专利名称：卷烟滤棒添加剂及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于烟用添加剂的技术领域，具体地说，本发明涉及一种含烟草DNA的卷烟滤嘴添加剤。同时，本发明还涉及所述添加剂的制备方法和在烟草エ业中的应用。
背景技术：
卷烟烟气含有5000多种化合物，包含大量的致香成分和微量的有害物质。在这些微量的有害物质中，多环芳烃(PAHs)类物质被认为是主要的有害物质之一，目前鉴别出的多环芳烃的种类有百种以上，大约有30种具致癌性，其中最典型的有3，4-苯并[a]芘(BaP)，苯并蒽(BaA)等。为了降低卷烟烟气中多环芳烃，在过去的几十年中，人们开发了近百种的滤嘴。常用的打孔滤嘴通过稀释烟气来达到減少有害物质吸入的效果。但打孔滤嘴无形中促使烟瘾 大的吸烟者抽吸更多的卷烟来满足对尼古丁的需要。上世纪90年代末期，生物滤嘴的研制开始出现，最初的生物滤嘴靠填充吸附有血红蛋白的活性炭颗粒，但随后的研究表明这种滤嘴仅仅能对部分气相氧化物的起到过滤作用。之后，我国研究者对添加血红蛋白的生物滤嘴做了一些改进，使其可以消除烟气中自由基及減少烟气中有毒物质和致突变物质。直到近期，应用DNA添加入嘴棒中降低烟气中多环芳烃成为ー种行之有效的、新颖的方法。研究表明，DNA分子具有特殊的双螺旋结构，容易截留烟气中的多环芳烃类物质，而对于致香成分没有影响。意大利研究者应用三文鱼精子中提取的DNA水溶液添加入滤嘴中，可达到选择性降低烟气中多环芳烃类物质的目的，且不影响烟气中的致香成分。但由于人们对卷烟吸食安全性的关注日渐提高，对卷烟中添加外源物质的限制日趋严格，公众对卷烟滤嘴添加源于三文鱼精子的DNA容易产生安全性方面的疑虑，因此限制了此项技术的广泛应用。
发明内容
本发明选用烟草种植区废弃烟叶、烟草茎皮、烟草花粉等作为DNA提取原料，将所提取的DNA纯化后制备成溶液添加入ニ元复合滤棒中的近烟丝段中，使用烟草DNA处理后，卷烟烟气中多环芳烃含量有较明显的降低，抽吸时没有异味，卷烟滤嘴吸阻正常，卷烟香气风格没有发生变化。基于上述认识，本发明的目的在于提供一种可降低烟气中多环芳烃且来源于烟草的植物DNA卷烟滤嘴添加剤。本发明的另ー目的是提供所述烟草DNA滤嘴添加剂的制备方法。本发明进一歩的目的是提供所述烟草DNA滤嘴添加剂在卷烟生产中的应用。本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的卷烟滤棒添加剤，使用烟草或烟草组织为DNA提取原料，由下述方法制得( I)从烟草或烟草组织中提取烟草DNA，(2)将(I)烟草DNA溶解于水，配制成0. 5 2mg/mL烟草DNA溶液，然后将溶液放置于磁力搅拌器上室温搅拌I 2小吋，(3)将(2)所得烟草DNA溶液96°C水浴5 lOmin，水浴完成后随即放入4°C冰箱放置15 30min。上述的卷烟滤棒添加剂，其中提取DNA的步骤为(I)取烟草叶片、茎皮、花粉，研磨成细粉末，放入50mL离心管中，加入10 25mL65°C预热的CTAB提取缓冲液和20 50 y L 0. 2% V/V的巯基こ醇，震荡混匀；(2)65°C水浴40min，每隔8min混匀一次，水浴结束后每管样品加入等体积的24:1氯仿/异戍醇混合液，混勻，12000r/min离心IOmin后,将上清液转入新的50mL离心管中；重复(2)步骤一次；(3)离心管中加入70%体积已在4°C冰箱中放置预冷的异丙醇，混匀液体，放·置-20°C冰箱Ih ；(4)再用12000r/min离心IOmin,弃上清,沉淀用20 40mL 70%こ醇和无水こ醇各洗两次，倒出管中こ醇后，将管子敞ロ放置40°C恒温箱中干燥；(5)待管子完全干燥后，置于-20V冰箱中储存。卷烟滤棒添加剂所用的原料烟草组织为烟草叶片、茎皮、花粉。所述的卷烟滤棒添加剂的制备方法，采用下述步骤(I)从烟草叶片、茎皮、花粉中提取烟草DNA，(2)将烟草DNA溶解于水，配制成0. 5 2mg/mL烟草DNA溶液，然后将溶液放置于磁力搅拌器上室温搅拌I 2小时，(3)将所得烟草DNA溶液96°C水浴5 lOmin，水浴完成后随即放入4°C冰箱放置15 30mino上述方法中，提取烟草DNA的步骤为(I)取烟草叶片、茎皮、花粉，研磨成细粉末，放入50mL离心管中，加入10 25mL65°C预热的CTAB提取缓冲液和20 50 y L 0. 2% V/V的巯基こ醇，震荡混匀；(2)65°C水浴40min，每隔8min混匀一次，水浴结束后每管样品加入等体积的24:1氯仿/异戍醇混合液，混勻，12000r/min离心IOmin后,将上清液转入新的50mL离心管中；重复(2)步骤一次；(3)离心管中，加入70%体积已在4°C冰箱中放置预冷的异丙醇，混匀液体，放置-20°C冰箱Ih ；(4)再用12000r/min离心IOmin,弃上清,沉淀用20 40mL 70%こ醇和无水こ醇
各洗两次，倒出管中こ醇后，将管子敞ロ放置40°C恒温箱中干燥； (5)待管子完全干燥后，置于-20V冰箱中储存。本发明的卷烟滤棒添加剂在制备卷烟滤棒中的应用，将卷烟滤棒添加剂即烟草DNA溶液喷洒至卷烟醋纤丝束上，烟草DNA溶液浓度为0. 5 2mg/mL，换算出每千克醋纤嘴棒添加0. 51-2. 03克的DNA，添加了上述溶液的醋纤丝束成型后作为卷烟ニ元复合滤棒的近烟丝段。具体地，本发明应用紫外分光光度计检测所提取DNA的纯度和浓度。0D260/0D280值为I. 8 I. 9之间说明所提取的DNA纯度很高，可达到滤嘴添加剂的制备要求。DNA样品的浓度(mg/mL)參照公式为0D260X稀释倍数X50/1000进行计算。应用上述方法提取的烟草DNA得率为mg/100g (鲜重)，烟草组织可获得约5. 3 86. lmg/100g (鲜重)的DNA。将烟草DNA溶解于水，配制成0. 5 2mg/mL烟草DNA溶液。为使DNA溶解均匀，将溶液放置于磁力搅拌器上室温搅拌I 2小吋。将所得溶液96°C水浴5 lOmin，水浴完成后随即放入4°C冰箱放置15 30min。将所述的烟草DNA溶液均匀喷洒至卷烟醋纤丝束上，烟草DNA溶液浓度为0. 5 2mg/mL，换算出每千克醋纤嘴棒添加0. 51-2. 03克的DNA。添加了上述溶液的醋纤丝束成型后作为卷烟ニ元复合滤棒的近烟丝段。经HPLC对应用此技术的卷烟的烟气进行检测，发现烟气中多环芳烃的含量较之对照有较大幅的下降(12% 25%)。因此，本发明所述的DNA滤棒具有良好的降低有害物质的效果。对应用此技术的烟支进行感官评价，与对照相比，抽吸风格一致、无异味。本发明使用烟草作为DNA提取的原料，应用所提取的烟草DNA添加入醋纤滤棒，实现选择性降低烟气中多环芳烃的危害，并且不影响卷烟的抽吸品质。由于选用的材料天然且来源于烟草，消费者更容易接受。此方法可选取烟草种植区的废弃烟叶、烟草茎皮、烟草花粉等作为原材料提取DNA，有利于烟草废弃物的处理和综合利用，原料易得，提取和添加 的技术手段成熟，成本较低，具有很大的应用价值。综上，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果(I)具有明显的降低卷烟烟气多环芳烃含量的效果，为卷烟降害提供了新的思路(2)选用烟草本源物质，顺应了目前卷烟开发的思路。DNA滤棒添加剂的配制除烟草DNA外，没有引入其他添加物质，且添加烟草DNA于滤棒中，不參与燃烧过程，安全性高。烟草本源物质的使用消费者更容易接受。(3)此方法应用烟草种植区废弃烟叶、烟草茎皮、烟草花粉作为原材料，不影响烟叶的产量，利于烟草废弃物的处理和综合利用，原料易得，技术手段简单、成熟，具有很大的应用价值。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例对本发明作进ー步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。实施例I :(I)烟草DNA的提取a.取8. 0 10. Og新鮮烟叶样品液氮干燥后迅速研磨成细粉末，将得到的粉末转移至50mL离心管中，加入25mL65°C预热的CTAB[十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 4g，NaCl16. 364g，lmol/L Tris-HCl 20mL(pH8. 0), 0. 5mol/L EDTA 8mL，先用 70mL纯水溶解，再定容至200mL，灭菌后使用]，震荡混匀，使材料完全分散于提取缓冲液中；b. 65°C水浴40min，每隔8min混匀一次，水浴结束后每管样品加入等体积的氯仿/异戍醇(24:1)混合液,混勻，12000r/min离心IOmin后,将上清液转入新的50 mL离心管中，此步骤重复一次；c.离心后，将上清液移入新的50 mL离心管，加入70%体积于4°C冰箱中放置预冷的异丙醇，轻轻的混匀液体，放置_20°C冰箱Ih ；d. 12000r/min离心IOmin,弃上清，沉淀用30 40mL70%こ醇和无水こ醇各洗两次，倒出管中こ醇后，将管子敞ロ放置40 V恒温箱中干燥；e.待管子完全干燥后，置于_20°C冰箱中储存待用。(2)烟草DNA滤嘴添加剂的制备a.应用紫外分光光度计检测所提取DNA的纯度和浓度。DNA样品的浓度(mg/mL)0D260/0D280值參照公式为0D260X稀释倍数X50/1000进行计算。所测样品0D260/0D280值为I. 85，说明所提取的DNA较纯净，达到滤嘴添加剂的制备要求。新鲜烟叶DNA提取得率约10. 5 16. 3mg/100g (鲜重)。 b.将烟草DNA溶解于水，配制成I. 0 2. Omg/mL烟草DNA溶液。为使DNA溶解均匀，将溶液放置于磁力搅拌器上室温搅拌2小吋。c.将所得溶液96°C水浴lOmin，水浴完成后随即放入4°C冰箱放置30min。 (3)滤棒添加实验a.将配制好的烟草DNA溶液均匀喷洒至卷烟醋纤丝束上，烟草DNA溶液浓度为
0.5 2mg/mL，换算出每千克醋纤嘴棒添加0. 51-2. 03克的DNA。b.将添加了上述溶液的醋纤丝束成型后作为卷烟ニ元复合滤棒的近烟丝段。(4)减害效果检测HPLC检测烟气中多环芳烃的含量，与对照相比，应用DNA滤棒卷烟烟气中多环芳烃的含量下降了 19% 25%。(5)评吸将经过处理的卷烟与对照随机编号，由评吸专家进行感官评吸。(6)应用效果评价使用添加了烟草DNA的滤棒能有效减少卷烟烟气中多环芳烃的含量，减害效果明显。经感官抽吸，添加烟草DNA滤棒的烟支与对照相比，抽吸风格一致、无异味。添加量为
2.03克DNA/千克嘴棒时降低有害物质效果最明显(多环芳烃下降25%)，因此2. 03克DNA/每千克嘴棒应为较适宜的添加量。实施例2 (I)烟草DNA的提取a.取5. 0 6. Og新鲜新鲜烟草茎皮作为提取原料，研磨前加入少许石英砂，使用液氮使茎皮干燥后迅速研磨成细粉末，将得到的粉末转移至50mL离心管中，加入20mL65°C预热的CTAB提取缓冲液和25 40 ii L巯基こ醇(0. 2% V/V)，震荡混匀，使材料完全分散于提取缓冲液中；b. 65°C水浴lh，每隔IOmin混匀一次，水浴结束后每管样品加入等体积的氯仿/异戊醇(24:1)混合液，混匀，12000r/min离心IOmin后，将上清液转入新的50 mL离心管
中,此步骤重复一次；c.离心后，将上清液移入新的50 mL离心管，加入70%体积于4°C冰箱中放置预冷的异丙醇，轻轻的混匀液体，放置_20°C冰箱40min ；d. 12000r/min离心lOmin,弃上清，沉淀用25 30mL70%こ醇和无水こ醇各洗两
次，倒出管中こ醇后，将管子敞ロ放置40°C恒温箱中干燥；e.待管子完全干燥后，置于_20°C冰箱中储存待用。(2)烟草DNA滤嘴添加剂的制备
a.应用紫外分光光度计检测所提取DNA的纯度和浓度。DNA样品的浓度(mg/mL)0D260/0D280值參照公式为0D260X稀释倍数X50/1000进行计算。所测样品0D260/0D280值为I. 84说明所提取的DNA纯度较高，达到滤嘴添加剂的制备要求。茎皮中提取的DNA得率约为5. 3 7. 2mg/100g (鲜重)。b.将烟草DNA溶解于水，配制成0. 5 I. Omg/mL烟草DNA溶液。为使DNA溶解均匀，将溶液放置于磁力搅拌器上室温搅拌2小吋。c.将所得溶液96°C水浴lOmin，水浴完成后随即放入4°C冰箱放置30min。(3)滤棒添加实验a.将配制好的烟草DNA溶液均匀喷洒至卷烟醋纤丝束上，烟草DNA溶液浓度为
0.5 2mg/mL，换算出每千克醋纤嘴棒添加0. 51-0. 76克的DNA。b.将添加了上述溶液的醋纤丝束成型后作为卷烟ニ元复合滤棒的近烟丝段。(4)减害效果检测HPLC检测应烟气中多环芳烃的含量，与对照相比，应用DNA滤棒卷烟烟气中多环芳烃的含量下降了 12% 14%。(5)评吸将经过处理的卷烟与对照随机编号，由评吸专家进行感官评吸。(6)应用效果评价使用添加了烟草DNA的滤棒能有效减少卷烟烟气中多环芳烃的含量，减害效果明显。经感官抽吸，添加烟草DNA滤棒的烟支与对照相比，抽吸风格一致、无异味。添加量为
0.76DNA/千克嘴棒时降低有害物质效果较明显。实施例3(I)烟草DNA的提取a.取8. 0 IOg新鲜烟草花药作为提取原料，使用液氮干燥后迅速研磨成细粉末，将得到的粉末转移至50mL离心管中，加入20 25mL65°C预热的CTAB提取缓冲液和40 50 u L巯基こ醇(0. 2% V/V)，震荡混匀，使材料完全分散于提取缓冲液中；b. 65°C水浴45min,姆隔5min混勻一次,水浴结束后姆管样品加入等体积的氯仿/异戍醇(24:1)混合液,混勻，12000r/min离心IOmin后,将上清液转入新的50 mL离心管中，此步骤重复一次；c.离心后，将上清液移入新的50 mL离心管，加入70%体积于4°C冰箱中放置预冷的异丙醇，轻轻的混匀液体，放置_20°C冰箱Ih ；d. 12000r/min离心IOmin,弃上清，沉淀用25 30mL70%こ醇和无水こ醇各洗两
次，倒出管中こ醇后，将管子敞ロ放置40°C恒温箱中干燥；e.待管子完全干燥后，置于_20°C冰箱中储存待用。(2)烟草DNA滤嘴添加剂的制备a.应用紫外分光光度计检测所提取DNA的纯度和浓度。DNA样品的浓度(mg/mL)0D260/0D280值參照公式为0D260X稀释倍数X50/1000进行计算。所测样品0D260/0D280值为I. 86说明所提取的DNA纯度很高，达到滤嘴添加剂的制备要求。花药中提取的DNA得率约为65. 4 86. I mg/100g (鲜重)。 b.将烟草DNA溶解于水，配制成I. 5 2. Omg/mL烟草DNA溶液。为使DNA溶解均匀，将溶液放置于磁力搅拌器上室温搅拌2小吋。c.将所得溶液96°C水浴lOmin，水浴完成后随即放入4°C冰箱放置30min。(3)滤棒添加实验a.将配制好的烟草DNA溶液均匀喷洒至卷烟醋纤丝束上，烟草DNA溶液浓度为
0.5 2mg/mL，换算出每千克醋纤嘴棒添加I. 01-1. 52克DNA。b.将添加了上述溶液的醋纤丝束成型后作为卷烟ニ元复合滤棒的近烟丝段。(4)减害效果检测HPLC检测应烟气中多环芳烃的含量，与对照相比，应用DNA滤棒卷烟烟气中多环芳烃的含量下降了 15% 17%。 (5)评吸将经过处理的卷烟与对照随机编号，由评吸专家进行感官评吸。(6)应用效果评价使用添加了烟草DNA的滤棒能有效减少卷烟烟气中多环芳烃的含量，减害效果明显。经感官抽吸，添加烟草DNA滤棒的烟支与对照相比，抽吸风格一致、无异味。添加量为
1.52克DNA/千克嘴棒时降低有害物质效果较明显。实施例4(I)烟草DNA的提取应用实施例I、2、3中所述方法提取新鲜烟叶、茎皮、花药中的DNA。(2)烟草DNA滤嘴添加剂的制备应用实施例1、2、3中所述方法提取的烟草DNA即分别从新鲜烟叶、茎皮、花药中提取的DNA以质量比1:1:1混合使用。检测混合的DNA溶液纯度，DNA样品的浓度(mg/mL) 0D260/0D280值參照公式为0D260X稀释倍数X 50/1000进行计算，混合的DNA溶液0D260/0D280值为I. 85，说明所提取的DNA纯度很高，达到滤嘴添加剂的制备要求。(3)滤棒添加实验a.将配制好的烟草DNA溶液均匀喷洒至卷烟醋纤丝束上，烟草DNA溶液浓度为
0.5 2mg/mL，换算出每千克醋纤嘴棒添加I. 01-1. 77克DNA。b.将添加了上述溶液的醋纤丝束成型后作为卷烟ニ元复合滤棒的近烟丝段。(4)减害效果检测HPLC检测应烟气中多环芳烃的含量，与对照相比，应用DNA滤棒卷烟烟气中多环芳烃的含量下降了 16% 22%。(5)评吸将经过处理的卷烟与对照随机编号，由评吸专家进行感官评吸。(6)应用效果评价使用添加了烟草DNA的滤棒能有效减少卷烟烟气中多环芳烃的含量，减害效果明显。经感官抽吸，添加烟草DNA滤棒的烟支与对照相比，抽吸风格一致、无异味。添加量为
1.01-1. 77克DNA/千克嘴棒时降低有害物质较明显。
权利要求
1.卷烟滤棒添加剤，其特征在于，该添加剂使用烟草或烟草组织为DNA提取原料，由下述方法制得 (1)从烟草或烟草组织中提取烟草DNA， (2)将(I)所得烟草DNA溶解于水，配制成0.5 2mg/mL烟草DNA溶液，然后将溶液放置于磁力搅拌器上室温搅拌I 2小吋， (3)将(2)所得烟草DNA溶液96°C水浴5 lOmin，水浴完成后随即放入4°C冰箱放置15 30mino
2.如权利要求I所述的卷烟滤棒添加剤，其特征在于所述的提取烟草DNA的步骤为 (1)取烟草叶片、茎皮、花粉，研磨成细粉末，放入50mL离心管中，加入10 25mL65°C预热的CTAB提取缓冲液和20 50 ii L 0. 2% V/V的巯基こ醇，震荡混匀； (2)65°C水浴40min，每隔8min混匀一次，水浴结束后每管样品加入等体积的24:1氯仿/异戊醇混合液，混匀，12000r/min离心IOmin后，将上清液转入新的50mL离心管中； 重复(2)步骤一次； (3)离心管中加入70%体积已在4°C冰箱中放置预冷的异丙醇，混匀液体，放置_20°C冰箱Ih;(4)再用12000r/min离心lOmin，弃上清，沉淀用20 40mL70%こ醇和无水こ醇各洗两次，倒出管中こ醇后，将管子敞ロ放置40°C恒温箱中干燥； (5)待管子完全干燥后，置于_20°C冰箱中储存。
3.如权利要求I所述的卷烟滤棒添加剤，其特征在于所述的烟草组织为烟草叶片、茎皮、花粉。
4.权利要求I所述的卷烟滤棒添加剂的制备方法，其特征在于，该方法采用下述步骤 (1)从烟草叶片、茎皮、花粉中提取烟草DNA， (2)将(I)烟草DNA溶解于水，配制成0.5 2mg/mL烟草DNA溶液，然后将溶液放置于磁力搅拌器上室温搅拌I 2小时， (3)将(2)所得烟草DNA溶液96°C水浴5 lOmin，水浴完成后随即放入4°C冰箱放置15 30mino
5.如权利要求4所述的卷烟滤棒添加剂的制备方法，其特征在于，所述的提取烟草DNA的步骤为 (1)取烟草叶片、茎皮、花粉，研磨成细粉末，放入50mL离心管中，加入10 25mL65°C预热的CTAB提取缓冲液和20 50 ii L 0. 2% V/V的巯基こ醇，震荡混匀； (2)65°C水浴40min，每隔8min混匀一次，水浴结束后每管样品加入等体积的24:1氯仿/异戊醇混合液，混匀，12000r/min离心IOmin后，将上清液转入新的50mL离心管中； 重复(2)步骤一次； (3)离心管中加入70%体积已在4°C冰箱中放置预冷的异丙醇，混匀液体，放置_20°C冰箱Ih;(4)再用12000r/min离心lOmin，弃上清，沉淀用20 40mL70%こ醇和无水こ醇各洗两次，倒出管中こ醇后，将管子敞ロ放置40°C恒温箱中干燥； (5)待管子完全干燥后，置于_20°C冰箱中储存。
6.权利要求I所述的卷烟滤棒添加剂在制备卷烟滤棒中的应用，其特征在于将所述的卷烟滤棒添加剂即烟草DNA溶液喷洒至卷烟醋纤丝束上，添加了 DNA溶液的醋纤丝束成型 后作为卷烟ニ元复合滤棒的近烟丝段。
全文摘要
本发明公开了一种降低烟气多环芳烃的卷烟滤棒添加剂及其制备方法和应用，属于烟用添加剂的技术领域。本发明利用烟草新鲜组织作为原料，提取烟草DNA，将所提取的DNA溶于水，水溶液添加入二元复合滤棒的近烟丝段中，使滤棒具有截留烟气中多环芳烃的作用。经检测，应用此发明的卷烟能有效减少烟气中多环芳烃的含量，随添加量的增加其降低烟气多环芳烃效果增加，其中每千克嘴棒添加2克DNA时能使烟气中多环芳烃的含量减少25%。经感官评吸，使用该发明的烟支抽吸时无异味，不影响卷烟的吸味效果。本发明应用烟草作为提取原料，天然安全，易为消费者接受，具有较高的应用价值。
文档编号A24D3/14GK102860582SQ20121040233
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者周博, 杨莹, 张天栋, 赵英良, 付磊, 王欣林, 王坚, 汤丹瑜, 陈绍田 申请人:红云红河烟草(集团)有限责任公司