CN110679997B

CN110679997B - 一种含烟叶多糖及其衍生多糖高保润性的烟丝

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Publication number: CN110679997B
Application number: CN201911050712.3A
Authority: CN
Inventors: 潘婷婷; 杨俊鹏; 陈一; 周红审; 闫铁军
Original assignee: China Tobacco Hubei Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Hubei Industrial Co Ltd
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2022-02-08
Anticipated expiration: 2039-10-31
Also published as: CN110679997A

Abstract

本发明提供一种丁二酰化烟叶多糖的制备方法，包括以下步骤：烟叶多糖的提取、烟叶多糖的精制、烟叶多糖的丁二酰化；所述烟叶多糖的丁二酰化按以下过程进行：向所述精制后的烟叶多糖的水溶液中加入无水碳酸钠、丁二酸酐，酰化反应完成后调pH 9.8~10.2，之后进行固液相分离；取分离后的上清液调pH至中性，透析、冷冻干燥。本发明的一种丁二酰化烟叶多糖的制备方法简单、丁二酰化取代程度高；本发明的丁二酰化烟叶多糖应用到烟丝的保润上，在低湿条件下具有相对较慢的失水率，在高湿环境下具有较慢的吸水率，具有较好的保润性和防潮功能；且本发明的丁二酰化烟叶多糖相比于未修饰的烟叶多糖具有更好的体外抗氧化活性。

Description

一种含烟叶多糖及其衍生多糖高保润性的烟丝

技术领域

本发明涉及烟草技术领域，

尤其是，本发明涉及一种含烟叶多糖及其衍生多糖高保润性的烟丝。

背景技术

保润剂是一种保护物质，可以从周围环境中吸收和释放水分，一般在食品、日用品以及烟草上面广泛应用。保润剂在烟草的储存、运输、加工等环节起着至关重要的作用，现在工业上常用的是丙二醇和甘油，由于丙二醇和甘油在烟支燃烧的过程中会产生焦油等有害物质，现在一些天然产物的提取物有一部分应用到烟草上面并起到了良好的保润性能。

中国专利CN201310449240.5公开了一种柚皮多糖在烟叶保润中的应用范围，选用了六种载体，通过化学方法研究了柚皮多糖保润性和载体化学成分的相关性。中国专利CN201710849975.5公开了一种大叶白麻提取物的制备方法及其在烟草方面的应用，喷洒大叶白麻多糖溶液能够明显增加烟丝抽吸时的回甜感，且提升其舒适度，含大叶白麻多糖的提取物是天然的烟叶保润剂，能够提升烟草抽吸时的舒适度和口感。这些从天然植物中提取的烟叶多糖虽然对烟丝具有良好的保润性能，但是其作为烟丝保润剂时会带来烟草以外的化合物，与卷烟香气协调性较差，影响卷烟的天然风味。

此外，从天然植物中提取的多糖一般都具有抗氧化活性，但是未经过衍生化处理的天然多糖的抗氧化活性通常较低，因此，如何提高天然多糖的抗氧化活性也是人们研究的热点问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种丁二酰化烟叶多糖及其制备方法和应用。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种丁二酰化烟叶多糖的制备方法，包括以下步骤：烟叶多糖的提取、烟叶多糖的精制、烟叶多糖的丁二酰化；所述烟叶多糖的丁二酰化按以下过程进行：

向所述精制后的烟叶多糖的水溶液中加入无水碳酸钠、丁二酸酐，酰化反应完成后调pH 9.8~10.2，之后进行固液相分离；取分离后的上清液调pH至中性，透析、冷冻干燥。

优选地，所述无水碳酸钠、所述丁二酸酐混合均匀后分批次加入到所述精制后的烟叶多糖水溶液中。

优选地，所述酰化反应温度50~70℃，时间4~8 h。

优选地，所述烟叶多糖的提取按以下过程进行：将磨碎后的烟叶加入石油醚中浸泡3~5h后抽滤取滤渣；向滤渣中加入乙醇回流提取，取滤渣烘干备用；向所述烘干后的滤渣中加入蒸馏水，380~400 W下超声处理8~10 mih，之后过滤，取滤液进行浓缩、醇沉即得烟叶粗多糖。

优选地，所述烟叶多糖的精制包括以下处理过程：sevage法脱蛋白、活性炭脱色、DEAE-52纤维素柱洗脱分离。

本发明还提供一种按上述所述的一种丁二酰化烟叶多糖的制备方法制备的丁二酰化烟叶多糖。

本发明还提供一种丁二酰化烟叶多糖在烟丝保润上的应用。

本发明还提供一种丁二酰化烟叶多糖在抗氧化活性上的应用。

本发明提供的一种丁二酰化烟叶多糖在烟丝保润上的应用，优选地，将丁二酰化烟叶多糖配成水溶液后均匀喷洒到烟丝表面，所述水溶液中丁二酰化烟叶多糖的质量百分含量为1~30%，按所述烟丝质量的1~5%喷洒所述水溶液。

与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：

本发明的一种丁二酰化烟叶多糖的制备方法简单、烟叶多糖的产率高且丁二酰化取代程度高；由本发明的制备方法制备的丁二酰化烟叶多糖应用到烟丝的保润上，在低湿条件下具有相对较慢的失水率，在高湿环境下具有较慢的吸水率，具有较好的保润性和防潮功能；且本发明的丁二酰化烟叶多糖相比于未修饰的烟叶多糖具有更好的体外抗氧化活性。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的TPP1和TPP2的红外光谱图；

图2为本发明实施例1制备的Su-TPP1和Su-TPP2的红外光谱图；

图3为本发明实施例4低湿处理组样品的含水率变化图；

图4为本发明实施例4高湿处理组样品的含水率变化图;

图5为本发明实施例5提供的各样品对超氧阴离子自由基的清除率变化图。

图中，①为TPP1的红外的光谱图；②为TPP2的红外光谱图；③为Su-TPP1的红外光谱图；④为Su-TPP2的红外光谱图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种丁二酰化烟叶多糖的制备方法，包括以下步骤：

（1）烟叶多糖的提取；

（2）烟叶多糖的精制；

（3）烟叶多糖的丁二酰化。

步骤（1）中烟叶多糖的提取按以下过程进行：将烟叶磨碎后过40目筛，加入石油醚中浸泡3~5h后抽滤取滤渣；向滤渣中加入300mL 80%乙醇进行回流提取2次，2h/次，抽滤，滤渣60℃烘干粉碎备用；向烘干后的滤渣中加入60℃左右的蒸馏水，滤渣与蒸馏水的质量比为1:35，之后放入超声清洗器中，在380~400 W下超声处理8~10 min，之后过滤，取滤液进行浓缩、使用无水乙醇醇沉即得烟叶粗多糖沉淀物。

用苯酚浓硫酸法测定烟叶粗多糖含量，将烟叶粗多糖配置成固定浓度的溶液，利用硫酸-苯酚法测定其吸光度，并通过标准曲线的公式反推其相应的烟叶粗多糖的含量，并计算其得率，计算出烟叶粗多糖得率为3.1~4.2%。

步骤（2）中烟叶多糖的精制包括以下处理过程：sevage法脱蛋白、活性炭脱色、DEAE-52纤维素柱洗脱分离。具体为：

sevage法脱蛋白：将步骤（1）中的烟叶粗多糖用蒸馏水溶解，过滤掉不可溶解的杂质，配置成粗多糖溶液，加入多糖溶液体积的1/3 Sevage试剂(V氯仿：V正丁醇=4:1)，充分震荡后静置30 min，离心取上清液，弃去下层变性蛋白质，然后重复上述操作，至到两液分层处无白色浑浊出现，旋蒸除掉残留的Sevage试剂。

活性炭脱色：将活性炭用蒸馏水冲洗，祛除杂质后，放入烘箱烘干，冷却备用。把脱蛋白后的烟叶多糖溶液放入烧杯中，添加质量分数为1.5%的活性炭，在60℃条件下，搅拌30min后，放凉抽滤，滤液离心，取上清液，得脱色后的烟叶多糖溶液。

DEAE-52纤维素柱洗脱分离：将DEAE-52纤维素进行前处理，之后将经活性炭脱色后的烟叶多糖装之柱中，用0.3mol/L、0.4mol/L的NaCl溶液洗脱出两种多糖组分TPP1和TPP2。经分子量为3500 Da的透析袋透析72 h，浓缩，冷冻干燥即得精制烟叶多糖。TPP1的提取率为1.56~1.82%、TPP2的提取率为3.21~3.46%。

步骤（3）中烟叶多糖的丁二酰化按以下过程进行：向步骤（2）中的精制烟叶多糖中加入蒸馏水搅拌均匀后得到烟叶多糖的水溶液，向水溶液中分批次加入无水碳酸钠、和丁二酸酐，酰化反应完成后调pH 9.8~10.2，之后进行固液相分离；取分离后的上清液调pH至中性，透析、冷冻干燥即得丁二酰化烟叶多糖。优选地，所述酰化反应温度50~70℃，时间4~8h。

采用以下方法计算烟叶多糖的丁二酰化取代度：

取丁二酰化烟叶多糖样品0.5 g于50mL的锥形瓶中，加入5mL水，滴入酚酞指示剂，用0.1mol/L NaOH滴至微红色，加入2.5mL 0.5mol/LNaOH，加盖震荡30min。用0.5mol/L标准HCl溶液滴定至无色。记录HCl消耗体积V0，同时做烟叶多糖的空白试验。

W=

取代度(DS)=

式中：V1为滴定烟叶多糖消耗标准HCl溶液体积(mL)；V0为滴定丁二酰化烟叶多糖消耗标准HCl溶液体积/mL；C为标准HCl溶液浓度(mol/L)；m为样品质量(g)。测得TPP1的丁二酰化取代度为0.36~0.40， TPP2的丁二酰化取代度为0.28~0.32。

本发明实施例还提供一种按上述的一种丁二酰化烟叶多糖的制备方法制备的丁二酰化烟叶多糖。

本发明实施例还提供一种上述方法制备的一种丁二酰化烟叶多糖在烟丝保润上的应用。优选地，将丁二酰化烟叶多糖配成水溶液后均匀喷洒到烟丝表面，所述水溶液中丁二酰化烟叶多糖的质量百分含量为1~30%，按所述烟丝质量的1~5%喷洒所述水溶液。

本发明实施例还提供一种上述方法制备的一种丁二酰化烟叶多糖在抗氧化活性上的应用。

下面结合具体实施例做进一步说明。

实施例1

本发明实施例1提供一种丁二酰化烟叶多糖的制备方法，包括以下步骤：

（1）烟叶多糖的提取：将烟叶磨碎后过40目筛，加入石油醚中浸泡3h后抽滤取滤渣；向滤渣中加入300mL 80%乙醇进行回流提取2次，2h/次，抽滤，滤渣60℃烘干粉碎备用；向烘干后的滤渣中加入60℃的蒸馏水，滤渣与蒸馏水的质量比为1:35，之后放入超声清洗器中，在380 W下超声处理8 min，之后过滤，取滤液进行浓缩、使用无水乙醇醇沉即得烟叶粗多糖沉淀物，计算烟叶粗多糖得率为3.18%。

（2）烟叶多糖的精制：将步骤（1）中的烟叶粗多糖依次经过sevage法脱蛋白、活性炭脱色、DEAE-52纤维素柱洗脱分离处理，用0.3mol/L的NaCl溶液洗脱出多糖组分TPP1，用0.4mol/L的NaCl溶液洗脱出多糖组分 TPP2。经分子量为3500 Da的透析袋透析72 h，浓缩，冷冻干燥即得精制烟叶多糖。TPP1的提取率为1.56%、TPP2的提取率为3.21%。精制烟叶多糖TPP1和TPP2的红外光谱图如图1所示。从图1中看到：O-H的伸缩振动在3600-3200cm^-1出现一宽峰，两种多糖分别在3468cm^-1和 3451 cm^-1有一特征峰，说明两种多糖中应存在-OH；0.3mol/L的NaCl洗脱出来的多糖在2925cm^-1左右的吸收峰是由于C-H键的伸缩振动而引起的，两张图谱中都在1665-1635cm^-1处有吸收峰，它们是糖的水化物的吸收峰；两张图谱分别在1383cm^-1和1378cm^-1附近处的吸收峰是 C-O伸缩和O-H变形的偶合振动引起的，推测有羧基的存在。TPP1和TPP2的红外光谱图符合糖类的基本特征。

（3）烟叶多糖的丁二酰化：称取0.2g多糖于50 mL圆底烧瓶中，加入20mL蒸馏水，室温磁力搅拌30 min，使充分溶胀；按比例称取0.2g无水碳酸钠和丁二酸酐，将二者混合均匀后均分为4份；取均匀分好的4份试剂，每隔半小时加入圆底烧瓶中，加入完毕后，再搅拌反应3 h。最后用1mol/L的氢氧化钠溶液调反应液pH值至10,离心；取上清液用1mol/L盐酸调pH值至中性，放入透析袋中透析72h，冷冻干燥得丁二酰化烟叶多糖。Su-TPP1、Su-TPP2的红外光谱图如图2所示。从图2中看到，两种物质分别在1111cm^-1和1098cm^-1附近处有吸收峰，据文献推测1170-1050cm^-1是由酸酐连接多糖结构上形成的C-O；此外，两种物质在1285^-1和1325cm^-1处有吸收峰，据文献可知1380-1100cm^-1是酯类化合物的形成，因此两种多糖都形成了丁二酰化烟叶多糖。测得TPP1的丁二酰化取代度为0.38， TPP2的丁二酰化取代度为0.30。

实施例2

本发明实施例2提供一种丁二酰化烟叶多糖的制备方法，包括以下步骤：

（1）烟叶多糖的提取：将烟叶磨碎后过40目筛，加入石油醚中浸泡4h后抽滤取滤渣；向滤渣中加入300mL 80%乙醇进行回流提取2次，2h/次，抽滤，滤渣60℃烘干粉碎备用；向烘干后的滤渣中加入60℃的蒸馏水，滤渣与蒸馏水的质量比为1:35，之后放入超声清洗器中，在400W下超声处理8 min，之后过滤，取滤液进行浓缩、使用无水乙醇醇沉即得烟叶粗多糖沉淀物，计算烟叶粗多糖得率为3.57%。

（2）烟叶多糖的精制：将步骤（1）中的烟叶粗多糖依次经过sevage法脱蛋白、活性炭脱色、DEAE-52纤维素柱洗脱分离处理，用0.3mol/L的NaCl溶液洗脱出多糖组分TPP1，用0.4mol/L的NaCl溶液洗脱出多糖组分 TPP2。经分子量为3500 Da的透析袋透析72 h，浓缩，冷冻干燥即得精制烟叶多糖。TPP1的提取率为1.71%、TPP2的提取率为3.32%。

（3）烟叶多糖的丁二酰化：称取0.2g多糖于50 mL圆底烧瓶中，加入20mL蒸馏水，室温磁力搅拌30 min，使充分溶胀；按比例称取0.2g无水碳酸钠和丁二酸酐,将二者混合均匀后均分为3份；取均匀分好的3份试剂，每隔半小时加入圆底烧瓶中，加入完毕后，再搅拌反应3 h。最后用1mol/L的氢氧化钠溶液调反应液pH值至10，离心；取上清液用1mol/L盐酸调pH值至中性，放入透析袋中透析72h，冷冻干燥得丁二酰化烟叶多糖。测得TPP1的丁二酰化取代度为0.37， TPP2的丁二酰化取代度为0.28。

实施例3

本发明实施例3提供一种丁二酰化烟叶多糖的制备方法，包括以下步骤：

（1）烟叶多糖的提取：将烟叶磨碎后过40目筛，加入石油醚中浸泡5h后抽滤取滤渣；向滤渣中加入300mL 80%乙醇进行回流提取2次，2h/次，抽滤，滤渣60℃烘干粉碎备用；向烘干后的滤渣中加入60℃的蒸馏水，滤渣与蒸馏水的质量比为1:35，之后放入超声清洗器中，在400W下超声处理10 min，之后过滤，取滤液进行浓缩、使用无水乙醇醇沉即得烟叶粗多糖沉淀物，计算烟叶粗多糖得率为4.2%。

（2）烟叶多糖的精制：将步骤（1）中的烟叶粗多糖依次经过sevage法脱蛋白、活性炭脱色、DEAE-52纤维素柱洗脱分离处理，用0.3mol/L的NaCl溶液洗脱出多糖组分TPP1，用0.4mol/L的NaCl溶液洗脱出多糖组分 TPP2。经分子量为3500 Da的透析袋透析72 h，浓缩，冷冻干燥即得精制烟叶多糖。TPP1的提取率为1.82%、TPP2的提取率为3.46%。

（3）烟叶多糖的丁二酰化：称取0.2g多糖于50 mL圆底烧瓶中，加入20mL蒸馏水，室温磁力搅拌30 min，使充分溶胀；按比例称取0.2g无水碳酸钠和丁二酸酐,将二者混合均匀后均分为5份；取均匀分好的5份试剂，每隔半小时加入圆底烧瓶中，加入完毕后，再搅拌反应5 h。最后用1mol/L的氢氧化钠溶液调反应液pH值至10，离心；取上清液用1mol/L盐酸调pH值至中性，放入透析袋中透析72h，冷冻干燥得丁二酰化烟叶多糖。测得TPP1的丁二酰化取代度为0.40， TPP2的丁二酰化取代度为0.32。

实施例4

本发明实施例4提供一种丁二酰化烟叶多糖在烟丝保润上的应用。将实施例1制备的丁二酰化烟叶多糖Su-TPP1、Su-TPP2分别配成质量百分含量为10%的水溶液后均匀喷洒到烟丝表面，按烟丝质量的2%喷洒。具体为，将平衡好后的烟丝（含水率17.3%）分成8等份：a、b、c、d、A、B、C、D；a、b、c、d在低湿条件下处理，为低湿处理组，处理条件：温度22℃±1℃、相对湿度40%±2%，依次喷洒实施例1制备的10%的Su-TPP1、10%的Su- TPP2、10%的丙二醇溶液、蒸馏水。A、B、C、D在高湿条件下处理，为高湿处理组，处理条件为：温度22℃±1℃、相对湿度80%±2%，依次喷洒实施例1制备的10%的Su-TPP1、10%的Su-TPP2、10%的丙二醇溶液、蒸馏水。

前两天每天取样4次，之后每天取样2次，至质量恒定。根据样品起始含水率和各时间点样品与起始样品的重量差计算各样品的含水率。低湿处理组样品的含水率变化图如图3所示，高湿处理组样品的含水率变化图如图4所示。

从图3中看到，在低湿条件下，相比于丙二醇和蒸馏水，Su-TPP1和Su-TPP2具有相对较慢的失水率；从图4中看到，在高湿条件下，Su-TPP1和Su-TPP2具有相对较慢的吸水率，表面本发明实施例1制备的丁二酰化烟叶多糖Su-TPP1和Su-TPP2具有较好的保润性能和防潮功能。

本发明的丁二酰化烟叶多糖Su-TPP1和Su-TPP2具有多羟基结构，粘性和成膜性，丁二酰基取代烟叶多糖结构上的羟基可以使多糖结构伸展，多糖的羟基更加容易暴露出来，使得烟叶多糖在水中的溶解度变大，其水溶液对烟丝具有良好的吸水和保水能力；且本发明以原料烟草为原料，从中提取烟叶多糖，作为烟丝保润剂时不会带来烟草以外的化合物，与卷烟香气协调性更好。

实施例5

本发明实施例5提供一种丁二酰化烟叶多糖在抗氧化活性上的应用。将实施例1制备的丁二酰化烟叶多糖Su-TPP1、Su-TPP2、TPP1、TPP2分别配成浓度为0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L的样品溶液，各取2 mL预热后加入3 mL pH 8.2的Tris-Hcl缓冲液、0.3 mL邻苯三酚混合均匀，25 ℃反应5 min后加入1 mL Hcl终止反应。用分光光度发测定各样品对超氧阴离子自由基的清除率，结果如图5所示。

从图5中看到，经过丁二酰化后的烟叶多糖Su-TPP1、Su-TPP2对超氧阴离子自由基的清除率明显好于TPP1、TPP2，表明烟叶多糖的丁二酰化修饰可以提高其抗氧化能力。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims

1.一种丁二酰化烟叶多糖的应用，其特征在于，用于通过对烟叶多糖进行丁二酰化促进体外抗氧化活性上；所述丁二酰化烟叶多糖采用包括以下步骤的制备方法所得：

烟叶多糖的提取；

烟叶多糖的精制；

烟叶多糖的丁二酰化；

所述烟叶多糖的丁二酰化按以下过程进行：

2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，将丁二酰化烟叶多糖配成水溶液后均匀喷洒到烟丝表面，所述水溶液中丁二酰化烟叶多糖的质量百分含量为1~30%，按所述烟丝质量的1~5%喷洒所述水溶液。

3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述无水碳酸钠、所述丁二酸酐混合均匀后分批次加入到所述精制后的烟叶多糖水溶液中。

4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述酰化反应温度50~70℃，时间4~8 h。

5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述烟叶多糖的提取按以下过程进行：将磨碎后的烟叶加入石油醚中浸泡3~5h后抽滤取滤渣；向滤渣中加入乙醇回流提取，取滤渣烘干备用；向所述烘干后的滤渣中加入蒸馏水，380~400 W下超声处理8~10 mins ，之后过滤，取滤液进行浓缩、醇沉即得烟叶粗多糖。

6.如权利要求1所述的一种丁二酰化烟叶多糖的应用，其特征在于，所述烟叶多糖的精制包括以下处理过程：sevage法脱蛋白、活性炭脱色、DEAE-52纤维素柱洗脱分离。