一种具有化学发光性质的卷烟焦油提取物及其化学发光体系的制作方法

本发明涉及化学发光物质，尤其涉及一种具有化学发光性质的卷烟焦油提取物及其化学发光体系，属于化学发光分析检测技术领域。

背景技术：

化学发光是指在化学反应中吸收了反应释放的化学能而处于电子激发态的反应中间体或反应产物由激发态迁移到基态时产生的一种光辐射现象。化学发光是一种优异的分析检测技术，具有反应条件温和、仪器装置简单、操作方便、灵敏度高等优点，在环境监测、药物分析、食品检验、生物分析和临床医学等领域应用广泛。然而，随着公众健康安全意识的不断提高，各个领域的分析需求日益增加，现有化学发光分析技术无法满足目前的分析需求。因此开发新的分析技术成为拓展化学发光技术在各个领域分析应用的当务之急。化学发光探针是构建化学发光分析技术的核心要素，而现有发光探针经常存在以下不足：(1)数量有限导致很难围绕现有发光探针构建新型的发光体系用于分析检测；(2)现有发光探针大多性质不稳定，使用时易受氧气、光照及温度等外界条件影响；(3)探针发光反应对体系ph值的依赖性强。例如有些发光探针的化学发光反应只能在碱性环境中发生，而在中性和酸性条件下难以进行，从而限制了其在中性和酸性体系中的应用。因此发掘新型化学发光物质是目前开拓化学发光分析检测应用的重要途径。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有化学发光性质的卷烟焦油提取物及其化学发光体系，该具有化学发光性质的卷烟焦油提取物性质稳定，对光照、氧气及温度等因素不敏感；对介质ph值的发光响应范围宽，在酸性、中性或碱性条件下都可以发生化学发光反应。

本发明提供的一种卷烟焦油提取物的制备方法，包括如下步骤：将卷烟焦油加入试剂中进行提取，得到卷烟焦油提取物。

上述的制备方法中，所述卷烟焦油与所述试剂的比例可为400mg：(20～150)ml，具体可为400mg：40ml。

上述的制备方法中，所述卷烟焦油可通过如下步骤制备得到：抽吸卷烟，对产生的烟气进行过滤，收集烟气粒相物，得到卷烟焦油。

所述卷烟可为烘烤型卷烟，具体可为商业途径购买得到的去掉滤嘴的烤烟型卷烟，也可为采用现有的制备方法制备得到的烤烟型卷烟；在本发明的具体实施例中，所述烤烟型卷烟为采用如下步骤制备得到的卷烟：(1)将烟叶进行烘烤调制；(2)除去所述烘烤调制后的烟叶上的细土、砂粒和灰尘，在高于22℃条件下回潮6～12小时，去除烟叶主筋后切丝，切丝后对其进行卷制，得到卷烟。所述烘烤调制可采用“三段式(变黄、定色及干筋三个阶段)”烘烤工艺，具体步骤如下：在变黄阶段，将田间采集的烟叶编绑、装炕，点火后以每小时1℃的速率将烤房温度升至36～38℃(如38℃)，保持湿球温度比干球温度低1～2.5℃(如1.5℃)，直到底棚烟叶80％以上变到八成黄左右，然后将烤房温度升高到40～42℃(如42℃)，保持湿球温度36～37℃(如37℃)，并适当排湿，确保烟叶达到变黄变软状态；在定色阶段，加大排湿量，以2～3小时(如2小时)升1℃的速率将烤房温度升至54～55℃(如55℃)，湿球温度缓慢升高保持在37～40℃(如38℃)，使叶片干燥并将黄色固定下来；在干筋阶段，以每小时1℃的速率将烤房温度升至67～69℃(如69℃)，保持湿球温度在41～42℃(如42℃)左右，保证叶片定色干燥后停火。

所述抽吸可采用吸烟机。所述过滤可采用剑桥滤片。所述卷烟与所述卷烟焦油的比例具体可为20支：400mg。

上述的制备方法中，所述试剂可为甲醇、水、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、二氯甲烷和氯仿中的至少一种。

上述的制备方法中，所述提取可为超声波提取。

所述超声波提取的条件可如下：温度小于70℃(如15～30℃、25℃)，时间为10min～30min(如20min)，功率为200～500w(如400w)。

上述的制备方法中，所述方法在所述提取之后还包括对得到的提取液进行过滤并收集滤液的步骤。所述过滤采用滤膜。所述滤膜可为有机相滤膜或水相滤膜。所述滤膜的孔径小于420μm，具体可为实验室常用的0.22μm或0.45μm。

本发明进一步提供了上述的制备方法制备得到的卷烟焦油提取物。

上述的卷烟焦油提取物在作为化学发光物质或者制备化学发光体系中的应用，也在本发明的保护范围内。

本发明还提供了一种化学发光体系，它包括上述的卷烟焦油提取物。

上述的化学发光体系中，所述卷烟焦油提取物的质量浓度可为1.0mg/ml～8.0mg/ml，具体可为4.0mg/ml。

所述化学发光体系为下述a)-d)中的任一种：

a)包括所述卷烟焦油提取物与氧化剂或氧化体系；

b)由所述卷烟焦油提取物与氧化剂或氧化体系构成；

c)包括所述卷烟焦油提取物与酶-h2o2体系；

d)由所述卷烟焦油提取物与酶-h2o2体系构成。

所述氧化剂可为h2o2、kio4和naclo中的任一种；所述氧化体系可为fenton体系(fe²⁺-h2o2体系)。所述酶-h2o2体系可为hrp-h2o2体系(辣根过氧化物酶-h2o2体系)。

具体地，所述化学发光体系a)可为下述a1)-a3)中的任一种：

a1)包括所述卷烟焦油提取物与h2o2；

a2)包括所述卷烟焦油提取物与kio4或naclo；

a3)包括所述卷烟焦油提取物与fenton体系；

所述化学发光体系b)可为下述b1)-b3)中的任一种：

b1)由所述卷烟焦油提取物与h2o2构成；

b2)由所述卷烟焦油提取物与kio4或naclo构成；

b3)由所述卷烟焦油提取物与fenton体系构成。

上述的化学发光体系中，包括所述卷烟焦油提取物与h2o2的化学发光体系或由所述卷烟焦油提取物与h2o2构成的化学发光体系中，所述卷烟焦油提取物的质量浓度可为1.0mg/ml～8.0mg/ml，具体可为4.0mg/ml；h2o2的摩尔浓度可为0.1mmol/l～1.0mol/l，具体可为1.0mmol/l。

上述的化学发光体系中，包括所述卷烟焦油提取物与kio4或naclo的化学发光体系或由所述卷烟焦油提取物与kio4或naclo构成的化学发光体系中，所述卷烟焦油提取物质量浓度可为1.0mg/ml～8.0mg/ml，具体可为4.0mg/ml；kio4或naclo的摩尔浓度可为0.1mmol/l～1.0mol/l，具体可为1.0mmol/l。

上述的化学发光体系中，包括所述卷烟焦油提取物与fenton体系的化学发光体系或由所述卷烟焦油提取物与fenton体系构成的化学发光体系中，所述卷烟焦油提取物的质量浓度可为1.0mg/ml～8.0mg/ml，具体可为4.0mg/ml；fenton体系中fe²⁺的摩尔浓度可为10μmol/l～0.01mol/l，具体可为0.1mmol/l；h2o2的摩尔浓度可为0.1mmol/l～0.1mol/l，具体可为1.0mmol/l。

上述的化学发光体系中，包括所述卷烟焦油提取物与酶-h2o2体系的化学发光体系或由所述卷烟焦油提取物与酶-h2o2体系构成的化学发光体系中，所述卷烟焦油提取物的质量浓度可为1.0mg/ml～8.0mg/ml，具体可为4.0mg/ml；酶-h2o2体系中酶的质量浓度可为0.01mg/ml～0.1mg/ml，具体可为0.1mg/ml；h2o2的摩尔浓度可为1.0mmol/l～0.1mol/l，具体可为1.0mmol/l。

上述的卷烟焦油提取物、化学发光体系在酸性、中性或碱性介质中的检测应用，也在本发明的保护范围内。

本发明具有如下有益效果：

本发明卷烟焦油提取物是在自然光条件下的敞开体系中通过超声波提取制得的，因此包含的发光物质性质稳定，对光照、氧气及温度等因素不敏感；该提取物对介质ph值的发光响应范围宽，在酸性、中性或碱性条件下都可以发生化学发光反应。本发明卷烟焦油提取的原料来源广泛，制作方法简单。本发明卷烟焦油提取物在化学发光分析检测技术领域有广泛的应用前景。

附图说明

图1为实施例1中卷烟焦油提取物与不同浓度h2so4和naoh的化学发光动力学曲线，其中图1(a)为不同浓度的h2so4，各标号表示如下：(1)1.0mol/l，(2)0.1mol/l，(3)1×10^-2mol/l，(4)1×10^-3mol/l，(5)1×10^-4mol/l，(6)1×10^-5mol/l；图1(b)为不同浓度的naoh，各标号表示如下：(1)1×10^-5mol/l，(2)1×10^-4mol/l，(3)1×10^-3mol/l，(4)1×10^-2mol/l，(5)0.1mol/l，(6)1.0mol/l。

图2为实施例1中卷烟焦油提取物分别在酸性和碱性条件下与h2o2的化学发光动力学曲线，其中图2(a)为不同浓度的h2so4，各标号表示如下：(1)1×10^-5mol/l，(2)1×10^-4mol/l，(3)1×10^-3mol/l，(4)1×10^-2mol/l(5)0.1mol/l，(6)1.0mol/l；图2(b)为不同浓度的naoh，各标号表示如下：(1)1×10^-3mol/l，(2)1×10^-2mol/l，(3)0.1mol/l，(4)1.0mol/l。

图3为实施例1中卷烟焦油提取物与两种常用试剂在酸性、中性和碱性介质中的化学发光动力学曲线，其中图3(a)的试剂为kio4，各标号表示如下：(1)0.1mol/lh2so4，(2)h2o，(3)1×10^-5mol/lnaoh；图3(b)的试剂为naclo，各标号表示如下：(1)0.1mol/lh2so4，(2)h2o，(3)1×10^-5mol/lnaoh。

图4为实施例1中卷烟焦油提取物在不同ph值条件下与fe²⁺-h2o2试剂反应的化学发光动力学曲线，各标号表示如下：(1)1.0mol/lh2so4，(2)0.1mol/lh2so4，(3)0.01mol/lh2so4，(4)1×10^-3mol/lh2so4，(5)1×10^-4mol/lh2so4，(6)1×10^-5mol/lh2so4，(7)1×10^-6mol/lh2so4，(8)纯水，(9)1×10^-6mol/lnaoh，(10)1×10^-5mol/lnaoh，(11)1×10^-4mol/lnaoh，(12)1×10^-3mol/lnaoh，(13)0.01mol/lnaoh，(14)0.1mol/lnaoh，(15)1.0mol/lnaoh。

图5为实施例1中卷烟焦油提取物与hrp-h2o2体系在酸性、中性和碱性介质中的化学发光动力学曲线，各标号表示如下：(1)1×10^-4mol/lh2so4，(2)h2o，(3)1×10^-5mol/lnaoh。

图6为实施例2中卷烟焦油提取物(浓度为1.2mg/ml)与不同浓度naoh的化学发光动力学曲线，各标号表示如下：(1)0mol/l(2)1×10^-6mol/l，(3)1×10^-5mol/l，(4)1×10^-4mol/l，(5)1×10^-3mol/l，(6)0.01mol/l，(7)0.1mol/l，(8)1.0mol/l。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中所用的卷烟为实验室自行卷制的，具体步骤如下：

(1)采用“三段式(变黄、定色及干筋三个阶段)”烘烤工艺对烟叶进行烘烤调制，具体步骤如下：在变黄阶段，将田间采集的烟叶编绑、装炕，点火后以每小时1℃的速率将烤房温度升至38℃，保持湿球温度比干球温度低1.5℃，直到底棚烟叶80％以上变到八成黄左右，然后将烤房温度升高到42℃，保持湿球温度37℃，并适当排湿，确保烟叶达到变黄变软状态；在定色阶段，加大排湿量，以2小时升1℃的速率将烤房温度升至55℃，湿球温度缓慢升高保持在38℃，使叶片干燥并将黄色固定下来；在干筋阶段，以每小时1℃的速率将烤房温度升至69℃，保持湿球温度在42℃左右，保证叶片定色干燥后停火；

(2)将步骤(1)中烘烤调制后的烟叶用软毛刷子刷净叶片上的细土、砂粒和灰尘，在室温条件下回潮10小时，去除烟叶主筋后切丝，切丝后对其进行卷制，确保每支卷烟长度为70mm、圆周27.5mm，重量为1.1±0.1g；每支卷烟的焦油含量为20mg。

下述实施例中所用的吸烟机的生产厂家为德国borgwaldt公司，型号为rm20/cs，剑桥滤片的生产厂家为德国borgwaldt公司，型号为80202841；有机相滤膜的生产厂家为上海安谱实验科技股份有限公司，型号为scaa-103。水相滤膜的生产厂家为上海安谱实验科技股份有限公司，型号为scaa-101。

下述实施例中的发光动力学曲线是在微弱发光测量仪中(bpcl-gp15-tgc)通过静态注射的方法得到的，负高压为-1000v。

下述实施例中的具有化学发光性质的卷烟焦油提取物的制备方法，如无特殊说明，均在自然光条件下的敞开体系、室温条件下(25℃)进行。

实施例1、制备具有化学发光性质卷烟焦油提取物(试剂为甲醇)

一、制备方法

按照如下步骤制备卷烟焦油提取物：

使用吸烟机一次抽吸20根卷烟，将抽吸得到的烟气通过剑桥滤片截留其中的烟气粒相物，得到负载有卷烟焦油的剑桥滤片；完毕后将剑桥滤片剪成条状加入到40ml甲醇中进行超声波提取20min(超声功率：400w)，过0.45μm的有机相滤膜，最后收集滤液得到卷烟焦油提取物。

二、化学发光性质

1、卷烟焦油提取物对强酸和强碱的化学发光现象

分别测定上述制备得到的卷烟焦油提取物在不同浓度的h2so4和naoh中的化学发光动力学曲线(卷烟焦油提取物的质量浓度为4.0mg/ml)，实验结果如图1所示。由图1(a)可以看出，在硫酸浓度为1×10^-5mol/l～1.0mol/l的范围内，本发明焦油提取物有化学发光响应。由图1(b)可以看出，在强碱性介质中，氢氧化钠浓度为0.1mol/l时，焦油提取物有化学发光响应，氢氧化钠浓度为1.0mol/l时产生的发光强度远大于0.1mol/l时的发光强度。因此，本发明焦油提取物在强酸和强碱介质中都有化学发光响应。

2、在酸性和碱性条件下与h2o2的化学发光现象

分别测定上述制备得到的卷烟焦油提取物与h2o2构成的化学发光体系(卷烟焦油提取物的质量浓度为4.0mg/ml，h2o2的摩尔浓度为1.0mmol/l)在不同浓度的h2so4和naoh中的化学发光动力学曲线，实验结果如图2所示。由图2(a)可以看出，当硫酸浓度在1×10^-2mol/l～1.0mol/l范围时，本发明焦油提取物与过氧化氢有明显的化学发光信号；由图2(b)可以看出，在碱性介质中，当氢氧化钠浓度分别为1×10^-5mol/l和1.0mol/l时，本发明焦油提取物与过氧化氢有明显的发光信号。该实验表明本发明焦油提取物在酸性和碱性环境中均能与h2o2发生化学发光反应。因此，本发明焦油提取物可以基于焦油提取物-h2o2建立化学发光体系用于酸性和碱性介质中的物质检测。

3、卷烟焦油提取物与kio4或naclo在酸性、中性和碱性介质中的化学发光现象

分别测定上述制备得到的卷烟焦油提取物与kio4或naclo构成的化学发光体系(卷烟焦油提取物的质量浓度为4.0mg/ml；kio4的摩尔浓度为1.0mmol/l，naclo的摩尔浓度为1.0mmol/l)在h2so4、h2o和naoh中的化学发光动力学曲线，实验结果如图3所示。由图3可以看出，两种试剂分别在h2so4(0.1mol/l)、h2o和naoh(1×10^-5mol/l)介质中与焦油提取物都可以产生化学发光现象。因此，本发明基于焦油提取物与以上两种反应试剂的发光体系在分析检测方面也有潜在应用价值。

4、焦油提取物在不同ph值条件下与fenton体系的化学发光现象

分别测定上述制备得到的卷烟焦油提取物与fenton体系构成的化学发光体系(卷烟焦油提取物的质量浓度为4.0mg/ml；fe²⁺-h2o2体系中fe²⁺的摩尔浓度为0.1mmol/l，h2o2的摩尔浓度为1.0mmol/l)，的化学发光强度在不同浓度的h2so4和naoh中的化学发光动力学曲线，实验结果如图4所示。由图4可以看出，在介质ph值0～14范围内，本发明焦油提取物与fe²⁺-h2o2体系都有化学发光信号，表明本发明焦油提取物在酸性、中性及碱性条件下均能与fenton体系产生化学发光现象，而在fenton体系中羟基自由基是主要活性物种，因此羟基自由基可能是导致焦油提取物发光的反应物种。

5、酶(hrp)-h2o2体系与焦油提取物在酸性、中性及碱性条件下的化学发光现象

分别测定上述制备得到的卷烟焦油提取物与酶(hrp)-h2o2体系构成的化学发光体系(卷烟焦油提取物的质量浓度为4.0mg/ml；酶(hrp)-h2o2体系中hrp的质量浓度为0.1mg/ml，h2o2的摩尔浓度为1.0mmol/l)的化学发光强度在h2so4、h2o和naoh中的化学发光动力学曲线，实验结果如图5所示。由图5可以看出，本发明焦油提取物与hrp-h2o2体系在h2so4(1×10^-4mol/l)、h2o及naoh(1×10^-5mol/l)介质中均能产生化学发光现象，因此本发明可以基于焦油提取物-hrp-h2o2建立发光体系用于酸性、中性和碱性介质中的分析检测。

实施例2、制备具有化学发光性质卷烟焦油提取物(试剂为水)

一、制备方法

按照如下步骤制备卷烟焦油提取物：

使用吸烟机一次抽吸20根卷烟，将抽吸得到的烟气通过剑桥滤片截留其中的烟气粒相物，得到负载有卷烟焦油的剑桥滤片；完毕后将剑桥滤片剪成条状加入到40ml水中进行超声波提取20min(超声功率：400w)，过0.45μm的水相滤膜，最后收集滤液得到卷烟焦油提取物。

二、化学发光性质

1、卷烟焦油提取物对强碱的化学发光现象

测定上述制备得到的卷烟焦油提取物在不同浓度的naoh中的化学发光动力学曲线(卷烟焦油提取物的质量浓度为1.2mg/ml)，实验结果如图6所示。由图6可以看出，在强碱性介质中，氢氧化钠浓度为0.01mol/l～1.0mol/l时，焦油提取物均有化学发光响应。