TWI304327B - Method of treating tobacco extract to remove magnesium ions, method of preparing regenerated taobacco material, and regenerated tobacco material - Google Patents

Description

1304327 $ . » 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 、本發明係有關用以去除鎂離子之煙草萃取液之處理方 法、再生煙草材之製造方法及再生煙草材。 【先前技術】 “天然之煙草葉、煙絲、中骨、Μ、根等煙草材，含有 如於驗、蛋白質、驗金屬或驗土金屬等種種成分。將該等 •，分從天然煙草材萃#，作為煙草吸味之添加劑使用。該 等，然煙草材成分，從吸味或其他理由考量，有以減少其 "含量或去除較佳者，亦有不去除或增加其量較佳者。〃 - 例如於美國專利第3616801號說明書揭示以提高煙草 之燃燒特性、吸味及灰特性為目的，使煙草之水性萃取液 與陽離子交換樹脂接觸，以減少源自煙草萃取液之金屬離 ^(鎂、鈣、鉀等）之方法。經由將已減少金屬離子之煙草 萃取液添加於萃取鬚’而獲得煙草之職特性、吸味及 灰特性提昇之再生煙草材。 【發明内容】 、本案發明人等在W究葉煙絲中之成分對於煙草主流煙 中成分生成之影響時，發現存在於葉煙絲中之金屬類，尤 其是鎖會促進主流煙甲苯并花、氰化氯、丙稀酸、氮氧化 物（NOx)、胺基奈等之生成。因此，只要從葉煙絲經水系萃 取媒劑萃取獲得之萃取液去除鎂等金屬，將已去除該金屬 之萃取液添加於使用萃取殘渣製得之再生煙草絲，可獲得 苯并北、氰化氫、丙烯醛、氮氧化物（Ν〇χ)、胺基萘等減少 317344 5 1304327 ^再生煙草材。但是，若❹專利絲 :樹=煙草萃取液’則不僅去除煙草萃取二 屬，於叙亦被有意義地去除。 & 口此’本發明以提供不會從由天錢 液中將菸鹼等其他成分右立差从+人 又付之卞取 之金屬之萃取液之處理二而是可去除_ 生煙草材為目的 法、再生煙树之製造方法及再 • 根據本發日狀f丨態樣，提供—種包括使天然煙草材 卒取媒劑萃取而獲得之萃取液，與於側鏈具有捕捉 少匕括鎮之金屬離子之官能基之聚合物接觸，藉此獲得 '至少使鎂量減少之萃取液之煙草萃取液之處理方法。 根據本明之第2恶樣，提供一種包括以下步驟之再 生煙草材之製造方法··⑷將天然煙草材用水系萃取溶劑萃 取，獲得含有上述天然煙草材成分之萃取液及萃取殘渣之 步驟；（b)將上述萃取液與於側鏈具有捕捉至少含鎂之金屬 子之官能基之聚合物接觸，藉此獲得至少使鎂量減少之 卒取液之步驟；（c)使用上述萃取殘渣，調製再生煙草絲之 步驟；以及（d)將上述至少使鎂量減少之萃取液之一部分添 加於上述再生煙草絲。 根據本發明之第3態樣，提供一種經由本發明再生煙 草材之製造方法製造之再生煙草材。 [實施本發明之最佳形態] 以下，以種種形式將本發明加以詳細說明。 本發明為使用於側鏈具有捕捉至少包括鎂金屬之官能 317344 6 1304327 -基之聚合物，極力壓抑從將天然煙 敢满但夕贫兩V rb >从 干刊用水糸卒取溶劑萃 取獲付之卒取液中之終驗等其他成分之損失: 除鎂等金屬者。 向貝貝上去 百先，將天然煙草材與萃取溶劑混合 天然煙草材之萃取處理。 、、由攪拌進仃 天然煙草材可使用煙草葉、煙絲、中骨、莖、根及兮 專之混合物。萃取溶劑可使用水系溶劑。水等 ； $可為驗性亦可為酸m萃取溶㈣可❹水盘水混 =生有機溶劑之混合物。列舉該等有機溶劑有例如乙醇等 醇通。該等萃取溶劑亦可將如氫氧化納之無機鹽溶解使 ^萃取處理通常於室溫至·c之溫度進行約5分 小時。 〜萃取處理完成後，將獲得之萃取混合物供作例如過濟 μ離操作，分成萃取液及萃取殘渣。萃取液含有天然煙 草材中之水浴性成分，包括例如金屬離子（鎂、鈣、鉀等）、 ^機酸類（磷酸、石荒酸、M酸等）、有機酸類（蘋果酸、捧檬 酸等）、菸鹼、糖類、胺基酸類、蛋白質等。 接者，將經由分離操作獲得之萃取液供作使用在側鍵 具有捕捉至少包括鎂之金屬離子之官能基之聚合物之金屬 去除操作。於本發明中’該金屬去除操作可根據將萃取液 與於側鏈具有捕捉至少包括鎂之金屬離子之官能基之聚合 物接觸來進行。使用之聚合物以在侧鏈具有將鎂整合化捕 捉之官能基者較佳。該等官能基可列舉亞月安乙酸基。於本 發明中，理想之聚合物為具有下述式： 、 317344 7 1304327

/ XH2COONa CH2N\ CH2C〇〇Na 所示之反覆單位之聚合物。相關之聚合物已有市售（例如三 菱化學公司製造之DIAION CR-11)。該聚合物具有在300 至1180 // m範圍之粒度，具有730g/L之表觀密度。 本發明使用之聚合物為水不溶性。 上述聚合物捕捉之金屬除鎂以外還可捕捉鈣、鉀等。 經由使用該聚合物，可極力壓抑菸鹼、糖類、胺基酸、蛋 白質等其他成分之損失，可有意義地從煙草萃取液中去除 鎮0 所使用聚合物之量因聚合物之種類而異，於具有上述 反覆單位之聚合物時，對於萃取液l〇〇mL較好在20g以下。 若每100mL萃取液使用超過20g量之聚合物，則有金屬離 儀藝子以外之成分亦會被有意義地去除之慮。聚合物之使用量 對於萃取液100mL以在8g以下更佳。聚合物對於萃取液 100mL以使用4g以上較佳。 萃取液與聚合物接觸時之溫度並無特別限制，可在超 過萃取液之凍結溫度、未滿沸點之溫度下接觸。 經由此操作獲得有意義去除鎂之萃取液。 將天然煙草材萃取後過濾獲得之濾液，含有如上所述 之蛋白質或澱粉等分子量較高之物質，該等物質有阻礙聚 合物之金屬去除效果之慮。此處，以將該濾液供作離心分 8 317344 1304327 ’離’使上清液與沉殿物分離，在上清液添加聚合物較佳。 經離心分離後獲得之沉殿物由於含有煙草香吸味所必需之 成为’可將 >儿殿物與經聚合物處理過之上清液一同添加於 再生煙草。 以下，對本發明再生煙草材之製造方法加以說明。 將天然煙草材用水系萃取溶劑萃取後經由分離操作獲 得之上述萃取殘渣實質上係由纖維所組成。使用該萃取殘 _漬經由常法製造再生煙草絲。該再生煙草絲可一部分由萃 取殘渣構成，亦可全部由萃取殘渣構成。 接著’將上述去除鎂之萃取液濃縮，亦可不經濃縮將 /其中至少一部分作成再生煙草絲。經此操作可獲得所期望 之再生煙草材。使用該再生煙草材製作之香煙可有意義降 低燃燒時生成之煙中之笨并茈、氰化氫、丙烯醛、氮氧化 物、胺基萘等。 【實施方式】

以下’根據實施例對本發明加以說明 實施例 <煙絲之調製> 於Η色種本葉煙絲1 Q 〇g加入純水1 〇 〇 〇mL，於2 Q進 行振盪萃取處理30分鐘，用孔徑〇· 75mm特氟隆（商標登記） 製篩網過濾，獲得濾液及萃取殘渣。將獲得之萃取殘渣乾 另一方面將上述濾液進行離心分離（3〇〇〇rpm、1〇分 鐘），獲得上清液及沉澱物。將螯合樹脂（三菱化學公^ 317344 9 1304327 比例添加於所獲得之 置’後得上清液。將 沉殿物合併，凍結乾 ，均一地噴霧於上述 造之 DIAION CR-11)以 0· 8g/l〇mL 之 上清液中，於25°C振盪30分鐘後靜 該上清液與以上述離心分離所獲得之 燥，將獲得之凍結乾燥物溶解於純水 經乾燥之萃取殘渣，調製煙絲。 將經上述萃取處理獲得之原狀濾液均一地噴霧於上述 再生煙草絲’切斷，調製對照之煙絲。 _ <香煙之製作> 將如上所述調製之各煙絲在維持於室溫（22。〇、相對 ••濕度60%之調和室調濕48小時後，經由小型紙捲捲煙機 (RIZLAUK公司製造）製作煙絲重量7〇〇mg、長59随、捲周 25mm之香煙。 〈煙絲中主要成分之分析> 煙絲中主要成分之分析根據如下所述進行。 (a)金屬類、無機酸類、有機酸類 _ 將煙絲lg用純水lOmL振盡萃取（25。(：、30分鐘），用 0.45/zm聚四氟乙烯（PTFE)過濾器過濾。用毛細管電泳裝 置（Ag 11 ent Techno 1 ogi es公司製造）定量濾液中所含之金 屬類（鎂、鈣、鉀）、無機酸類（磷酸離子、氯化物離子、硫 酸離子）、有機酸類（蘋果酸、檸檬酸）。 (b )終驗 根據文獻 A(0fficial Methods made by Department of Health(Canada)，12月31日，1 999)規定之煙絲中成分分 析法定量煙絲中之菸鹼。 317344 10 1304327 * ♦ (C)糖類 將煙絲lg用水l〇mL振盪萃取（25t：，30分鐘），用〇·45 之PTFE過濾器過濾。用高速液體層析儀（HpLC)定量濾 液中所含之糖類（葡萄糖、果糖）。 使用之分析機器."Agilent公司製造之HPLC1100系列 (逆相） 分析條件…管柱：Carbohydrate Cartridge(250x • 4· 6mm);移動相：丙酮與水之溶劑梯度；檢出器：示差折 射計；定量：絕對校正曲線法。 ^ (d)胺基酸 、 將煙絲4用水l〇mL振盪萃取（25。〇30分鐘），用〇 45 之PTFE過濾器過濾。用胺基酸自動分析裝置（日本電 子a司製造之JLC-500)定量濾液中所含之胺基酸。 <主流煙中成分之分析> (I)抽煙條件

23mm之條件吸煙，捕集主流煙。 (Π)主流煙中成分分析法 主流煙中之氰化氫、苯并茈（B[a]P)、

2-胺基萘，以上述文獻A 、丙烯醛、Ν〇χ、 進行如下所述之分析。 (a)氰化氫 用1支含有玻璃纖維過濾器及〇 規定之煙中成A分析法為基準， • 1N氣氧化納溶液 317344 11 1304327

I • < 、3OmL之塵埃測定器捕集2根香煙之主流煙。將含有焦油之 過濾器用〇· 1N氳氧化鈉溶液30mL振盪30分鐘萃取後，用 〇· 45 // mPTFE過濾器過濾。含於濾液及塵埃測定器液之氛 化物離子用自動分析器（BRAN+LUBBE)進行比色分析，定量 主流煙中之氰化氫。 (b)丙稀搭 用1支含有2,4-DNPH酸性乙腈溶液lOOmL之塵埃測定 •裔（冰冷）捕集2支香煙之主流煙。將捕集液於室溫放置6〇 至90分鐘後用〇.45//m PTEF過濾器過濾。於濾液6社加 ’ 入1%tirizma base液4mL後用HPLC定量丙烯醛。 使用之分析機器."Agilent公司製造之HPLC 11〇〇系列 (逆相） ^ 分析條件…管柱：Merck Lichrospher RP-18e ;移動 相··乙腈、純水、四氫呋喃、異丙醇之溶劑梯度；檢出器： UV ;定量··絕對校正曲線法。

用玻璃纖維過濾器捕集2根香煙之主流煙。經由測定 過濾、器之重量變化算出每根香煙之粗焦油量，將含有焦油 之過濾器用環己烷（以對於粗焦油lmg，溶劑為lmL之比例 萃取）振盪30分鐘萃取後，用〇· 45// m PTFE過濾器過遽。 將濾液裝填於 Sep-Pak Plus NH2 Cartridge(WATERS)，用 己烷回收之回收液在50t之氮氣下使乾固。乾固物溶解於 乙腈lmL後用HPLC定量B[a]P。 使用之分析機器."Agilent公司製造之HPLC1100系列 317344 12 1304327 • 4 、（逆相） 分析條件…管柱·· Y0K0GAWA Exceipak SIL-C18 3A ; 矛夕動相·純水之溶劑梯度；檢出器·· FLD ;定量··絕對校正 曲線法。

Cd)N0x 將1根香煙之主流煙通過玻璃纖維過濾器，導入化學 發光檢出器（島津公司製造CLM-500)，定量主流煙中之 • ΝΟχ。 (e)2-胺基萘

用玻璃纖維過濾器捕集2根香煙之主流煙。含有焦油 之過濾器用5%鹽酸溶液30mL振盪3〇分鐘萃取後，用〇 45 // m PTFE過;慮器過濾。將濾、液移至分液漏斗，加入内部標 準液後用二氯甲烷洗淨3次，水層中加入50%氫氧化鈉溶 液將pH值調整在12以上。用己烷萃取，用硫酸鈉脫水後 用三曱胺及PEPA(五氟丙酸酐）醯化。將此填充於F1〇risU SPE： Column(SPELCO)，用己烷/苯/丙酮混合液（5/4/ 1(體積比））回收之回收液在381之氮氣下濃縮至lmL，2-胺基萘用質量分析氣體層析儀（GC-MS)定量。 使用之分析機器."Agilent公司製造之HPLC11〇〇系列 (逆相） 分析條件."SIM方式；管柱·· HP-5MS 0. 25// m thickness ;定量：内部標準法。 使用上述之方法，將各香煙反覆測定3次，算出每根 香煙成分量之平均值及標準偏差。對於各成分算出以對照 317344 13 1304327 對值統計之有 、组為100時之相對值⑻1亡檢 意義差。 九相 表 製作之煙絲中成分之分析結果如表J 所示

78%、82%、57%，，·、、鈣、鉀分別去 1¾ 费 I驗、糖類等其他成分只去除約" 如表1所示，經螯合樹 主流煙中之成分分析結果如表2所示。 317344 14 1304327 繼 表2 : * 主流煙中各成分之相對值（％ ) B[a]P HCN 丙稀越 NOx 2-胺基萘 每根 69* 43* 76氺 49* 82* 每TPM 87* 48* 84* 57* 90 注）*…確認統計上有意義差（ρ〈〇·〇5)之值 添加用螯合樹脂處理之萃取液之香煙，與每根香煙對 負I照組相比，B[a]P減低31%、HCN減低57%、丙烯醛減低 24%、NOx減低51%、2-胺基萘減低18%。又，以粗焦油 (TPM)比較，確認有減低約10至5〇%成分之效果。 如上所述’根據本發明，從天然煙草萃取液不會有意 義地去除於鹼等其他成分，可有效率地去除鎂。因此，將 該已去除鎂之萃取液添加於使用萃取殘渣製造之再生煙草 絲獲得之再生煙草材，大幅度抑制主流煙中苯并茈、氰化 氮、丙烯酸、氮氧化物（NOx)、胺基萘等之生成。 15 317344

Claims (1)

1. 弟94128697號專利申請案 (97年4月7曰） 1304327 ’：種煙草萃取液之處理方法，係包含:使天然煙草材經 水或水與水混合性有機溶劑之混合物萃取獲得之萃取 :，與於侧鏈具有經由螯合化而捕捉至少包括鎂之金屬 子之官能基之聚合物接觸，以獲得至少使鎂量減少之 萃取液。 2. 如申請專利範圍第j項之煙草萃取液之處理方法，其 中’上述官能基係亞胺乙酸基。 3. 如申請專利範圍第2項之煙草萃取液之處理方法，其 中，上述聚合物為具有下式 —CH2—CH

   CH2N /CH2CO〇Na 、CH2CO〇Na 所示之反覆單位者。 一種再生煙草材之製造方法，係包括： (a)將Μ煙草㈣水或水與水混合性有機溶劑之混合 ，萃取，獲得含有上述天然煙草材成分之萃取液及 萃取殘渣之步驟； ⑻使上述萃取液與於㈣具有經㈣合化而捕捉至少 包括鎮之金屬離子之官能基之聚合物接觸，以獲得 至少使鎂1減少之萃取液之步驟； ⑹使用上述萃取殘渣，調製再生煙草絲之步驟；及 ⑷將上述至少使鎂量減少之萃取液之_部分添加於上 317344修正本 16 1304327 第94128697號專利申請案 (97年4月7曰） 述再生煙草絲之步驟。 5. 如申請專利範圍第4項之再生煙草材之製造方法，其 中，上述官能基係亞胺乙酸基。 6. 如申請專利範圍第5項之再生煙草材之製造方法，其 中，上述聚合物為具有下式

   / /CH2COONa CH2N、 CH2COONa 所示之反覆單位者。 7. —種再生煙草材，係經由如申請專利範圍第4項之方法 製造者。 17 317344修正本