DE1915785A1 - Verfahren zur Verarbeitung von Tabak - Google Patents

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25» März 1969

American Chemosol Corporation, New York/USA Verfahren zur Verarbeitung von Tabak

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Tabak und richtet sich insbesondere auf ein Verfahren, um Tabak derart zu verarbeiten, daß verschiedene unerwünschte Bestandteile, insbesondere Benzopyren, die im Bauch enthalten sind oder durch Pyrolyse entstehen, quantitativ reduziert werden können· Insbesondere richtet sich die Erfindung auf die Behandlung von Tabaken, die in Hauchwaren, wie Zigaretten, Zigarven und Pfeifentabak enthalten sind. Ein wesentlicher Vorteil der Tabakbehandlung gemäss der vorliegenden Erfindung ist in der Praxis darin zu sehen, daß die Karzinogeniaität des Bauches vermindert wird. Um die Erfindung besser verständlich zu machen und ihre Vorgeschichte zu erläutern, sollen zuerst bestimmte Faktoren einer näheren Betrachtung unterzogen werden und zwar

a) Krebs als Krankheit

b) die Art der Stoffe, die nach Aussagen von Fachleuten krebserregend sind;

o) der Zusammenhang zwischen Bauchen und Krebs entsprechend der Annahme bedeutender Wissenschaftler;

d) die verschiedenen Iheerien über die Entstehung von Krebs und

e) die allgemein anerkannten Xierversuehsverfahren zur Feststellung der Wirksamkeit von krebeerregenden Substanzen und der Wirk-

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samkeit von Verfahren zur Verringerung der Krebsgefahr.

Die Erfindung beschäftigt sich also mit den krebserregenden Eigenschaften bestimmter Bestandteile des Rauches. Daher sind Kenntnisse über Substanzen, von denen angenommen werden kann, das sie kfebserregend sind, sowie über ihre Aktivität im Zusammenhang mit dem Rauchen eine grundlegende Voraussetzung für das Verständnis dieser Erfindung. Die Bedeutung der Ergebnisse, die aufgrund dieser Erfindung erzielt werden konnten, werden anhand von vergleichenden Resultaten mit bestimmten anerkannten lestverfahren erläutert, insbesondere anhand von ⁿNagetierⁿ-Versuchen. Zu Beginn wird ein Rückblick auf krebserregende Substanzen ψ und Krebsversuche gegeben.

Krebs ist die bösartige Entartung von pathologisch veränderten Zellen, die lokal beginnt, dann auf die umliegenden Gewebe übergreift und durch das Blut oder die Lymphgefässe im Körper verbreitet wird. Solche pathogene Zellen können Tumore in entfernten Körperteilen hervorrufen, die man als Metastasen bezeichnet. Der gesamte Organismus kann auf diese Weise befallen werden, je nach Bösartigkeit, Lokalisierung und Grosse des Tumors.

Es konnte nachgewiesen werden, daß bestimmte chemische Reizstoffe, insbesondere jene, die chronische Reaktionen hervorrufen, Krebs verursachen können. Ferner ist heute allgemein anerkannt, dass Rauchwaren und vor allem Zigaretten solche krebserregende Substanzen enthalten. Dieser Umstand wird in einem Bericht des Advisory Committee to the Surgeon General of the Public Healti Service,mit dem Titel "Rauchen und Gesundheit", Public Health Service Publication Ko. 1103 ("Surgeon General's Report"), eine umfassende Untersuchung über den Zusammenhang zwischen Rauchen und verschiedenen Krankheiten, einschliesslich Krebs eindeutig bestätigt.

Es ist bekannt, daß der Zigarettenrauch eine heterogene Mischung von verschiedenen Substanzen ist, einschliesslich von Spuren an nicht kondensierten Dämpfen und Gasen. Wenn der Rauch in den Mund gelangt, ist er ein konzentriertes Aerosol, das sich aus Millionen, imi mili&Een f€tsia©r Geliehen Ia der

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von 0,5 Mikron pro Kubikzentimeter zusammensetzt.

Im allgemeinen werden die chemische Zusammensetzung und die biologischen Eigenschaften des Hauches untersucht, indem dieser in eine Partikel- und Gas-Phase unterteilt wird, wobei die gasförmige Phase oft noch weiter in jene Substanzen, die bei der !Temperatur flüssiger Luft kondensieren und jene, die nicht kondensieren, unterteilt wird. Sie grosse Menge an Substanzen, die für die Untersuchung der chemischen Bestandteile notwendig sind, werden auf Bauchmaschinen vorbereitet, auf denen zahlreiche Zigaretten gleichzeitig in einer Weise, die die durchschnittlichen Hauellgewohnheiten simuliert abgeraucht werden. Ein gelblich-braunes Kondensat, das als Tabakteer bekannt ist, wird in lallen, die bei der !Temperatur von Trockeneis (-7O⁰C) oder bei der Temperatur flüssigen Stickstoffes (-196⁰O) gekühlt werden, aufgefangen. Der Teer enthält daher alle Bestandteile der Partikel- und der Gas-Phase.

Im allgemeinen beträgt die Teermenge beim Hauchen einer Zigarette zwischen 3 und 400 Milligrann, wobei die Menge je nach Srenn- und Kondensierbedingungen, Zigarettenlänge, Verwendung eines Filters, Porosität des Zigarettenpapiers, Tabakgehalt und Gewicht und Art des Tabaks variirt. Ungefähr 500 Verbindungen konnten sowohl während der Partikelphase als auch während der Gasphase des Hauches gezählt und identifiziert werden. Die Bestandteile während der Partikelphase umfassen u. a. höhere polycyclisch« aromatische aliphatisch« und alicyclische Hydrokarbonate, Terpene und isoprenoide Hydrokarbonate, Alkohole und Ester, Sterole, Aldehyde und Ketone, Säuren, Phenole und Polyphenole, Alkaloide, Stickstoffbasen, heterocyclische Verbindungen, Aminosäuren und anorganische chemische Stoffe, wie Arsen, Kalium und einige Metalle.

Zahlreiche, im Zigarettenrauch gefundene Verbindungen haben bislang keine kasinogene Wirkung gezeigt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß Abarten der polycyclisehen Kohlenwasserstoffe und heterocyclischen Analoge, Krebs bei Mäusen und Hatten, sowohl bei Aufbringung auf die Haut als auch bei subkutaner Injektion erzeugen, ein Testverfahren, welches, wie

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r noch im einzelnen geseigt werden wird, ein übliches Verfahr ,3. zur Feststellung der Karzinogenizität ist und die gleiche Gültigkeit hinsichtlich der Erzeugung von Krebs bei Menschen hat.

^r Surgeon's General's Report führt die folgenden sieben polycyclischen Verbindungen an, die im Zigarettenrauch isoliert ,.~rden und karzinogene Eigenschaften aufweisen:

Vx.rbindung

Struktur

Earzinogenizität

Menge /1000 Zigaretten

. Benzo(a)pyren

2. Dibenzo(a,i)pyren

0.02-10

· Dibenzo(a,h)anthracen

-.. Benzo (c) phenanthren 5· Dibenz(a,3)acridin

5. Sibenz(a,h)acridin

7. 7E-Dibenzo(c,g)carbazol

nicht' bekannt

2.7

0.1

Ό.7

v+++ sehr stark karzinogen τ++ ßtark karzinogen

++ massig karzinogen
■+ schwach karzinogen

Ι1Π98Β0/ 1 0OA

S " ■ ■ "

Sie oben genannte Verbindung Nr. 1, Benzopyren (tritt als 1,2-Benzopyren auf, wird auch 3»4-Benzopyren oder Benzoepyren, 4,5 Senzpyren genannt), ist eine der am stärksten karzinogenen Substanzen, die im Tabakrauch gefunden wurden und tritt in grosseren Mengen als irgendeine andere Verbindung, die bisher ermittelt werden konnte, auf. Diese Substanz ist schon seit einiger Zeit als karzinogen erkannt, da sie auch in Kohlenteer, d. h. den bei der Karbonisierung von Kohle entstehenden leer, vorhanden ist·

Da die Reaktion der meisten menschlichen Gewebe auf exogene Paktoren qualitativ jenen Reaktionen, die bei Versuchstieren beobachtet werden, ähnlich ist, wird es als sehr wahrscheinlich angenommen, dass die menschlichen Gewebe ebenfalls von der karzi*· nogenen Wirkung einiger polycyclischer aromatischer Kohlenwasserstoffe, die im Tierversuch Krebs verursachen, beeinflusst werden. Dies trifft vor allem für jene Gruppen von chemischen Verbindungen zu, die bei mehreren Tiergattungen Krebs verursachen. Mehrere polycyclisch^ aromatische Kohlenwasserstoffe, die im Tabakrauch vorhanden sind und insbesondere Benzo(a)pyren fallen in diese Kategorie, da sie bei den meisten untersuchten Tiergattungen, eine karzinogene Wirkung enthalten.

Im Surgeon General¹S Report wird über eine interessante Erscheinung berichtet. Die Gesamtmenge an Teer von Zigaretten hat ungefähr 40 Mal stärkere karzinogene Wirkung als das Benzo (a) pyren, das im leer vorkommt· Die übrigen im Tabakrauch gefundenen karzinogenen Stoffe sind, bis möglicherweise auf eine Ausnahme, weniger wirksam als Benzopyren und auch nur in geringeren Mengen vorhanden. Es scheint also, daß es zu einer synergistischen Wirkung bei der Entstehung von karzinogener Aktivität kommt.

konnte gezeigt werden, daß verschiedene Stoffe, die im

General⁹β Report ale "Kokarsinogen¹¹ bezeichnet werden, da sie selbst nicht karzinogen sind» die krebserregenden Eigeneciiaften von bekannten karzinogenen Stoffen verstärken.

Auseerd·» kommt es a&eehei&e&d eu einer aynergistischen Wirkung verschiedener laterasliwelliger karzinogener Stoffe In den «Cabakkond©ae&t«m₉ &ft« w&iireoiieinliok die kariinogtn· Wirkung vtr-

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stärken.

Es konnte gezeigt werden, daß fast jede Gattung, die entsprechenden Versuchen unterzogen wurde» auf die Wirkung von bestimmten poly cyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, die im Zigarettenrauch gefunden wurden, vor allem Benzopyren, und die aufgrund von Versuchen mit Nagetieren als karzinogen angesprochen werden müssen,. anfällig sind. Im Surgeon General's Report wird angegeben, daß die Haut von Musen auf karzinogene Kohlenwasserstoffe besonders empfindlich anspricht und das man daher Mäuse als Testobjekte zu bevorzugen hat. Es kann daher vorausgesetzt werden, daß dieselben poly cyclischen Kohlenwasserstoffe auch in einem oder in mehreren Menschlichen Geweben, mit denen sie in Kontakt kommen, eine karzinogene Wirkung entfalten.

Obwohl aus dem Surgeon General's Report offenbar hervorgeht, daß im Vergleich zu anderen Bauchmethoden, wie z„ B. Zigarren oder Pfeifen, das Zigarettenrauch am gesundheitsschädlichsten ist -, ist doch offensichtlich, daß verschiedene karzinogene Stoffe in jedem Tabakrauch vorhanden sind. Daher betrifft die vorliegende Erfindung die Verminderung der Karzinogen! si tat» die das Hauchen von Tabak im allgemeinen mit sich bringt, im folgenden als "Karzinogenizität" definiert, oder zu mindestens die Verminderung einer Substanz, die beim Bauchen von Tabak gefunden wird und allgemein als karzinogen anzusprechen ist« Aus praktischen Gründen wird im Hahraen der vorliegenden Erfindung nur auf das Zigarettenrauchen verwiesen, da dieses zweifellos die wichtigsten medizinischen Probleme beinhaltet·

Bis heute konnte, noch kein praktisches Verfahren, ermittelt werden* um die mutmaßlichen karzinogenen Eigenschaften des Zigarettenrauches auszuschalten oder wesentlich zu verringern^ obwohl viele Bemühungen in dieser Sichtung unternommen worden sind«, In einigen Versuchen bemüht man. eich, die Bau&hkondensate-* allgemein als «Teere" bekannt, mit Hilfe mechanischer Filter durch spezifische Auswahl besonderer Tabake am Terriagsnu versuchte ,man, dem Tabak Zusatzstoffe belauf %©;&_s vm, ©in©. modifizierte Verbrennung zu erzielen und dadurch Im Entstehung von angeblich karzinogenen Subetansexg.

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Diese Torschläge sind im allgemeinen jedoch vom kommerziellen Standpunkt her gesehen nicht durchführbar.

Sie ständige Zunahme der Zigarettenproduktion und des Zigarettenverbrauche selbst nach der Veröffentlichung des Surgeon General»s Report, der den Zusammenhang des Zigarettenrauchens mit Krebs und anderen Krankheiten feststellt, beweist, daß Warnungen seitens promin%er Persönlichkeiten nicht ausreichen, um die Hauchgewohnheiten zu beeinflussen. Es müssen deshalb Verfahren gefunden werden, die die durch das Bauchen hervorgerufenen Gesundheit sschäden zu verringern gestatten.

Obwohl im vorhergehenden Krebs als wichtigster Punkt angeführt wurde, ist es bekannt, daß auch eine Reihe anderer Krankheiten, die nicht neoplastischer Natur sind, durch das Hauchen hervorgerufen werden können, insbesondere chronische Bronchitis und Lungenemphysem, so wie eine Reihe anderer Gefäßkrankheiten, Erkrankungen der peripheren Arterien und Coronarschäden. Zusammen mit Lungenkrebs bilden sie die Hauptkategorie der Krankheiten des Menschen, die auf das Zigarettenrauchen zurückzuführen sind. Es geht somit klar hervor, wie wichtig es ist, den Tabak für Zigaretten und andere Hauchwaren so zu modifizieren, daß die in der Literatur nachgewiesenen Gefahren wesentlich verringert werden.

Aufgrund der oben beschriebenen Erkenntnisse ist es Hauptaufgabe der Erfindung, !Tabak und Rauchwaren, beispielsweise Zigaretten herzustellen, die für den Raucher weniger gefährlich sind. Hauptziel ist es, die Menge an Benzopyren» die beim Abrauch vorhanden ist und durch Pyrolyse der herkömmlichen Tabaksorten entsteht, wesentlich zu verringern, da dieser Stoff als Maßstab für die KarzinogenizÜät der Tabakrauch-Restprodukte angesehen werden kann. Das Ausmaß dieser Verringerung, das erheblich ist, beruht auf der Stärke der biologischen Wirkung des Rauchkondensats, und es hat sich gezeigt, dass die Krebsgefahr völlig ausgeschlossen oder zumindest stark verringert werden kann. Dies konnte bei Untersuchungen von solchen Rauchkondensaten mit herkömmlichen Versuchstieren nach anerkannten wissenschaftlichen Methoden belegt werden. Es handelt sich dabei offensichtlich um bedeutende Ergebnisse für alle Raucher. Praktisch ge-

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sehen wird die Menge an Senzopyren im Hauchkondensat verringert und damit auch das Vorkommen eines der schädlichsten der sieben bekannten karzinogenen Substanzen des Tabakrauch^. Ausserdem kann man damit rechnen, daß die co-karzinogenen Eigenschaften anderer Substanzen, die im Bauch enthalten sind und synergistisch mit Benzopyren wirken, verringert oder vermieden werden können.

Nach dem derzeitigen Stand der Wissenschaft enthalten die Hauchkondensate aller gerauchten Tabaksorten, unabhängig von ihrer Zusammensetzung, eine Menge an Benzopyren, die mit Hilfe von erprobten qualitativen Methoden nachgewiesen werden kann und die in so ausreichenden Mengen vorhanden ist, das sie gesund- * heitsschädlich wirken und Tumore erzeugen muß. Es kann daher vorausgesetzt werden, dass eine Reduktion von Benzopyren auch die Karzinogenizität von Tabakrauch-Kondensaten herabsetzen wird, da Benzopyren das Vorhandensein von karzinogenen aromatischen Kohlenwasserstoffen anzeigt (u. a. "Reduction of Tumorigenicity of Cigarette Smoke", Wynder et al., JAMA Vol. Nr. 2, 12. April 1965, Seiten 96-102).

Es kann davon ausgegangen werden, dass die im folgenden beschriebenen Verfahren auch andere Verbrennungsprodukte von behandeltem Tabak wesentlich verändern. In Anbetracht der Zeit und Kosten, die eine Untersuchung aller Phasen dieses Problems erfordern t würde und im Hinblick auf die allgemein anerkannte stark gesundheitsschädliche Wirkung von Benzopyren, wurde die Verringerung von Benzopyren für eine eingehende Untersuchung ausgewählt, die als Schlüssel zur grösseren Sicherheit beim Hauchen von Zigaretten und anderen Hauchwaren, die nach dieser Erfindung behandelten Tabak enthalten, dienen soll. Praktisch gesehen muß eine Änderung der biologischen Wirkungen des/handelten Tabaks als Ausgangspunkt betrachtet werden. Eine Verringerung der karzinogenen Substanz in Hauchkondensaten kann bessere biologische Resultate erwarten lassen. Aus diesem Grund können chemische Untersuchungen sehr wertvoll bei der Bewertung der Wirksamkeit dieser Tabakbehandlung sein, aber auch die spezifischen biologischen Teste, die im folgenden eingehend besprochen werden, stellen ein wichtiges Gebiet dar, um eine Verringerung der Gesundheitssohädlichkeit, die auf die Behandlung von Tabak nach der vorliegenden Erfindung

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zurückzuführen ist, nachzuweisen.

Obwohl die Erfindung in erster Linie die Aufgabe hat, die karzinogenen Eigenschaften von Zigarettenrauch, die auf die Eigenschaften von bestimmten Stoffen im Hauch, wie Benzopyren, beruhen, zu verringern, soll doch das Absterben von Geweben durch arterielle Occlusion, hervorgerufen durch das Zigarettenrrauchen, wie anhand von tierexperimentellen Untersuchungen gezeigt werden konnte, verringert werden. Ferner wurde festgestellt, dass mit diesem Verfahren auch die Menge an Nikotin im Tabakrauch stark verringert werden kann, unabhängig von der verwendeten Tabaksorte. Es kann ausserdem angenommen werden, dass dadurch Husten und andere Reizerscheinungen, die allgemein bei Rauchern auftreten, ebenfalls vermindert werden können.

Die Erfindung soll die biologisch unerwünschten Bestandteile des Zigarettenrauches vermindern, ohne diese durch ähnliche schädliche Substanzen zu ersetzen, und daher die Herstellung von weniger gesundheitsschädlichen Zigaretten ermöglichen.

Abgesehen von der praktischen Wirkung müssen auch andere Kriterien erfüllt sein, wenn ein Verfahren dieser Art, wie im Falle der vorliegenden Erfindung, auch in der Industrie bei der Herstellung von Zigaretten und anderen Rauchwaren geeignet sein soll. Die Raucher lehnen bekanntlich Zigaretten oder ähnliche Rauchwaren ab, bei denen durch Spezialverfahren die unerwünschten Bestandteile im Rauch reduziert wurden, weil angeblich dadurch vom Raucher erwünschte G-eschmacksmerkmale verloren gehen. Daher hat die Erfindung auch eine Tabakverarbeitung zum Ziel, die beispielsweise für die Herstellung von Zigaretten geeignet ist, ohne dass die üblichen Kosten wesentlich erhöht und insbesondere ohne dass der Geschmack der Endprodukte verschlechtert wird.

Die Herstellungsverfahren für Zigaretten und andere Rauchwaren gemäs* der vorliegenden Erfindung gewähren zwar die oben beschriebenen Vorteile, führen aber nicht eu einem vom Raucher befürchteten Geechmacksverlust. Auseerdem sind relativ geringt Investitionen für die Herstellung erforderlich. f«rn«r ist ea durch die Erfindung möglich, Insbesondere ZuiamMtnsetzungen und Technik«! zu verwenden, deren Kosten für dit Industrie ktin«e-

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wege zu hoch sind.

Die Erfindung betrifft auch die zur Tabakbehandlung notwendigen Mittel, die nur aus unschädlichen Bestandteilen bestehen und die keine Wirkung auf den Stoffwechsel des Menschen oder Tieres ausüben. Dies bedeutet, daß die Behandlungsmittel keinerlei Spuren im Organismus hinterlassen und dass man davon ausgehen kann, dass sie die Pyrolyse nur in Poria von Kohlendioxyd und Wasser überleben»

Ausserdem werden durch die Erfindung durch die eingesetzten geringen Mengen die Gewichte des Tabaks nicht verändert.

Die Erfindung befasst sich ferner auch mit allen spezifisch chemischen Bestandteilen und Verbindungen die im folgenden beschrieben sind, sowie den besonderen Behandlungsmethoden im Eahmen der verschiedenen Verfahren.

Die wichtigsten Methoden umfassen das Besprühen der Tabakmischung mit einem Behandlungsmittel, das aus einer Lösung von wirksamen Mengen an Zitronensäure und Deuteriumoxyd besteht.

Das folgende Beispiel beschreibt die beste Methode für eine Tabakbehandlung gemäss der Erfindung.

) Beispiel Nr. 1

Tabakbehandlung

Obwohl im folgenden Verfahren nur destilliertes Wasser verwendet wurde, um zu vermeiden, dass ein fremder Bestanteil eingeführt wird, wird angenommen, dass entionisiertes Wasser oder selbst hochwertiges Leitungswasser verwendet werden kann, ohne dadurch die Ergebnisse wesentlich zu beeinflussen.

Zubereitung der Stamalöeung;

1 Gramm Zitronensäure wurde in destilliertem Wasser bis zu 10 Milliliter aufgelöst. Dann wurde 1 Milliliter Deuteriumoxyd beigegeben.

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der Styrol öswnp; zur Verwendung 0,2 Milliliter Stammlösung wurde auf 1 bis 2 liter rait destilliertem Wasser verdünnt· Durch die Verdünnung mit destilliertem Wasser verdünnt. Durch die Verdünnung mit destilliertem Wasser erhält man im allgemeinen einen pH-Wert von 4»5 bis 5,5 bei 1 bis 2 Liter. Es hat sich gezeigt, dass bei diesen pH-Werten das Tabakaroma und der Tabakgeschmack nicht wesentlich verändert werden.

Zubereitung des Tabaks für die Sprühbehandlung

Verwendet wurde geschnittener Tabak herkömmlicher amerikanischer Mischungen, der fertig zur Herstellung von Zigaretten war. Dieser Tabak enthält normalerweise verschiedene Aromazusätze und Befeuchter je nach dem Hersteller. Von den verschiedenen Herstellern werden unterschiedliche Zusatzstoffe verwendet, um eine entsprechende Wasserretention zu gewähren, die vom komerziellen Standpunkt aus von Bedeutung ist. Der zur Herstellung von Zigaretten aufbereitete Tabak hat eine relative feuchtigkeit von ungefähr 50 ^, da trockener Tabak im allgemeinen vom Baucher nicht akzeptiert wird. Die Feuchtigkeit des Tabaks sollte zwischen 48 # oder 50 # bis 60 # liegen, da optimale Ergebnisse mit der Erfindung mit relativ feuchtem Tabak,erzielt werden können. Ausserdem ist die Bemessung der Behandlungsflüssigkeit, die dem Tabak gemäss der Erfindung beigefügt wird, durch die Feuchtigkeitskontrolle vereinfacht. Darüberhinaus gewährleistet die relativ hohe Feuchtigkeit eine vollständige Imprägnierung des Tabaks mit der Behandlungslösung. Die Tatsache, dass hierbei eine relativ hohe Feuchtigkeit erforderlich ist, ergibt keine Schwierigkeiten, da, wie bereits erwähnt, Tabak, der für die Herstellung von Zigaretten verwendet wird, im allgemeinen schon eine relative Feuchtigkeit von 43 bis 50 # aufweist, um den anderen kommerziellen Ansprüchen gerecht zu werden.

Sprühtechnik

Ein komprimiertes inertes Gas, vorzugsweise Stickstoff, wird ale Treibmittel verwendet. Es können jedoch auch andere Treibmittel eingesetzt werden . Man setzt eine feine Srühdüse mit einem Druck von 4 Atmosphären ein. Diese Werte sind jedoch nicht

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wesentlich.

Wie bereits erwähnt wurde die Menge der verdünnten lösung, mit der der !Tabak besprüht wurde, mit Hilfe der Feuchtigkeitskontrolle gemessen. Durch die Sprühflüssigkeit wird die Ausgangsfeuchtigkeit um mindestens 20 $> erhöht.

!Temperatur

Das Verfahren wird bei einer Temperatur zwischen 20 und 25°C, d. h. im allgemeinen bei Zimmertemperatur durchgeführt. Diese Temperatur wird aus praktischen Gründen gewäLt und hat keinen wesentlichen Einfluß. Es ist auch bemerkenswert, daß keine * zusätzlichen Heizkörper beim Verfahren nach der Erfindung zum Einsatz kommen müssen.

Obwohl das oben beschriebene Verfahren bevorzugt ist (ca. 10 56 Zitronensäure und Deuteriumoxyd, verdünnt auf einen pH-Wert von ungefähr 5 und quantitativ durch Feuchtigkeitsgrad zu kontrollieren) hat sich gezeigt, dass andere Lösungskonzentrationen und Feuchtigkeitskontrollen ebenfalls geeignet sind. So konnten ähnliche Eesuitate mit folgender Lösung erzielt werden:

10 Jd Zitronensäure in wässriger Lösung, 1 # Deuteriumoxyd, ver- k dünnt mit destilliertem Wasser auf einen pH-Wert von ungefähr

5. Es werden jeweils 300 Milliliter auf je 100 kg Tabak ersprüht. In dieser Lösung steht das Deuteriumoxyd zur Zitronensäure in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 10, im Vergleich zu der 1:1 Lösung, die in dem oben beschriebenen bevorzugten Verfahren verwendet wurde.

Es geht daraus hervor, dass die Mengen an Wirkstoffen, nämlich Zitronensäure und Deuteriumoxyd, relativ gering sind und es kann daher angenommen werden, daß wesentliche Änderungen der tatsächlich verwendeten Mengen die Eigenschaften des Tabaks oder des Kondensats nicht signifikant ändern. Zum Beispiel kann das Verhältnis B·«»§ Zitronensäure:Tabak von 1 mg bis 100 mg Zitronensäure/Tabak für 5000 Zigaretten variieren. Nachdem eine Zigarette im Durchschnitt ungefähr 1 bis 1,1g Tabak enthält, variiert die

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Zitronensäure swieshen 1 mg Ms 100 sg/5 kg Iabak. Das Deuteriumoxyd ist in ähnlichen oder sogar geringeren Mengen erforderlich. Somit sind erkennbar nur geringe Mengen an Behandlungslösung notwendig, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.

Wie bereits erwähnt, kann die beschriebene Lösung bei normaler Zimmertemperatur zubereitet werden und findet am besten als Sprühmittel Verwendung.

Bei der Produktion können die herkömmlichen Tabakbehandlungsverfahren verwendet werden. Die Lösung wird am besten nach dem Rösten auf den Tabak gesprüht und zwar bevor der Tabak gewickelt wird und nachdem der Tabak bereits ausreichend abgekühlt ist, so daß die Sprühlösung nicht verdunsten kann. Man kann im allgemeinen zufriedenstellende Ergebnisse erwarten, wenn der Tabak eine Temperatur von 3O⁰C oder weniger, d. h. also praktisch Zimmertemperatur'erreicht hat. Bei höheren !Temperaturen kann Sie Lösung verdunsten oder die Anwendung schwieriger werden.

Das Besprühen mit der Lösung kann in einer KLavortrommel nach dem Rösten durchgeführt werd©n. Anstelle der Plavortrommel können natürlich auch andere Sprühvorrichtungen eingesetzt werden. Die Sprühvorrichtung stellt im übrigen im wesentlichen die einzige zusätzliche Investition dar, die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens erforderlich ist. Ausserdem lässt sich das erfindungsgemässe Verfahren auch ohne Schwierigkeiten im Zuge der herkömmlichen Herstellungsverfahren anwenden, ohne daß die Kosten wesentlich erhöht werden.

Bei der bevorzugten Sprühtechnik muß die Grosse der Teilchen so sein, dass sie nicht in der Umgebung suspendiert werden, d. h. die Teilchen müssen während des Sprühens relativ schnell mit dem Tabak in Kontakt kommen und diesen Imprägnieren.

Wie erwähnt, verwendet man das Sprühmittel am besten bei einem >W@rt von 5,5. Obwohl dieser Wert etwas schwanken kann, beein pH-Wert unterhalb 4 Geeehmaek und Aroma des behaa&eltea lafoaks ungünstig. Aus diesem Grunde spielt die untere Grenze v©m praktischen Standpunkt her ©ine gewisse Rolle. Um optimal· G«sehmaok0merkmale zu erzielen, wählt man einen pH-Wert von

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ungefähr 5. Aus praktischen Gründen ist ©ine obere Grenze von pH * 6 zu berücksichtigen, da ansonsten eine Flüssigkeit mit einem geringeren Säuregehalt zu schwach wäre waä ee dadurch notwendig werden könnte, eine zu grosse Menge an I'd sung der Sabakmischung beizusetzen, wodurch wiederum der Feuchtigkeitsgehalt erhöht werden würde, was wirtschaftlich nicht erstrebenswert 1st.

Es zeigt sich somit, dass das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren in jeder Beziehung günstiger ist, dass das Verfahren aber vom Fachmann geändert werden kann, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die oben beschrieben« Bestandteile der lösung können auch durch verschiedene ähnliche chemische Substanzen ersetzt werden. Srotzdem lassen sich ähnliche Ergebnisse erzielen. Allerdings war es bisher aus Zeitmangel und Kostengrünäen nicht möglich, alle diesbezüglichen Untersuchungen durchzuführen. Es ist aber bekannt, dass die Verwendung einer wässrigen Zitronensäurelösung oder einer wässrigen Deuteriumoxydlösung allein, zu mindestens in den oben angeführten Konzentrationen, nicht zu der gewünschten Änderung der Rauchkondensate führt, wie später noch näher erörtert werden wird, d. h. nicht zu einer Verminderung des Benzopyrens und der gesundheitsschädlichen Wirkung führen kann. Die Zitronensäure kann unter Umständen durch eine andere Säure ersetzt werden. Das Deuteriumoxyd kann ebenfalls durch eine andere deuteriumhaltige Verbindung ersetzt werden. Es erscheint aber, dass die Kombination nicht geändert werden kann, in dem man nur einen der beiden Bestandteile verwendet.

Beispiel 2 Chemische Versuche

Wie in Beispiel 1 wurde normaler Zigarettentabak "amerikanischer¹¹ Mischung verwendet.

Zum Einsäte kamen herkömmliche einzelne Zigaretten sowie Handapparat© T'UT Herstellung der Zigaretten. Es wurden ungefähr 125 000 Zigaretten mit einem labak hergestellt, der nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren !»«handelt worden war.

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Ausserdem wurden 125 000 Zigaretten aus unbehandeltemTabak der selben Mischung hergestellt. Für die Herstellung der Zigaretten aus behandeltem bzw. aus unbehandeltem Tabak wurden verschiedene Maschinen verwendet, die aber eine ähnliche Konstruktion hatten. Die Zigaretten wurden in gleicher Weise hergestellt und wiesen das gleiche Durchschnittsgewicht an Tabak auf. Die Zigaretten waren 80 mm lang. 63 mm dieser Länge waren Tabak,der Restbestand aus einem herkömmlichen Celluloseacetatfilter.

Das Gewicht betrug ungefähr 1g. Die beiden Zigarettenarten wurden bei gleicher Temperatur und unter gleicher Feuchtigkeits» kontrolle gelagert.

Nach der Herstellung wurden die 250 000 Zigaretten in einer üblichen Zigarettenrauchmaschine (für je 40 Zigaretten) abgeraucht. Die Zigaretten mit behandeltem Tabak wurden getrennt geraucht. Die Maschinen wurden zwischen den beiden Bauchvorgängen gründlich, gereinigt und überprüft. Die dabei verwendeten Methoden sind allgemein akzeptiert für derartige Verfahren, d. h. ein Zug pro Minute (Dauer 2 Sekunden, Volumen 55 ml, Filter 10 mm). Die Rauchrückstände wurden auf Cambridge Fiberglass-Filter gesammelt, wobei nie mehr als fünf Rückstände auf einem Cambridge Filter gesammelt wurden. Die Dämpfe, die über die Cambridge-Filter zogen, wurden in Fläschchen aufgefangen, die in Trockeneis versenkt waren.

Die Cambridge-Filter und die gekühlten Rückstände wurden für die 125 000 behandelten und die 125 000 unbehandelten Zigaretten getrennt kombiniert. Die Überreste wurden in Gruppen, die je 500 Zigaretten entsprachen, aufgeteilt.

Die folgenden chemischen Tests wurden in jeder Gruppe durchgeführt:

1. Die Cambridge-Filter wurden in ein 2 Liter Messglas gegeben.

2. Mit Hilfe einer grossen Quetschflasche mit Methylalkohol wurden die Glasröhrchen in den Fallen gewaschen. Die gekühlten Fallen wurden entfernt und für einige Sekunden in ein Wasserbad getaucht .

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Der Methylalkohol wurde aus den gekühlten Fallen in ein Messglas geschüttet, in dem sich die Cambridge-Filter befanden. Die Fallen wurden dann mit Methylalkohol gespült und dieser anschliessend dem Cambridge-Filter beigesetzt.

3. Ein Liter Methylalkohol wurde in die Messgläser mit den Cambridge-Filtern gegeben. Diese liess man so lange eingeweicht, bis sie zerfielen. Bei dem Desintegrationsprozess wurde zusätzlich ein grosser Stössel verwendet.

4. Die Mischung wurde in einen Buchnertrichter geschüttet, der ein normales Filterpapier enthielt. Mit Hilfe eines Wasseraspirators wurde das Saugen durchgeführt (3 Liter Absaugflasche)

5. Nach dem Filtrieren wurde das Filter herausgenommen und in einen anderen Liter Methylalkohol gegeben.

6. Der Filtrierprozess wurde wiederholt. Die Methylalkoholextrakte von 4 und 5 kamen in einen 3 Liter Trenntrichter. Der Sperrhahn wurde mit einigen Tropfen Wasser geschmiert und, der Stopper wurde mit einem O-Hing gehalten.

7. Die Filter wurden in 1 Liter Cyclohexan wieder suspendiert und wie vorher gefiltert. Dieses Extrakt kam dann in den Trenntrichter·

3. Die Mischung wurde stark geschüttelt. Der Druck wurde durch Umdrehen des Trichters und langsames Drehen des Sperrhahnes gelöst. Die beiden Phasen konnten sich trennen.

9. Ein langer Trichter wurde von oben und durch die obere Cyclohexanschicht eingeführt. Es wurde dann ungefähr 25 - 30 ml destilliertes Wasser langsam beigefügt und es bildete sich eine leicht braune Emulsion am Boden des Trichters.

10. Der kleine Trichter wurde entfernt und ein langer Rührstab eingeführt, der bis zur Emulsion reichte. Die Substanz wurde leicht und kreisförmig gerührt. Die braune Farbe verbreitete

. sich durch die Lösung, aber die beiden Phasen trennten sich klar. Daan wurde 1/2 bis 1 Stunde gewartet.

11. Die Methylalkohol schicht wurde in einen zweiten Trichter geschüttet und das Cyclohexan in ein gebauchtes 2 Liter-Fläschchen.

12.Das Cyclohexan wurde in einem herkömmlichen runden Gefäß verdunstet, wobei dieses Gefäss in einem Warmwasserbad bewegt wurde (Temperatur ungefähr 56⁰C). Ein herkömmlicher Aspirator schaffte ein Vakuum (ungefähr 1 Minute). Das Fläschchen wurde dann in Umlauf versetzt und zwar zuerst langsam und dann immer

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schneller.

13. In der Zwischenzeit wurde die Methylalkoholfraktion mit

500 ml Cyclohexan und ohne Wasserbeigabe zweimal extrahiert. Wenn sich dabei eine Emulsion bildete, wurde die Methylalkoholschicht abgeschüttet und 100 ml Cyclohexan der Emulsion beigegeben. Dies genügt im allgemeinen, um die Emulsion zu brechen.

14. Die darauf folgenden Cyclohexanextrakte wurde in dem selben Pläschchen wie die ersten Extrakte getrocknet, wobei auch die selben Vorsichtsmaßnahmen getroffen wurden.

15· Der Überrest war in Aether löslich.

Die endgültige Löslichkeit der gesamten Überreste in Ethylaether wurde durch die Entfernung des Nikotins mit Schwefelsäure begleitet. Sonst wurde nichts extrahiert oder entfernt. Die Aetherlösungen der Überreste wurden dann in Sesamöl gelöst (U.S.?·). Der Ethylaether wurde dann unter Vakuum und im Warmwasserbad abgeblasen.

Unter Verwendung der herkömmlichen Testmethoden hat es sich gezeigt, dass Zigaretten aus behandeltem Tabak (Methode Beispiel 1) weniger Nikotingehalt aufweisen als Zigaretten aus behandeltem Tabak von der selben Mischung. Die behandelten Kondensate enthielten im Durchschnitt ungefähr 73 Ί» des Nikotins im Vergleich zu den unbehandelten Kondensaten, obwohl der gesamte Pestgehalt nicht wesentlich verändert war. In Anbetracht der unerwünschten Nebenwirkungen von Nikotin ist die Verminderung des Nikotingehalts unbedingt von Bedeutung.

Die Extraktion von polycyclisehen Kohlenwasserstoffen aus den ILauchkondensaten und die Trennung der Fraktionen zum Nachweis von Benzopyren wurde nach den chemischen Standardmethoden durchgeführt!

1. Verwendung von TrennflUseigkeiten

2. Chromatographie

a) Silica

b) Aluminia

o) Dünnechicht

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Die Lokalisierung von Benzopyren wurde mit Hilfe von "black light" durchgeführt. Die fraglichen Stellen wurden eluiert und auf jedem Eluat wurden Benzopyren-BeStimmungen vorgenommen.

Die ersten Testergebnisse haben durchgehend erwiesen, dass Rauchkondensate von Zigaretten, die nach Beispiel 1 behandelten Tabak enthielten, kein Benzopyren aufzeigen, während die Bauchkondensate von Zigaretten, die unbehandelten Tabak enthielten, eindeutig Benzopyren aufwiesen. Quantitative Analysen der Überreste von Zigaretten aus unbehandeltem Tabak zeigten ein Minimum an 1,2^ogr Benzopyren pro 100 Zigaretten auf, wobei diese Menge mit VersuchsergeMssen anderer Forscher übereinstimmt. Nach diesen Verfahren wurde jedoch kein Benzopyren in den Überresten von Zigaretten gefunden, die gemäss der vorliegenden Erfindung behandelt wurden.

Die ersten Versuchsvafahren beruhen auf der Grimmermethode (eine Methode zur Bestimmung von 3, 4 Benzpyren in Tabakrauch-Kondensaten von G. Grimmer, Biochemische Abteilung des Institutes für Organische Chemie der Universität Hamburg) Beiträge zur Tabakforschung, Hamburg Br. 1, August 1961, Seite 107 bis 116). Es stellte sich heraus, dass diese Methode unzureichend ist, um 3,4 Benzopyren in Hauchkondensaten von behandeltem Tabak nachzuweisen. Bei neueren Versuchen wurde die kompliziertere Methode nach Davis et al. verwendet (Analytical Chemistry, Bank 38, Seite 1757, 1966), mit der gezeigt werden konnte, dass Benzopyren quantitativ durchwegs in Hauchkondensaten von Tabaken verringert ist, die gemäss der vorliegenden Erfindung behandelt wurden, und zwar im Vergleich zu unbehamdelten Tabaken. Die prozentuelle Reduktion variiert etwas je nach Feuchtigkeitsgrad des»behandelten Tabaks, aber in allen Fällen wurde eine wesentliche Reduktion erzielt, unabhängig vom Feuchtigkeitsgrad, der durch Beigabe der Behandlungelösung nach Beispiel 1 erhöht wurde. Die folgenden Zahlen veranschaulichen die Resultate. Die relative Feuchtigkeit des Tabake, der in diesen Versuchen verwendet wurde, war 48 1>. Die prozentuelle Reduktion beruht auf einem Vergleich mit der 3»4-Benzopyren-Menge, die bei der selben Tabakmischung beobachtet wurde.

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TABAK A

Feuchtigkeit nach Besprühen

Kontrolle

Prozentuelle Reduktion,

9.0 17.0 31.0 39.0 15.0 14.0 19.0

!TABAK B

Kontrolle

3.0 31.0 28.0 32.0 35.0

Die oben stehende Tabelle zeigt, dass eine gewisse Reduktion des 3f4 Benzopyrens mit jedem behandeltem Tabak im Vergleich zu unbehandeltem Tabak derselben Mischung erzielt wird, wobei die prozentuale Reduktion mit dem feuchtigkeitsgrad und der besonderen Tabakmischung variiert. Eine optimale Reduktion wird bei einer zusätzlichen Feuchtigkeit von 20 bis 25 $> erreicht, wobei hierbei auch die besten Tabakmerkmale, im Hinblick auf die darauffolgende Verarbeitung, in Zigaretten erzielt werden. Έίηβ zu grosse Feuchtigkeit kann Schwierigkeiten bei der Tabakverafoeitung verurBachen und vermindert scheinbar auch das Ausmaß der Benzopyren-Reöuktion.

Die Ausgangsfeuchtigkeit kann ebenfalls stark variieren, aber auch hier wurden optimale Resultate mit einem Tabak erzielt, dessen Ausgangsfeuchtigkeit ungefähr 50 # betrug.

Es ist ferner wichtig, dass der Tabakmischung Befeuchter zugesetzt werden, um eine optimale Behandlung zu gewährleiste:», wobei solche Zusatzstoffe auch für die kommerzielle Produktion von

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Zigaretten und anderen Rauchwaren notwendig sind, um eine entsprechende Wasserretention zu erzielen.

Zusammenfassend kann behauptet werden, dass die wirksamsten Verfahrensbedingungen gemäss der Erfindung im Hinblick auf Temperatur, Befeuchter und Ausgangs- sowie Endfeuchtigkeit auch für eine kommerzielle Zigarettenproduktion am besten geeignet sind, und dass das Verfahren gemäss der Erfindung den derzeit üblichen Produktionsverfahren jeder Zeit leicht eingebaut werden kann. ·

Es ist heute noch unbekannt, durch welchen Mechanismus Benzopyren in Eauchkondensaten von Tabaken, die nach der vorliegenden Erfindung behandelt wurden, reduziert wird. Es steht jedoch feet, dass die Menge an Benzopyren im Zigarettenrauch durch diese Behandlung verringert wird. Aufgrund der Gas-ELüssigkeits-Hiase und der Quantitätschemie wurde bestätigt, dass keine anderen schädlichen Substanzen gleichzeitig vermehrt wurden, während eier Gehalt an Benzopyren durch die Tabakvorbehandlung reduziert wird.

Die Tatsache, dass Benzopyren im Zigarettenrauch aufgrund der Behandlung nach Beispiel 1 reduziert wird, führt zusammen mit den bekannten karzinogenen und eo-karzinogenen Wirkungen dieser Substanz in Zigarettenrauch-Kondensaten zu der Peststellung, dass die Krebsgefahr durch den Zigarettenrauch von nach der Erfindung behandelten Tabak reduziert werden kann. Die im folgenden beschriebenen biologischen Untersuchungen bestätigen diese Erwartung.

Im Rahmen dieser Untersuchungen wurde noch eine andere interessante Erscheinung festgestellt. Die Brenntemperatur von Tabak, der nach Beispiel 1 behandelt wurde, weicht nicht wesentlich von der Brenntemperatur von unbehandeltem Tabak ab. Im allgemeinen kann angenommen werden, dass durch Brennstoffzusätze die Verbrennungsprodukte verändert sind, da die Verbrennungstemperatur des Tabaks anders ist. Hier sind die Verbrennungsprodukte anders durch die Verminderung an Benzopyren und Nikotin, ohne dass die Verbrennungstemperatur wesentlich verändert würde.

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Obwohl der gesamte Peststoffgehalt quantitativ nicht wesentlich verändert war, haben chromatographische Untersuchungen .änderungen der Verbrennungsprodukte vom qualitativen Standpunkt her gezeigt, sogar über die Verminderung des Benzopyrens und Nikotins, die bereits erwähnt wurde, hinausgehend. Die Einzelheiten dieser Veränderungen wurden noch nicht untersucht, es ist aber bereits jetzt bekannt, dass die ausgeschiedenen oder verminderten schädlichen Substanzen nicht durch andere ersetzt werden. Ein typisches Beispiel für eine solche Veränderung der Verbrennungsprodukte ist eine regelmässige allgemeine Verminderung der polycyclisehen Kohlenwasserstoffraktion.

Ausserdem konnte eine relativ© Verminderung des Bensopyrens in der Gesamtkohlenwasserstoffraktion im Vergleich au u&b©hand©ltem Tabak beobachtet werden, sowie eine absolute Reduktion der Benzopyrenschwelle in jeder Zigarette.

Versuche mit ungefähr 100 Menschen, die normalerweise eine im Handel erhältliche Sorte rauchten, deren Mischung mit der behandelten Tabakmischung identisch war zeigten, dass die behandelten Zigaretten in Geschmack und Aroma für den Haucher · ausnahmslos mindestens ebenso gut wie ihre übliche Marke waren« Ferner wurde beobachtet, dass Husten und andere Reizerscheinungen zurückgingen, wenn im Vergleich zu den üblichen Marken Zigaretten geraucht wurden, deren Tabak nach der Erfindung vorbehandelt worden war. Es kann angenommen werden, dass die Veränderung der Verbrennungeprodukte, die durch die Tabakbehandlung hervorgerufen wird, auch den Bückgang von Eusten und Heizerscheinungen verursacht p'

Beispiel 5 Biologische Teste

Die Zigarettenrückstände wurden in Sesamöl aufgefangen und für Testinjektionen verwendet. Die einzige durchgeführte Änderung bestand darin, dass man überall Nikotin gemäss herkömmlichen Verfahren entfernte, da Nagetiere auf Nikotinvergiftungen überempfindlich sind und durch Nikotinmengen, wie sie in den untersuchten Hauehrlickständen vorhanden sein mllssten, um signifikant zu seinj getötet werden wUrden_e

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Die Kondensate wurden sofort in Lösung gebracht und in Sesamöl für subcutane Injektion nach der im folgenden genau beschriebenen Methode aufbereitet. Während dieser biologischen Teste und der oben beschriebenen chemischen Versuche wurde das Hauchen fortgesetzt, so daß nur frische Kondensate verwendet wurden. Daher wurden nie grössere Mengen an Kondensaten längere Zeit hindurch gelagert. In mannen !Fällen wurden geringe Mengen von Kondensaten nur kurz gelagert, niemals langer als 43 Stunden, und diese Kondensate wurden während der Lagerzeit gekühlt und vor Gebrauch auf Zimmertemperatur erwärmt.

Als Versuchstiere wurden GE-1 (Carworth), tumor-resistente Mäuse verwendet (Inzucht, männlich und weiblich, gleiches Alter und durchschnittliches Gewicht), um Änderungen in Grosse und Gewichtszunahmen beobachten zu können.

Die Experimente wurden mit 21 Sagen alten Mäusen begonnen«, Züchter und Forscher waren mit dem Grand der Inzucht so zufrieden, dass es unnötig war, die Jungen auf die nachstehend beschriebenen Gruppen aufzuteilen.

Die Injektionen wurden subkutan in die Mitte des Rückens gegeben, und zwar mit hypodermisehen Wegwerfnadeln und Standard-Wegwerf-Tuberkulinspritzen. Es wurden die üblichen Vorsichtsmaßregeln hinsichtlich der Sterilität beachtet.

Experimente mit geringen Dosen

wurden zuerst durchgeführt. Insgesamt 150 Mäuse, die in folgende 3 Versuchsgruppen aufgeteilt waren kamen zum Einsatz:

Gruppe A;umfasste 50 Mäuse, von denen jedes Tier täglich 0,1 ml reines Sesamöl (wie in Gruppe B und C verwendet) 10 Tage lang (ohne zugesetzten Tabakrauchkondensat) erhielt.

Gruppe B: In dieser Gruppe von 50 Mäusen erhielt jedes Tier täglich 0,1 ml Hauchkondensat (ohne Nikotin) von 5 Zigaretten, die den nach Beispiel 1 behandelten Tabak enthielten. Die Tiere erhielten dieses Hauchkondensat 10 Tage lang.

Gruppe 0: In dieser Gruppe von 50 Mäusen erhielt jsdes Tier täglich 0,1 ml Rauchkondensat (ohne Nikotin) von 5 Zigaretten, die nicht vorbehandelt waren. Auch hier erhielten die Tiere das Hauchkondensat 10 Tage lang.

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Die Mäuse wurden täglich untersucht. Es wurden keine "bemerkenswerten Änderungen bei den Mäusen beobachtet, die bis zum" 14. lag gesund waren. Dann wurden ungefähr bei 1/5 der Mäuse der Gruppe Geschwürbildungen an der Injektionsstelle beobachtet. Die Mäuse der Gruppe A und B schienen zu diesem Zeitpunkt normal, im 20. Tag bildeten sich bei einem 1/4 der Mäuse der Gruppe C Geschwüre an der Injektionsstelle begleitet von einem starken Haarausfall. Die Mäuse der Gruppe A und B waren nach 5 Wochen noch normal.

Bioptische Untersuchungen der befallenen Zonen der Tiere, die stärkere Konzentrationen an Zigarettenkondensaten erhielten, zeigten mikroskopische Veränderungen der stark entzündlichen Reaktionen mit Gefässthrombose und Necrose aller Gewebe in dieser Zone, die schliesslich zum Absterben der Gewebe führt. Bioptische Untersuchungen zeigten in allen drei Gruppen vorübergehende Pseudozystenbildung ohne signifikanter pathologischer Veränderung.

Experimente mit Wachstumsraten

Die Wirkungen von Injektionen mit geringen Dosen an Zigarettenrauch-Rückständen auf Wachstum und Zunahme wurden untersucht, in dem die Wirkungen der Rückstände von Zigaretten, die vorbehandelten Tabak enthielten, mit jenen von Rückständen von derselben Tabaksorta. die aber nicht vorbehandelt war, verglichen wurden.

Jeder MaEgruppe wurde das gesamte Rauchkondensat (ohne Nikotin) von 5 Zigaretten injiziert. Die Injektionen wurden täglich an aufeinanderfolgenden Tagen jedem Tier gegeben. Eine Verringerung des Körpergewichts während der Injektionsperiode wurde beobachtet, wenn das Kondensat von unbehandeltem Tabak verwendet wurde. Wurden die 'Injektionen eingestellt, so konnte diese Erscheinung rückgängig gemacht werden. Das Körpergewicht der Tiere, denen Rauchkondensate des Tabaks verabreicht wurden, der nach der vorliegenden E_rfindung vorbehandelt worden war, war ungefähr mit dem mit\Sesamöl behandelten Kontrolltieren gleich,

es ,war
d. h./kein Verlust an Körpergewicht zu beobachten«

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Experimente mit hohen Do sea

Es wurden Experimente mit hohen Dosen mit drei verschiedenen Konzentrationen durchgeführt:

A. 25 Zigaretten pro Injektion während 10 aufeinanderfolgender lage

B. 50 Zigaretten pro Injektion während 10 aufeinanderfolgender Tage

C. 100 Zigaretten pro Injektion während 10 aufeinanderfolgender Tage

(Bei allen Experimenten wurden Kontrollgruppen, die mit gleichen Mengen Sesamöl behandelt wurden, beobachtet).

Jede Konzentration wurde je 2 Tieren injiziert und zwar entweder die Eückstände von Tabak, der nach der Erfindung vorbehandelt worden war, oder die Eückstände von unbehandelten Zigaretten derselben Sorte. Die Beobachtungen an den Mäusen wurden in zwei Gruppen unterteilt:

1. Toxische Mortalität - 4 Wochen

2. Gefäßschaden und lokaler Gewebszerfall.

Die toxische Mortalität bei 25 Zigaretten sowie 10 Injektionen, 1 χ täglich betrug Null in der Sesamöl—Kontrollgruppe, sowie für die Mäuse die Eückstände von behandeltem Tabak und unbehandeltem Tabak erhielten.

Die toxische Mortalität bei 50 Zigaretten, 10 Injektionen, 1 x$ täglich betrug Hull für die Sesamöl-Kontrollgruppe und die Mäuse, die den nach der Erfindung behandelten Tabak erhielten. Zwischen der 3* und 5. Woche nach der 1. Injektion verendeten 60 # der Mäuse, die unbehandelten Tabak erhielten.

Die toxische Mortalität be4 100 Zigaretten pro 10 Injektionen, täglich war 50 # sowohl für behandelten als auch unbehandelten Tabak. Es geht daraus hervor, dass die Behandlung von Tabak nach den erfindungsgemässen Verfahren au einer signifikanten Verringerung der toxischen Mortalität bei Versuchstieren führt im Vergleich zu Versuchen mit Bauchrückständen des gleichen, allerdings nicht vorbehandelten Tabaks.

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Gefässveränderungen und ein lokaler Zerfall der Gewebe bei 25 Zigaretten/10 Injektionen/1 χ täglich war Hull für die Sesamöl-Kontrollgruppe und die Mäuse, die vorbehandelten Tabak erhielten. Sie unbehandelten Rückstände verursachten Gefäßocclusionen, Absterben der Gewebe an der Injektionsstelle bei allen Mäusen am 14·- 16. Tag.

Gefäßstörungen und lokaler Verfall der Gewebe bei 50 Zigaretten/ 10 Injektionen/1 χ täglich war 80 $> bei den Mäusen, die Rückstände von behandeltem Tabak erhielten und 100 % bei den Mäusen, die unbehandelten Tabak erhielten.

Gefäßstörungen und lokaler Verfall der Gewebe bei 100 Zigaretten/ 10 Injektionen/1 χ täglich war 100 $> unabhängig von der Behandlung des Tabaks.

Es sind nicht alle Stoffe bekannt, die im Zigarettenrauch auftreten und Gefäßverengungen verursachen. Der Gewebeverfall, der bei allen Tieren beobachtet wurde, ist typisch für Gefäßocclusion. Die geringste Sosismenge, die untersucht wurde, führt weder zur Gefäßocclusion noch zu Gewebsverfall, vorausgesetzt, dass der Tabak nach den Verfahren gemäss der Erfindung behandelt wird. Siese schützende Wirkung gilt auch für Konzentrationen, die über 25 Zigaretten liegen. Saher wird durch die Behandlung 5 bis 10-facher Schutz gegen Gefäßstörungen und Gewebsverfall gewährleistet.

Karzinogenizität

Sie Bildung von bösartigen Tumoren innerhalb von 60 Wochen bei 21-Tage alten Mäusen wurde als Bewertungszeit ausgewählt. Sadurch werden spontan auftretende bösartige Tumore bei alten Mäusen ausgeschlossen.

Srei Gruppen von je 100 Mäusen wurden wie die oben beschriebenen Gruppen 1, B und C behandelt und 60 Wochen lang beobachtet. Bei zwanzig Tieren (20# der 100 Ausgangstiere) entwickelten sich bösartige Tuaore in der Gruppe C. 60 j6 davon waren hochgradige anaplastieche Pibrosacrome. (Tabellen I, II und III). In den Gruppen A und B wurden keine bösartigen Tumore beobachtet.

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-31T-

Tabelle I

300 GP junge Hause 1

60 Wochen Experiment

100 Here

Sesamöl 0,1

100 giere

Gesamte Rauchkondensate 5 Zigaretten pro lag (behandelter Tabak) Tiere

Gesamte Hauchkondensate 5 Zigaretten pro Tag(unbehandelter Tabak

Verendeten Obduktion kein Tumor

Verendeten Ursache bösartiger Tumor

4*

10**

Leben» mit erkanntem bösartigen Tumor 10

* 2 davon waren an Unfällen gestorben ** 8 Pibrosarkome

Lymphosarkome (2 weitere Lymphosarkome im Sterben)

Tabelle II Obduktionsbefunde für IQ Tiere

Todesursache 3?ibro sarkom Lympho sarkom Unfälle
andere Ursachen

Gruppe A 0 0 0 1 Gruppe B 0 0 2 2

Gruppe G 8 2 0 3

009350/10 Π Α

Tabelle III Tumore in Gruppe G

JTibrosarkom	12
Lympho sarkom	4
Haut	2
Testis	2

Alle !Eiere, bei denen die !Todesursache offensichtlich war, wurden obduziert.

Vorausgesetzt, dass nur ein Stamm verwendet wurde, konnte man beobachten, dass das biologische Verhalten (z.B. im Falle eines Fibrosarkoms) bei jungen und alten Musen unterschiedlich war. Bei den jungen Musen konnten induzierte bösartige Gewächse innerhalb des Stammes -verpflanzt werden, bei den alten Mäusen nicht. 3/4 der induzierten Fibrosarkome bei Gruppe C konnten erfolgreich über zwei Generationen innerhalb des CF₁-Stammes verpflanzt werden. Alle Fibrosarkome und scheinbar alle induzierten Lymphsarkome könnten lethalien Ausgang haben.

Hautbepinselungs-Experimente

Es wurde ausgegangen von einer beliebten Zigarettentabaksorte aus den Vereinigten Staaten von Amerika als Schnittabak. Der Tabak wurde nach Gewicht in zwei gleichgrosse Halften aufgeteilt. Die eine Hälfte wurde nach Beispiel 1 behandelt, die andere nicht. Diese beiden Teile wurdea nach den Standardmethoden, die bereits früher beschrieben worden waren, verwendet, um behandelte Zigaretten und unbehandelte Zigaretten mit Hilfe der gleichen Maschinen herzustellen. Bas Durchschittsgewicht der beiden war identisch.

Es wurde eine Abrauchmaschine mit 40 Zigaretten eingesetzt, um die behandelten und die unbehandelten Zigaretten abzurauchen. Die internationalen Normen für das Hauchvolumen jedes Zuges, die Zeit, die Intervalle usw. wurden eingehalten. Die gesamten Rauchkondensate wurden in Trockeneis-Fallen gesammelt. Canbridge-Pilter wurden nicht verwendet. Das gesamte Kondensat wurde ohne physikalische oder chemische Trennung verwendet. Bie Kondensate

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wurden in einzelnen Glasbehältern gesammelt (für je 500 Zigaretten). Sie wurden bis zur Verwendung gekühlt. Vor der Verwendung wurden sie mit Azeton vermischt und dann auf die Haut aufgetragen. Rauchen, Sammeln der Kondensate und ihre Applikation auf die Haut wurden in einem kontinuierlichen Vorgang während der Versuchszeit durchgeführt. Es wurde eine gleiche Anzahl an behandelten und an unbehandelten Zigaretten geraucht. Die Rauchmaschine wurde entfernt und es wurden neue Röhrchen und Glasbehälter bei jedem Wechsel von behandelten auf unbehandelte Zigaretten genommen.

Die GP.-Mäuse, die in diesem Experiment verwendet wurden, waren in Metallkäfigen mit Air-conditioning untergebracht (Temperatur/ Feuchtigkeitskontrolle). Die Unterbringung erfolgte in Einzelräumen bei einer Temperatur von 25⁰C In diese Räume wurden keine anderen Versuchstiere zugelassen. Das Personal wurde nicht gewechselt. Sägemehl, Purina Fox Chow Checkers ad libitum, mit Wasser ad libitum. Indirektes Tageslicht gleichstark; die Viere waren keiner starken künstlichen Lichtquelle ausgesetzt. Bei Beginn der Experimente waren alle Mäuse 21 Tage alt. Alle Experimente und Kontrollversuche mit behandeltem und unbehandeltem Tabak wurden gleichzeitig während einer Dauer von 60 Wochen durchgeführt.

1,5 cm χ 2,0 cm wurde in der Mitte des Rückens auerasiert. Zur Bepinselung mit dem Kondensat wurde eine Kamelhaarbürste Nr. 4 verwendet. Die Menge des Lösungsmittels (Azeton) war bei Kontroll- und Versuchsgruppen gleich. Alle Gruppen wurden am selben Tag bepinselt, aber mit verschiedenen Instrumenten. Der Oberschuß an Azeton wurde am Ende jedes Applikationstages entfernt.

Es wurden Gruppen von je 50 Mäusen durch Hautbepinselung 3 x wöchentlich mit

A. Den gesamten Rauchkondensaten von 10 unbehandelten Zigaretten in Azeton und

B. Den gesamten Rauchkondensaten von 10 behandelten Zigaretten in Azeton und

C. Einer A und B gleichen Menge an Azeton

behandelt.

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Die Tiere wurden täglich einmal untersucht. Alle Tiere, die während der Versuche verendeten, wurden obduziert und die pathologischen Veränderungen wurden untersucht. Hautschäden, die in der bepinselten Zone auftraten, wurden beobachtet, beschrieben, photografiert und wenn sie nicht zurückgingen, bioptisch untersucht. Biopsien wurden unter sterilen chirurgischen Bedingungen durchgeführt. Es wurden permanente Paraffinblöcke hergestellt sowie mikroskopische Diapositive, die untersucht wurden. Alle Tiere wurden während der Versuchszeit beobachtet. Der Todestag von Tieren, die die 60 Wochen nicht überlebten, wurde genau verzeichnet.

Die Mausgruppe C, die als allgemeine Kontrolle diente, bekam nur Azeton. Bei dieser Gruppe wurden keine bösartigen Gewächse in der behandelten Hautzone beobachtet.

Die Gruppe A, die mit Kondensaten von unbehandelten Tabak bepinselt wurde, zeigte bei 25$ der Tiere bösartige Tumore innerhalb der behandelten Hautzone.

In der Gruppe B, die mit Kondensaten von vorbehandeltem Tabak bepinselt wurde, entwickelte!sich keine bösartigen Tumore in der behandelten Hautzone.

Die Zahl der überlebenden Mäuse war ausreichend, um die Resultate statistisch zu sichern.

Es geht aus diesen biologischen Untersuchungen hervor, dass bei Tieren, die nicht durch eine Tabakbehandlung geschützt waren, ein hoher Prozentsatz an bösartigen, anaplastischen Tumoren beobachtet wurde. Die Kondensate von behandeltem Tabak verursachten keine bösartigen Tumore.

Zusammenfassend können die Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung folgendermassen aufgezählt"werden.

1. Obwohl die Kosten an und für sich nicht ausschlaggebend sind, ist es bemerkenswert, dass die Kosten für Verfahren und Material so gering sind, dass sie einer allgemeinen Anwendung nicht hinderlich im Wege stehen können.

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2. Bs kommt zu keinen bemerkenswerten Änderungen der Zigaretten, wenn der Tabak nach, der Erfindung behandelt wird.

5. Reizungen, die durch starkes Hauchen verursacht werden (drei Pakete oder mehr pro Tag) können durch die Verwendung von Tabak, der gemäss der Erfindung behandelt wurde, wesentlich vermindert werden, insbesondere der Husten, der bei vielen Menschen durch das Rauchen verursacht wird.

4. Für den Einsatz der Erfindung sind nur kleine oder überhaupt keine Änderungen an den Maschinen erforderlich und damit auch keine wesentlichen Änderungen der Produktion von Zigaretten und anderen Rauchwaren.

5. Die Toxizität der Behandlungssubstanz stellt kein Problem dar, da keine Rest im Stoffwechsel gefunden wurden.

6. Es ist ferner bemerkenswert, dass die Wirksamkeit der Tabakbehandlung auch während des Versandes oder einer Lagerung vor dem Verbrauch anhält. Die Tabakbehandlung ist für Zigaretten, die beispielsweise in den Vereinigten Staaten von Amerika hergestellt und verbraucht werden, für die Dauer von 90 - 120 Tagen wirksam. In den Versuchen wurden absichtlich nicht die optimalen oder üblichen Lagerbedingungen verwendet.

7. Die Beurteilung von allgemeinen und lokalen Gewebsschäden und die Wirkung auf die Gewichtszunahme bei Versuchstieren sind ein anderer wichtiger Punkt. Die Restbestände von Tabaken, die nach der Erfindung behandelt wurde, sind auffallend weniger schädlich für lebende Gewebe als diejenige von Tabaken, die nicht behandelt worden sind, aber aus der gleichen Mischung hergestellt sind.

8· Rauchkondensate von behandelten Tabaken weisen weniger 3,4 Benzopyren auf, ein Paktor, der von grosser Bedeutung in Anbetracht der karzinogenen Wirkung dieses Stoffes ist. Es konnte auch in biologischen Versuchen gezeigt werden, dass behandelter Tabak Rauchkondensate erzeugt, die weniger gesmndheitsschädlich sind, wie es in Tierexperimenten nachgewiesen wurde.

Durch die Erfindung wird also ein Tabakbehandlungsverfahren geschaffen, mit dem es möglich ist Stoffe wie 3,4 Benzopyren und Mkotin signifikant zu reduzieren. In Anbetracht der physiologischen Wirkungen dieser Stiffe sind Zigaretten und andere Rauchwaren somit weniger gesundheitsschädlich, wenn sie entsprechend mit einer Mieetaag von Zitronensäure und Deuteriumoxyd vorbe-

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Sie Hinweise auf die Earzinogenizität von Tabakrauch im allgemeinen beruhen auf wissenschaftlichen Berichten, wie z. B. der Surgeon General's Report. Die Behauptung, dass der Hauch von
Tabak, der nach der Erfindung behandelt wurde, weniger gesundheitsschädlich und weniger karzinogen für den Raucher ist,
beruht auf tierexperimentellen Verfahren nach herkömmlichen
Methoden, wie sie früher beschrieben wurden.

-Patentansprüche:-

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Claims (6)

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Behandlung von Tabak, dadurch gekennzeichnet , dass der Tabak mit einer Mischung von Zitronensäure und Deuterlumoxyd in solchen Mengenbehandelt wird, dass der Benzopyrengehalt des Bauches, der durch Pyrolyse des Tabake entsteht, verringert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Mischung von Zitronensäure Deuteriumoxyd in Porm einer wässrigen Lösung mit einem pH-Wert von 4 bis 6 verwendet wird und das Deuteriumoxyd in einem Verhältnis von 10 - 100 % zur Zitronensäure vorliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k @ a ι zeichnet , dass der pH-Wert 5 beträgt.

4· Verfahren nach Ansprach 2, dadurch g e k e s s ■ zeichnet« dass die wässrige lösung auf den aufgesprüht wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden dadurch gekennzeichnet , dass wässrige Lösung von 1 g Zitronensäure und 1 ml DeuterJU oxyd in 10 ml Wasser mit einem pH-Wert zwischen 4,5 und in solchen Mengen verwendet wird, dass ausgehend von elaes feuchtigkeitsgehalt dee Tabaks von 50 bis 60 $ das Beepjeühen mit der wässrigen Lösung den feuchtigkeitsgehalt des um mindestens 20 £ erhöht ·

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch geke zeichnet , dass der Tabak bei einer voa 20 We 30⁰C besprüht wird.

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