克α-环糊精溶入20mL水中，加热至60℃左右，直至溶液变为澄清，再冷至室温后，均匀喷洒在200g烟丝(B)上；室温下晾干后烟丝色泽不变。卷成烟支后点燃，分别收集主流及侧流烟气并分析其亚硝胺含量；侧流烟气中亚硝胺含量从6.26nmol/支降低到4.17nmol/支，被减少了33.4％。主流烟气中亚硝胺含量从2.02nmol/支降低到0.97nmol/支，被减少了52.0％。[例8]将2克α-环糊精溶入20mL水中，加热至60℃左右，直至溶液变为澄清，再冷至室温后，均匀喷洒在200g烟丝(B)上；室温下晾干后烟丝色泽不变。卷成烟支后点燃，分别收集主流及侧流烟气并分析其亚硝胺含量；侧流烟气中亚硝胺含量从6.26nmol/支降低到4.03nmol/支，被减少了35.6％。主流烟气中亚硝胺含量从2.02nmol/支降低到0.83nmol/支。被减少了58.9％[例9]将0.5克β-羟丙基环糊精溶入10mL水中，加热至60℃左右，直至溶液变为澄清，再冷至室温后，均匀喷洒在100g烟丝(B)上；室温下晾干后烟丝色泽不变。卷成烟支后点燃，分别收集主流及侧流烟气并分析其亚硝胺含量；侧流烟气中亚硝胺含量从6.26nmol/支降低到4.31nmol/支，被减少了31.2％。主流烟气中亚硝胺含量从2.02nmol/支降低到0.94nmol/支，被减少了53.5％。[例10]将1克β-羟丙基环糊精溶入10mL水中，加热至60℃左右，直至溶液变为澄清，再冷至室温后，均匀喷洒在100g(B)烟丝上；室温下晾干后烟丝色泽不变。卷成烟支后点燃，分别收集主流及侧流烟气并分析其亚硝胺含量；侧流烟气中亚硝胺含量从6.26nmol/支降低到3.75nmol/支，被减少了40.1％。主流烟气中亚硝胺含量从2.02nmol/支降低到0.83nmol/支，被减少了58.9％综上所述，将占烟丝重量0.5-2.0％的环糊精和占烟丝重量10-20％的水配制成液体添加剂，能在不改变香烟的外观及口感的情况下，将主流烟气中的亚硝胺减少50-60％，侧流烟气中减少17-48％。这样就大大降低了香烟烟气对吸烟者和被动抽烟者的身体危害。
本发明的技术实用性强，添加剂的用量很少而成本低；制备和使用都很简便，不需要改变现有的香烟生产工艺。添加剂材料对人体无毒无害、无挥发，不会造成环境污染，适合在大、中、小型烟厂推广应用。由于应用这种新型添加剂而制造的新型香烟能够减少环境污染，保护人民身体健康，所以能改变人们对于香烟的看法，在销售市场上将具有强大的竞争力，从而给厂家带来巨大的经济效益。
权利要求
1．一种降低卷烟烟雾中亚硝胺含量的卷烟添加剂，其特征是环状糊精溶液。
2．根据权利要求1所述的卷烟添加剂，其特征是环状糊精的溶液是环状糊精的水溶液或醇溶液，优选的为环状糊精的水溶液。
3．根据权利要求1所述的卷烟添加剂，其特征是α、β及羟丙基β-环状糊精，优选的为β-环状糊精。
4．一种其烟雾中低亚硝胺含量的卷烟，其特征是在卷烟的烟丝上喷洒有权利要求1所述的添加剂。
5．根据权利要求4所述的卷烟，其特征是在烟丝中卷烟添加剂的添加量为环状糊精的添加量为烟丝重量的0.1-5％，优选的添加量为1％。水的添加量为烟丝重量的5-30％，优选的添加量为10％。
全文摘要
一种去除香烟烟气中N—亚硝基化合物(亚硝胺)的液体添加剂。本发明选用了对人体无毒害作用的环状糊精作为添加材料,按烟丝或烟叶重量0.1—5%将它制备为澄清溶液喷洒于烟丝之上,晾干后其固体成分即形成高度分散的吸附层,能够有效去除香烟的主流和侧流烟气中的有害物质亚硝胺。使用本添加剂能够去除主流烟气中50—60%、侧流烟气中17—48%的亚硝胺,而烟丝原有的色泽和吃味不被改变。
文档编号A24B3/00GK1288018SQ00119069
公开日2001年3月21日 申请日期2000年10月25日 优先权日2000年10月25日
发明者王英, 夏加荣, 黄文裕, 朱建华 申请人:南京比特福贸易有限公司