多重刺激响应性香烟爆珠及其制备与在可控释放香精中的应用

1.本技术涉及新材料技术领域，具体涉及一种用于可控释放香精的香烟爆珠及其制备方法。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.香烟爆珠是放在香烟滤嘴中的胶囊，将溶解香精的油包裹在胶囊中，通过揉捏使其破裂释放内容物，但是目前常用的油成本很高，而如果把油相换成水相，又会出现香精难溶的问题，因此如果在油相中引入水相，就可以在一定程度上降低爆珠的成本，同时又能防止香精不溶，还可以增加湿润感。但是乳液是热力学不稳定体系，不利于传输、贮存等实际应用，因此选择稳定性较好的乳液凝胶体系。可以基于抽烟过程中的刺激因素，比如应力、温度和烟气等，构筑具有温度、二氧化碳和应力刺激响应性乳液凝胶体系，抽烟过程中发生凝胶
‑
溶胶转变，从而实现香精的可控释放，还可以增加湿润感。
4.甘草酸来源于甘草根，是一种手性皂苷，具有亲水性葡萄糖醛酸单元和疏水性三萜配基，因此具有两亲性，在水中可以自组装，首先形成长纳米原纤维，随着浓度增加，逐渐形成原纤维网络结构，最后形成水凝胶。作为两亲分子，甘草酸及其组装体对油相有一定的亲和力，因此可以用作乳化剂，由于形成非共价原纤维网络结构，乳液凝胶具有温度响应性，冷却可以增强原纤维在连续相以及界面处的非共价相互作用，形成原纤维网络，从而得到乳液凝胶。
5.二氧化碳响应主要通过脒基、咪唑、氨基以及静电相互作用来实现，其中大多数是通过氨基与羧基的静电相互作用形成二氧化碳响应表面活性剂以稳定油水界面，通入二氧化碳使得表面活性剂解离，不能再稳定乳液，从而实现破乳。由于甘草酸中存在丰富的羧基，可以利用其与氨基酸的氨基通过静电相互作用形成静电复合物稳定液滴，从而引入二氧化碳响应。


技术实现要素：

6.为了克服上述问题，本发明提供了一种多重刺激响应性香烟爆珠及其可控释放香精应用，以甘草酸作为凝胶基质制备乳液凝胶，因为原纤维网络结构是由氢键非共价作用形成，冷却可以增强原纤维在连续相以及界面处的非共价相互作用，因此具有温度响应；丙氨酸的氨基与甘草酸的羧基之间存在静电相互作用，从而形成静电复合物稳定乳液液滴，通入二氧化碳时静电复合物部分解离，不能再稳定液滴，凝胶结构破坏，转变为溶胶，从而引入二氧化碳响应；油相使用葵花油，因为它易获得且成本低；因为是通过非共价作用相连，所以凝胶强度较弱，具有应力响应。从而本技术构筑了具有温度、二氧化碳、应力响应的
多重刺激响应性香烟爆珠，可以实现香精的可控释放。
7.为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
8.本发明的第一个方面，提供了一种多重刺激响应性香烟爆珠，包括：乳液凝胶，所述乳液凝胶的制备方法包括：
9.以溶解有甘草酸和丙氨酸的水溶液作为水相，与溶解有香精的油相进行乳化，制得水包油的乳液液滴；
10.将所述水包油的乳液液滴进行凝胶化，形成乳液凝胶。
11.本发明的第二个方面，提供了一种多重刺激响应性香烟爆珠的制备方法，包括：
12.将甘草酸和丙氨酸溶解在水中，形成水溶液；
13.将香精溶解在油中，形成油溶液；
14.将水溶液和油溶性混合，乳化，凝胶化，得到乳液凝胶，即得到多重刺激响应性香烟爆珠。
15.本发明的第三个方面，提供了一种烟草制品，添加任一上述的多重刺激响应性香烟爆珠。
16.本发明的第四个方面，提供了任一上述的多重刺激响应性香烟爆珠在可控释放香精中的应用，多重刺激包括：温度、二氧化碳、应力。
17.本发明的有益效果在于：
18.(1)使用甘草酸和丙氨酸作为凝胶基质，它们协同吸附在油滴表面，因此可以提供高静电力以稳定乳液，由于形成了非共价纤维网络结构，香烟爆珠具有温度响应性，冷却可以增强纤维在连续相以及界面处的非共价相互作用，形成纤维网络结构，从而得到乳液凝胶，因此具有温度响应。
19.(2)甘草酸的羧基与丙氨酸的氨基之间存在静电相互作用，因此形成静电复合物，通入二氧化碳时，甘草酸的羧基质子化，部分静电复合物解离，不能再稳定乳液液滴，最终导致凝胶溶胶转变，因此具有二氧化碳响应。
20.(3)选择以多重刺激响应性乳液凝胶来构筑香烟爆珠，既可以利用其多重刺激响应性可控释放香精，又可以利用其凝胶溶胶转变引入水分，增加湿润感，因此其有望应用于多重刺激响应性香烟爆珠。
21.(4)本技术的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。
附图说明
22.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
23.图1为本技术实施例1制备的乳液凝胶与透射显微镜形貌图；
24.图2为本技术实施例1制备的乳液凝胶的流变测试，证明我们制备的乳液凝胶有优异的自愈合性能、较低的应力响应和温度响应；
25.图3为本技术实施例2制备的装载香精的乳液凝胶的流变测试，证明装载香精后乳液凝胶仍然能够保持良好的自愈合性能，且具有更低的应力响应和温度响应，有益于实际应用。
26.图4为本技术实施例2制备的装载香精的乳液凝胶的温度响应和二氧化碳响应示
意图。
具体实施方式
27.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
28.本技术提供了一种用于香烟爆珠的材料，为乳液凝胶，是由甘草酸和丙氨酸作为构筑单元自组装而成。
29.本技术提供了一种用于香烟爆珠的制备方法，乳液凝胶是利用乳液自组装的方法，以溶解薄荷醇的葵花油作为油相，以溶解甘草酸和丙氨酸的水溶液作为水相，乳化使甘草酸与丙氨酸协同吸附在油滴表面，形成水包油的乳液液滴，随后，随着冷却至室温，氢键作用力驱使自组装形成凝胶网络结构，最终形成乳液凝胶。
30.本技术提供了一种上述乳液凝胶在构筑温度、二氧化碳、应力响应的香烟爆珠方面的应用。
31.下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
32.以下实施例中，流变测试使用thermofisherscientificmars60高温高压流变仪的锥板式测量系统进行测试。测试软件为rheowinjob manager，数据处理软件为rheowin data manager，触变测试使用oscillationtime curve将频率恒定为1hz，在交替的低应力和高应力(分别为0.1和30pa)下测量乳液凝胶的弹性模量g’随时间的变化，进行五嵌段测试，每段持续100s；应力扫描使用oscillation amplitudesweep将频率恒定为1hz，应力范围设为0.1
–
1000pa进行扫描，温度均恒定为20℃；温度扫描使用oscillation temperatureramp在10pa的恒定应力和1hz的恒定频率下以2℃
·
min
‑1的速率从20℃加热到80℃。
33.实施例1：合成刺激响应性香烟爆珠。
34.取甘草酸(75mg),丙氨酸(75mg)于5ml玻璃瓶中，加1ml去离子水，于80℃条件下水浴溶解，加入1.5ml葵花油，继续水浴加热5min后涡旋5min乳化，冷却到室温，得到刺激响应性香烟爆珠(图1中a)，tem表明乳液凝胶具有纤维网络结构。触变测试如图2中a所示，经过两次循环后香烟爆珠仍能保持凝胶行为，表现出良好的自愈合性能，因此有益于传输等实际应用；应力扫描(图2中b)表明在40pa下即可出现凝胶溶胶转变，适用于捏碎香烟爆珠的实际应用；温度扫描(图2中c)表明香烟爆珠在57.33℃下即可发生凝胶溶胶转变。
35.实施例2：合成装载香精的香烟爆珠。
36.取150mg薄荷醇溶于6ml葵花油中，作为实施例2中的油相，重复实施例1的操作。触变测试(图3中a)表明仍然具有较好的自愈合性能；应力扫描(图3中b)表明临界应力降低至20pa，使得捏碎爆珠行为变得更加轻松；温度扫描(图3中c)表明响应温度降低至43.39℃，更适用于香烟爆珠的实际应用。
37.实施例3：温度与二氧化碳响应研究
38.如图4所示，将制得的乳液凝胶在50℃水浴中加热5分钟后取出，凝胶变为可以流动的溶胶，从而实现温度响应；将二氧化碳通入乳液凝胶中，20分钟后凝胶变为溶胶，从而
实现二氧化碳响应。
39.最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。