CN105163607B - 来源于烟草的富含糖的提取物 - Google Patents

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Abstract

本发明描述从烟草(Nicotiana)物种植物获得和/或得到富含糖的提取物的方法，和将这类提取物并入不同烟草组合物的方法。一种制备富含糖的提取物的示例性方法包含使烟草植物材料与溶剂接触并且将糖分提取到溶剂中以形成液体含糖提取物；分离固体提取植物材料与液体含糖提取物；使液体含糖提取物澄清以形成澄清的含糖提取物和固体部分；以及分离液体含糖提取物以提供富含糖的提取物，其包含至少约10％(以干重计)的组合重量的果糖和葡萄糖。在某些实施例中，提取物中的糖包含至少约50重量％果糖。

Description

来源于烟草的富含糖的提取物
技术领域
本发明涉及由烟草制得或得到，或以其它方式合并有烟草或烟草组分并且打算用于人类消耗的产物。尤其受关注的是从烟草物种植物或植物部分获得或得到的成分或组分。
背景技术
香烟、雪茄和烟斗是流行的吸烟物品，其以不同形式使用烟草。这类吸烟物品是通过加热或燃烧烟草以产生可由吸烟者吸入的浮质(例如烟雾)来使用。流行的吸烟物品(如香烟)具有实质上圆柱形杆状的结构并且包括可吸食材料的装料、卷筒或管柱，如由包装纸包裹的切碎的烟草(例如呈去筋烟叶形式)，由此形成所谓的“烟丝条”。通常，香烟具有以端对端关系与烟丝条对准的圆柱形过滤嘴元件。典型地，过滤嘴元件包含由称为“包裹塞”的纸张材料围绕的塑化乙酸纤维素丝束。某些香烟合并有具有多个片段的过滤嘴元件，并且这些片段中的一个可以包含活性炭粒子。典型地，使用称为“接装纸”的围绕包裹材料将过滤嘴元件连接到烟丝条的一端。还变得需要将接装材料和包裹塞打孔，以便用环境空气提供抽吸主流烟雾的稀释。香烟是由吸烟者通过点燃其一端并且燃烧烟丝条来使用。接着，吸烟者通过在香烟的相对端(例如过滤嘴端)抽吸来将主流烟雾接收到其口中。
用于香烟制造的烟草通常以掺合形式使用。举例来说，某些流行的烟草掺合物，通常被称为“美国掺合物(American blends)”，包含烤烟、白肋烟和东方烟草的混合物，并且在许多情况下，某些经处理的烟草，如复原烟草和经处理的烟茎。用于制造具体香烟品牌的烟草掺合物内的每种类型的烟草的确切量在各品牌之间不同。然而，对于许多烟草掺合物，烤烟占掺合物的相对较大比例，而东方烟草占掺合物的相对较小比例。参见例如《烟草百科全书》(Tobacco Encyclopedia),沃吉斯(Voges)(编)第44-45页(1984)，布朗(Browne)，《香烟设计》(The Design of Cigarettes),第3版,第43页(1990)和《烟草制备、化学方法和技术》(Tobacco Production,Chemistry and Technology),戴维斯(Davis)等人(编)第346页(1999)。
烟草还可以所谓的“无烟”形式享用。一些流行的无烟烟草产品是通过将一些形式的经处理的烟草或含有烟草的调配物插入使用者的口中来使用。参见例如以下文献中阐述的无烟烟草调配物的类型、成分和处理方法：颁予施瓦兹(Schwartz)的美国专利第1,376,586号；颁予李维(Levi)的美国专利第3,696,917号；颁予皮特曼(Pittman)等人的美国专利第4,513,756号；颁予森萨博,Jr.(Sensabaugh,Jr.)等人的美国专利第4,528,993号；颁予斯托瑞(Story)等人的美国专利第4,624,269号；颁予迪拜斯(Tibbetts)的美国专利第4,991,599号；颁予唐森德(Townsend)的美国专利第4,987,907号；颁予斯普林克,III(Sprinkle，III)等人的美国专利第5,092,352号；颁予怀特(White)等人的美国专利第5,387,416号；颁予威廉姆斯(Williams)的美国专利第6,668,839号；颁予威廉姆斯的美国专利第6,834,654号；颁予阿奇利(Atchley)等人的美国专利第6,953,040号；颁予阿奇利等人的美国专利第7,032,601号；和颁予阿奇利等人的美国专利第7,694,686号；颁予威廉姆斯的美国专利公开案第2004/0020503号；颁予昆特(Quinter)等人的美国专利公开案第2005/0115580号；颁予斯特里克兰(Strickland)等人的美国专利公开案第2005/0244521号；颁予斯特里克兰等人的美国专利公开案第2006/0191548号；颁予霍尔顿,Jr.(Holton,Jr.)等人的美国专利公开案第2007/0062549号；颁予霍尔顿,Jr.等人的美国专利公开案第2007/0186941号；颁予斯特里克兰等人的美国专利公开案第2007/0186942号；颁予杜布(Dube)等人的美国专利公开案第2008/0029110号；颁予罗宾逊(Robinson)等人的美国专利公开案第2008/0029116号；颁予穆阿(Mua)等人的美国专利公开案第2008/0029117号；颁予罗宾逊等人的美国专利公开案第2008/0173317号；颁予恩斯特龙(Engstrom)等人的美国专利公开案第2008/0196730号；颁予尼尔森(Neilsen)等人的美国专利公开案第2008/0209586号；颁予克劳福德(Crawford)等人的美国专利公开案第2008/0305216号；颁予穆阿等人的美国专利公开案第2009/0025738号；颁予布林克利(Brinkley)等人的美国专利公开案第2009/0025739号；颁予埃森(Essen)等人的美国专利公开案第2009/0065013号；颁予库马尔(Kumar)等人的美国专利公开案第2009/0293889号；颁予杜里特(Doolittle)等人的美国专利公开案第2010/0018540号；颁予杰拉迪(Gerardi)等人的美国专利公开案第2010/0018541号；颁予高(Gao)等人的美国专利公开案第2010/0291245号；颁予穆阿等人的美国专利公开案第2011/0139164号；颁予科尔曼,III(Coleman,III)等人的美国专利公开案第2011/0174323号；颁予比森(Beeson)等人的美国专利公开案第2011/0247640号；颁予科尔曼,III(Coleman,III)等人的美国专利公开案第2011/0259353号；颁予坎特雷尔(Cantrell)等人的美国专利公开案第2012/0037175号；颁予亨特(Hunt)等人的美国专利公开案第2012/0055494号；颁予塞巴斯蒂安(Sebastian)等人的美国专利公开案第2012/0103353号；颁予伯德(Byrd)等人的美国专利公开案第2012/0125354号；颁予坎特雷尔等人的美国专利公开案第2012/0138073号；和颁予坎特雷尔等人的美国专利公开案第2012/0138074号；颁予阿纳普(Arnarp)等人的PCT WO 04/095959；颁予阿奇利等人的PCT WO 05/063060；颁予恩斯特龙的PCT WO 05/004480；颁予比约克霍尔姆(Bjorkholm)的PCT WO 05/016036；颁予昆特等人的PCT WO 05/041699，和颁予阿奇利的PCT WO 10/132444；其中的每一个以引用的方式并入本文中。
一种无烟烟草产品被称为“鼻烟”。欧洲已制造出代表性类型的湿鼻烟产品(通常被称为“小鼻烟(snus)”)，尤其由或通过如瑞典火柴公司(Swedish Match AB)、费德勒和伦格恩公司(Fiedler&Lundgren AB)、古斯塔瓦斯公司(Gustavus AB)、斯坎迪那维思科托巴思科帕格尼公司(Skandinavisk Tobakskompagni A/S)以及洛克生产公司(RockerProduction AB)等公司制造。美国可购得的小鼻烟产品是以R.J.雷诺兹烟草公司(R.J.Reynolds Tobacco Company)的骆骑斯拿斯冰味(Camel Snus Frost)、骆骑斯拿斯原味(Camel Snus Original)以及骆骑斯拿斯香味(Camel Snus Spice)为商标名出售。还参见例如布雷兹加洛夫(Bryzgalov)等人,普通散装和份装小鼻烟的1N1800生命周期评估、比较性生命周期评估(1N1800Life Cycle Assessment,Comparative Life CycleAssessment of General Loose and Portion Snus)(2005)。此外，与小鼻烟制造有关的某些质量标准已被汇编成所谓的GothiaTek标准。代表性无烟烟草产品还按以下商标名称出售：奥利弗韦斯特A/S(Oliver Twist A/S)家族的奥利弗韦斯特(Oliver Twist)、美国无烟烟草公司(Smokeless Tobacco Co.)的哥本哈根(Copenhagen)湿烟草、哥本哈根袋装烟草、斯扣班低(Skoal Bandits)、斯扣袋装烟草(Skoal Pouches)、斯扣干(SkoalDry)、公鸡(Rooster)、红海豹(RedSeal)长烟、爱斯基摩人(Husky)和狂欢(Revel)薄荷烟草封装；美国飞利浦莫里斯公司(Philip Morris)的万宝路小鼻烟(Marlboro Snus)和“塔博卡(taboka)”；以及美国鼻烟公司(American Snuff Company,LLC)的利瓦伊加勒特(LeviGarrett)、山峰(Peachy)、泰勒的骄傲(Taylor's Pride)、科迪亚克(Kodiak)、霍肯冬青(HawkenWintergreen)、灰熊(Grizzly)、牙齿(Dental)、肯塔基王(Kentucky King)和猛妈象穴(Mammoth Cave)；R.J.雷诺烟草公司(R.J.Reynolds Tobacco Company)的骆驼小鼻烟(Camel Snus)、骆驼球(Camel Orbs)、骆驼支(Camel Sticks)和骆驼带(Camel Strips)。其它市售的示例性无烟烟草产品包括以下名称的产品：斯维什国际公司(SwisherInternational,Inc)的卡亚克湿鼻烟(Kayak moist snuff)和查塔努加咀嚼烟草(Chattanooga Chew chewing tobacco)；和平克顿烟草公司(Pinkerton Tobacco Co.LP)的雷德曼咀嚼烟草(Redman chewing tobacco)。
近年来，已提出不同处理方法和添加剂用于改变烟草产品中使用的烟草材料的整体特征或性质。举例来说，已使用添加剂或处理方法改变烟草材料的化学性质或感官特性，或在可吸食烟草材料的情况下，改变由吸烟物品(包括烟草材料)产生的主流烟雾的化学性质或感官特性。香烟烟雾的感官属性可通过将调味材料并入香烟的不同组分来增强。示例性调味添加剂包括薄荷醇和梅纳反应(Maillard reaction)的产物，如吡嗪、氨基糖，和安玛多立化合物(Amadori compounds)。美国香烟烟草掺合物典型地含有外壳组合物，其包括调味成分，如甘草或可可粉末，和糖来源，如高果糖玉米糖浆。还参见莱芬韦尔(Leffingwill)等人,烟草产品的烟草调味(Tobacco Flavoring for Smoking Products),R.J.雷诺烟草公司(R.J.Reynolds Tobacco Company)(1972)，其以引用的方式并入本文中。在一些情况下，涉及使用热的处理方法可赋予被处理的烟草所需颜色或视觉特征、所需感官特性或所需物理性质或质地。用于制备用于烟草组合物中的有香味的和芳族组合物的不同方法阐述于以下文献中：颁予洛克(Rooker)的美国专利第3,424,171号；颁予卢迪克(Luttich)的美国专利第3,476,118号；颁予奥斯伯恩,Jr.(Osborne,Jr.)等人的美国专利第4,150,677号；颁予罗伯茨(Roberts)等人的美国专利第4,986,286号；颁予怀特(White)等人的美国专利第5,074,319号；颁予怀特等人的美国专利第5,099,862号；颁予森萨博,Jr.(Sensabaugh，Jr.)的美国专利第5,235,992号；颁予雷蒙德(Raymond)等人的美国专利第5,301,694号；颁予科尔曼,III(Coleman,III)等人的美国专利第6,298,858号；颁予科尔曼,III等人的美国专利第6,325,860号；颁予科尔曼,III等人的美国专利第6,428,624号；颁予杜布(Dube)等人的美国专利第6,440,223号；颁予科尔曼,III等人的美国专利第6,499,489号；和颁予怀特等人的美国专利第6,591,841号；颁予科尔曼,III等人的美国专利申请公开案第2004/0173228号和颁予科尔曼,III等人的美国专利申请公开案第2010/0037903号，其中的每一个皆以引用的方式并入本文中。
无烟烟草的感官属性也可以通过并入某些调味材料来增强。参见例如颁予威廉姆斯(Williams)的美国专利申请公开案第2002/0162562号；颁予威廉姆斯的美国专利申请公开案第2002/0162563号；颁予阿奇利等人的美国专利申请公开案第2003/0070687号；颁予威廉姆斯的美国专利申请公开案第2004/0020503号；颁予布瑞斯林(Breslin)等人的美国专利申请公开案第2005/0178398号；颁予斯特里克兰等人的美国专利申请公开案第2006/0191548号；颁予霍尔顿,Jr.(Holton,Jr.)等人的美国专利申请公开案第2007/0062549号；颁予霍尔顿,Jr.等人的美国专利申请公开案第2007/0186941号；颁予斯特里克兰等人的美国专利申请公开案第2007/0186942号；颁予杜布等人的美国专利申请公开案第2008/0029110号；颁予罗宾逊等人的美国专利申请公开案第2008/0029116号；颁予穆阿等人的美国专利申请公开案第2008/0029117号；颁予罗宾逊等人的美国专利申请公开案第2008/0173317号；和颁予尼尔森等人的美国专利申请公开案第2008/0209586号，其中的每一个皆以引用的方式并入本文中。
所希望的是，提供改变适用于制造吸烟物品和/或无烟烟草产品的烟草(和烟草组合物和配方)的特征和性质的其它组合物和方法。
发明内容
本发明提供来自烟草物种的材料(例如烟草衍生材料)，其包含来自烟草物种的植物的组分，所述组分适用于并入多种烟草产品(如吸烟物品和无烟烟草产品)中使用的烟草组合物中。本发明还提供从烟草物质(例如烟草材料)提取组分的方法，以及处理这些组分和合并有这些组分的烟草材料的方法。
具体来说，本发明提供来源于烟草材料的富含糖的材料，获得和/或衍生这类富含糖的材料的方法，和将这类富含糖的材料并入不同烟草组合物的方法。在某些实施例中，本发明提供富含糖分的提取物，并且在某些实施例中，本发明提供高果糖烟草衍生的富含糖分的提取物，包括烟草衍生的富含糖分的提取物，其中糖组分包含至少约50重量％果糖。
在本发明的一个方面中，提供用于从烟草物种的植物或其部分制备富含糖的提取物的方法，其包含：接收烟草物种的植物材料；使植物材料与溶剂在足以从植物材料将一种或多种糖提取到溶剂中并且形成液体含糖提取物的时间和条件下接触；分离提取的固体植物材料与液体含糖提取物；使液体含糖提取物澄清以形成澄清的含糖提取物和固体部分；以及分离澄清的含糖提取物，得到富含糖的提取物，以干重计，其包含至少约10％果糖和葡萄糖。溶剂可变化并且可以例如包含水。
在本发明的另一个方面中，提供用于从烟草物种的植物或其部分制备富含糖的提取物的方法，其包含：接收烟草物种的植物材料；在不存在添加的液体的情况下挤压植物材料并且收集由被挤压的植物材料释放的液体含糖提取物；分离固体植物材料与液体含糖提取物；使液体含糖提取物澄清以形成澄清的含糖提取物和固体部分；以及分离澄清的含糖提取物，得到富含糖的提取物，以干重计，其包含至少约10％果糖和葡萄糖。
可应用本文中提供的方法的烟草物种的植物材料可包含例如绿色植物材料、泛黄的植物材料、经处理的植物材料或其组合。在一些实施例中，根据本文中所描述的方法获得较高百分比的果糖和葡萄糖(以干重计)。举例来说，在一些实施例中，以干重计，富含糖的提取物可包含至少约20％或至少约30％果糖和葡萄糖。在某些实施例中，在不存在任何进一步处理以将葡萄糖的任何部分转化成果糖的情况下，富含糖的提取物中的至少约10％果糖和葡萄糖包含至少约50重量％果糖。
在一些实施例中，澄清步骤包含过滤液体含糖提取物。过滤可包含例如微过滤、超滤和纳米过滤中的一种或多种。
多种其它方法可与上述方法组合使用。举例来说，在某些实施例中，本文中所描述的方法可进一步包含将澄清的含糖提取物的pH值调节到至少约pH 8。在一些实施例中，所述方法可进一步包含浓缩澄清的含糖提取物以提供浓缩的富含糖的提取物。可使用例如逆渗透、真空蒸发和大气压加热中的一种或多种进行浓缩。浓缩可提供具有某些特征的富含糖的提取物。所得提取物可例如呈液体、半固体或固体形式。提取物中可具有任何水平的固体含量，例如至少约50重量％，例如至少约60重量％的总固体含量。在一些实施例中，在不存在任何进一步处理以将葡萄糖的任何部分转化成果糖的情况下，富含糖的提取物中的糖(即果糖和葡萄糖)包含至少约50重量％果糖。
在一些实施例中，所述方法可进一步包含在方法的任何步骤中添加一种或多种组分以移除颜色、气味、味道、生物碱、金属或其组合。所述一种或多种组分可例如选自由以下组成的群组：活性碳、树脂、粘土、螯合剂、分子印迹聚合物、非印迹聚合物或其组合。
在某些实施例中，所述方法进一步包含处理从澄清步骤获得的固体部分以将其中所含有的淀粉的至少一部分转化成糖，以便得到经处理的固体部分；以及浓缩经处理的固体部分。经处理的固体部分可任选地与如本文所述获得的富含糖的提取物组合。在一些实施例中，处理步骤包含在酸性pH值下加热(例如沸腾)固体部分和向固体部分中添加一种或多种酶中的一个或两个。所述一种或多种酶可例如选自由以下组成的群组：α-淀粉酶、淀粉葡糖苷酶和木糖异构酶。在某些实施例中，所述方法可进一步包含在所述浓缩之前过滤所述经处理的固体部分。浓缩步骤可提供不同形式的产物，包括(但不限于)液体、半固体或固体形式。
在另一个方面中，本发明提供根据本文中所描述的方法中的任一种获得的富含糖的提取物。本文中所描述的某些富含糖的提取物的特征可以是包含小于约2重量％烟碱(例如小于约1重量％烟碱)。在另一个方面中，本发明提供用于吸烟物件、无烟烟草产品或浮质产生装置的烟草组合物，其包含如本发明中所描述的富含糖的提取物。本发明进一步涵盖膳食补充剂、食品、饮料、个人护理物品、医药产品和/或宠物食品，其包含根据本文中提供的方法获得的富含糖的提取物。
在另一个方面中，本发明提供来源于烟草物种的植物的富含糖的提取物，其中以干重计，所述提取物包含至少约10％果糖和葡萄糖。在一些实施例中，果糖和葡萄糖含量可较高，例如以干重计至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％或至少约60％。举例来说，提取物可例如呈液体、半固体或固体形式。提取物中可具有任何水平的固体含量，例如至少约50重量％，如至少约60重量％的总固体含量。在一些实施例中，在不存在任何进一步处理以将葡萄糖的任何部分转化成果糖的情况下，富含糖的提取物中的糖(即果糖和葡萄糖)包含至少约50重量％果糖。在某些实施例中，富含糖的提取物的特征可以是包含小于约2重量％烟碱(例如小于约1重量％烟碱)。
本发明包括(但不限于)以下实施例。
实施例1：一种从烟草物种的植物或其部分制备富含糖的提取物的方法，其包含：接收烟草物种的植物材料；使植物材料与溶剂在足以将一种或多种糖从植物材料提取到溶剂中并且形成液体含糖提取物的时间和条件下接触，使植物材料与溶剂在足以将一种或多种糖从植物材料提取到溶剂中并且形成液体含糖提取物的时间和条件下接触，或在不存在添加的液体的情况下挤压植物材料并且收集由被挤压的植物材料释放的液体含糖提取物；分离固体植物材料(例如固体经萃取的植物材料)与液体含糖提取物；使液体含糖提取物澄清以形成澄清的含糖提取物和固体部分；以及分离澄清的含糖提取物以得到富含糖的提取物，以干重计，其包含至少约10％果糖和葡萄糖。
实施例2：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其进一步包含将澄清的含糖提取物的pH值调节到至少约pH 8。
实施例3：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其中烟草物种的植物材料包含绿色植物材料、泛黄的植物材料、经处理的植物材料或其组合。
实施例4：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其进一步包含浓缩所述澄清的含糖提取物以提供浓缩的富含糖的提取物。
实施例5：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其中所述浓缩的富含糖的提取物呈液体、半固体或固体形式。
实施例6：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其中所述浓缩步骤提供浓缩的富含糖的提取物，其具有至少约50％总固体含量。
实施例7：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其中所述浓缩是使用逆渗透、真空蒸发和大气压加热中的一种或多种进行。
实施例8：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其进一步包含在方法的任何步骤中添加一种或多种组分以移除颜色、气味、味道、生物碱、金属或其组合。
实施例9：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其中所述一种或多种组分是选自由以下组成的群组：活性碳、树脂、粘土、螯合剂、分子印迹聚合物、非印迹聚合物或其组合。
实施例10：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其中以干重计，富含糖的提取物包含至少约20％果糖和葡萄糖。
实施例11：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其中所述溶剂包含水。
实施例12：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其中所述澄清步骤包含过滤所述液体含糖提取物。
实施例13：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其中所述过滤包含微过滤、超滤和纳米过滤中的一种或多种。
实施例14：根据任何前述或下述实施例所述的方法，在不存在任何进一步处理以将葡萄糖的任何部分转化成果糖的情况下，所述至少约10％果糖和葡萄糖包含至少约50重量％果糖。
实施例15：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其进一步包含：处理所述从澄清步骤获得的固体部分以将其中所含有的淀粉的至少一部分转化成糖，以便得到经处理的固体部分；和浓缩所述经处理的固体部分。
实施例16：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其进一步包含将经处理的固体部分与富含糖的提取物组合。
实施例17：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其中处理步骤包含在酸性pH值下加热固体部分和向固体部分中添加一种或多种酶中的一个或两个。
实施例18：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其中所述一种或多种酶是选自由以下组成的群组：α-淀粉酶、淀粉葡糖苷酶和木糖异构酶。
实施例19：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其中所述加热包含沸腾。
实施例20：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其进一步包含在所述浓缩之前过滤所述经处理的固体部分。
实施例21：根据任何前述或下述实施例所述的方法，其中所述浓缩步骤提供呈液体、半固体或固体形式的产物。
实施例22：一种富含糖的提取物，其是根据任何前述或下述实施例所述的方法获得。
实施例23：一种富含糖的提取物，其是根据任何前述或下述实施例所述的方法获得，其中所述提取物包含小于约2重量％烟碱。
实施例24：一种用于吸烟物件、无烟烟草产品或浮质产生装置的烟草组合物，其包含根据任何前述或下述实施例的富含糖的提取物。
实施例25：一种膳食补充剂、食品、饮料、个人护理物品、医药产品或宠物食品，其包含根据任何前述或下述实施例的富含糖的提取物。
通过阅读以下详细描述连同下文简要描述的附图将了解本发明的这些和其它特征、方面和优点。本发明包含以上指出的实施例中的两个、三个、四个或更多个的任何组合以及本发明中阐述的任何两个、三个、四个、或更多个特征或元件的组合，不管这类特征或元件是否在本文中描述的一个具体实施例中明确地组合。本发明希望整体阅读使得在其各种方面和实施例中的任一个中所公开的本发明的任何可分离特征或元件应视为希望是可组合的，除非上下文另有明确规定。本发明的其它方面和优点将由以下内容变得显而易见。
附图说明
为了提供对本发明的实施例的理解，参考附图，其未必按比例绘制，并且其中参考数字是指本发明的示例性实施例的组件。图式仅是示例性，并且不应视为限制本发明。
图1是用于从烟草材料衍生糖的一个方法实施例的示意图；
图2是用于从烟草材料衍生糖的不同方法实施例的示意图，所述方法可与如图1所示的方法组合以增加从烟草材料获得的糖的量；
图3是具有香烟形式的吸烟物件的分解透视图，其展示可吸食材料、包裹材料组分和香烟的过滤嘴元件；以及
图4是无烟烟草产品实施例的沿产品的宽度获得横截面图，其展示填充有本发明的无烟烟草组合物的外袋。
具体实施方式
现在将在下文中更全面地描述本发明。然而，本发明可以许多不同的形式得到实施，并且不应被解释为限于本文中阐述的实施例；更确切些，提供这些实施例是为了使本发明将是透彻且完整的，并且这些实施例将把本发明的范围完整地传达给所属领域的技术人员。除非上下文另外明确规定，否则如本说明书和权利要求书中所用，单数形式“一(a/an)”和“所述(the)”包括多个指示物。所提及的“干重百分比”或“干重基”是指按干燥成分(即除了水之外的所有成分)计的重量。
本发明提供用于从生物质(如植物材料(例如烟草))隔离、分离或以其它方式提取不同组分的方法。在一些实施例中，所述方法可经定制以提取具体组分，或可一般化以基于溶解度、化合物类型、化合物化学特性、化合物物理特性等提取组分。根据本文中所描述的方法提取的示例性组分包括(但不限于)淀粉、糖和其组合。
根据本发明的某些实施例，提供用于从烟草获得富含糖的提取物的方法。从烟草获得的糖的类型可变化。如本文所使用的“糖”是指碳水化合物，包括单糖，其具有通式(CH2O)n，其中n是大于二的整数(例如果糖和葡萄糖)，双糖(例如乳糖、麦芽糖和蔗糖)、寡糖和多糖，其分别是包含单糖的寡聚和聚合化合物。
根据本发明，可以不同方式从烟草获得糖。举例来说，在一些实施例中，直接从烟草分离富含糖的提取物(例如通过包含提取的方法，如本文中详细描述)。在一些实施例中，富含糖的提取物是通过分离淀粉并且将淀粉转化成糖而获得。有利的是，在一些实施例中，这些方法可以组合使得来自既定烟草样品的糖的总产率最大化。
如本文所述的从烟草获得的富含糖的提取物通常包含葡萄糖和果糖，但在一些实施例中，从烟草获得的糖中也可包括其它类型的糖。在某些实施例中，根据本文中提供的方法从烟草获得的糖实质上包含葡萄糖和果糖。举例来说，在某些实施例中，根据本文中所描述的方法从烟草获得的富含糖的提取物是至少约90％葡萄糖和果糖(以糖的重量计)、至少约92％葡萄糖和果糖(以糖的重量计)、至少约95％葡萄糖和果糖(以糖的重量计)、至少约98％葡萄糖和果糖(以糖的重量计)或至少约99％葡萄糖和果糖(以糖的重量计)(包括约100％葡萄糖和果糖(以糖的重量计))。
“高果糖”通常是指其中约42％或更多的糖是果糖的组合物。高果糖组合物通常具有甜味并且一种示例性高果糖组合物是高果糖玉米糖浆(HFCS)，其通常用于加工食品和饮料，例如面包、谷物、午餐肉、乳果、汤和调味品。HFCS是从玉米获得并且通常通过向来源于玉米淀粉的富含葡萄糖的糖浆中添加酶以将某一百分比的葡萄糖转化成果糖来提供。可使用不同等级的HFCS，包括HFCS 42(其中糖包含约42％果糖和53％葡萄糖)、HFCS 55(其中糖包含约55％果糖和42％葡萄糖)和HFCS 90(其中糖包含约90％果糖和10％葡萄糖)。如本文中所使用，“大部分果糖”是指其中组合物中超过约50重量％的糖包含果糖的组合物。
根据本发明从烟草获得的富含糖的提取物中葡萄糖与果糖的比率可变化。在一些实施例中，直接从烟草获得的糖包含某一百分比的果糖。举例来说，在一些实施例中，直接从烟草获得的富含糖的提取物(即无任何意图改变糖比率的进一步处理)可包含至少约20重量％果糖、至少约30重量％果糖、至少约40重量％果糖、至少约50重量％果糖或至少约60重量％果糖。有利的是，直接从烟草材料获得的富含糖的提取物可包含至少约50重量％果糖。换句话说，在一些实施例中，从烟草获得的富含糖的提取物包含更多的果糖(与葡萄糖相比)。因此，在一些实施例中，高果糖材料可直接从烟草获得(即无需任何意图改变糖比率的处理，例如将葡萄糖转化成果糖的酶促处理)。在其它实施例中，葡萄糖与果糖的重量比可小于1:1。换句话说，在一些实施例中，富含糖的提取物可包含更多的葡萄糖(与果糖相比)。在这类实施例中，可视需要进行处理(例如酶促处理)以将某一部分葡萄糖转化成果糖，例如获得高果糖烟草衍生的糖材料。
在一些实施例中，本发明适用于大规模制备，其中术语大规模制备是指在大批量生产水平上处理大量生物质(例如烟草)。术语“生物质”和相关术语(如“生体物质”和“植物来源”)理解为指所收集的植物中可经处理以从其提取、分离或分割相关组分的任何部分。处理可关于不同植物或其部分进行，如种子、花朵、秆、茎、根、块茎、叶子或植物的任何其它部分。
根据本发明使用的示例性烟草植物材料可具有烟草物种的植物的某种形式。来自烟草物种的植物的选择可变化；并且具体来说，烟草的类型可变化。可使用的烟草包括烟道处理烟草或维珍尼亚(Virginia)(例如K326)、伯莱芋叶(burley)、日晒处理烟草(例如印度卡努尔(Indian Kurnool)和东方烟草(Oriental tobaccos)，包括卡泰里尼(Katerini)、普瑞里普(Prelip)、科莫蒂尼(Komotini)、克桑西(Xanthi)和扬博尔(Yambol)烟草)、马里兰州(Maryland)、黑暗(dark)、黑暗烘烤(dark-fired)、黑暗空气处理(dark air cured)烟草(例如帕桑达(Passanda)、古巴(Cubano)、杰定(Jatin)和贝祖基(Bezuki)烟草)、光空气处理(例如北威斯康星(North Wisconsin)和加尔泡(Galpao)烟草)、印度空气处理、红色俄罗斯(Red Russian)和黄花烟(Rustica)烟草，以及多种其它罕见的或特殊的烟草。不同类型的烟草、生长习惯和采集习惯的说明阐述于《烟草制备,化学方法和技术(TobaccoProduction,Chemistry and Technology)》,戴维斯(Davis)等人(编)(1999)中，其以引用的方式并入本文中。可使用基因修饰或杂交育种技术衍生烟草物质(例如烟草植物可经基因工程改造或杂交育种以增加或降低某些组分、特征或属性的产生或其它变化)。关于适用于本发明中的烟草物质的类型的其它信息，可见于颁予杜布等人的美国专利申请公开案第2012/0192880号，其以引用的方式并入本文中。烟草植物可在温室、生长室或室外的田地中生长，或以亲水性方式生长。
可关于其中存在的不同化合物的含量来选择烟草物质。举例来说，植物可基于这些植物产生相对较高量的需要从其分离的化合物(例如糖和/或淀粉)中的一种或多种而被选择。在某些实施例中，烟草物种的植物(例如加尔泡卡门(Galpao commun)烟草)的生长是具体关于其叶表面化合物的丰度。
根据本发明使用的烟草物种的植物的部分可变化。举例来说，可采集几乎所有植物(例如整个植物)并且按原样使用。或者，可采集或分离植物的不同部分或块片以供在采集之后进一步使用。举例来说，可分离叶子、茎、茎秆、根、叶片、花朵、种子和不同部分以及其组合以供进一步使用或处理。因此，本发明的植物材料可包含完整植物或烟草物种的植物的任何部分。参见例如颁予科尔曼,III等人的美国专利申请公开案第2011/0174323号和颁予杜布等人的美国专利申请公开案第2012/0192880号中阐述的烟草植物的部分，其以引用的方式并入本文中。
烟草物种的植物可以不成熟或成熟形式使用，并且可以绿色形式或晒制形式使用，如颁予杜布等人的2012/0192880中所描述，其以引用的方式并入本文中。
烟草材料可经历不同处理过程，如冷藏、冷冻、干燥(例如冻干或喷雾干燥)、辐射、变黄、加热、蒸煮(例如焙烤、煎炸或沸腾)、发酵、漂白或以其它方式经历储存或处理以供日后使用。在一些实施例中，可向采集的烟草喷洒缓冲液(例如偏亚硫酸氢钠缓冲液)以防止绿色植物在本文所述的进一步处理之前变成棕色。其它示例性处理技术描述于例如颁予布林克利等人的美国专利申请公开案第2009/0025739号和颁予科尔曼,III等人的美国专利申请公开案第2011/0174323号，其以引用的方式并入本文中。至少一部分烟草物种的植物可以在采集之前或在采集之后用酶和/或益生菌处理，如2012年4月11日提交的颁予马歇尔等人的美国专利申请案第13/444,272号和2012年7月19日提交的颁予摩尔多维努(Moldoveanu)的美国专利申请案第13/553,222号中所讨论，其以引用的方式并入本文中。
烟草物种的植物的采集部分可以物理方式处理。植物的部分可分成个别部分或块片(例如可从茎秆移除根、可从茎秆移除茎、可从茎秆和/或茎移除叶子、可从花朵的其余部分移除花瓣)。尽管根据本发明可使用烟草植物的任何单一部分或烟草植物的多个部分，但优选使用烟草茎秆、烟草叶子或烟草茎秆和叶子。植物的采集部分可进一步再分成部分或块片(例如切碎、切割、捣碎、粉碎、研磨或碾磨成块片或部分，其特征可以是填充物型块片、颗粒、粒子或细粉)。植物的采集部分可经历外力或压力(例如通过挤压或经历滚筒处理)。举例来说，在某些实施例中，可使用烟草茎秆(独自或与植物的其它部分(例如茎秆和叶子一起)组合)并且在一些实施例中，可经历颁予杜布等人的美国专利申请公开案第2012/0152265号中描述的类型的处理，其以引用的方式并入本文中。
当进行这类处理条件时，植物的采集部分可具有接近其天然水分含量(例如其在刚采集时的水分含量)的水分含量，一种通过向植物的采集部分添加水分而获得的水分含量或由干燥植物的采集部分而产生的水分含量。因此，植物的采集部分可按原样用作烟草产品的组分，或经进一步处理。
根据本发明，处理烟草物种的植物的部分以便以更加可用的(例如更浓的)形式提供其中所含的一种或多种组分(例如糖)。可通过本文中提供的方法提取和/或分离烟草植物或部分其的不同化合物或化合物的混合物。如本文中所使用，“分离组分”或“植物分离物”是从烟草物种的植物或其部分分离的化合物或化合物的复杂混合物。分离组分可以是单一化合物、类似化合物的同源混合物(例如化合物的异构体)或非类似化合物的异源混合物(例如不同类型的多种化合物的复杂混合物)。参见例如以下文献中的分离烟草组分和分离技术的说明：颁予泰勒等人的美国专利申请公开案第2007/0137663号；颁予科尔曼,III等人的美国专利申请公开案第2011/0174323号；颁予科尔曼,III等人的美国专利申请公开案第2011/0259353号；颁予摩尔顿(Morton)等人的美国专利申请公开案第2012/0141648号；颁予杜布等人的美国专利申请公开案第2012/0192880号；颁予杜布等人的美国专利申请公开案第2012/0192882号；颁予伯德等人的美国专利申请公开案第2012/0272976号；颁予伯德,Jr.等人的美国专利申请公开案第2012/0211016号；和颁予杰拉迪等人的美国专利申请案13/647,670，其以引用的方式并入本文中。
根据本发明的一个实施例的可进行以从烟草植物或其部分获得富含糖的提取物的处理步骤的示例性集合的说明呈现于图1中。图1中说明的步骤的具体顺序不应视为限制本发明。功能上与本文中所披露的程序和条件等效的任何对本发明的修改属于本发明的范围内。举例来说，典型分离方法可包括一个或多个过程步骤，如溶剂提取(例如使用极性溶剂、有机溶剂或超临界流体)、色谱(例如制备型液相色谱)、澄清、蒸馏、过滤(例如超滤)、再结晶和/或溶剂-溶剂分配。在一些实施例中，可预先处理烟草植物或其部分例如以释放某些化合物，以便制得可用于更有效分离的所需化合物。在一些实施例中，使用多种方法获得所需化合物。
在一些实施例中，图1中说明的方法可视为包含过程100，其可进行以从烟草植物或其部分获得某些糖。在某些实施例中，根据本发明的方法可视为整体植物组分分离和提取过程，因为个别过程步骤以不排除相同批料中任何其它植物组分的分离或提取的方式提供具体所需植物组分的分离或提取。关于可进行的某些具体类型的处理的示例性细节，参见颁予摩尔顿等人的美国专利申请公开案第2012/0141648号。
如图1中说明的实施例中所示，烟草材料可均质化(110)以提供固浆120和液体含糖提取物130。使提取物130澄清(140)以从其移除其它固体，得到含有淀粉的固体部分150和澄清的含糖提取物160。调节(170)提取物160的pH值并且浓缩(180)，得到富含糖的提取物190。
均质化步骤110包括植物材料的任何类型的处理，其可有效地分解植物材料并且释放其组分部分。具体来说，均质化可指任何可有效破坏或分裂植物细胞壁并且释放植物细胞内所含的流体和其它物质的处理。这类处理可包括使用设备，如磨碎机、挤出机、锤磨机、胶质研磨机、法压壶(French press)等，如颁予摩尔顿等人的美国专利申请公开案2012/0141648中更详细描述，其以引用的方式并入本文中。
在一些实施例中，可在提取溶剂存在下进行均质化步骤110。在此方面，植物材料可经历组合研磨和提取过程，其使植物材料经历研磨作用并且同时使植物材料与提取溶剂接触。或者，可进行均质化步骤并且接着，可使研磨材料与提取溶剂接触。因此，植物材料可在研磨之前、在研磨期间或在研磨之后与提取溶剂组合。
适用于从烟草物质提取组分的示例性技术描述或参考于颁予科尔曼,III等人的美国专利申请公开案第2011/0259353号和颁予伯德,Jr.等人的美国专利申请公开案第2012/0211016号中，其以引用的方式并入本文中。用于根据本文中提供的方法从烟草提取糖的提取溶剂优选是水(即水性溶剂)。其它示例性提取和分离溶剂或载剂包括醇(例如甲醇或乙醇)、烃(例如庚烷和己烷)、乙醚、二氯甲烷、超临界二氧化碳和其组合。
在一些实施例中，溶剂可包括适用于促进从植物材料提取一种或多种具体组分的多种化合物中的任何一种或多种。举例来说，在一些实施例中，提取溶剂可包含选自由以下组成的群组一种或多种材料：共溶剂、清洁剂、表面活性剂、抗氧化剂、氨基酸、缓冲液、蛋白质提取剂、酶、矿物酸和其组合。在一些实施例中，提取溶剂可包含：甘氨酸、磷酸的一种或多种盐(例如作为缓冲液材料)、一种或多种含有亚硫酸氢盐或偏亚硫酸氢盐的化合物、一种或多种第I族或第II族卤化物盐(包括NaCl，例如作为蛋白质提取剂)和/或抗氧化剂化合物(例如抗坏血酸或含有亚硫酸氢盐或偏亚硫酸氢盐的化合物，如偏亚硫酸氢钠(Na2S2O5)硫酸氢钠)。在一些实施例中，提取溶剂可包含缓冲溶液，其可尤其适用于在均质化步骤期间将植物液体组分的pH值维持或以其它方式调节到预定恒定水平。归因于在提取溶剂存在下均质化期间发生的精细混合，应了解，植物液体组分不仅可包含来自植物材料的液体组分，还可包含一定量的提取溶剂。当提取溶剂充当缓冲溶液时，提取溶剂可适当地包括一种或多种中和剂，如例如磷酸钠。
根据一些实施例，可调节提取溶剂的pH值以便使液体含糖提取物中具体植物组分(例如淀粉或糖)的量最大化。举例来说，在某些实施例中，其可适用于将pH值维持在约6.5到约8.0范围内。这类范围可尤其在其中需要使液体含糖提取物的淀粉含量最大化的实施例中适用。在特定实施例中，可保持pH值是约6.8到约7.6，具体来说约7.0到约7.4，并且更具体地说约7.2。在一些实施例中，可能需要在提取期间使赋形剂的添加最小化并且糖提取功效可能在中性pH值(即约7)下是足够的。在一些实施例中，糖提取的功效在略微较高的pH值(即在约6.5到约11的pH值范围内，例如在约8与约10.5之间)下可稍微增加。
提取溶剂优选可与植物材料以特定比率组合以实现所需组分的提取。在一些实施例中，提取溶剂和植物材料可以每1kg生物质约0.1L到约5L提取溶剂的比率组合。在其它实施例中，比率可以是每1kg生物质约0.1L到约4L、约0.1到约3L、约0.1到约2L、约0.1到约1L、约0.2L到约0.8L、约0.3L到约0.7L或约0.4L到约0.6L提取溶剂。在其它实施例中，所述方法可使用每1kg生物质至少约0.1L、至少约0.2L、至少约0.3L或至少约0.4L提取溶剂。在一个实施例中，所述方法可包含每1kg生物质组合约0.5L提取溶剂。
提取过程的条件可变化。在一些实施例中，烟草物种的植物与溶剂组合以形成材料(例如以悬浮液或浆料形式)。在某些实施例中，以材料的总重量计，添加以形成潮湿材料的溶剂的量可以是至少约50重量百分比，或至少约60重量百分比，或至少约70重量百分比。在一些情况下，溶剂的量可描述为至少约80重量百分比或至少约90重量百分比。
在一些实施例中，所得材料可在不同温度和压力下加热。在某些实施例中，将材料加热到高温(例如超过室温)以实现微粒材料中化合物的提取。举例来说，潮湿材料可加热到大于约50℃、大于约60℃、大于约70℃、大于约80℃、大于约90℃、大于约100℃、大于约125℃、大于约150℃、大于约175℃或大于约200℃。在某些实施例中，调节压力和温度使得潮湿材料的温度与大气压下水(或其它溶剂)的沸点相比升高。所属领域的技术人员将知道液体的沸点与其压力有关，并且因此将能够相应地调节压力和温度以引起材料沸腾。
加热可在压力控制和加压环境中进行，但可在不脱离本发明的情况下在通风箱中使用大气压。优选压力容器配备有外加热源，并且还可以配备有用于搅拌的构件，如叶轮。在其它实施例中，使用置放于微波烘箱、对流烘箱中或通过红外线加热来加热的密封容器来进行热处理过程。提供压力控制环境的容器的实例阐述于颁予杜布等人的美国专利申请公开案第2012/0192880号中，其以引用的方式并入本文中。反应混合物在加热过程期间经历的典型压力在约10psig到约1,000psig，通常约20psig到约500psig范围内。
加热步骤可在空气或环境大气中或在受控气氛内进行，如一般惰性气氛。可使用如氮气、氩气和二氧化碳等气体。或者，在某些实施例中，视处理条件的选择和所需反应产物而定，烃气体(例如甲烷、乙烷或丁烷)或碳氟化合物气体也可以提供至少一部分受控气氛。
实现提取所需的时间量部分取决于进行提取的温度和压力。举例来说，在一些实施例中，将材料加热到高温和/或挤压材料可以提高提取率。提取过程的时间范围典型地是至少约30分钟(例如至少约1小时或至少约2小时)并且典型地小于约24小时(例如小于约12小时或小于约8小时)，但可使用其它时间段而不偏离本发明。在一些实施例中，可进行多重提取以从其提取其它化合物。参见例如颁予哈维金-夫伦克尔(Havkin-Frenkel)的美国专利申请公开案第2008/0254149号，其以引用的方式并入本文中。
在烟草材料均质化之后，可将所得材料分离成固浆120和液体含糖提取物130(即从根据本发明处理的植物材料提取的液体)。分离可以任何手段进行，例如粗过滤或其它用于从均质化混合物抽取液体组分的方法。举例来说，螺旋压力机可用于分离这些组分。固浆120通常主要含有植物纤维(或纤维素)和果胶并且在一些实施例中可单独处理，如颁予摩尔顿等人的美国专利申请公开案2012/0141648中所提供，其以引用的方式并入本文中。
在多种实施例中，液体含糖提取物130可呈绿色或棕色汁液形式；然而，应了解，术语“液体含糖提取物”可指任何从植物材料或生体物质提取的液体而与所提取液体的颜色无关。在一些实施例中，提取物130可包含组分，包括(但不限于)蛋白质、肽、糖和/或生物碱。液体含糖提取物典型地包含液体中夹带的一定量的固体(不可溶)材料。视具体实施例而定，提取物可表征为浆料、悬浮液或溶液，其可基于所使用的植物材料的类型、所使用的具体提取溶剂和分离所需的组分来确定。
在均质化和从固浆120分离之后，可如图1的步骤140所说明处理含糖提取物130以使汁液澄清。澄清通常引起移除植物材料中的一些或全部不可溶于含糖提取物的提取溶剂的部分。在一些实施例中，澄清可引起移除提取物130中的额外高分子量组分。澄清步骤提供固体部分150和澄清的含糖提取物160。澄清可以是获得不可溶部分中所需浓度的某些所需植物组分(例如淀粉)和/或可溶部分中所需浓度的某些所需植物组分(例如糖)的重要步骤。参见例如颁予杜布等人的美国专利申请公开案第2012/0152265号中阐述的澄清技术，其以引用的方式并入本文中。
在某些实施例中，澄清包含多个步骤，包括(但不限于)一个或多个化学处理步骤、一个或多个加热步骤、一个或多个过滤步骤、一个或多个其它类型的分离步骤(例如离心和/或沉降)或其某一组合。当澄清包含多个步骤时，应了解，这些多个步骤可按任何次序进行。
在一些实施例中，澄清步骤140可涉及向提取的液体中添加多种材料(即澄清剂)。举例来说，可添加到未经处理的提取液体中的具体澄清剂包括(但不限于)多种盐、石灰、硫和其它化合物，以便使液体稳定或澄清。在某些实施例中，可修改提取物的pH值，例如通过添加适量的酸或碱。适用于这一目的的示例性酸性或碱性材料包括(但不限于)盐酸、磷酸和/或氢氧化钠。在某些实施例中，将提取物130的pH值调节到约7。在一些实施例中，调节提取物的pH值可使液体稳定或澄清。在一些实施例中，调节提取物的pH值可促进其中具体组分(需要的和不需要的)的沉淀，接着可将其移除。
在一些实施例中，所添加的澄清剂可充当絮凝剂，其可促进一种或多种杂质的移除。举例来说，絮凝剂和/或过滤助剂可移除悬浮的粒子和/或溶解的分子或离子。一些常用示例性过滤助剂包括纤维素纤维、珍珠岩、膨润土、硅藻土(“DE”)和其它含硅材料。接着，可通过任何手段(例如过滤、沉淀、离心等)从液体移除絮凝剂和/或过滤助剂。
在某些实施例中，澄清步骤140包含加热提取物。在一些实施例中，可加热液体以起始所需反应，以便使提取物的某些组分澄清和/或溶解或不溶解。提取物的加热温度和时间可变化。在一些实施例中，将提取物130加热到沸腾，其可引起形成额外固体，接着可通过本文中所描述的方法中的任一种将其移除。在一些实施例中，可能需要加热提取物以移除一些溶剂(即浓缩提取物)。举例来说，在一个实施例中，可在通风容器中加热所提取的液体以蒸发一部分水。加热液体的温度和压力可变化。参见例如颁予杜布等人的美国专利公开案第2012/0152265号中所阐述的溶剂移除技术，其以引用的方式并入本文中。
在一些实施例中，澄清步骤140包含将含糖提取物130引入分离设备，如离心机(例如倾析式离心机)。提取物可经离心以将提取物分离成可溶液体部分(渗透物)(即澄清的含糖提取物160)和固体部分150。代表性离心机系统描述于例如颁予贝瑞特(Berit)等人的美国专利第6,817,970号、颁予科尔斯迪特(Kohlstette)等人的美国专利第5,899,845号、颁予泽蒂尔(Zettier)等人的美国专利第5,267,937号、颁予舒尔茨等人的美国专利第4,966,576号和颁予德罗斯特(Droste)等人的美国专利第5,865,719号，其中的每一个皆以全文引用的方式并入本文中。适用于离心的条件可基于例如时间间隔、供应速率、用于排除固体离心块材料的停留时间、操作速度和G力。
在一些实施例中，澄清步骤140包含过滤含糖提取物130。过滤过程可包含使液体通过一个或多个过滤筛网和/或过滤膜以移除所选择的尺寸的颗粒物质(得到保留在过滤材料上或过滤材料中的保留物和通过过滤材料的渗透物)和/或具有超过某一临界值的分子量的提取物的组分。筛网可以例如静止、振动、旋转或其任何组合。过滤器可以是例如压力过滤器或压滤机。在一些实施例中，所使用的过滤方法可包括微过滤、超滤和/或纳米过滤。为了移除固体组分，也可以使用替代性方法，例如离心或沉淀/沉降组分和从液体虹吸，或本文中提出的技术的任何组合。
在一些实施例中，使用超滤，其中使过滤的材料与半渗透膜接触。膜可以是任何类型的，如板框式(具有膜和支撑板的堆叠)、螺旋卷绕式(具有在管周围卷起的膜和支撑材料的连续层)、管状(具有膜界定的核心，进料流动通过所述核心，和外部管状外壳，在其中收集渗透物)或中空纤维(具有若干小直径管或纤维，其中在纤维周围的盒区中收集渗透物)。膜可由任何材料构筑。举例来说，聚砜、聚醚砜、聚丙烯、聚偏二氟乙烯以及乙酸纤维素膜是常用的，但可以在不脱离本文中所述的本发明的情况下使用其它材料。参见例如颁予杜布等人的美国专利申请公开案第2012/0152265号中阐述的超滤技术，其以引用的方式并入本文中。
超滤膜在大范围的孔径(通常在约0.1到约0.001微米范围内)中可供使用。膜更通常由其分子量截止值描述。超滤膜通常分类为具有约103Da到约105Da的数量平均分子量截止值的膜。在实践中，具有超过分子量截止值的分子量的化合物保留于保留物中，并且具有低于截止值的分子量的化合物穿过过滤器进入到渗透物中。超滤方法通常不能移除低分子量有机化合物和离子。
超滤通常是交叉流分离过程。待处理的液体流(进料)沿膜表面成切线流动，分离成穿过膜的一个流(渗透物)和不穿过膜的另一个流(保留物或浓缩物)。超滤系统的操作参数可以改变以达到所需结果。举例来说，可以借助于施加的压力使待过滤的进料混合物与膜接触。跨膜的渗透速率与施加的压力成正比；但是，最大压力可能是有限的。可以调节混合物跨膜表面的流速。温度也可以改变。通常，渗透速率随着温度增加而增加。
市售超过滤系统是易于获得的并且可以用于本发明的超滤方法。举例来说，如密理博公司(Millipore)、实验室、帕尔公司(Pall Corporation)、宝利事公司(Porex Corporation)以及辛德尔过滤(Snyder Filtration)的商业供应商制造各种过滤膜和滤筒和/或过滤系统(例如切向流动式过滤系统)。示例性膜包括(但不限于)和膜以及XL卡匣(来自密理博公司)、 和中空纤维模块(来自实验室)，以及迈科诺大过滤器(Microza filters)和CentramateTM、CentrasetteTM、MaximateTM和MaxisetteTM切向流动式过滤膜卡匣。市售过滤系统包括(但不限于)密理博公司的LabscaleTM切向流动式过滤(TFF)系统和实验室的和切向流动式过滤系统。
根据本发明，可适用的过滤器和/或膜包括分子量截止值小于约100,000Da、小于约75,000Da、小于约50,000Da、小于约25,000Da、小于约20,000Da、小于约15,000Da、小于约10,000Da和小于约5,000Da的过滤器和/或膜。在某些实施例中，使用多阶段过滤过程。这类实施例使用具有不同(典型地，递减)分子量截止值的多个过滤器和/或膜。根据本发明，可依次使用任何数目的过滤器和/或膜。举例来说，可使用50,000Da分子量截止值过滤器进行第一过滤并且可使用5,000Da分子量截止值过滤器进行第二过滤。在某些实施例中，过滤步骤使用陶瓷微过滤器，如具有0.5μm或更小、0.4μm或更小、0.3μm或更小、0.2μm或更小或0.1μm或更小的过滤器尺寸的过滤器。其它适用于本发明的各种需要进行过滤的实施例的过滤手段包括颁予克莱普(Clapp)等人的美国专利案第4,941,484号中所披露的手段，其披露内容以全文引用的方式并入本文中。
在某些实施例中，澄清可产生某一水平的浓度的含糖提取物的液体组分。浓度水平可视包含澄清过程的具体步骤而变化。
在澄清之后，通常调节澄清的含糖提取物160的pH值(图1的步骤170)。可通过添加适量的酸性或碱性物质(如盐酸、磷酸或氢氧化钠)来调节液体浓缩物的pH值。所需pH值可视所需最终产物而变化。在一些具体实施例中，将浓缩提取物的pH值调节到至少约8或至少约8.4。尽管不意图限制本发明，但相信将pH值调节到超过约8.4可有利地引起烟碱和水一起在最终浓缩步骤中传递到馏出物中。因此，可在保留物中浓缩糖同时保持烟碱浓度不变或在一些实施例中，降低。
经过pH值调节的保留物接着经历浓缩(图1的步骤180)以提供浓缩的富含糖的烟草提取物190。可进行浓缩步骤以提供具有既定总固体值的富含糖的烟草提取物。举例来说，在一些实施例中，将保留物浓缩到至少约50重量％、至少约60重量％或至少约70重量％的总固体含量。浓缩方法可变化并且可使用任何能够降低液体量并且因此浓缩提取物中的糖的方法。举例来说，代表性溶剂移除方法包括用于蒸发溶剂的热处理、逆渗透膜处理、喷雾干燥或冷冻干燥。在某些实施例中，可使用逆渗透和/或真空蒸发器以提供富含糖的烟草提取物190。可使用不同温度和压力实现这一浓缩步骤。有利的是，浓缩步骤引起水并且在一些实施例中，相当大部分烟碱的移除。举例来说，富含糖的提取物宜包含小于约2重量％烟碱、小于约1重量％烟碱或小于约0.5重量％烟碱。举例来说，富含糖的提取物可包含约0.1重量％与约2重量％之间的烟碱、约0.1重量％与约1重量％之间的烟碱或约0.1重量％与约0.5重量％之间的烟碱。
在某些实施例中，富含糖的提取物190中的糖是以糖的重量计至少约90％葡萄糖和果糖、以糖的重量计至少约92％葡萄糖和果糖、以糖的重量计至少约95％葡萄糖和果糖、以糖的重量计至少约98％葡萄糖和果糖或以其中糖的重量计至少约99％葡萄糖和果糖(包括以糖的重量计约100％葡萄糖和果糖)。意外的是，在一些实施例中，富含糖的提取物呈现高果糖浓度。举例来说，在某些实施例中，富含糖的提取物中的糖包含约50重量％或更多的果糖。典型地，在没有用于将葡萄糖转化成果糖的处理的情况下，大部分从不同植物获得的天然存在的糖包含较大百分比的葡萄糖(与果糖相比)。当然，如果根据本申请案需要更大百分比的果糖，可借助于其它步骤(例如用异构酶处理)将富含糖的提取物中的某一百分比的葡萄糖转化成果糖。
图2提供用于从烟草植物或其部分获得糖并且将这类糖与根据上文概述和图1中说明的方法获得的富含糖的提取物190组合的另一种方法200。在一些实施例中，可进一步处理从图1的澄清步骤140获得的固体部分150以提供额外的糖。典型地，固体部分150包含某一浓度的淀粉。在某些实施例中，以干重计，固体部分可包含至少约40重量％淀粉。在其它实施例中，以干重计，固体部分可包含至少约50重量％淀粉、至少约60重量％淀粉或至少约70重量％淀粉。在其它实施例中，以干重计，固体部分可包含约40重量％到约95重量％淀粉、约50重量％到约90重量％淀粉或约60重量％到约85重量％淀粉。
可例如使用烘箱、涡流干燥器、急骤干燥技术、喷雾干燥或任何其它合适的干燥方法干燥固体部分以得到干燥的固体。固体部分的干燥温度可变化并且可以是例如超过室温的温度，如高达约90℃、高达约80℃或高达约70℃。在一些实施例中，干燥可以在约40℃到约90℃、约50℃到约80℃或约60℃到约70℃的温度下进行。可将固体部分干燥到所需水分含量，如例如小于约20重量％、小于15重量％或小于约10重量％。在一些实施例中，可接着研磨、碾磨或以其它方式粉碎干燥的固体部分以提供粉末或颗粒状材料。
干燥的固体部分的含量可变化；然而，在某些实施例中，干燥的固体部分包含烟草衍生的淀粉材料，即包含一种或多种多糖的化合物，所述一种或多种多糖含有多个单糖单元。具体来说，烟草衍生的淀粉可以是含有由可水解的α键(即α-1,4-葡萄糖键)连接的多个葡萄糖分子的聚合物。淀粉的数目平均分子量可变化，但典型地可以是至多约50,000Da、至多约40,000Da、至多约30,000Da或至多约20,000Da。在其它实施例中，淀粉的数目平均分子量可以是约500Da到约30,000Da、约1,000Da到约20,000Da或约2,000Da到约10,000Da。
在一些实施例中，可例如通过提取来进一步处理固体部分以提供更纯的烟草衍生的淀粉材料。用于这类进一步处理的示例性方法提供于例如颁予摩尔顿等人的美国专利申请公开案第2012/0141648号中，其以引用的方式并入本文中。
在本发明的某些实施例中，处理(步骤210)干燥的固体部分以将至少一部分其中所含有的淀粉转化成糖。这一转化步骤可以不同方式实现。在一些实施例中，含有淀粉的固体部分150首先在水中沸腾以开始分解淀粉分子。在某些实施例中，沸腾步骤是在酸性pH值下进行。举例来说，溶液的pH值可低于约7、低于约6、低于约5、低于约4、低于约3或低于约2。在一个示例性实施例中，沸腾是在约1.8的pH值下进行。
在一些实施例中，转化步骤210包含使含有淀粉的固体部分150与一种或多种酶接触。所添加的酶的量可变化并且可以在固体部分的约0.01体积％到约5体积％范围内(例如在约0.05％与和约1％之间，例如在约0.1％与约0.5％之间)，但在多种实施例中可在不偏离本发明的情况下使用更多或更少的酶。一种通常用于将淀粉转化成糖的示例性酶是α-淀粉酶。已知不同类型的α-淀粉酶并且可根据本文中提供的方法使用。通常，α-淀粉酶可分解淀粉分子的α-1,4-糖苷键而非α-1,6-糖苷键。淀粉分子的α-1,4-糖苷键的断裂可产生分支链、但短的葡萄糖分子。或者或另外，可使用如淀粉葡糖苷酶和/或木糖异构酶的酶实现这一目的。
在一些实施例中，在转化步骤210(例如酶处理)之前改变固体部分的pH值，使得混合物具有约5与6之间的pH值。举例来说，在一个实施例中，在添加α-淀粉酶之前将混合物到pH值调节到约5.5。在一个实施例中，在添加淀粉葡糖苷酶之前将混合物的pH值调节到约5。类似地，可改变固体部分的温度以用于酶处理。举例来说，酶处理可在高温(例如在约20℃与约100℃之间，如大于约20℃、大于约30℃、大于约40℃、大于约50℃、大于约60℃、大于约70℃、大于约80℃或大于约90℃)下进行。在某些实施例中，α-淀粉酶处理可在高温(例如约98℃)下进行并且淀粉葡糖苷酶处理可在相对较低(但仍较高)温度(例如约37℃)下进行。
酶保持与混合物接触的时间可变化。举例来说，在一些实施例中，酶保持与混合物接触至少约5分钟、至少约15分钟、至少约30分钟、至少约1小时、至少约1.5小时或至少约2小时。在一些实施例中，可在全部或一部分处理时间内搅拌含有酶的混合物。
通常接着过滤所得的包含某一浓度的糖的经过酶处理的材料，例如以便移除酶。举例来说，可通过使经过酶处理的材料通过0.1μm陶瓷膜来移除酶。将在保留物中分离酶并且渗透物将包含所产生的糖。可任选地进一步处理渗透物以例如移除0.1μm渗透物中所含的任何蛋白质(例如在1kDa过滤器上)。接着浓缩(220)并且干燥(例如，如本文所述)渗透物以得到经过处理的固体部分230。可任选地使用本文中提到的任一种澄清技术进一步处理由此产生的固体例如以使材料澄清。
在一些实施例中，根据本文中描述的方法提供的所得经处理的固体部分230可与直接从烟草获得(例如图1-2中所展示的方法)的最终富含糖的提取物组合。尽管如图2中所描绘，两个步骤的最终产物说明为组合(即经处理的固体部分230与富含糖的提取物190组合)，应注意，含有糖的材料可在过程中的不同时间点组合。举例来说，在某些实施例中，经处理的固体部分230可单独制备并且在从澄清的含糖提取物的分离糖的任何阶段(例如在图1-2的步骤170或步骤180处或在步骤180之后)与提取物衍生的糖材料组合。类似地，在一些实施例中，可在从固体部分分离糖的任何阶段(例如在图2的步骤210、220处或在步骤220之后)添加来源于可溶部分的浓缩的含糖材料。
来自图2的组合过程的经组合的富含糖的材料240的总产率可变化。在某些实施例中，组合过程提供每公斤干燥烟草生物质(以干重计)至少约20g葡萄糖、每公斤干燥烟草生物质(以干重计)至少约25g葡萄糖或每公斤干燥生物质(以干重计)或至少约30g葡萄糖的葡萄糖产率。在某些实施例中，组合过程进一步提供每公斤干燥生物质(以干重计)至少约15g果糖、每公斤干燥生物质(以干重计)至少约20g果糖、每公斤干燥生物质(以干重计)至少约25g果糖或每公斤干燥生物质(以干重计)至少约30g果糖的果糖产率(在不存在用于将任一种葡萄糖转化成果糖的异构酶处理的情况下)。
尽管在一些实施例中，直接使用烟草衍生的材料(例如富含糖的提取物190、经处理的固体部分230或经组合的富含糖的材料240)，但可能需要热处理烟草衍生的材料以例如将材料巴氏灭菌(pasteurize)或以其它化学方式改变材料。这一热处理可在本文所描述的方法中的任一种之前或之后(例如在图1的过程100中的步骤和/或图2的过程200中的步骤中的任一个之前或之后)进行，以便从烟草物种的植物分离一种或多种组分。举例来说，可通过混合烟草材料、水与选自由以下组成的群组的添加剂来热处理烟草材料：赖氨酸、甘氨酸、组氨酸、丙氨酸、甲硫氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、精氨酸、二价和三价阳离子、天冬酰胺酶、糖类、酚化合物、还原剂、具有自由硫醇基的化合物、氧化剂(例如过氧化氢)、氧化催化剂、植物提取物和其组合，以形成潮湿的烟草混合物；并且在至少约60℃的温度下加热潮湿的烟草混合物以形成经热处理的烟草混合物。在一个实施例中，在存在水、NaOH和添加剂(例如赖氨酸)的情况下在约88℃下对经处理的烟草提取物热处理约60分钟。这类热处理可以帮助阻止由烟草材料中的天冬酰胺与还原糖的反应产生的丙烯酰胺产出且可以提供一定程度的巴氏灭菌(pasteurization)。参见例如颁予陈(Chen)等人的美国专利公开案第2010/0300463号，其以引用的方式并入本文中。在经热处理的烟草衍生的材料用于本发明的无烟烟草产品中的某些实施例中，产品可以由低丙烯酰胺含量表征。举例来说，在一些实施例中，无烟烟草产品的特征在于小于约500ppb(ng/g)、小于约400ppb、小于约300ppb、小于约200ppb或小于约100ppb的丙烯酰胺含量。
在一种或多种本文中所披露的用于从烟草物种的植物分离一种或多种组分的方法之后，可视需要进一步处理由此获得的任何液体材料。举例来说，烟草材料可经历进一步处理步骤，其可用于代替本文中所描述的其它分离步骤或与本文中所描述的其它分离步骤一起使用。在一些实施例中，使提取物(例如澄清的提取物160、富含糖的提取物190或经组合的材料240)与印迹聚合物或至印迹聚合物接触，如例如颁予巴特查里亚(Bhattacharyya)等人的美国专利公开案第2007/0186940号；颁予里斯(Rees)等人的美国专利公开案第2011/0041859号；和颁予约翰逊等人的美国专利公开案第2011/0159160号；以及2011年5月19日提交的颁予伯德等人的美国专利申请案第13/111,330号中所描述，其皆以引用的方式并入本文中。用分子印迹或非印迹聚合物处理可用于移除提取物中的某些组分，如烟草特异性亚硝胺(TSNA)，包括N'-亚硝基去甲烟碱(NNN)、(4-甲基亚硝胺)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、N'-亚硝基新烟碱(NAT)和N'-亚硝基新烟草碱(NAB)；多环芳烃(PAH)，包括苯并[a]蒽、苯并[a]芘、苯并[b]丙二烯合茀、苯并[k]丙二烯合茀、屈、二苯并[a,h]蒽和茚并[1,2,3-cd]芘；或其它霍夫曼分析物(Hoffmann analytes)。
在一些实施例中，本文中所描述的材料(例如提取物或固体)中的一种或多种可经历调节，以便引起这类材料中所含的化合物经历化学转化作用。举例来说，从烟草物种的植物或其部分获得的烟草材料可经处理以引起化学转化或与其它成分掺合。在一些实施例中，由其获得的烟草衍生的提取物(包括液体和固体部分)可经处理以引起化学转化或与其它成分掺合。烟草材料或其提取物的化学转化或改质可引起烟草材料或提取物的某些化学和物理特性(例如其感官属性)的变化。示例性化学改质方法可通过酸/碱反应、水解、氧化、加热和/或酶促处理进行；并且因此，化合物可经历不同降解反应。示例性化学转化技术阐述于颁予科尔曼,III等人的美国专利申请公开案第2011/0174323号和颁予科尔曼,III等人的美国专利申请公开案第2011/0259353号中，其以引用的方式并入本文中。
在某些实施例中，处理烟草材料或其提取物(包括液体和/或固体部分)以提供降解产物。降解产物是由根据本发明提取和/或分离的化合物产生的任何化合物。降解产物可由这类化合物天然形成或可通过加速降解过程(例如通过添加热和/或化学物质以加速化合物的分解)来产生。这些化合物可例如借助于氧化(例如通过用H2O2或其它氧化剂处理)和/或水解反应降解。
根据本发明获得的富含糖的烟草提取物190、经处理的固体部分230和经组合的富含糖的材料240的形式可变化。典型地，提取物190、固体部分230和经组合的材料240呈固体、液体或半固体或凝胶形式。所得配方可以凝结、无水或纯形式使用。本文中所描述的烟草衍生材料的固体形式可包括喷雾干燥和冻干形式。本文中所描述的烟草衍生材料的液体形式可包括水性或有机溶剂载剂内所含的配方。
富含糖的烟草提取物190、经处理的固体部分230和经组合的富含糖的材料240适用作不同组合物中的材料。举例来说，在一些实施例中，本文中所描述的烟草衍生材料并入烟草组合物(具体来说，并入吸烟物品或无烟烟草产品中的烟草组合物)内。根据本发明，烟草产品合并有烟草与根据本发明的烟草衍生材料(例如提取物190、固体部分230和/或经组合的富含糖的材料240)中的一种或多种的组合。也就是说，烟草产物的一部分可包含根据本发明制备的烟草提取物配方的某种形式。
取决于烟草衍生材料的性质和烟草组合物的类型，向烟草组合物中添加烟草衍生材料或本文中所描述的材料可以多种方式增强烟草组合物。示例性提取物、固体部分和其组合可用于向烟草产品提供香味和/或香气(例如组合物可改变烟草组合物或由其衍生的烟雾的感官特征)。其它提取物、固体部分和其组合可在烟草组合物内发挥功能性目的，如粘结剂或填充剂功能。某些提取物、固体部分和其组合可充当烟草产品中一种或多种传统组分的替代物。
添加有本发明的烟草衍生材料的烟草产品可变化，并且可包括任何经配置或适于向产品用户传递烟草或其某种组分的产品。示例性烟草产品包括吸烟物品(例如香烟)、无烟烟草产品和含有烟碱和/或烟草材料或其它在使用期间不燃烧的植物材料的浮质产生装置。将本发明的富含糖的烟草衍生材料并入烟草产品中可涉及使用烟草材料或至烟草植物材料作为配方的载体，如通过将烟草衍生的富含糖的材料(例如提取物190、固体部分230和/或经组合的富含糖的材料240)吸收到烟草或其它植物材料中，或以其它方式使烟草衍生的富含糖的材料与载剂材料相关联。可充当本发明的配方的载体的烟草类型可变化，并且可包括本文中讨论的烟草类型中的任一种，包括不同处理的烟草材料(例如烟道处理烟草)或其部分(例如烟叶或烟草茎)。添加配方的烟草材料的物理配置也可以变化，并且可包括呈切碎或粒子形式的烟草材料，或呈薄片(例如复原的烟草薄片)形式或呈完整叶片形式。
因此，在一些实施例中，本文中提供的富含糖的烟草衍生材料可用作吸烟物品制造中的组合物。举例来说，根据本发明制备的配方可与壳体材料混合并且作为壳体成分或作为顶部敷料施用于烟草。再者，本发明的配方可在香烟制造过程期间并入香烟过滤嘴(例如过滤嘴塞、包裹塞或接装纸)中或并入香烟包装纸中，优选在内表面上。参见例如颁予杜布等人的美国专利公开案第2012/0192880号中阐述的与吸烟物品中使用的烟草分离物有关的说明和参考文献，其以引用的方式并入本文中。代表性烟草掺合物、非烟草组分和由其制造的代表性香烟还阐述于上文提到的杜布等人的参考文献中。
参考图3，展示呈香烟形式并且具有吸烟物件的某些代表性组分的吸烟物件10，所述吸烟物件可含有本发明的配方。香烟10包括环绕包裹材料16中所含的可吸食填充材料(例如约0.3到约1.0g可吸食填充材料，如烟草材料)的装料或滚筒的大体上圆柱形棒12。棒12通常称为“烟丝条”。烟丝条12的末端开放以暴露可吸食的填充材料。香烟10展示为具有一个任选的施用于包裹材料16的条带22(例如包括成膜剂(如淀粉、乙基纤维素或海藻酸钠)的印刷涂层)，并且所述条带以与香烟的纵轴横切的方向围绕香烟棒。条带22可印刷在包裹材料(即面向可吸食的填充材料)的内表面上，或不太优选的，在包裹材料的外表面上。
在烟丝条12的一端是燃烧端18，并且在嘴端20安置过滤嘴元件26。过滤嘴元件26与烟丝条12的一端相邻安置，使得过滤嘴元件与烟丝条以端对端关系轴向对准，优选彼此邻接。过滤嘴元件26可具有大体上圆柱形形状，并且其直径可实质上等于烟丝条的直径。过滤嘴元件26的末端允许空气和烟雾通过。
通风或空气稀释的吸烟物件可具有任选的空气稀释构件，如一系列穿孔30，其中的每一个延伸穿过倾斜材料和包裹塞。任选的穿孔30可通过所属领域的技术人员的已知的不同技术制造，如激光穿孔技术。或者，可使用所谓的离线空气稀释技术(例如通过使用多孔纸张包裹塞和预先打孔的接装纸)。本发明的配方可并入吸烟物件的任一种组分内，包括(但不限于)作为烟草装料的组分、作为包裹纸的组分(例如包括在纸内或涂在纸张的内部或外部上)、作为粘着剂、作为过滤嘴元件组分和/或在位于吸烟物件的任何区域中的胶囊内。
本发明的配方还可以并入浮质产生装置中，所述浮质产生装置含有不打算在使用期间燃烧的烟碱和/或烟草材料(或其某一部分或组分)，包括所谓的“电子烟”。这些类型的吸烟物品中的一些使用可燃燃料来源，其经燃烧以提供浮质和/或加热形成浮质的材料。其它使用电池供电的加热元件来加热浮质形成组合物。描述产生调味蒸气、可见浮质或调味蒸气与可见浮质的混合物的类型的吸烟物品的示例性参考文献包括颁予杜布等人的美国专利公开案第2012/0192880号中阐述的文献，其以引用的方式并入本文中。
本发明的配方可并入无烟烟草产品中，如松散湿鼻烟(例如小鼻烟)；松散干燥鼻烟；咀嚼烟草；粒化烟草块片；挤压或成型烟草带、块片、杆、圆筒或棒；精细粉碎的研磨粉末；粉末状块片和组分的精细粉碎或研磨的聚结物；片状块片；模制模制块片；胶；胶布状薄膜卷；可易于溶于水或水分散的薄膜或条带；可熔组合物；口含片；片剂；或具有外壳和内部区域的胶囊状材料。不同类型的无烟烟草产品描述或参考于颁予杜布等人的美国专利公开案第2012/0152265号中，其以引用的方式并入本文中。
参考图4，展示包含本发明的配方的代表性小鼻烟类型的烟草产品。具体来说，图4说明具有水可渗透外袋42的无烟烟草产品40，所述外袋含有无烟烟草组合物44。烟草产品中的任一种组分可包含本文所述的烟草衍生材料(例如袋内衬的内部或外部或其中所含的无烟烟草组合物的一部分)。
可受益于使用本发明的配方的多种示例性无烟烟草组合物包含切碎的或颗粒状烟草材料，其可充当本发明的富含糖的烟草衍生材料的载体。本发明的无烟烟草组合物还可以包括水可溶聚合粘结剂材料和任选的其它成分，其提供在使用期间在口腔中缓慢崩解的可溶组合物。在某些实施例中，无烟烟草组合物可包括脂质组分，其提供在口腔中熔融(相较于仅溶解)的可熔组合物，如颁予坎特雷尔等人的美国专利公开案第2012/0037175号中阐述的组合物，其以引用的方式并入本文中。
在一个具体无烟烟草产品实施例中，将本发明的组合物添加到非烟草植物材料中，如选自马铃薯、甜菜(例如糖用甜菜)、谷类、豌豆、苹果等的植物材料。非烟草植物材料可以经处理的形式使用。在某些优选实施例中，非烟草植物材料可以经提取形式使用，并且因此，从材料移除至少一部分某些溶剂可溶组分。非烟草提取植物材料通常是高度提取的，意指已移除植物材料中大量的水性可溶部分。参见例如颁予比森等人的美国专利公开案第2011/0247640号，其以引用的方式并入本文中。
其它成分可与本发明的无烟烟草组合物掺合或以其它方式并入本发明的无烟烟草组合物内。成分可以是人工的，或可以获自或来源于草本或生物来源。示例性类型的成分包括盐(例如氯化钠、氯化钾、柠檬酸钠、柠檬酸钾、乙酸钠、乙酸钾等)、天然甜味剂(例如果糖、蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、香草精、乙基香草醛葡糖苷、甘露糖、半乳糖、乳糖等)、人工甜味剂(例如蔗糖素、糖精、阿斯巴甜糖(aspartame)、乙酰舒泛K(acesulfame K)、纽甜(neotame)等)、有机和无机填充剂(例如谷物、经处理的谷物、蓬松谷物、麦芽糊精、右旋糖、碳酸钙、磷酸钙、玉米淀粉、乳糖、甘露糖醇、木糖醇、山梨醇、精细粉碎的纤维素等)、粘合剂(例如聚维酮、羧甲基纤维素钠和其它经改质的纤维素类型的粘合剂、海藻酸钠、三仙胶、基于淀粉的粘合剂、阿拉伯胶(gum arabic)、卵磷脂等)、pH值调节剂或缓冲剂(例如金属氢氧化物，优选是碱金属氢氧化物，如氢氧化钠和氢氧化钾，以及其它碱金属缓冲液，如金属碳酸盐，优选是碳酸钾或碳酸钠，或金属碳酸氢盐，如碳酸氢钠等)、着色剂(例如染料和颜料，包括焦糖染色剂和二氧化钛等)、保湿剂(例如丙三醇、丙二醇等)、发泡材料(如某些酸/碱组合物)、口腔护理添加剂(例如百里香油(thyme oil)、桉树油(eucalyptus oil)和锌)、防腐剂(例如山梨酸钾等)、糖浆剂(例如蜂蜜、高果糖玉米糖浆等)、崩解助剂(例如微晶纤维素、交联羧甲纤维素钠、交联聚维酮、羟基乙酸淀粉钠、预胶凝玉米淀粉等)、调味剂和调味混合物、抗氧化剂和其混合物。示例性囊封添加剂描述于例如颁予阿奇利的WO2010/132444中，其已预先以引用的方式并入本文中。还参见颁予亨特等人的美国专利公开案第2012/0055494号和颁予伯德等人的美国专利公开案第2012/0199145号中阐述的无烟烟草成分，其以引用的方式并入本文中。
并入烟草组合物或烟草产品内的本发明的富含糖的烟草衍生材料的量可取决于富含糖的烟草衍生材料的所需功能、富含糖的烟草衍生材料的化学组成和添加富含糖的烟草衍生材料的烟草组合物的类型。添加到烟草组合物中的富含糖的烟草衍生材料的量可变化，但以添加组合物的烟草组合物的总干重计，通常将不超过约50重量百分比。举例来说，以烟草组合物的总干重计，添加到烟草组合物中的富含糖的烟草衍生材料的量可在约0.25到约25重量百分比或约1到约10重量百分比范围内。
尽管通常描述在烟草组合物的情形下使用这类富含糖的烟草衍生材料，但应注意，这类配方可适用于许多其它类型的组合物中。举例来说，本发明的富含糖的烟草材料可用于食品或饮料中，或以其它方式并入打算用于口服食用的膳食补充剂中。其它用途包括化妆品和医药组合物。
实验
本发明的各方面由以下实例更完全地说明，阐述其以说明本发明的某些方面并且不视为限制本发明。
实例1
通过添加水以处理烟叶并且使经处理的烟叶浆料浸泡过夜(约20小时)来形成浆料。通过粉碎机使浆料均质化并且传递到水平螺旋压力机中用于液体提取，得到棕色液体含糖提取物。通过在0.1μm陶瓷过滤器上使用切向流动过滤处理并且用水洗涤来使提取物澄清。使渗透物冷却并且经历使用切向流动过滤的1kDa超滤，并且接着使用逆渗透过滤(使用逆渗透膜)浓缩。添加NaOH以将提取物的pH值调节到约8.4或更高。使用釜式真空蒸发器分批浓缩样品，得到三批富含糖的提取物。在首先的两个批次中，注意到未从提取物移除烟碱和水。重新调节第三批次的pH值使其高于8.4，以便允许从提取物移除烟碱和水(得到具有0.5重量％烟碱的样品)。由此获得的三个批次分别具有54％、67％和61％的总固体值。经组合的提取物的复合物样品具有67.7重量％的总固体值和1.57重量％的烟碱浓度。
实例2
通过向经处理的烟叶中添加热水并且使经处理的烟叶浆料浸泡过夜(约20小时)来形成浆料，得到比实例1中颜色更深的水。通过粉碎机使浆料均质化并且传递到水平螺旋压力机中用于液体提取，得到棕色液体含糖提取物。通过在0.1μm陶瓷过滤器上使用切向流动过滤处理并且用水洗涤来使提取物澄清。渗透物经历使用切向流动过滤的1kDa超滤并且接着经历逆渗透过滤以浓缩。添加NaOH以将提取物的pH值调节到约8.4或更高。使用釜式真空蒸发器分批浓缩样品。经组合的提取物的复合物样品具有85.77重量％的总固体值和0.79重量％的烟碱浓度。
实例3
通过添加水以处理烟叶并且使经处理的烟叶浆料浸泡过夜(约20小时)来形成浆料。通过粉碎机使浆料均质化并且传递到水平螺旋压力机中用于液体提取，得到棕色液体含糖提取物。通过在0.1μm陶瓷过滤器上使用切向流动过滤处理并且用水洗涤来使提取物澄清。渗透物经历使用切向流动过滤的1kDa超滤并且接着经历逆渗透过滤以浓缩。添加NaOH以将提取物的pH值调节到约8.4或更高。使用釜式真空蒸发器分批浓缩样品。视需要进行pH值调节以在开始真空蒸发之前将批料的pH值保持在或高于8.4。经组合的提取物的复合物样品具有84.23重量％的总固体值和1.24重量％的烟碱浓度。
实例4
收集烟草植物并且通过在粉碎机中向植物中添加水来均质化。接着将均质化混合物传递到水平螺旋压力机中用于液体提取，得到液体含糖提取物。使提取物冷却并且通过添加NaOH调节到约pH 7.5。通过在0.1μm陶瓷过滤器上使用切向流动过滤处理来使含糖提取物澄清。渗透物经历1kDa超滤并且接着经历逆渗透过滤以浓缩。添加NaOH以将提取物的pH值调节到高于8.4。使用釜式真空蒸发器浓缩样品，得到富含糖的提取物。提取物的总固体值是84％并且烟碱含量是0.5％。
实例5
收集烟草植物并且通过在粉碎机中向植物中添加缓冲液(75mM甘氨酸，pH 10)来均质化。接着将均质化混合物传递到水平螺旋压力机中用于液体提取，得到液体含糖提取物。使提取物冷却并且通过添加NaOH调节到约pH 7.5。通过使提取物穿过倾析器使含糖提取物第一次澄清。向上清液中添加过滤剂(硅藻土)，搅拌混合物15分钟并且接着穿过压滤器。通过在0.1μm陶瓷过滤器上使用切向流动过滤处理再次使滤液澄清。渗透物经历1kDa超滤并且接着经历逆渗透过滤以浓缩。添加NaOH以将提取物的pH值调节到高于8.4。使用釜式真空蒸发器浓缩样品，得到富含糖的提取物。提取物的总固体含量是72.84％并且烟碱含量是0.67％。
实例6
收集烟草植物并且通过在粉碎机中向植物中添加水来均质化。接着将均质化混合物传递到水平螺旋压力机中用于液体提取，得到液体含糖提取物。提取物分批供应到釜中，其中每个批次煮沸和蒸煮约30分钟，产生固体，通过滤网将其移出。通过在0.1μm陶瓷过滤器上使用切向流动过滤处理来使经组合的提取物再次澄清。渗透物经历1kDa超滤并且接着经历逆渗透过滤以浓缩。添加NaOH以将提取物的pH值调节到高于8.4。使用釜式真空蒸发器浓缩样品，得到富含糖的提取物。提取物的总固体值是61.30％。
实例7
收集烟草植物、切割并且通过在粉碎机中向植物中添加缓冲液(75mM甘氨酸，pH10)来均质化。接着将均质化混合物传递到水平螺旋压力机中用于液体提取，得到液体含糖提取物。通过添加NaOH将提取物的pH值调节到约7.1。向上清液中添加过滤剂(硅藻土)，搅拌混合物15分钟并且接着穿过压滤器。通过500kDa超滤接着1kDa超滤使滤液再次澄清，并且接着经历逆渗透过滤以浓缩。添加NaOH以将提取物的pH值调节到高于8.4。使用釜式真空蒸发器浓缩提取物，得到富含糖的提取物，其代表性总固体含量是88％。
实例8
收集烟草植物，从茎秆去除叶子，并且通过在粉碎机中向叶子中添加缓冲液(75mM甘氨酸，pH 10.5)来使叶子均质化。接着将均质化混合物传递到水平螺旋压力机中用于液体提取，得到液体含糖提取物。通过在0.1μm陶瓷过滤器上使用切向流动过滤处理来使提取物澄清。向滤液中添加过滤剂(硅藻土)，搅拌混合物15分钟并且接着穿过压滤器。使用1kDa超滤使所得液体再次澄清，并且接着经历逆渗透过滤以浓缩。添加NaOH以将提取物的pH值调节到高于8.4。使用釜式真空蒸发器浓缩提取物，得到富含糖的提取物，其代表性总固体含量是88％。
实例9
通过将茎秆和根部从地面拉出来收集烟草植物并且使用低压水来清洁根部。使烟草材料通过切碎机并且通过在粉碎机中向切碎的材料中添加水来使材料均质化。接着将均质化混合物传递到水平螺旋压力机中用于液体提取，得到液体含糖提取物。通过在0.1μm陶瓷过滤器上使用切向流动过滤处理来使提取物澄清。使用1kDa超滤使滤液再次澄清，并且接着通过逆渗透过滤来浓缩。添加NaOH以将提取物的pH值调节到高于8.4。使用釜式真空蒸发器浓缩提取物，得到富含糖的提取物，其代表性总固体含量是60.74％。
实例10
收集烟草植物，从茎秆去除叶子，并且通过在粉碎机中向叶子中添加缓冲液(75mM甘氨酸，pH 10.5)来使叶子均质化。接着将均质化混合物传递到水平螺旋压力机中用于液体提取，得到液体含糖提取物。向提取物中添加过滤剂(硅藻土)，搅拌混合物15分钟并且接着穿过压滤器。通过500kDa超滤接着1kDa超滤使滤液再次澄清，并且接着经历逆渗透过滤以浓缩。添加NaOH以将提取物的pH值调节到高于8.4。使用釜式真空蒸发器浓缩提取物，得到富含糖的提取物，其代表性总固体含量是82.07％。
实例11
收集烟草茎秆，切碎并且通过在粉碎机中向植物中添加水来均质化。接着将均质化混合物传递到水平螺旋压力机中用于液体提取，得到液体含糖提取物。通过在0.1μm陶瓷过滤器上使用切向流动过滤处理来使提取物澄清。使用1kDa超滤使滤液再次澄清，并且接着通过逆渗透过滤来浓缩。添加NaOH以将提取物的pH值调节到高于8.4。使用釜式真空蒸发器浓缩提取物，得到富含糖的提取物，其代表性总固体含量是92.11％。
实例12
收集烟草植物，从茎秆去除叶子，并且通过在粉碎机中向叶子中添加水使叶子均质化。接着将均质化混合物传递到水平螺旋压力机中用于液体提取，得到液体含糖提取物。在0.1μm陶瓷过滤器上使用切向流动过滤处理提取物，得到滤液和保留物。将保留物与水一起添加到真空釜中并且用HCl将所得混合物调节到约pH 1.8。使保留物混合物沸腾以使其中所含的淀粉分解约6小时。可添加酶(例如淀粉葡糖苷酶和/或α淀粉酶)以使淀粉更彻底地分解成葡萄糖。在0.1μm陶瓷过滤器上使用切向流动过滤处理釜蒸煮的混合物。接着通过1kDa超滤处理由此获得的渗透物并且通过逆渗透过滤来浓缩。将釜蒸煮材料(即包含转化成葡萄糖的淀粉)与提取的糖材料组合并且再次通过1kDa超滤处理组合溶液并且使用逆渗透过滤来浓缩。添加NaOH以将渗透物的pH值调节到高于8.4。使用釜式真空蒸发器浓缩样品，得到总固体含量是90.1％的富含糖的提取物。
实例13
收集烟草植物，从茎秆去除叶子，并且通过在粉碎机中向叶子中添加水使叶子均质化。接着将均质化混合物传递到水平螺旋压力机中用于液体提取，得到液体含糖提取物。在0.1μm陶瓷过滤器上使用切向流动过滤处理提取物，得到滤液和保留物。添加水以由保留物制得30％固体溶液。使用HCl将混合物的pH值调节到1.80并且使经pH值调节的混合物沸腾4小时(视需要添加pH 1.80水以保持恒定液体体积)。将pH值进一步调节到5.5并且添加0.1体积％的量的α-淀粉酶。温和搅拌混合物2小时，随后将pH值调节到5.0，将混合物加热到37℃并且向混合物中添加0.5体积％的量的淀粉葡糖苷酶。
所得混合物通过0.1μm陶瓷过滤器以保留和移出酶并且通过1kDa超滤来处理渗透物。通过逆渗透过滤和真空过滤来浓缩渗透物，得到富含糖的提取物。
所属领域的技术人员将想到与本发明有关的本发明许多变体和其它实施例，其具有前述说明中所呈现的教示内容的益处。因此，应理解，本发明不限于所公开的特定实施例并且希望其变体和其它实施例包括于所附权利要求书的范围内。尽管本文中使用了特定术语，但所述术语仅在通用和描述性意义上使用，而不用于限制目的。

Claims (31)

1.一种用于从烟草物种的植物或其部分制备富含糖的提取物的方法，其包含：
接收所述烟草物种的植物材料；
使所述植物材料与溶剂在足以从所述植物材料将一种或多种糖提取到所述溶剂中并且形成液体含糖提取物的时间和条件下接触，或在不存在添加液体的情况下挤压所述植物材料并且收集由所述被挤压的植物材料释放的液体含糖提取物；
从所述液体含糖提取物分离固体植物材料；
使所述液体含糖提取物澄清以形成澄清的含糖提取物和固体部分；
将所述澄清的含糖提取物的pH值调节到至少pH8；和
分离所述澄清的含糖提取物，得到以干重计，包含至少10％果糖和葡萄糖的富含糖的提取物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述烟草物种的植物材料包含绿色植物材料、泛黄的植物材料、经处理的植物材料或其组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含浓缩所述澄清的含糖提取物以提供浓缩的富含糖的提取物。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述浓缩的富含糖的提取物呈液体、半固体或固体形式。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述浓缩步骤提供具有至少50％的总固体含量的浓缩的富含糖的提取物。
6.根据权利要求3所述的方法，其中所述浓缩是使用逆渗透、真空蒸发和大气压加热中的一种或多种进行。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在所述方法的任何步骤中添加一种或多种组分以移除颜色、气味、味道、生物碱、金属或其组合。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述一种或多种组分是选自由以下组成的群组：活性碳、树脂、粘土、螯合剂、分子印迹聚合物、非印迹聚合物或其组合。
9.根据权利要求1所述的方法，其中以干重计，所述富含糖的提取物包含至少20％果糖和葡萄糖。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶剂包含水。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述澄清步骤包含过滤所述液体含糖提取物。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述过滤包含微过滤、超滤和纳米过滤中的一种或多种。
13.根据权利要求1所述的方法，其中在不存在用于将葡萄糖的任何部分转化成果糖的任何其它处理的情况下，所述至少10％果糖和葡萄糖包含至少50重量％果糖。
14.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含
处理从所述澄清步骤获得的所述固体部分以将其中所含有的淀粉的至少一部分转化成糖，以便得到经处理的固体部分；和
浓缩所述经处理的固体部分。
15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包含组合所述经处理的固体部分与所述富含糖的提取物。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述处理步骤包含在酸性pH值下加热所述固体部分和向所述固体部分中添加一种或多种酶中的一个或两个。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述一种或多种酶是选自由以下组成的群组：α-淀粉酶、淀粉葡糖苷酶和木糖异构酶。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述加热包含沸腾。
19.根据权利要求14所述的方法，其进一步包含在所述浓缩之前过滤所述经处理的固体部分。
20.根据权利要求14所述的方法，其中所述浓缩步骤提供呈液体、半固体或固体形式的产物。
21.一种富含糖的提取物，其是根据权利要求1到20中任一权利要求所述的方法获得。
22.根据权利要求21所述的富含糖的提取物，其中所述提取物包含小于2重量％烟碱。
23.一种用于吸烟物件、无烟烟草产品或浮质产生装置中的烟草组合物，其包含根据权利要求21所述的富含糖的提取物。
24.一种膳食补充剂，其包含根据权利要求21所述的富含糖的提取物。
25.一种食品，其包含根据权利要求21所述的富含糖的提取物。
26.一种饮料，其包含根据权利要求21所述的富含糖的提取物。
27.一种个人护理物品，其包含根据权利要求21所述的富含糖的提取物。
28.一种医药产品，其包含根据权利要求21所述的富含糖的提取物。
29.一种宠物食品，其包含根据权利要求21所述的富含糖的提取物。
30.根据权利要求1所述的方法，其中在不存在用于将葡萄糖的任何部分转化成果糖的任何其它处理的情况下，所述至少10％果糖和葡萄糖包含至少40重量％果糖。
31.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶剂包含缓冲液。
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