CN102697183B - 一种具有减害作用的卷烟滤嘴添加剂及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有减害作用的卷烟滤嘴添加剂及其制备和应用，该滤嘴添加剂是原卟啉衍生物。将0.05%～10%载体重量的上述滤嘴添加剂悬浮于溶液中，喷洒到载体上，将着附了上述滤嘴添加剂的载体在丝束成型时添加到丝束滤棒中制成复合滤嘴。有益的是，本发明所述的滤嘴添加剂原材料来源广泛，价格低廉，该滤嘴添加剂的制备成本低，操作和后处理简便，易于实现工业化生产。该滤嘴添加剂应用于卷烟滤嘴中，能有效的降低烟气中的有害成分。
Description
技术领域
本发明属于卷烟制造领域，具体涉及一种卷烟滤嘴添加剂，以及该滤嘴添加剂的制备方法，还涉及到该滤嘴添加剂在卷烟减害中的应用。
背景技术
随着人们健康意识的提高，对卷烟的安全性提出了更高的要求。提高卷烟安全性，降低卷烟烟气中有害成分的释放量是国际卷烟技术的发展方向，也是发展中式卷烟的必然需求。
1990年，D.Hoffmann和S.S.Hecht发表了12类共43种烟气有害成分名单。而后，卷烟烟气特殊有害成分的分析和降低逐步成为烟草科研的热点（D.Hoffmann,I.Hoffmann,K.EI-Bayoumy,Chem.Res.Toxicol.,2001,14(7)，767-790）。我国科研人员（谢剑平，刘惠民，朱茂祥等，烟草科技，2009(2)，5-15）在分析评价了来自于中国市场的163个卷烟样品后，分析卷烟主流烟气中29种有害成分（包括4种TSNAs、3种PAHs、8种羰基化合物、7种酚类物质、HCN、NO、NOx、NH3、CO、烟碱和焦油等）以及4种毒理学指标（小鼠吸入急毒试验、细胞毒性试验、Ames试验和细胞微核试验）的基础上，建立了烟气有害成分与毒理学指标的函数关系。通过采用无信息变量删除法和遗传算法，筛选出了最具代表性的7种卷烟烟气有害成分，即CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P、苯酚和巴豆醛。用这7种有害成分表征卷烟烟气的危害性具有科学性和可行性。选择性降低这7种有害成分的释放量可以降低卷烟危害性指数。
近年来，在采用滤嘴添加剂进行选择性过滤卷烟烟气的有害物质方面已经做了大量的研究工作，其中来源于生物体的物质作为滤嘴添加剂更受亲睐。
美国专利US4414988发明了一种含有浸渍螯合亚铁离子的原卟啉类化合物溶液的多孔性物质（如活性炭）的滤嘴，可有效去除烟气中的CO、苯并[a]芘及其衍生物等。而后，张爱华等（烟草科技，1992，(2)，27-28）的试验结果表明，添加血红素的滤嘴（血红素浓度为1.0mg/mL、剂量50μL/支和温度30℃）可使卷烟焦油降低17.0%。希腊的斯塔夫里迪斯（US5909736）等通过对生物滤嘴的详细研究发现：①丝束或活性炭浸渍血红蛋白的滤嘴可使卷烟烟气中的有害物包括NO、NOX、亚硝基化合物、自由基、CO、醛类和痕量元素各降低90%以上；②转铁蛋白、过氧化氢酶、原卟啉和细胞色素C也是一类有效降低卷烟有害烟气成分的生物材料。
中国专利（CN1252245A）发明了一种烟草生物降焦剂，主要由与生物酶结构相似的金属卟啉为主要原料制成，加入滤棒中后，在生物浓度下可以同生物酶一样催化苯并芘的降解和使CO、NO向无害气体的转化，从而降低苯并芘和CO、NO含量，并能有效降低焦油量。
戴亚等（烟草科技，2001(1)，19-21）从动物鲜血中提取了血红蛋白，并以血红蛋白为滤嘴添加剂加入卷烟中，研究其对卷烟烟气中亚硝胺含量的影响。结果表明，以血红蛋白为添加剂的滤嘴显著降低了卷烟烟气中N-亚硝胺的含量，降低率基本在50%左右。作者在后续的工作中以卟啉类化合物和天然提取物组成复合生化制剂，以茶沫为载体，制成二元复合滤棒，用于卷烟生产（CN1757337，CN101708072A）。检测结果表明可较大幅度地降低主流烟气中多种稠环芳烃（PAHs）、烟草特有亚硝胺（TSNAs）、自由基和芳香胺等有害成分的含量。并对复合生化制剂减害的作用机理进行了讨论（戴亚，汪长国，朱立军等，烟草科技，2008，5，5-8）。
汪长国等采用荧光淬灭法和紫外可见光谱法进一步研究卟啉对卷烟主流烟气中3，4-苯并[a]芘和烟草特有亚硝胺N-亚硝胺的截留效果及作用机制。结果表明卟啉与二者都有强烈相互作用（汪长国，戴亚等，环境与健康杂志，2010，27(5)：426-427；2010，27(12)，1093-1094）。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对卷烟烟气中有害物质截留效果较好的滤嘴添加剂及其应用，以减轻吸烟对人体的危害。
本发明的提供的技术方案是，提供一种具有减害作用的卷烟滤嘴添加剂，该滤嘴添加剂是以下两种有机物中一种或其混合物，所述有机物的结构式分别为：
本发明还提供了制备上述滤嘴添加剂的方法，包括如下化学反应：
；其中，步骤A中所用试剂为氢溴酸的醋酸溶液，氢溴酸的浓度为20%醋酸溶液到氢溴酸的饱和醋酸溶液，反应温度为室温；步骤B中试剂为甲醇，反应温度为室温到回流温度；反应完成后经过后处理得到卷烟滤嘴添加剂。
优选地，所述氢溴酸的浓度为33%。
优选地，步骤B中反应温度为30-80℃。
进一步地，所述后处理是直接将反应液减压浓缩除去溶剂，然后将残余物悬浮于水中，用碱的水溶液调pH=8，过滤收集固体，干燥即制备得到所需的滤嘴添加剂的混合物。此混合物由CY-C-1和CY-C-2以不同的比例组成。
本发明还提供了上述卷烟滤嘴添加剂的应用，以0.05%～10%载体重量的上述滤嘴添加剂悬浮于溶液中，喷洒到载体上，附着了上述滤嘴添加剂的载体在丝束成型时添加到丝束滤棒中制成复合滤嘴，每支卷烟中添加的含添加剂的载体的重量为2～30mg。所述载体为茶沫，所述溶液为乙醇或水。
优选地，所述滤嘴添加剂为载体重量的0.3%～1.0%。
优选地，每支卷烟中添加的含添加剂的载体重量为6mg。
有益的是，本发明所述的滤嘴添加剂原材料来源广泛，价格低廉，该滤嘴添加剂的制备成本低，操作和后处理简便，易于实现工业化生产。该滤嘴添加剂应用于卷烟滤嘴中，能有效的降低烟气中的有害成分。
具体实施方式
实施例1
1)制备包括：
将来源于商业或动物血液提取物的血红素10g溶解于33%氢溴酸的醋酸溶液中（100ml）室温搅拌48小时，缓慢加入甲醇后回流4小时，减压浓缩除去溶剂，将残余物悬浮于水中，用2N的氢氧化钠水溶液调pH至8，过滤收集固体，干燥即得CY-C的混合物。LC-MS检测79%CY-C-1和17%CY-C-2(at214nm)。
2)将制备得到的滤嘴添加剂混合物以载体重量的0.3%悬浮于乙醇中，均匀喷洒到载体茶沫上。
3)在丝束成形时将着附滤嘴添加剂的载体以6mg/支加到丝束滤棒中制备成卷烟。用Borgwaldt RM200A型吸烟机按照标准烟气检测方法进行烟气检测，烟气检测结果见表1。
表1：
实施例2:
与实施例1不同的是:在2)将制备得到的滤嘴添加剂混合物以载体重量的0.1%悬浮于乙醇中，均匀喷洒到载体茶沫上。检测结果见表2。
表2：
实施例3:
与实施例1不同的是:在2)将制备得到的滤嘴添加剂混合物以载体重量的0.6%悬浮于乙醇中，均匀喷洒到载体茶沫上。检测结果见表3。
表3：
实施例4:
与实施例1不同的是:在2)将制备得到的滤嘴添加剂混合物以载体重量的2%悬浮于乙醇中，均匀喷洒到载体茶沫上。检测结果见表4。
表4：
实施例5：
与实施例1不同的是:3)在丝束成形时将着附滤嘴添加剂的载体以2mg/支加到丝束滤棒中制备成卷烟。用Borgwaldt RM200A型吸烟机按照标准烟气检测方法进行烟气检测，检测结果见表5。
表5：
实施例6：
与实施例1不同的是:3)在丝束成形时将着附滤嘴添加剂的载体以12mg/支加到丝束滤棒中制备成卷烟。用Borgwaldt RM200A型吸烟机按照标准烟气检测方法进行烟气检测，检测结果见表6。
表6：
实施例7
1)制备包括：
将来源于商业或动物血液提取物的血红素10g溶解于33%氢溴酸的醋酸溶液中（100ml）室温搅拌48小时，缓慢加入甲醇后回流8小时，减压浓缩除去溶剂，将残余物悬浮于水中，用2N的氢氧化钠水溶液调pH至8，过滤收集固体，干燥即得CY-C的混合物。LC-MS显示74%CY-C-1和21%CY-C-2(at214nm)。
2)将制备得到的滤嘴添加剂混合物以载体重量的0.3%悬浮于乙醇中，均匀喷洒到载体茶沫上。
3)在丝束成形时将着附滤嘴添加剂的载体以6mg/支加到丝束滤棒中制备成卷烟。用Borgwaldt RM200A型吸烟机按照标准烟气检测方法进行烟气检测，烟气检测结果见表7。
表7：
实施例8
1）制备包括：
将来源于商业或动物血液提取物的血红素10g溶解于48%氢溴酸的醋酸溶液中（100ml）室温搅拌24小时，缓慢加入甲醇后回流8小时，减压浓缩除去溶剂，将残余物悬浮于水中，用2N的氢氧化钠水溶液调pH至8，过滤收集固体，干燥即得CY-C的混合物。LC-MS显示44%CY-C-1和43%CY-C-2(at214nm)。
2)将制备得到的滤嘴添加剂混合物以载体重量的0.3%悬浮于乙醇中，均匀喷洒到载体茶沫上。
3)在丝束成形时将着附滤嘴添加剂的载体以6mg/支加到丝束滤棒中制备成卷烟。用Borgwaldt RM200A型吸烟机按照标准烟气检测方法进行烟气检测，烟气检测结果见表8。
表8：
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种具有减害作用的卷烟滤嘴添加剂，其特征在于，该滤嘴添加剂是以下两种有机物的一种或其混合物，所述有机物的结构式分别为：
2.一种如权利要求1所述卷烟滤嘴添加剂的制备方法，其特征在于，该制备化学反应如下：
；其中，步骤A中所用试剂为氢溴酸的醋酸溶液，氢溴酸的浓度为20%醋酸溶液到氢溴酸的饱和醋酸溶液，反应温度为室温；步骤B中试剂为甲醇，反应温度为室温到回流温度；反应完成后经过后处理得到卷烟滤嘴添加剂；所述后处理是直接将反应液减压浓缩除去溶剂，然后将残余物悬浮于水中，用碱的水溶液调pH=8，过滤收集固体，干燥即制备得到所需的滤嘴添加剂的混合物。
3.根据权利要求2所述的卷烟滤嘴添加剂的制备方法，其特征在于，所述氢溴酸的浓度为33%。
4.根据权利要求2所述的卷烟滤嘴添加剂的制备方法，其特征在于，步骤B中反应温度为30-80℃。
5.一种权利要求1所述卷烟滤嘴添加剂的应用，其特征在于，以0.05%～10%载体重量的上述滤嘴添加剂悬浮于乙醇中，喷洒到载体上，将着附了上述滤嘴添加剂的载体在丝束成型时添加到丝束滤棒中制成复合滤嘴，每支卷烟中添加的含添加剂的载体的重量为2～30mg。
6.根据权利要求5所述卷烟滤嘴添加剂的应用，其特征在于，所述滤嘴添加剂为载体重量的0.3～0.6%。
7.根据权利要求6所述卷烟滤嘴添加剂的应用，其特征在于，每支卷烟中添加的含添加剂的载体重量为4～6mg。
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