專利名稱：一種降低卷煙有害物質(zhì)的過濾嘴及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及降低卷煙有害成分的技術(shù)，特別涉及一種能有效清除卷煙煙氣有害組分的過濾嘴。
背景技術(shù)：
煙草主要是由碳水化合物(占40％-50％)羧酸、色素、萜烯類物質(zhì)、鏈烷烴、類脂物質(zhì)等組成，同時還有一些生長過程中必需的營養(yǎng)物(如硝酸鹽等)以及某些污染物(如農(nóng)藥、重要金屬元素等)。煙草與別的植物不同點是其所含的萜烯類物質(zhì)比較豐富，即通常所說的“蠟質(zhì)”或“尼古丁”。
卷煙燃燒涉及一系列的熱分解與熱合成的化學(xué)反應(yīng)，該過程存在有機成分的不完全燃燒及干餾作用，所產(chǎn)生的煙氣中約有四千種化合物，其中煙草本身燃燒產(chǎn)生的化合物就達2740種左右。迄今為止，煙氣中已經(jīng)有大量的成分被鑒定是有害的，目前已經(jīng)查明的致癌物質(zhì)就有40多種。如苯、2-萘胺、4-氨基聯(lián)苯、釙-210、醛、肼、揮發(fā)性亞硝胺、煙草特有亞硝胺、N-亞硝基吡啶、苯并[a]芘、N-亞硝基二乙醇胺以及鎘、苯并[a]蒽、丁內(nèi)酯等都是可能致癌的物質(zhì)。另外，卷煙燃燒產(chǎn)生的煙氣中還含有尼古丁(煙堿)、煙焦油、一氧化碳、氫氰酸、多環(huán)芳烴化合物、自由基等一系列有毒或致突變物質(zhì)。
香煙中的苯并[a]芘被吸煙者直接吸入體內(nèi)，其濃度相當(dāng)高。燃燒一包香煙，可產(chǎn)生0.24-0.28微克的苯并[a]芘。據(jù)調(diào)查表明，空氣中的苯并[a]芘含量每增加1微克/1000米3，就會使肺癌發(fā)病率增加5-15％；尼古丁是一種難聞、味苦、無色透明的油質(zhì)液體，揮發(fā)性強，在空氣中極易氧化成暗灰色，能迅速溶于水及酒精中，通過口鼻支氣管粘膜很容易被機體吸收，引發(fā)氣管炎，毒害腦細(xì)胞，可使吸煙者出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，尼古丁可促進癌的形成，尼古丁可造成血壓升高，心跳加快，甚至心律不齊并誘發(fā)心臟??；每支卷煙燃燒時可產(chǎn)生一氧化碳20-30毫克。一氧化碳與血紅蛋白的親和力比氧高250倍。人們吸入較多的一氧化碳時，一氧化碳與血紅蛋白結(jié)合形成大量的碳合血紅蛋白，造成組織和器官缺氧，使大腦、心臟等多種器官產(chǎn)生損傷；卷煙焦油可附著于吸煙者的氣管、支氣管和肺泡表面，產(chǎn)生物理、化學(xué)刺激，損害人體的呼吸功能，煙焦油含多種致癌物和促癌物；卷煙煙霧中含釙-210放射性元素，吸煙時可被吸入肺內(nèi)并沉積在體內(nèi)，它們不斷放出射線，長期損傷肺組織。一個每天吸20支煙的人，1年吸入的放射性元素的輻射量，相當(dāng)于吸煙者1年拍了300張X線胸片；煙草中含砷、汞、鎘、鎳等有害物質(zhì)，以鎘為例，鎘蓄積體內(nèi)，可引起哮喘、肺氣腫。
卷煙煙氣中的自由基又稱游離基，一般是指化合物分子中的共價鍵在光、熱、高能射線輻射作用下，或體內(nèi)代謝物被均裂為含有未配對價電子(即具有奇數(shù)電子)的原子、原子團、分子或離子，習(xí)慣上稱之為孤電子體系。自由基由于具有不成對電子，所以化學(xué)性質(zhì)比較活潑，易與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)(如二聚反應(yīng)、奪氫反應(yīng)、歧化反應(yīng)、加成反應(yīng)、碎裂反應(yīng)、電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)或氧化反應(yīng)等)。卷煙煙氣中的自由基可分成兩類，一類是可以被劍橋濾片截留的、富集在焦油中的自由基，稱為粒相自由基，如醌/半醌自由基、多環(huán)芳烴自由基、石墨碳和磷自由基，它們分子量較大，穩(wěn)定性稍高，可用電子自旋共振波譜儀(ESR)直接觀察到。另一類就是不能被劍橋濾片截留的自由基，稱為氣相自由基，如烷類自由基和烷氧自由基、氧自由基等，它們重量小、穩(wěn)定性差，不能用ESR直接觀察，必須將它們用自旋捕集技術(shù)捕獲后轉(zhuǎn)化成比較穩(wěn)定的、能用ESR檢測的自旋化合物。卷煙煙氣中的自由基是在卷煙燃吸時因煙絲不完全燃燒、干餾和光解、熱裂解以及一系列氧化還原過程而產(chǎn)生的。如對苯醌熱解或加氫—→半醌自由基；H氧化型輔酶Q熱解或加氫—→H輔酶Q半醌自由基。
卷煙煙氣中的自由基大多是對人體有害的，這些化學(xué)組分能夠引起脂類的過氧化、蛋白質(zhì)氧化、遺傳物質(zhì)DNA損害，導(dǎo)致許多退化性的疾病如肺氣腫、心血管疾病、心肌梗塞、癌癥、白內(nèi)障等。
吸煙的危害，盡人皆知。全世界每年因吸煙死亡達250萬人之多，煙是人類第一殺手。有資料表明，長期吸煙者的肺癌發(fā)病率比不吸煙者高10-20倍，喉癌發(fā)病率高6-10倍，冠心病發(fā)病率高2-3倍。循環(huán)系統(tǒng)發(fā)病率高3倍，氣管炎發(fā)病率高2-8倍。吸煙對女性有特殊危險，吸煙的婦女如果正使用口服避孕藥，會增加心臟疾病發(fā)作和下肢靜脈血栓形成的機會；吸煙孕婦的胎兒易發(fā)生早產(chǎn)和體重不足，嬰幼兒期免疫功能降低，容易生?。粨?jù)統(tǒng)計，孕婦被動吸煙的嬰兒致畸率明顯增高。吸煙是導(dǎo)致心、腦血管疾病惡化的主要原因。吸煙者還易患胃、十二指腸潰瘍和神經(jīng)衰弱等疾病。
世界上有三分之一的人口是煙民，卷煙煙氣的危害涉及到公眾健康問題。防止危害的最好辦法就是停止吸煙。然而，吸煙是非常有癮的，大部分人很難將其戒掉。因此，人們高度渴望去發(fā)現(xiàn)能防止卷煙煙氣危害的方法，如何將這些物質(zhì)對人體健康的危害減至最小，不僅是煙草行業(yè)的重大研究課題，而且也為廣大消費者所關(guān)注。
卷煙煙支接裝過濾嘴是煙草吸食品降焦減害的重要措施。圍繞這一主題，科技人員作了大量研究工作，例如在濾嘴中添加具有多孔結(jié)構(gòu)的吸附劑，包括活性炭、海泡石、蒙脫石、麥飯石、硅膠、羥磷灰石、有機硅、合成云母、血紅素、陰離子和陽離子交換樹脂，另外，還有茶葉、咖啡、地衣、卟啉及類似的絡(luò)合物也被用作吸附劑；又如通過在嘴棒中添加抗氧化劑選擇性地去除煙氣中自由基的工作，所選的抗氧化劑包括谷胱甘肽、維生素C及其衍生物、含硒氨基酸(如硒蛋氨酸或硒半胱氨酸)、含硫氨基酸(如L-半胱氨酸、L-氨基乙磺酸、L-甲硫氨酸、α-生育酚、維生素E、維生素A和鋅鹽)、茶多酚、原花青素等。前人的這些工作，都在一定程度上改善了卷煙過濾嘴的過濾效果，但是，還有待于進一步提高濾嘴的過濾和解毒功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能有效去除卷煙煙氣中自由基和稠環(huán)芳烴的卷煙過濾嘴及其制備方法。
本發(fā)明所述的一種降低卷煙有害物質(zhì)的過濾嘴，由嘴棒成型紙、醋酸纖維絲束構(gòu)成，其特征在于醋酸纖維絲束當(dāng)中還含有褪黑激素和姜黃素。褪黑激素的含量按重量比計為該過濾嘴的醋酸纖維絲束重量的0.001％-0.01％，姜黃素的含量按重量百分比為該過濾嘴的醋酸纖維絲束重量的0.001％-0.05％。其制備方法是首先將褪黑激素和姜黃素的混合物溶解在95％的醫(yī)用乙醇中，混合均勻，制成溶液。然后將所說的含有褪黑激素和姜黃素的乙醇溶液加入到嘴棒醋酸纖維絲束捆扎成型時所使用的粘結(jié)劑三甘醇二乙酸酯中，攪拌均勻，接著在濾嘴棒成型機上進行醋酸纖維絲束捆扎成型的工序，制成濾嘴；或者是將上述的含有褪黑激素和姜黃素的乙醇溶液均勻地噴灑到開松的醋酸纖維絲束上，干燥之后，在嘴棒成型機上制成濾嘴。
控制所述乙醇溶液中的褪黑激素的比例，使卷煙濾嘴中褪黑激素的含量按重量比計為該過濾嘴的醋酸纖維絲束重量的0.001％-0.01％，使卷煙濾嘴中姜黃素的含量按重量比計為該過濾嘴的醋酸纖維絲束重量的0.001％-0.05％。
本發(fā)明的能有效去除香煙煙氣中自由基和稠環(huán)芳烴的卷煙過濾嘴，所使用的自由基清除劑為褪黑激素(Melatonin)，褪黑激素是目前已知的抗氧化性最強的物質(zhì)，它主要是由哺乳動物和人類的松果腺體產(chǎn)生的一種吲哚類激素。褪黑激素的分子式為C13N2H16O2，分子量232.27，熔點116□～118□，化學(xué)名稱為N-乙?；?5-甲氧基色胺(N-acetyl-5-methoxytryptamine)。在美國，褪黑激素象維生素一樣，作為常用的保健食品。褪黑激素可以清除人體內(nèi)新陳代謝產(chǎn)生的自由基，抑制脂質(zhì)的過氧化反應(yīng)保護細(xì)胞結(jié)構(gòu)、防止DNA損傷，還能降低體內(nèi)過氧化物的含量。研究發(fā)現(xiàn)，褪黑激素對黃樟素(一種通過釋放自由基而損傷DNA的致癌物)引起DNA損傷的保護作用可達到99％。褪黑激素對外源性毒物(如百草枯)引起的過氧化以及自由基所造成的組織損傷有明顯的拮抗作用。現(xiàn)今，已能夠人工合成褪黑激素，并投入商業(yè)化和工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明能有效去除香煙煙氣中自由基和稠環(huán)芳烴的卷煙過濾嘴，所使用的稠環(huán)芳烴的中和劑為姜黃的二氧化碳超臨界萃取物，其主要成分為姜黃素，分子式為[CH3OC6H3(OH)CH:CHCO]2CH2，是一種有效的抗突變劑，可預(yù)防細(xì)胞突變及抑制腫瘤細(xì)胞各階段之發(fā)展，為癌癥防治藥物，由于其特殊的結(jié)構(gòu)，它還具有捕捉自由基、抗氧化功能。
姜黃素是在中藥姜黃中提取的有效成分，姜黃是一種姜科植物(curcuminlonga)，在印度的印歐民族文化中被廣泛的應(yīng)用，最早被人類使用作為著色劑.后來逐漸發(fā)現(xiàn)其有許多特殊的功能，且在長久人類利用的歷史上都無任何副作用。一般采用常規(guī)的溶劑萃取法，以乙醇作為溶劑從中藥姜黃中萃取姜黃素，這種方法除了產(chǎn)品純度不高，易殘留有害物質(zhì)之外，最致命的弊端是有效成分易于遭到破壞，使其抗誘導(dǎo)、抗突變的活性大大降低。本發(fā)明采用二氧化碳超臨界萃取工藝，由于操作溫度低，且系統(tǒng)密閉，可大量保存對熱不穩(wěn)定及易氧化的揮發(fā)性成分，避免了上述缺點；另外，二氧化碳在溫度高于臨界溫度Tc＝31.26□、壓力高于臨界壓力Pc＝7.2MPa的狀態(tài)下，性質(zhì)會發(fā)生變化，其密度近于液體，粘度近于氣體，擴散系數(shù)為液體的100倍，溶解能力強，萃取的物質(zhì)純度較高。
采用二氧化碳超臨界提取的姜黃萃取混合物，含有姜黃素、姜黃油和蛋白質(zhì)抗氧化劑。每25-33公斤的姜黃，通過二氧化碳超臨界流體萃取，可得萃取混合物1公斤，其中姜黃素的重量百分含量在31.79％-46.28％范圍內(nèi)。
根據(jù)我們研究小組的多次試驗，在嘴棒的醋酸纖維絲束中加入的褪黑激素的含量按重量比計為該過濾嘴的醋酸纖維絲束重量的0.001％-0.01％，姜黃素的含量按重量比計為該過濾嘴的醋酸纖維絲束重量的0.001％-0.05％，所制備的過濾嘴對于煙氣中的自由基的清除率為17.27％-47.92％，對于稠環(huán)芳烴苯并[a]芘的降低率可達到50.16％-88.14％，具有比較理想的清除功效。
具體實施例方式
發(fā)明人通過以下的實施例來進一步闡述本發(fā)明技術(shù)，但下面的實施例意在說明本發(fā)明，而不構(gòu)成本專利的限制。
實施例1將一定量的褪黑激素與姜黃的二氧化碳超臨界萃取物加入到95％的醫(yī)用乙醇中，充分?jǐn)嚢?，得到均一的溶液。然后將含有褪黑激素和姜黃素的乙醇溶液加入到嘴棒醋酸纖維絲束捆扎成型時所使用的粘結(jié)劑三甘醇二乙酸酯中，攪拌均勻，接著在濾嘴棒成型機上進行醋酸纖維絲束捆扎成型的工序，制成濾嘴，并將其接裝到紅塔山牌煙支上得到帶過濾嘴的煙支。該煙支的濾嘴棒中褪黑激素和姜黃的二氧化碳超臨界萃取物的重量分別為醋酸纖維絲束重量的0.001％和0.05％。
以普通的紅塔山牌過濾嘴煙支作對照樣，使用帶有捕集裝置的電子自旋共振波譜儀(ESR)測試煙氣中的氣相自由基的信號峰峰強度，實驗30次，對照樣品煙氣中的氣相自由基信號峰峰高單位平均值為49.8，濾嘴棒中含有褪黑激素和姜黃的二氧化碳超臨界萃取物的卷煙煙支煙氣中的氣相自由基信號峰峰強度平均值為41.2，測試樣品的自由基清除率為17.27％。詳細(xì)結(jié)果見下表。

實施例2將重量分別為醋酸纖維絲束重量的0.003％和0.02％的褪黑激素與姜黃的二氧化碳超臨界萃取物加入到95％的醫(yī)用乙醇中，充分?jǐn)嚢?，得到均一的溶液。然后將含有褪黑激素和姜黃素的乙醇溶液均勻噴灑到醋酸纖維絲束上，烘干之后，再在濾嘴棒成型機上進行醋酸纖維絲束捆扎成型的工序，制成濾嘴，并將其接裝到紅塔山牌煙支上得到帶過濾嘴的煙支。
以普通的紅塔山牌過濾嘴煙支作對照樣，使用帶有捕集裝置的電子自旋共振波譜儀(ESR)測試煙氣中的氣相自由基的信號峰峰強度，實驗30次，對照樣品煙氣中的氣相自由基信號峰峰高單位平均值為46.1，濾嘴棒中含有褪黑激素和姜黃的二氧化碳超臨界萃取物的卷煙煙支煙氣中的氣相自由基信號峰溫90天的加速試驗的樣品抑菌率未發(fā)生變化，表明撲克的抗菌性可保持兩年。
實施例2將重量比計為壓光時使用的油墨重量的1％的白炭黑為載體的銀型抗菌劑，加入到壓光工序使用的油墨中，該油墨中以聚乙烯醇縮丁醛樹脂為粘結(jié)劑，乙醇為溶劑。將撲克紙壓光、模切、撕牌、再模切、裝盒等過程，制得抗菌撲克。以未含有抗菌劑的撲克作對照。依據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB159790-2002，第10頁C4.1和第11頁C6的規(guī)定，進行抗菌試驗，細(xì)菌作用2、5、10、20分鐘，測得對大腸桿菌的抑菌率分別為99.82、99.91、98.78和98.97；測得對金黃色葡萄球菌抑菌率分別為70.59、71.43、93.75、76.10；37℃恒溫90天的加速試驗的樣品抑菌率未發(fā)生變化，表明撲克的抗菌性可保持兩年。
實施例3將重量比計為壓光時使用的油墨重量的2.5％的生物抗菌劑殼聚糖，加入到壓光工序使用的油墨中，該油墨中以聚乙烯醇縮丁醛樹脂為粘結(jié)劑，乙醇為溶劑。將撲克紙壓光、模切、撕牌、再模切、裝盒等過程，制得抗菌撲克。以未含有抗菌劑的撲克作對照。依據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB15979-2002，第10頁C4.1和第11頁C6的規(guī)定，進行抗菌試驗，細(xì)菌作用2、5、10、20分鐘，測得對大腸桿菌的抑菌率分別為99.51、99.70、99.73和99.88；測得對金黃色葡萄球菌抑菌率分別為75.63、76.88、86.25、83.92；37℃恒溫90天的加速試驗的樣品抑菌率未發(fā)生變化，表明撲克的抗菌性可保持兩年。

權(quán)利要求
1.一種降低卷煙有害物質(zhì)的過濾嘴，由嘴棒成型紙、醋酸纖維絲束構(gòu)成，其特征在于醋酸纖維絲束當(dāng)中還含有褪黑激素和姜黃素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低卷煙有害物質(zhì)的過濾嘴，其特征在于所述的褪黑激素的含量按重量比計為該過濾嘴的醋酸纖維絲束重量的0.001％-0.01％，姜黃素的含量按重量百分比為該過濾嘴的醋酸纖維絲束重量的0.001％-0.05％。
3.一種降低卷煙有害物質(zhì)的過濾嘴的制備方法，其特征在于首先將褪黑激素和姜黃素的混合物溶解在95％的醫(yī)用乙醇中，混合均勻，制成溶液。然后將所說的含有褪黑激素和姜黃素的乙醇溶液加入到嘴棒醋酸纖維絲束捆扎成型時所使用的粘結(jié)劑三甘醇二乙酸酯中，攪拌均勻，接著在濾嘴棒成型機上進行醋酸纖維絲束捆扎成型的工序，制成濾嘴；或者是將上述的含有褪黑激素和姜黃素的乙醇溶液均勻地噴灑到開松的醋酸纖維絲束上，干燥之后，在嘴棒成型機上制成濾嘴。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種降低卷煙有害物質(zhì)的過濾嘴的制備方法，其特征在于控制所述乙醇溶液中的褪黑激素的比例，使卷煙濾嘴中褪黑激素的含量按重量比計為該過濾嘴的醋酸纖維絲束重量的0.001％-0.01％，使卷煙濾嘴中姜黃素的含量按重量比計為該過濾嘴的醋酸纖維絲束重量的0.001％-0.05％。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種降低卷煙有害物質(zhì)的過濾嘴的制備方法，其特征在于姜黃素是姜黃的二氧化碳超臨界萃取物，其主要成分為姜黃素，分子式為[CH3OC6H3(OH)CH:CHCO]2CH2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能有效清除卷煙煙氣有害組分的過濾嘴。它由嘴棒成型紙、醋酸纖維絲束構(gòu)成，其特征是醋酸纖維絲束當(dāng)中還含有褪黑激素和姜黃素。其制備方法是首先將褪黑激素和姜黃素的混合物溶解在95％的醫(yī)用乙醇中，混合均勻，制成溶液，然后將所說的含有褪黑激素和姜黃素的乙醇溶液加入到嘴棒醋酸纖維絲束捆扎成型時所使用的粘結(jié)劑三甘醇二乙酸酯中，攪拌均勻，接著在濾嘴棒成型機上進行醋酸纖維絲束捆扎成型的工序，制成濾嘴。制備的過濾嘴對于煙氣中的自由基的清除率為17.27％－47.92％，對于稠環(huán)芳烴苯并[a]芘的降低率可達到50.16％－88.14％，具有比較理想的清除功效。
文檔編號A24D3/10GK1513390SQ0314880
公開日2004年7月21日 申請日期2003年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月12日
發(fā)明者遲廣俊, 何金星 申請人:玉溪金燦科技有限公司