CN102793272A - 茶多酚/β-环糊精包合物作为卷烟滤嘴添加剂在降低卷烟烟气酚类化合物中的用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供了茶多酚/β-环糊精包合物作为卷烟滤嘴添加剂在降低卷烟烟气酚类化合物中的用途，所说的茶多酚/β-环糊精包合物是以β-环糊精为主体分子，以茶多酚为客体分子。本发明由于包合物主体分子具有的范德华力、疏水作用和氢键等作用力，以及客体分子具有的抗氧化作用，可选择性的与卷烟烟气中的酚类化合物结合，产生选择性地滤除作用，达到降低卷烟危害性的作用。本发明具有如下技术效果：1）在基本不改变卷烟原有吸味的前提下，能显著大幅度降低卷烟烟气中苯酚、间/对苯酚、邻甲酚、苯二酚等主要酚类化合物的含量；2）茶多酚/β-环糊精包合物添加量少，添加方式简单，可在滤棒生产过程中加入，操作方便易行。

Description

茶多酚/β-环糊精包合物作为卷烟滤嘴添加剂在降低卷烟烟气酚类化合物中的用途

技术领域

本发明属于卷烟制造领域，涉及茶多酚/β-环糊精包合物作为卷烟滤嘴添加剂在降低卷烟烟气酚类化合物中的用途。

背景技术

卷烟主流烟气中的酚类物质，不仅对卷烟的吸味产生不良影响，而且还对皮肤及呼吸道有强烈的刺激作用，一些酚类物质还具有致基因突变和促癌作用，因此，有效降低卷烟烟气中酚类化合物含量是提高吸食卷烟安全性的重要途径。比较关注的7种主要酚类物质为苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、邻甲酚、间甲酚和对甲酚。目前，对卷烟烟气中酚类化合物的报道以分析检测方法研究居多，对其去除的研究相对较少。

1975年，国外Morie等曾研究过滤嘴对烟气中半挥发物的滤除选择性，提到对邻甲酚和苯酚的选择性。随后国内也有一些这方面的研究。例如，李绍民等报道的改性Y型分子筛对烟气中的酚类成分有一定的滤除效果；戴亚等报道了一种利用中草药降低卷烟主流烟气中酚类化合物含量的方法，但没有报道具体的检测数据，而且是加到烟丝中，对烟丝的燃烧过程有一定的影响 ；于涛等研究了醋酸纤维滤嘴对卷烟主流烟气中主要酚类物质的选择性过滤。

近几年来，国内相关科研工作者在利用茶多酚降低卷烟烟气有害成分方面做了一些工作。现有技术已知，从茶叶中提取的有效活性成分茶多酚具有明显的抗氧化作用，茶多酚的酚羟基能作为供氢体，提供H⁺，减少氧化自由基产生，并能夺取过氧化过程中产生的脂质过氧化自由基，生成活性较低的多酚自由基，打断自由基氧化链反应，有效清楚自由基。近年来，已有公开的技术将其应用于卷烟中，降低烟气中的自由基及其它有害成分。例如，公开号为CN1457712A的发明专利申请，公开了一种将茶多酚微胶囊化，再将其与香精香料一起喷加到烟丝、梗丝、烟草薄片或膨胀烟丝中的技术方案；公开号为CN1166324C的发明专利，公开了一种将茶多酚与活性炭混合，然后复合在卷烟滤嘴棒的醋酸纤维丝束上，再与未混合添加剂的醋酸纤维丝束制成的滤嘴棒对结，形成二元复合滤嘴棒的技术方案；公开号为CN101278759A的发明专利，公开了一种在卷烟中简单快速添加茶多酚的方法，将其与三醋酸甘油酯混合，制成含自由基清除剂的低毒卷烟滤嘴棒。

但是综合文献调研结果，可以发现现有技术不能大幅度降低卷烟烟气中的酚类化合物。

在专利申请号为“00119069.5”，专利名称为“降低香烟烟气中亚硝胺含量的环糊精液体添加剂”的中国专利中，采用环糊精作为添加材料，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，去除主流烟气中50-60%、侧流烟气中17-48%的亚硝胺, 但没能大幅度降低卷烟烟气中的酚类化合物。

在专利申请号为“99117698.7”， 专利名称为“选择性消除烟气中致癌物质的香烟嘴棒添加剂” 的中国专利中，提供了一种用具有生物活性的有机高分子金属配合物为吸附剂，以SiO2+Al2O3为载体，以山梨醇干或木糖醇干为稳定剂，以β-环糊精或纤维素为粘合剂组成的选择性消除烟气中致癌物质的香烟嘴棒添加剂，但没能大幅度降低卷烟烟气中的酚类化合物。

在专利申请号为“200710036161.6”， 专利名称为“一种降低烟气中有害成分的添加剂及制备方法”的中国专利中，，提供了一种添加剂，其原料成份为茉莉花茶、甘草、β-环糊精、聚乙二醇、蜂蜜、乳酸和三醋酸甘油酯，加工制成卷烟滤嘴添加剂，然后按卷烟滤嘴生产加工工艺要求，均匀的喷洒在卷烟丙纤或酯纤嘴棒上并卷制成烟支；添加剂的使用最为卷烟滤嘴重量的0.5-5%。使卷烟烟气中总粒相物降低3.0-5.6%、焦油降低2.9-6.6%、一氧化碳降低2.5-10%、烟碱降低0.9-1%,但没能大幅度降低卷烟烟气中的酚类化合物。

在专利申请号为“200610170404.0”， 专利名称为“一种生物活性剂及应用该活性剂制得的卷烟滤嘴”的中国专利中，，提供了一种生物活性剂，该生物活性剂由以下质量比的原料混合组成：8-12%山梨醇苷及木糖醇苷，18-22%的β-环糊精，18-22%的维生素B，48-52%三醋酸甘油酯，但没能大幅度降低卷烟烟气中的酚类化合物。

在专利申请号为“03131124.5 ”，专利名称为“一种超低自由基的卷烟”的中国专利中，公开了一种卷烟，在卷烟烟丝中添加了缓释型植物多酚微胶囊，其添加重量为烟丝总重量的0.02-0.6%。缓释型植物多酚微胶囊具体可为儿茶素微胶囊、葡萄多酚微胶囊或水解单宁降解物没食子酸微胶囊。该卷烟囊材在烟气中可检测到30-70%有的效成分，达到清除体内活性自由基本的功效，但没有能大幅度降低卷烟烟气中的酚类化合物。

    在专利申请号为“200310113363.8”，专利名称为“一种添加剂和卷烟生产技术” 的中国专利中，公开了一种添加剂，此添加剂是一种以植物多酚为囊心的植物多酚微胶囊，以α-环糊精或β-环糊精或羟丙基β-环糊精为分子包埋剂，将植物多酚微胶囊加入分子包埋剂中，形成稳定的胶体，将此胶体溶解于表香溶液中，一起添加在烟丝中，或直接将植物多酚微胶囊置于滤嘴中。可明显降低卷烟中N-亚硝基化合物含量，残留N-亚硝基化合物生成的氮氧自由基也可得到显著抑制，但没有能大幅度降低卷烟烟气中的酚类化合物。

   在专利申请号为“200710051781.7”，专利名称为“一种在卷烟中简单快速添加茶多酚的方法”的中国专利中，提供了一种方法，将固体的纯度≥90%的茶多酚按照茶多酚：三醋酸甘油酯=3~6：100的比例加入到三醋酸甘油酸溶液中，将其作为滤嘴棒的增塑剂，制备成含有自由基清除剂的低毒卷烟滤嘴棒，其效果如表1和表2所示：

    注：表中变化率的正值表示增加，负值表示降低。

可以看出，该方法没能大幅度降低卷烟烟气中的酚类化合物。

在论文“β-环糊精三醋酸甘油酯悬浮液在卷烟滤嘴中的应用”（《烟草科技》 2007年07期 ）中公开了：接装β-环糊精滤嘴的卷烟较普通醋纤滤嘴卷烟的总粒相物降低了13．17％ ；焦油降低14、15％ ；烟碱降低4、20％，但没有能大幅度降低卷烟烟气中的酚类化合物。

在论文“茶叶香味成分、茶多酚提取及在新型卷烟滤棒中的应用研究”（ 中国科学院上海冶金研究所; 材料物理与化学(专业) 博士论文 2000年度）中公开了：将茶多酚溶于三醋酸甘油酯中作为增塑剂，制成含有活性成分的新型滤棒，烟气中有害物质2,4-二甲基苯酚和2,3-二甲基苯酚的含量分别降低了24.0%和13.9%，邻甲酚变化甚微。TPM含量下降2.1%，烟碱含量下降19.2%，气相自由基相对浓度下降30.5%，粒相自由基相对浓度下降16.5%，四种烟草物有亚硝胺NNN、NAT、NAB、NNK减少率分别为16.9%、15.1%、26.0%、11.4%，B[a]A、Chrysene和B[a]P分别减少了7.2%、6.3%和9.1%，但没有能大幅度降低卷烟烟气中的酚类化合物。

在论文“卷烟茶叶茶多酚主流烟气制造工艺焦油含量”（江南大学; 食品科学(专业) 硕士论文 2007年度）中公开了：卷烟中添加2.0％茶多酚会使烟气中一氧化碳和焦油含量分别降低14.81％和8.98％当茶多酚添加量为4.0％时，烟气中烟碱降低21.52％。随着茶多酚添加量的增加，烟气水分含量逐渐降低。茶多酚的添加对卷烟燃烧有不利影响，随着茶多酚添加量的增加，卷烟抽吸口数逐渐增加。茶多酚具有清除卷烟烟气中的气相自由基和粒相自由基的作用。当茶多酚添加量为1.0％时，气相自由基清除率为32.89％；当茶多酚添加量为2.0％时，粒相自由基清除率为28.09％。卷烟中添加茶多酚对卷烟烟气质量有不利影响，尤其是当茶多酚添加量超过2.0％，烟气涩味和杂气明显增加，但没有能大幅度降低卷烟烟气中的酚类化合物。

在论文“一种复合生化制剂在卷烟减害中的应用”（《烟草科技》2008年05期）中公开了：从天然植物中提取多种酮、酚类及其衍生物、从新鲜动物血液中提取血红素后处理成卟啉类化合物，将其组合成复合生物制剂，以茶末为载体，制成二元复合滤棒，添加该复合生化制剂的卷烟可较大幅度地降低主流烟气中多种稠环芳烃>18%、烟草特有亚硝胺（NNN>50%、NAT>40%、NNK>15%）、自由基>30%和芳香胺等有害成分的含量，但没有能大幅度降低卷烟烟气中的酚类化合物。

在论文“茶多酚作为保健型香烟添加剂的综合开发”（《茶叶》2011年01期）中公开了：从中低档茶中提取茶多酚，将其添加到香烟中，降低香烟燃烧时产生自由基对人体的毒害，开发新型保健型香烟，但没有能大幅度降低卷烟烟气中的酚类化合物。

在论文“茶多酚降低卷烟烟气毒性的研究”（《食品科学》2001年11期）中公开了：茶多酚是从茶叶中提取的多酚类物质，具有很强的抗氧化活性和清除自由基的能力，可以清除吸烟产生的自由基，降低烟气的毒害作用，保护身体健康，但没有能大幅度降低卷烟烟气中的酚类化合物。

综上所述，已有的文献报道主要涉及到通过单一的茶多酚或β-环糊精，或者它们与其他物质的混合物，作为滤嘴添加剂被应用于降低卷烟烟气中的烟碱、CO、自由基、焦油、亚硝胺等有害成份，未有能用来有效降低卷烟烟气中酚类化合物的物质。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供茶多酚/β-环糊精包合物作为卷烟滤嘴添加剂在降低卷烟烟气酚类化合物中的用途。

本发明提供了茶多酚/β-环糊精包合物作为卷烟滤嘴添加剂在降低卷烟烟气酚类化合物中的用途，所说的茶多酚/β-环糊精包合物是以β-环糊精为主体分子，以茶多酚为客体分子，通过水溶液合成法使得茶多酚包合到β-环糊精空腔而制得。

所说的茶多酚/β-环糊精包合物的制备方法如下：

1）称取适量的β-环糊精加入蒸馏水，加热溶解；再称取适量的茶多酚溶解在无水乙醇溶液中，在不断搅拌下滴加入β-环糊精水溶液中；

2）混合物通N₂保护，密封避光，于40-60 ℃下搅拌5h，混合物冷却至室温，置冰箱内冷藏24h后抽滤，并先后用蒸馏水和无水乙醇快速洗涤，在40℃下真空干燥6小时，研碎，得白色茶多酚/β-环糊精包合物。

所述的茶多酚/β-环糊精包合物在卷烟滤嘴中的添加量为3～15mg/支卷烟。

所述的茶多酚/β-环糊精包合物在卷烟滤嘴中的添加量为5～10mg/支卷烟。

茶多酚又名茶单宁、茶鞣质，是茶叶中所含的类多羟基酚类化合物的总称，简称为TP(Teaupolypheno1)。其主要成分为儿茶素类（黄烷醇类）、黄酮、黄酮醇类、花青素类、酚酸、缩酚酸类及聚合酚类等。其中儿茶素类化合物为茶多酚的主体成分，约占茶多酚总量的65％-80％ 。由于其具有的天然抗氧化特性，在卷烟减害方面，充分发挥着清除自由基及减少其它有害成分的作用。

β-环糊精是由7个葡萄糖分子以α-1，4-糖苷键相连成环的大环化合物，主体构相是一个中间有空洞，两端不封闭的圆筒。作为有序介质的一种，其显著的特征是具有腔内疏水、腔外亲水的“锥筒形”的特殊结构，特殊的非极性疏水空腔赋予了β-环糊精能以范德华力、疏水作用和氢键等作用力，与一些极性、大小、形状及性质相匹配的客体分子或某些客体分子的疏水性基团形成包合物的能力，并形成稳定的包合物稳定结构，在分离、吸附含苯类物质方面显示了独特的优势，对卷烟主流烟气简单酚类物质的滤除方面有较好的应用。

为此，采用β-环糊精为主体分子，茶多酚为客体分子，水溶液合成法，使得茶多酚包合到β-环糊精空腔中，从而制得不同含量的稳定的茶多酚/环糊精包合物。利用茶多酚/β-环糊精包合物能与卷烟烟气中有害酚类物质有效的选择性结合的特性，将其应用添加到卷烟滤嘴中，获得了较好的降害效果，并找到其添加的最合适用量，为其大规模生产应用打下坚实的基础。本发明的创新性在相关领域未见报道。

茶多酚/β-环糊精包合物是固体粉末，也适合于添加到制备卷烟滤嘴的均质滤棒中，特别适合添加到制备二元、三元复合滤棒的基材滤棒中；添加量小；能够显著地选择性降低卷烟烟气中主要酚类化合物的含量；该技术可操作性强，具有很好的推广应用价值。

本发明具有如下技术效果：

1）与现有技术相比，本发明在基本不改变卷烟原有吸味的前提下，能显著大幅度降低卷烟烟气中苯酚、间/对苯酚、邻甲酚、苯二酚等酚类化合物的含量；

2）本发明茶多酚/β-环糊精包合物添加量少，添加方式简单，可在滤棒生产过程中加入，操作方便易行。

 

具体实施方式

以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定，本发明可以按照发明内容所述的任一方式实施。

实施例1

称取360mgβ-环糊精加入5mL蒸馏水，加热至60℃使之溶解。再称取180mg茶多酚溶解在5mL无水乙醇溶液中，在不断搅拌下滴加入β-环糊精水溶液中。混合物通N₂保护，密封避光，于60 ℃下搅拌5h。混合物冷却至室温，置冰箱内冷藏24h后抽滤，并先后用蒸馏水和无水乙醇快速洗涤，在40℃下真空干燥6小时，研碎得白色茶多酚/β-环糊精包合物。定量称取，以7mg/支卷烟的水平添加到滤嘴中，制成试验卷烟，与对照卷烟做对比试验。对照卷烟除了不含添加剂外，其它如卷烟材辅料、尺寸规格、滤棒等均与试验卷烟完全相同。滤棒为醋酸纤维滤棒。

将试验卷烟和对照卷烟用RM200型自动吸烟机在标准抽吸条件下抽吸，收集烟气试验，然后按照YC/T 255-2008相关要求进行苯酚、间/对甲酚、邻甲酚、对苯二酚、间苯二酚和邻苯二酚等化合物的测定，具体检测数据见下表3。从表3结果可知，茶多酚/β-环糊精包合物具有较好地选择性降低酚类化合物的作用，与对照卷烟相比，对苯酚的降低幅度为56.10%，对其它几种酚类化合物的降低幅度也都在50%以上，同时经专业卷烟感官评吸人员进行评吸后，认为试验卷烟与对照卷烟在整体口感和吸味方面基本一致。

实施例2  

称取400mgβ-环糊精加入8mL蒸馏水，加热至50℃使之溶解。再称取200mg茶多酚溶解在8mL无水乙醇溶液中，在不断搅拌下滴加入β-环糊精水溶液中。混合物通N₂保护，密封避光，于50 ℃下搅拌5h。混合物冷却至室温，置冰箱内冷藏24h后抽滤，并先后用蒸馏水和无水乙醇快速洗涤，在40℃下真空干燥6小时，研碎得白色茶多酚/β-环糊精包合物。定量称取，以10mg/支卷烟的水平添加到滤嘴中，制成试验卷烟，与对照卷烟做对比试验。对照卷烟除了不含添加剂外，其它如卷烟材辅料、尺寸规格、滤棒等均与试验卷烟完全相同。滤棒为醋酸纤维滤棒。

将试验卷烟和对照卷烟用RM200型自动吸烟机在标准抽吸条件下抽吸，收集烟气试验，然后按照YC/T 255-2008相关要求进行苯酚、间/对甲酚、邻甲酚、对苯二酚、间苯二酚和邻苯二酚等化合物的测定，具体检测数据见下表4。从表4结果可知，茶多酚/β-环糊精包合物具有较好地选择性降低酚类化合物的作用，与对照卷烟相比，对苯酚的降低幅度为41.20%，对其它几种酚类化合物的降低幅度也都在35%以上，同时经专业卷烟感官评吸人员进行评吸后，认为试验卷烟与对照卷烟在整体口感和吸味方面基本一致。

Claims (4)

1.茶多酚/β-环糊精包合物作为卷烟滤嘴添加剂在降低卷烟烟气酚类化合物中的用途，其特征在于，所说的茶多酚/β-环糊精包合物是以β-环糊精为主体分子，以茶多酚为客体分子。

2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的茶多酚/β-环糊精包合物在卷烟滤嘴中的添加量为3～15mg/支卷烟。

3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，所述的茶多酚/β-环糊精包合物在卷烟滤嘴中的添加量为5～10mg/支卷烟。

4.如权利要求1所述的茶多酚/β-环糊精包合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）称取适量的β-环糊精加入蒸馏水，加热溶解；再称取适量的茶多酚溶解在无水乙醇溶液中，在不断搅拌下滴加入β-环糊精水溶液中；

2）混合物通N₂保护，密封避光，于40-60 ℃下搅拌5h，混合物冷却至室温，置冰箱内冷藏24h后抽滤，并先后用蒸馏水和无水乙醇快速洗涤，在40℃下真空干燥6小时，研碎，得白色茶多酚/β-环糊精包合物。