CN105146744B - 羧甲基化香菇多糖作为烟草保润剂的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种羧甲基化香菇多糖的合成纯化方法，其包括下述步骤：将香菇多糖、氢氧化钠加入到溶剂中剧烈搅拌充分溶解，然后加入氯乙酸，在60－80℃条件下搅拌反应3.5－4.5h，冷却，调节pH值至中性，醇沉，过滤，收集沉淀，沉淀再经水溶解、醇沉、透析，冷冻干燥得白色棉絮状的羧甲基化香菇粗多糖。试验证明：本发明羧甲基化香菇多糖对卷烟具有很好的物理和感官保润作用，并且可以降低卷烟的刺激性和杂气，提高卷烟烟气的圆润感和舒适性，可作为一种性能优良的烟草保润剂在卷烟中应用。

Description

羧甲基化香菇多糖作为烟草保润剂的应用

技术领域

本发明属于保润剂技术领域，具体涉及一种羧甲基化香菇多糖、合成纯化方法及其作为烟草保润剂的应用。

背景技术

当前，我国卷烟工业中主要采用丙二醇、山梨醇等多羟基物质作为保润剂，使用此类保润剂的主要目的在于维持加工过程中烟丝的含水率，提高烟丝的耐加工性，但上述保润剂对成品卷烟含水率的维持和吸食舒适度的改善效果并不理想。

多糖是由大量单糖聚合而成，其大量的羟基与水分子形成氢键，其本身便具有较强的持水能力，将多糖进行羧甲基化修饰，不仅可以改善其溶解性，而且可以进一步提高其持水能力。目前，国内外尚未有将羧甲基化香菇多糖作为烟草保润剂在卷烟中应用的相关报道。

发明内容

本发明目的在于提供一种羧甲基化香菇多糖、合成纯化方法及其作为烟草保润剂的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种羧甲基化香菇多糖的合成纯化方法，其包括下述步骤：将香菇多糖、氢氧化钠加入到溶剂中剧烈搅拌充分溶解，然后加入氯乙酸，在60－80℃条件下搅拌反应3.5－4.5h，冷却，调节pH值至中性，醇沉，过滤，收集沉淀，沉淀再经水溶解、醇沉、透析，冷冻干燥得白色棉絮状的羧甲基化香菇粗多糖。

具体的，所述溶剂由质量比为1－2：1（优选1.4:1）的咪唑类离子液体和水组成；各物料的添加比例为：香菇多糖：氢氧化钠：溶剂：氯乙酸=10g：14－18g：120mL：16－17g。

进一步优选，将羧甲基化香菇粗多糖层析分离纯化两次，获得精制羧甲基化香菇多糖；两次分离纯化所用的层析柱分别为DEAE-32纤维素柱和Sephadex G-200凝胶柱，两次分离纯化所用的洗脱液分别为0.4 mol/L NaCl溶液和0.1 mol/L NaCl溶液。

利用上述合成纯化方法制备所得的羧甲基化香菇多糖。

利用上述合成纯化方法制备所得的羧甲基化香菇多糖作为烟草保润剂的应用。较好的，羧甲基化香菇多糖在烟丝烘丝前添加，其适宜添加量为烟丝重量的0.50－2.0‰。

本发明通过合成与纯化获得了羧甲基化香菇多糖，并将其进行物理保润性能测试和内在感官质量评价，发现其对卷烟具有很好的物理和感官保润作用，而且可以降低卷烟的刺激性和杂气，提高卷烟烟气的圆润感和舒适性，可以作为一种性能优良的烟草保润剂在卷烟中应用，并确定了其在卷烟中的适宜用量。

和现有技术相比，本发明的有益效果：

1）在羧甲基化香菇多糖的合成过程中，利用溶剂（离子液体和水混合液）对多糖具有良好的溶解性，有效地提高了反应原料在单位体积内的浓度，为进一步提高反应产率奠定基础。

2）采用纤维素柱和凝胶色谱柱层析分离纯化两次，获得高纯度的精制羧甲基化香菇多糖，整个提取纯化过程操作简便，使用的原料和试剂价廉易得。

3）经试验证明：本发明羧甲基化香菇多糖对烟草制品的保润效果明显，因此具有显著的工业应用价值和广阔的推广应用前景。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围不限于此。

试验所用的主要试剂和仪器：

乙醇、氢氧化钠、乙酸、苯酚、硫酸、氯化钠（广州化学试剂厂，分析纯），1-丁基-3-甲基咪唑基氯盐（兰州化学物理研究所，分析纯），DEAE-32纤维素柱和Sephadex G-200凝胶柱（美国sigma公司），实验用水为蒸馏水。

BS200SWE1型电子天平（感量：0.0001g，北京赛多丽丝天平有限公司）；R-215型旋转蒸发仪（瑞士BUCHI公司）；V-700真空泵（瑞士BUCHI公司）；DLSB-20/60℃低温冷却循环泵（上海美强仪器设备有限公司）；KDM型调温电热套（山东华鲁电热仪器有限公司）；85-2型恒温磁力搅拌器（上海司乐仪器厂）、ZK-82B型电热真空干燥箱（上海申光仪器仪表有限公司），CHRIST冻干机（瑞士BUCHI公司），TSKGEL G2000 PW高效凝胶色谱柱（美国Sigma公司），Agilent LC1100型高效液相仪及示差折光检测仪（美国Agilent公司）。

本发明中，香菇多糖可购买普通市售产品，也可采用本领域常规方法制备而得。下述实施例中的香菇多糖参照中国专利申请（申请号：201410213695.1）中的方法制备获得。实施例中的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑基氯盐。

实施例1

一种羧甲基化香菇多糖的合成纯化方法，包括下述步骤：在三口烧瓶中加入14.0gNaOH、120mL溶剂（离子液体/水=1.4:1，质量比），室温下搅拌至溶液澄清，加入10g香菇多糖剧烈搅拌20min至充分溶解，然后缓慢加入16.0g氯乙酸，在60℃下搅拌反应3.5h，冷却至室温，稀醋酸调节pH值为7，醇沉，过滤，收集沉淀。

沉淀用适量水溶解，3倍体积95%的乙醇醇沉，4000r/m离心20min。再次收集沉淀，并用透析袋对其进行流水透析。先用自来水透析24h，再用蒸馏水透析24h，最后冷冻干燥得白色棉絮状的羧甲基化香菇粗多糖。

将羧甲基化香菇粗多糖样品溶于蒸馏水中，加到已预处理过的DEAE-32纤维素层析柱中，用0.4mol/L的NaCl溶液梯度洗脱，流速为0.5mL/min。每试管收集5mL苯酚-硫酸法检测，收集含多糖的各管样品，透析脱盐，冷冻干燥，得到多糖组分；用Sephadex G-200凝胶柱对其进一步纯化，用0.1mol/L的NaCl溶液洗脱，同样用部分收集器收集，检测后分别收集各组分，经流水透析、冷冻干燥得到羧甲基化香菇多糖精制品，经测定，其取代度为0.59。

实施例2

一种羧甲基化香菇多糖的合成纯化方法，包括下述步骤：在三口烧瓶中加入16.0gNaOH、120mL溶剂（离子液体/水=1.4:1，质量比），室温下搅拌至溶液澄清，加入10g香菇多糖剧烈搅拌30min至充分溶解，然后缓慢加入16.4g氯乙酸，在70℃下搅拌反应4h，冷却至室温，稀醋酸调节pH值为7，醇沉，过滤，收集沉淀。

沉淀用适量水溶解，3倍体积95%的乙醇醇沉，4000r/m离心20min。再次收集沉淀，并用透析袋对其进行流水透析。先用自来水透析24h，再用蒸馏水透析24h，最后冷冻干燥得白色棉絮状的羧甲基化香菇粗多糖。

将羧甲基化香菇粗多糖样品溶于蒸馏水中，加到已预处理过的DEAE-32纤维素层析柱中，用0.4mol/L的NaCl溶液梯度洗脱，流速为0.5mL/min。每试管收集5mL，苯酚-硫酸法检测，收集含多糖的各管样品，透析脱盐，冷冻干燥，得到多糖组分；用Sephadex G-200凝胶柱对其进一步纯化，用0.1mol/L的NaCl溶液洗脱，同样用部分收集器收集，检测后分别收集各组分，经流水透析、冷冻干燥得到羧甲基化香菇多糖精制品，经测定，其取代度为0.64。

实施例3

一种羧甲基化香菇多糖的合成纯化方法，包括下述步骤：在三口烧瓶中加入18.0gNaOH、120mL溶剂（离子液体/水=1.4:1，质量比），室温下搅拌至溶液澄清，加入10g香菇多糖剧烈搅拌30min至充分溶解，然后缓慢加入16.8g氯乙酸，在80℃下搅拌反应4.5h，冷却至室温，稀醋酸调节pH值为7，醇沉，过滤，收集沉淀。

沉淀用适量水溶解，3倍体积95%的乙醇醇沉，4000r/m离心20min。再次收集沉淀，并用透析袋对其进行流水透析。先用自来水透析24h，再用蒸馏水透析24h，最后冷冻干燥得白色棉絮状的羧甲基化香菇粗多糖。

将羧甲基化香菇粗多糖样品溶于蒸馏水中，加到已预处理过的DEAE-32纤维素层析柱中，用0.4mol/L的NaCl溶液梯度洗脱，流速为0.5mL/min。每试管收集5mL，苯酚-硫酸法检测，收集含多糖的各管样品，透析脱盐，冷冻干燥，得到多糖组分；用Sephadex G-200凝胶柱对其进一步纯化，用0.1mol/L的NaCl溶液洗脱，同样用部分收集器收集，检测后分别收集各组分，经流水透析、冷冻干燥得到羧甲基化香菇多糖精制品，经测定，其取代度为0.62。

应用试验：羧甲基化香菇多糖作为烟草保润剂的应用研究

1、物理保润性能测试

为考察羟甲基化香菇多糖对卷烟的物理保润性能，以黄金叶（金满堂）空白卷烟烟丝为载体，将实施例2制备所得羟甲基化香菇多糖精制品同香菇多糖、丙二醇和山梨醇一起分别进行物理保润性能对比测试研究，分别配制质量分数为5%的上述化合物水溶液。先将1000g混匀的空白卷烟烟丝置于温度22±1℃、相对湿度60±2%环境中平衡48h。然后等量称取五份烟丝，每份100g，分别向烟丝中均匀施加4g上述化合物水溶液，对照空白样为烟丝均匀施加4g水。然后将五份烟丝分别置于22±1℃、相对湿度40±2%的环境下考察其解湿过程，并对即时含水率的变化进行分析，考察其物理保润效果，结果见表1。

表1 物理保润效果对比表

试验结果表明，添加羧甲基化香菇多糖、香菇多糖、丙二醇和山梨醇四种化合物的烟丝与空白烟丝相比，水分散失速率较缓慢，这是由于多羟基化合物所含有的亲水基团羟基可以和水形成氢键而将水束缚起来，延缓了水分的散失，提高了烟丝的物理保润性能；其中羧甲基化香菇多糖的物理保润性能最好，其次是香菇多糖和丙二醇、最后是山梨醇。

2、感官保润性能测试

以20v%乙醇水溶液作溶剂，将实施例2制备所得的羧甲基化香菇多糖精制品配成质量分数为1%的溶液。分别取0.500g、1.000g、5.000g、10.000g、15.000、20.000g和25.000g上述含羧甲基化香菇多糖的溶液，然后分别均匀喷加到七份未加香料的100g 黄金叶空白卷烟烟丝中，卷制，各挑选出100支同一重量卷烟，置于温度22℃±1℃、湿度60%±2%的恒温恒湿箱中平衡48h，评吸。对照样为黄金叶空白卷烟，对照样同样在相同温度、湿度条件下平衡48h。评吸结果见表2。

表2 不同添加量的羧甲基化香菇多糖评吸结果

由表2的评吸结果可以看出：羧甲基化香菇多糖对卷烟的主要作用表现为使烟气明显变得圆润、柔和，口感舒适性提升，杂气和刺激性降低。当羧甲基化香菇多糖用量较小时，其对卷烟的作用不是很明显；当其用量超过2‰时，出现尖刺感增加、浓度降低的现象；当其用量为1.5‰时吸食品质最好。因此，在100g卷烟中添加0.15g羧甲基化香菇多糖时效果最佳，即最适宜用量为1.5‰。因此，羧甲基化香菇多糖的适宜用量为0.50－2.0‰。

Claims (2)

1.羧甲基化香菇多糖作为烟草保润剂的应用，其特征在于，所述羧甲基化香菇多糖经下述步骤获得：将香菇多糖、氢氧化钠加入到溶剂中剧烈搅拌充分溶解，然后加入氯乙酸，在60－80℃条件下搅拌反应3.5－4.5h，冷却，调节pH值至中性，醇沉，过滤，收集沉淀，沉淀再经水溶解、醇沉、透析，冷冻干燥得白色棉絮状的羧甲基化香菇粗多糖；

将羧甲基化香菇粗多糖层析分离纯化两次，获得精制羧甲基化香菇多糖；两次分离纯化所用的层析柱分别为DEAE-32纤维素柱和Sephadex G-200凝胶柱，两次分离纯化所用的洗脱液分别为0.4 mol/L NaCl溶液和0.1 mol/L NaCl溶液。

2.如权利要求1所述羧甲基化香菇多糖作为烟草保润剂的应用，其特征在于，羧甲基化香菇多糖在烟丝烘丝前添加，其适宜添加量为烟丝重量的0.50－2.0‰。