CN102860583B - 一种天然烟草烟气自由基清除剂在卷烟中的应用 - Google Patents

Abstract

一种天然烟草烟气自由基清除剂的制备方法和应用，其特征在于：该天然烟草烟气自由基清除剂是以芝麻叶为原料，经溶剂提取，提取物浓缩而得到的。将该天然烟草烟气自由基清除剂加入到烟叶或过滤嘴中，在卷烟燃烧时，可以清除烟草烟气中的自由基，减轻吸烟对健康的危害，同时还有柔和烟气，祛除杂气，降低刺激性，改善吸味的作用。本发明的突出特点在于：为芝麻叶开发出一种新的用途，既制备了干芝麻叶，又利用制备干芝麻叶的废液制备了一种新的成本低廉的天然烟草烟气自由基清除剂，且提取后的芝麻叶烘干后仍可作为干菜食用。

Description

一种天然烟草烟气自由基清除剂在卷烟中的应用

技术领域

本发明涉及烟草添加剂领域，具体涉及一种天然烟草烟气自由基清除剂的制备方法与应用。

背景技术

卷烟烟气中含有数千种化合物，自由基就是其中的一类，这些自由基大部分是对人体有害的。卷烟烟气中的自由基可分成两类，一类是可以被剑桥滤片截留的、存在于焦油中的自由基，称为粒相自由基，如醌／半醌自由基、多环芳烃自由基、石墨碳和磷自由基，其分子量较大，稳定性稍高。另一类是不能被剑桥滤片截留的自由基，称为气相自由基，如烷类自由基和烷氧自由基、氧自由基等，其重量小、稳定性差。为了降低吸烟对健康的危害，早在1970s年代初，北京卷烟厂就开始了用罗布麻降低卷烟烟气自由基的研究，而后国内外烟草科技工作者也进行了大量清除卷烟烟气自由基研究，尤其是在1990s年代。至今，已开发多种清除或减少卷烟烟气自由基的方法。对于粒相自由基，可采用降低卷烟焦油量的方法减少吸烟者的摄入量，如优化卷烟配方、掺兑膨胀烟丝及烟草薄片、滤嘴打孔通风稀释、提高滤嘴截留和吸附效率、选用高透气度卷烟纸等方法，可以使卷烟主流烟气中的粒相自由基减少10%～60%。对于气相自由基，可以通过在卷烟烟丝或滤嘴中添加自由基抑制剂或清除剂的方法减少主流烟气中的气相自由基的数量。这些自由基抑制剂或清除剂一般是含有活泼氢原子的物质，通过给出氢会使链增长的自由基变得不活泼，而本身生成不易反应的、性质极稳定的抗氧化剂自由基，从而使原来的自由基反应减慢，甚至停止。可以作为自由基抑制剂或清除剂的有维生素A、维生素C、维生素E、酚、芳香硝基化合物、芳香仲胺、巯基化合物（如半胱氨酸、谷胱甘肽）和肝素等一些抗氧化剂，比较常用的为维生素A、维生素C、维生素E和酚。也可以用植物抗氧化剂作为卷烟烟气自由基清除剂。天然植物抗氧化剂因具有无毒、抗氧化能力强等优点颇受研究者青睐，所用的天然植物抗氧化剂有类胡萝卜素、茶多酚、茶多酚+Vc、茶多酚+碧罗芷（一种松树皮提取物）、茶多酚+柠檬酸、花青素+Vc，以及中草药提取物如迷迭香、陈皮、黄芪、甘草、首乌、银杏叶、绞股蓝、三七、女贞、当归提取物等。此外，微量元素（如Zn、Se、Mo等）、天然矿物质（如蒙脱石、麦饭石等）、BHA、BHT和血红蛋白等也都可作为卷烟烟气自由基清除剂或抑制剂。这些抗氧化剂都在一定程度上具有清除或降低卷烟烟气自由基的作用，但其生产成本均相对较高，从而在某种程度上限制了其在卷烟生产中的应用。

芝麻，俗称“脂麻”、“胡麻”、“油麻”。原产于非洲，汉代张骞出使西域，把芝麻带到我国，故称胡麻。因含脂肪较多，又称脂麻。芝麻作为食品和药物被广泛应用。《神农本草经》讲，芝麻主治“伤中虚羸，补五脏，益力气，长肌肉，填髓脑”。《明医录》讲，芝麻具有坚筋骨、明耳目、耐饥渴、延年等功效。晋代的葛洪说，芝麻“能使身面光泽，白发还黑”。芝麻的这些功用已被现代医药理论和实践所证实。芝麻含有多种营养物质，每百克芝麻含蛋白质21.9克，脂肪61.7克，钙564毫克，磷368毫克，铁50毫克。芝麻还含有脂溶性维生素Ａ、维生素Ｄ、维生素Ｅ、芝麻木酚素和松脂醇等。芝麻所含的脂肪，大多数为不饱和脂肪酸，对老年人尤为重要。芝麻的抗衰老作用，还在于它含有丰富的芝麻木酚素和维生素Ｅ这些具有重要价值的营养成分。维生素Ｅ可以阻止体内产生过氧化脂质，从而维持含不饱和脂肪酸比较集中的细胞膜的完整和功能正常，并可防止体内其他成分受到脂质过氧化物的伤害。此外，维生素Ｅ还能减少体内脂褐质的积累。这些都可以起到延缓衰老的作用。芝麻中含有的丰富的卵磷脂和亚油酸，不但可治疗动脉粥样硬化，补脑，增强记忆力，并有防止头发过早变白、脱落及美容润肤、保持和恢复青春活力的作用。芝麻还含有抗氧化的元素硒，有增强细胞抵制有害物质的功能，从而起到延年益寿的作用。

芝麻是我国重要的优质油料和特色农作物，种植面积广泛，主要分布在河南、湖北、安徽、山东等省。芝麻叶也是一种良好的食物和和药物。芝麻叶有清暑解渴之效，可以治疗中暑头晕、口渴和关节炎疼痛等。芝麻叶是芝麻生产的一种副产物，其性平味苦，具有滋养肝肾，润燥滑肠功效，可以治疗病后脱发、津枯血燥、大便秘结、急慢性咽炎等病症。芝麻叶因其食味柔滑，口感清爽而成为人们喜爱的一种蔬菜。昔日农民采摘多作为菜食，如今又成为酒店、宾馆的解腻佳品。其食法多样，可以做凉拌菜，烙饼和芝麻叶面条等。除鲜食外，还可以制成干芝麻叶或罐头。芝麻叶中含有水分、灰分、粗脂肪、总蛋白、总糖、还原糖、总黄酮、总酚、Vc。5种脂肪酸中亚麻酸的含量最高，11种矿元素中钾含量最高，钙次之，硒最低；17种氨基酸中，7种必需的氨基酸占40%以上，9种药效氨基酸占60%以上。

鲜芝麻叶不易保存，一般要制成干芝麻叶或罐头。干芝麻叶的制作是在芝麻成熟采收前20～30天采摘芝麻中部的片大、叶厚、颜色鲜亮的芝麻叶子，而上部叶和下部脚叶在芝麻成熟采收时作为废物弃去。采摘后当天加工。先用清水将芝麻叶上的叶尘土洗去，再用0.1%的小苏打和1.5%左右的食盐混合液泡3～5分钟。捞出，沥干水，用开水烫3～4分钟，捞出放入凉水中漂洗。捞出，沥干，摊放在干燥通风的地方晾干，或在烘房里50～65 ℃下烘5小时左右。然后装入麻袋等，在室内堆放1～2天，使芝麻叶回潮发软后，用塑料袋密封包装，放进防潮纸箱中保存。农民制作干芝麻叶比较简单，其制作方法是，将当天采摘的芝麻叶迅速运回，放入沸水中煮20～30分钟，从采摘后至水煮，一般不超过半天，捞出，放入冷水中漂洗1～2次，捞出，挤干，摊放在太阳下晒干即可。干芝麻叶，色泽墨绿，具有芝麻叶特有的清香味，食用时用凉水或温水泡开即可下锅，或炒菜、或做馅等。然而，有关废弃的上部和下部芝麻叶，以及加工干芝麻叶时煮芝麻叶的水及其漂洗水的利用尚未见报道，用芝麻叶提取物作为卷烟烟气自由基清除剂更是无人涉足。

发明内容

本发明的目的正是基于上述现状而专门研制的一种天然烟草烟气自由基清除剂的制备方法和应用，且提取后的芝麻叶烘干后仍可作为干菜食用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种天然烟草烟气自由基清除剂的制备方法，是以芝麻叶为原料，经溶剂提取，提取物浓缩，得到天然烟草烟气自由基清除剂。

所述的芝麻叶为即将成熟的芝麻的新鲜或烘干的芝麻叶子，最好为新鲜的芝麻叶子。所用的烘干芝麻叶子为即将成熟的芝麻的新鲜叶子于50～300 ℃下烘干1～24小时，最好为100～130 ℃下烘3～5小时。

所用溶剂为水、乙醇、丙二醇、甘油、乙醚、乙酸乙酯、乙腈、丙酮、二氯甲烷、氯仿、环己烷、超临界二氧化碳的任意一种或混合溶剂。所述的溶剂混合物为水、乙醇与1,2－丙二醇的混合物，其质量分数分别为水10%～80%、乙醇10%～90%、1,2－丙二醇1%～10%，最好为水20%～40%、乙醇50%～65%、1,2－丙二醇2%～5%。

所述芝麻叶与溶剂的质量比为1∶1～10，最好为1∶5～8。

所用的提取方式为室温下静置浸泡、机械振荡、超声、加热回流、微波加热、同时蒸馏萃取、索氏提取和超临界流体萃取，最好为常压下加热萃取和加热回流萃取。

所述浓缩为常压下蒸馏浓缩或减压蒸馏浓缩，最好为减压蒸馏浓缩。

将利用上述方法制备的烟草烟气自由基清除剂加入到烟丝或过滤嘴中，在卷烟燃烧时，可以清除烟草烟气中的自由基，减轻吸烟对健康的危害，同时还有柔和烟气，祛除杂气，降低刺激性，改善吸味的作用。

该天然烟草烟气自由基清除剂的具体添加量是：加入到烟叶中的用量为烟丝重量的0.01%～1%，加入到滤嘴中的用量为滤嘴重量的1%～10%。使用时用水、乙醇或两者的混合液稀释后添加在烟丝或滤嘴中。

本发明的突出特点在于：为芝麻叶开发出一种新的用途，既制备了干芝麻叶，又利用制备干芝麻叶的废液制备了一种新的成本低廉的天然烟草烟气自由基清除剂，同时还利用了芝麻生产后遗留的2种废弃物——上部芝麻叶和下部芝麻叶。

具体实施方式

本发明以下将结合实例作进一步详述，但并不限制本发明。

制备方法实例1

取50g新鲜的上部和中部芝麻叶，加入250mL沸水中，煮沸0.5小时，捞出芝麻叶，放入250mL×2的冷水中漂洗2次，捞出，挤干，晒干，得干芝麻叶；取出煮液，过滤，滤渣用少量的第1次漂洗液冲洗2次，冲洗液倾入第1次漂洗液中。滤液于常压下蒸馏浓缩至粘稠，得到天然烟草烟气自由基清除剂Ⅰ。

制备方法实例2

取50g新鲜的下部芝麻叶，加入250mL 70%乙醇中，加热回流0.5小时，捞出芝麻叶，再用250 mL×2的70%乙醇在同样条件下提取2次，捞出，挤干，残渣弃去；合并3次提取液，减压蒸馏浓缩至粘稠，得到天然烟草烟气自由基清除剂Ⅱ。

制备方法实例3

取100g新鲜的下部芝麻叶，105 ℃下烘烤1.5小时，粉碎，过100～200目筛，得到的粉末中加入500 mL水、乙醇和1,2－丙二醇的混合物，水、乙醇和1,2－丙二醇的质量分数分别为45%，50%和5%，搅拌均匀，微波加热1小时，过滤，滤渣用500 mL×2同组合比的水、乙醇和1,2－丙二醇混合物在同样条件下重复提取2次，合并3次提取液，减压蒸馏浓缩至粘稠，得到天然烟草烟气自由基清除剂Ⅲ。

应用比较例 

取天然烟草烟气自由基清除剂Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，用50%乙醇分别配制成0.2%溶液。用微量注射器分别注射入平均重量（0.930±0.005）g/支和平均吸阻（1.065±0.003）kPa/支的烤烟型卷烟烟丝和滤嘴中，注射量20μL/支，尽可能使提取物在卷烟滤嘴和烟丝中分布均匀，以注射50%乙醇的卷烟作对照，注射提取物的卷烟和对照烟于室温下敞开晾干后放入恒温恒湿箱内于温度（22±1）℃和相对湿度（60±2）%下调节48h，而后采用自动吸烟机抽吸试验卷烟，每种卷烟抽吸15支，3支一组。抽吸参数为：每分钟抽吸一次，每次持续抽吸2 s；抽吸容量35 mL。采用剑桥滤片捕集烟气粒相自由基，用气相自由基采样管[内装0.5 mL 0.1 mol/L的PBN（2-苯叔丁基硝酮）苯溶液]捕集烟气气相自由基。吸毕，取出剑桥滤片，立即放入5mL苯中，常温下浸泡5min，过滤，滤液倾入25 mL容量瓶中，用3～5mL苯冲洗3次剑桥滤片，反复挤压滤片，并将冲洗液合并至容量瓶中，用苯定容，摇匀，得粒相自由基测试液；取出气相自由基采样管，用少量苯分3次冲洗通气内管外部和采样管内壁，冲洗液与PBN吸收液合并，并用苯补充至0.6mL。取样进行卷烟烟气自由基ESR分析，分析条件为：中心磁场3.385T；扫宽0.500T；微波频率1.5GHz；扫描时间2min；扫描次数5；放大倍数10³～10⁵（根据峰高调整）；进样量：20μL。

检测结果（表1）显示： 本发明制备的3种芝麻叶提取物均具有较强的清除卷烟烟气自由基的能力；添加在滤嘴中的提取物清除烟气自由基的效率高于烟丝中添加，可能是烟丝中添加的提取物被燃烧，从而降低了其清除能力；提取物Ⅰ清除烟气自由基的效率略高于提取物Ⅱ和提取物Ⅲ，可能是中上部芝麻叶含的维生素E量较下部芝麻叶多的缘故。

表1添加芝麻叶提取物卷烟烟气自由基的检测结果

卷烟        添加            峰面积×10^-6/mm²               清除率/%

样品        位置       气相     粒相    气相+粒相      气相     粒相  气相+粒相

对照                     3010.0    763.0      3773.0                                

提取物Ⅰ    滤嘴     980.0   385.0      1365.0         67.4     49.5     63.8

提取物Ⅱ    滤嘴    1120.4   440.6      1561.0         62.8     42.3     58.6

提取物Ⅲ    滤嘴    1225.3   465.8      1691.1         59.3     39.0     55.2

提取物Ⅰ    烟丝    1200.8   454.4      1655.2         60.1     40.5     56.1

提取物Ⅱ    烟丝    1395.4   568.5      1963.9         53.6     25.5     47.9

提取物Ⅲ    烟丝    1583.7   612.9      2196.6         47.4     19.7     41.8

Claims (7)

1.一种天然烟草烟气自由基清除剂在卷烟中的应用，其特征在于：将天然烟草烟气自由基清除剂加入到烟叶或过滤嘴中，在卷烟燃烧时，可以清除烟草烟气中的自由基，减轻吸烟对健康的危害，同时还有柔和烟气，祛除杂气，降低刺激性，改善吸味的作用；所述天然烟草烟气自由基清除剂是通过以下方法制备而成：以芝麻叶为原料，经溶剂提取，提取物浓缩，得到天然烟草烟气自由基清除剂，所述的芝麻叶为即将成熟的芝麻的新鲜或烘干的芝麻叶子；所用的烘干芝麻叶子为即将成熟的芝麻的新鲜叶子于50～300 ℃下烘干1～24小时；所用溶剂为水、乙醇、丙二醇、甘油、乙醚、乙酸乙酯、乙腈、丙酮、二氯甲烷、氯仿、环己烷、超临界二氧化碳中的任意一种或混合溶剂；所述的混合溶剂为水、乙醇与1,2－丙二醇的混合物。

2.根据权利要求1所述的天然烟草烟气自由基清除剂在卷烟中的应用，其特征在于：所用的烘干芝麻叶子为即将成熟的芝麻的新鲜叶子于100～130 ℃下烘3～5小时。

3.根据权利要求1所述的天然烟草烟气自由基清除剂在卷烟中的应用，其特征在于：所述混合溶剂的质量分数分别为水10%～80%、乙醇10%～90%、1,2－丙二醇1%～10%。

4.根据权利要求1所述的天然烟草烟气自由基清除剂在卷烟中的应用，其特征在于：所用的提取方式为室温下静置浸泡、机械振荡、超声、加热回流、微波加热、同时蒸馏萃取、索氏提取和超临界流体萃取。

5.根据权利要求1所述的天然烟草烟气自由基清除剂在卷烟中的应用，其特征在于：所述浓缩为常压下蒸馏浓缩或减压蒸馏浓缩。

6.根据权利要求1所述的天然烟草烟气自由基清除剂在卷烟中的应用，其特征在于：该天然烟草烟气自由基清除剂加入到烟叶中的用量为烟叶重量的0.01%～1%，加入到滤嘴中的用量为滤嘴重量的1%～10%。

7.根据权利要求1所述的天然烟草烟气自由基清除剂在卷烟中的应用，其特征在于：该天然烟草烟气自由基清除剂使用时用水、乙醇或两者的混合液稀释后添加在烟叶或滤嘴中。