CN102813279A - 一种高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法：在卷烟滤嘴中，制备卷烟滤嘴的均质滤棒中，或，制备二元、三元复合滤棒的基材滤棒中，添加β-胡萝卜素/β-环糊精包合物，在吸烟过程中，通过β-胡萝卜素/β-环糊精包合物对特有亚硝胺的选择性结合，实现高效降害。本发明的高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法，主要优点包括：（1）能显著降低卷烟烟气中NNN、NNK、NAT、NAB等烟草特有亚硝胺物质的释放量；（2）β-胡萝卜素/β-环糊精包合物添加量少，有利于卷烟的香吃味提高，实际生产应用可行性大；（3）β-胡萝卜素/β-环糊精包合物添加方式简单，可在滤棒生产过程中加入，操作方便，具有很好的实用性。

Description

一种高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法

技术领域

本发明属于卷烟制造领域，涉及降低卷烟烟气中特有亚硝胺的技术，具体涉及一种利用β-胡萝卜素/β-环糊精包合物作为卷烟滤嘴/滤棒添加剂，高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法。

背景技术

烟草特有亚硝胺（TSNAs）是烟草中N-亚硝胺含量最丰富的一类亚硝胺物质，只存在于烟草、烟草制品和卷烟烟气体中，TSNAs的含量对正确评价吸烟对健康的危害具有重要意义。国际癌症研究署（IARC）对加拿大政府名单中有害成分的毒性评价结果表明，4-（N-甲基-N--亚硝胺）-1-（3-吡啶基）-丁酮（NNK）和N-亚硝基去甲基烟碱（NNN）纯化学成分为可疑的人体致癌成分。为了减少烟草特有亚硝胺对吸烟者和被动吸烟者健康可能带来的伤害，控制他们在烟草制品中的释放量，已成为一项重要的课题。目前研究较为深入的TSNAs是NNN、NNK、N-亚硝基新烟草碱（NAT）、N-亚硝基假木贼碱（NAB）。

由于绝大部分卷烟烟气中的N-亚硝胺是从烟丝中转移而来的，因此，目前主要的研究重点是从农业的角度来降低烟草中的各种N-亚硝胺的含量。但是，采用适当工业技术也可以有效地降低卷烟烟气中N-亚硝胺的释放量。基于此，多年来，人们作了许多努力，主要采取吸附或催化的技术试图降低卷烟烟气中的TSNAs，但成功应用于卷烟生产的并不多。希腊黄金滤嘴公司（Golden Filter S A）最近研制开发了一种新型生物滤嘴，它是将血红蛋白渗透在活性炭里，再将这种吸附有血红蛋白的活性炭置于醋纤滤嘴的中部空腔内制成三元复合滤嘴，能有效地过滤烟气中的TSNAs有害化学成分。芜湖卷烟厂将合成的介孔纳米材料应用于复合卷烟滤棒，可以有效降低卷烟烟气中特有N-亚硝胺，生产出了都宝（醇和）、都宝（时尚银）等卷烟。北京卷烟厂将合成的纳米材料应用于制丝生产和复合卷烟滤棒生产，可以选择性降低卷烟烟气中烟草特有N-亚硝胺NNN、NAT、NAB和NNK的幅度分别为53.9%、53.0%、55.6%和52.9%，生产了中南海（纳米3mg）、中南海（蓝色风尚）等卷烟。但是，利用β-胡萝卜素/β-环糊精包合物大幅度降低卷烟烟气中烟草特有N-亚硝胺尚无报道。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法，将其用作卷烟滤嘴添加剂，其应用添加方便、用量少，使得应用后的卷烟滤嘴能够选择性高效降低卷烟烟气中的主要烟草特有亚硝胺的释放量。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法：在卷烟滤嘴中，制备卷烟滤嘴的均质滤棒中，或，制备二元、三元复合滤棒的基材滤棒中，添加β-胡萝卜素/β-环糊精包合物，在吸烟过程中，通过β-胡萝卜素/β-环糊精包合物对特有亚硝胺的选择性结合，实现高效降害。

所述的β-胡萝卜素/β-环糊精包合物由β-胡萝卜素与β-环糊精组成，β-胡萝卜素与β-环糊精的重量比为1：1~80。

所述β-胡萝卜素/β-环糊精包合物，使用的包合工艺为饱和水溶液法，具体为：称取β-环糊精溶于蒸馏水中，得到β-环糊精饱和水溶液；称取β-胡萝卜素溶于丙酮，过滤除去不溶物，得β-胡萝卜素丙酮溶液；将β-胡萝卜素丙酮溶液滴入β-环糊精水溶液中，混合物通N₂保护，密封避光，30～70℃下搅拌5h；先冷却至室温，再冷藏24h，抽滤，并分别用蒸馏水和无水乙醇快速洗涤，在40～50℃下真空干燥6h，研碎得浅桔黄色粉末β-胡萝卜素/β-环糊精包合物，过40目筛待用。

其中，β-环糊精溶于蒸馏水中，加热至30～70℃使之溶解，得到β-环糊精水溶液。

所述的β-胡萝卜素/β-环糊精包合物的用量为5～20mg/支卷烟，添加量可根据需要降低卷烟烟气中的主要烟草特有亚硝胺类化合物的量进行调节，优选为6～10mg/支卷烟。

所述的均质滤棒包括醋酸纤维滤棒、聚丙烯纤维滤棒和纸质滤棒。

所述的二元、三元复合滤棒的基材滤棒包括醋酸纤维滤棒、聚丙烯纤维滤棒和纸质滤棒。

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，其结构式如下所示：

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、形状及性子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，并形成结构稳定的包合物，在分离、吸附含苯类物质方面显示了独特的优势。

β-胡萝卜素分子中含有2个白芷酮环和1个C18聚异戊二烯长链，其不饱和链上9个碳碳双键构成了一个共轭体系，其结构式如下所示：

β-胡萝卜素分子具有重要的生理作用，在抗氧化和抗癌等方面具有重要的作用，也是一种重要的天然食用色素。若将β-胡萝卜素添加到卷烟滤嘴中，在卷烟抽吸时，当β-胡萝卜素受到空气中的氧及主流烟气中的单线态的氧分子的攻击将有可能发生裂解，进而起到增香的作用。然而，双键的存在使得β-胡萝卜素极不稳定，易氧化失去生理活性。

为此，采用β-环糊精为主体分子，β-胡萝卜素为客体分子，按照现行的文献报道结果，通过超声法或水溶液法，使得β-胡萝卜素包合到β-环糊精空腔中，从而制得不同含量的稳定的β-胡萝卜素/环糊精包合物。利用β-胡萝卜素/β-环糊精包合物能与卷烟烟气中烟草特有亚硝胺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，同时有利于提高卷烟烟气的香吃味；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。

β-胡萝卜素/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。应用β-胡萝卜素/β-环糊精包合物于卷烟滤嘴后，对卷烟烟气中NNN、NNK、NAT、NAB等烟草特有亚硝胺分子具有优异的选择性滤除作用。

有益效果：与现有技术相比，本发明的高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法，主要优点包括：（1）能显著降低卷烟烟气中NNN、NNK、NAT、NAB等烟草特有亚硝胺物质的释放量；（2）β-胡萝卜素/β-环糊精包合物添加量少，有利于卷烟的香吃味提高，实际生产应用可行性大；（3）β-胡萝卜素/β-环糊精包合物添加方式简单，可在滤棒生产过程中加入，操作方便，具有很好的实用性，能产生较好的经济效益和社会效应。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

称取526mgβ-环糊精加入于10mL蒸馏水，加热至50℃使之溶解，得到β-环糊精溶液。称取10mgβ-胡萝卜素溶解在10mL丙酮溶液中，过滤除去不溶物，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6h，研碎得浅桔黄色粉末β-胡萝卜素/β-环糊精包合物，过40目筛，定量称取，以6mg/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GB/T 23228-2008相关要求进行NNN、NNK、NAT、NAB等化合物的测定，具体检测数据见下表1。从表1结果可知，β-胡萝卜素/β-环糊精包合物具有较好地降低卷烟烟气中的主要烟草特有亚硝胺的作用，与对照卷烟相比，对NNK的降低幅度为36.75%，对其它几种酚类化合物的降低幅度也都在30%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。

表1  β-胡萝卜素/β-环糊精包合物降低特有亚硝胺的效果

	NNN	NNK	NAT	NAB
					对照卷烟（ng/支）	114.67	11.6	75.337	5.48
试验卷烟（ng/支）	78.67	7.337	51.6	3.67
					降低幅度（%）	31.39	36.75	31.51	33.03

实施例2

称取520mg β-环糊精加入于15mL蒸馏水，加热至40℃使之溶解，得到β-环糊精溶液。称取15mg β-胡萝卜素溶解在15mL丙酮溶液中，过滤除去不溶物，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40℃下搅拌5h。混合物冷却至室温，置冰箱内冷藏24h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6h，研碎得浅桔黄色粉末β-胡萝卜素/β-环糊精包合物，过40目筛，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GB/T 23228-2008相关要求进行NNN、NNK、NAT、NAB等化合物的测定，具体检测数据见下表2。从表2结果可知，β-胡萝卜素/β-环糊精包合物具有较好地降低卷烟烟气中的主要烟草特有亚硝胺的作用，与对照卷烟相比，对NNK的降低幅度为37.26%，对其它几种酚类化合物的降低幅度也都在27%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。

表2  β-胡萝卜素/β-环糊精包合物降低特有亚硝胺的效果

	NNN	NNK	NAT	NAB
					对照卷烟（ng/支）	109.96	10.6	76.09	5.88
试验卷烟（ng/支）	68.85	6.65	54.93	3.07
					降低幅度（%）	37.39	37.26	27.81	47.79

实施例3

将实施例1制得的β-胡萝卜素/β-环糊精包合物，以8mg/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。

按照以上实施例方法进行检测，结果表明卷烟烟气中NNN、NNK、NAT和NAB的降低幅度分别为38.96%、52.67%、39.91%和43.61%。

Claims (8)

1.一种高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法，其特征在于：在卷烟滤嘴中，制备卷烟滤嘴的均质滤棒中，或，制备二元、三元复合滤棒的基材滤棒中，添加β-胡萝卜素/β-环糊精包合物，在吸烟过程中，通过β-胡萝卜素/β-环糊精包合物对特有亚硝胺的选择性结合，实现高效降害。

2.根据权利要求1所述的高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法，其特征在于，所述的β-胡萝卜素/β-环糊精包合物由β-胡萝卜素与β-环糊精组成，β-胡萝卜素与β-环糊精的重量比为1：20～80。

3.根据权利要求1或2所述的高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法，其特征在于，所述β-胡萝卜素/β-环糊精包合物由以下方法制备：

称取β-环糊精溶于蒸馏水中，得到β-环糊精水溶液；称取β-胡萝卜素溶于丙酮，过滤除去不溶物，得β-胡萝卜素丙酮溶液；将β-胡萝卜素丙酮溶液滴入β-环糊精水溶液中，混合物通N₂保护，密封避光，30～70℃下搅拌5h；先冷却至室温，再冷藏24h，抽滤，并分别用蒸馏水和无水乙醇快速洗涤，在40～50℃下真空干燥6h，研碎得浅桔黄色粉末β-胡萝卜素/β-环糊精包合物，过40目筛待用。

4.根据权利要求3所述的高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法，其特征在于，所述的β-环糊精溶于蒸馏水中，加热至30～70℃使之溶解，得到β-环糊精水溶液。

5.根据权利要求1所述的高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法，其特征在于，所述的β-胡萝卜素/β-环糊精包合物的用量为5～20mg/支卷烟。

6.根据权利要求1或5所述的高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法，其特征在于，所述的β-胡萝卜素/β-环糊精包合物的用量为6～10mg/支卷烟。

7.根据权利要求1所述的高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法，其特征在于，所述的均质滤棒包括醋酸纤维滤棒、聚丙烯纤维滤棒和纸质滤棒。

8.根据权利要求1所述的高效降低卷烟烟气中特有亚硝胺的方法，其特征在于，所述的二元、三元复合滤棒的基材滤棒包括醋酸纤维滤棒、聚丙烯纤维滤棒和纸质滤棒。