一種固定化的過氧化氫酶煙用添加劑及其制備方法和應(yīng)用
【專利說明】一種固定化的過氧化氫酶煙用添加劑及其制備方法和應(yīng)用
[0001]本申請為《一種固定化的過氧化氫酶煙用添加劑及其制備方法和應(yīng)用》的分案申請，原申請的申請日=2013.10.18，申請?zhí)?201310493334.2。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及煙草制備領(lǐng)域，特別是涉及一種固定化的過氧化氫酶煙用添加劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來有關(guān)吸煙和健康的研究發(fā)現(xiàn)，卷煙煙氣中的自由基是引起各種疾病的重要原因。卷煙煙氣自由基的直接毒性是直接損傷細胞和酶等物質(zhì)，并與DNA結(jié)合使細胞轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生突變；其間接毒性是可在體內(nèi)激活和產(chǎn)生大量活性更高毒性更大的其他自由基，如超氧自由基和羥基自由基，從而導(dǎo)致多種病變。每支卷煙的煙氣產(chǎn)生約1*1016個自由基，煙氣中的自由基一般分為兩類，即氣相自由基和粒相自由基。氣相自由基性質(zhì)非常活潑，以烷基自由基和烷氧基自由基為主；粒相自由基的性質(zhì)較穩(wěn)定，以醌類和半醌類、稠環(huán)芳烴類自由基為主。研究發(fā)現(xiàn)卷煙氣相自由基具有較強的氧化性，而粒相自由基具有較強還原性；并且由于粒相自由基被包埋于煙氣粒相聚合物基體中，因此對于粒相自由基的去除主要依賴于煙氣總粒相物含量的整體的下降，選擇性降低主流煙氣中自由基含量的研究主要集中在氣相自由基方面。
[0004]祛除卷煙煙氣中自由基的研究取得了許多成果，如北京卷煙廠和中國科學(xué)院生物物理研究所利用綠茶提取物和維生素的混合物祛除卷煙煙氣中氣相自由基；希臘雅典大學(xué)的Stavridis領(lǐng)導(dǎo)的課題組用血紅蛋白祛除煙氣中氣相自由基和其它有害物質(zhì)，且利用研究成果分別生產(chǎn)出了 ENJ0Y、五葉神和BF等卷煙產(chǎn)品；廣州神農(nóng)煙科技有限公司等根據(jù)中醫(yī)藥學(xué)理論研制開發(fā)的“神農(nóng)萃取液”降低卷煙氣相自由基、TSNAs等有害成分；梅建華發(fā)明了一種以茶多酚和維生素C為有效成份的抑制氮氧自由基的卷煙濾嘴；趙保路等發(fā)明了一種能明顯降低煙氣中自由基的卷煙濾嘴，添加劑為前花青素，或花青素與維生素C混合使用。
[0005]由于這些技術(shù)大多采用抗氧化劑，而卷煙長期放置后抗氧化劑對自由基的祛除效果會受到影響，因此，尋找新型廉價、穩(wěn)定、高效、緩釋的抗氧化劑祛除卷煙煙氣中氣相自由基是非常必要的。過氧化氫酶又稱觸酶(Catalase，簡稱CAT)，廣泛存在于人體、動物、植物和微生物中，動物肝臟、紅細胞、植物葉綠體以及細菌、真菌、放線菌等中含有大量過氧化氫酶。迄今過氧化氫酶已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)，以及食品與乳制品業(yè)、紙漿和造紙業(yè)、農(nóng)業(yè)環(huán)保產(chǎn)業(yè)中有應(yīng)用價值的酶之一。過氧化氫酶是一個同源四聚體，每一個亞基含有超過500個氨基酸殘基，每個亞基的活性位點都含有一個卟啉血紅素基團，用于催化過氧化氫的反應(yīng)。過氧化氫酶能夠高效催化氧化還原反應(yīng)，是目前已知幾乎所有好氧生物體內(nèi)最重要的抗氧化屏障；過氧化氫酶在有過氧化物的條件下，能迅速催化降解煙氣中的氮氧化物，破壞氣相自由基的反應(yīng)鏈，從而降低煙氣中氣相自由基的含量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種可選擇性降低卷煙主流煙氣中自由基含量的固定化的過氧化氫酶煙用添加劑。本發(fā)明利用酶固定化技術(shù)，制成高效、穩(wěn)定、緩釋的生物酶煙用添加劑，生物酶選擇過氧化氫酶，固定化劑可選擇多孔淀粉、殼聚糖、殼聚糖衍生物等。
[0007]高活性抗氧化劑自氧化失活快、壽命短、適宜溫度范圍窄，通過固定化處理后可增強其穩(wěn)定性，保留較高的酶活性，具有更強的溫度適應(yīng)能力和更寬的pH適應(yīng)范圍。由于酶的高活性，添加至濾嘴或煙絲中的添加劑量較小，煙氣經(jīng)過濾嘴后卷煙原有的香氣味道沒有被改變，不會破壞消費者的抽吸感受，易被廣大消費者認可和接受；同時，此改性濾嘴可不需制成復(fù)合濾嘴，投入生產(chǎn)不需要巨大的設(shè)備改造投資。
[0008]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種固定化的過氧化氫酶煙用添加劑及其制備方法和應(yīng)用，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
[0009]本發(fā)明第一方面提供一種固定化的過氧化氫酶煙用添加劑，所述固定化的過氧化氫酶煙用添加劑中，固定化試劑選自多孔淀粉、殼聚糖或殼聚糖衍生物等中的一種或多種的組合。
[0010]本發(fā)明第二方面提供所述固定化的過氧化氫酶煙用添加劑的制備方法，所述固定化的過氧化氫酶煙用添加劑中，固定化試劑為多孔淀粉，所述制備方法包括如下步驟:
[0011]I)將多孔淀粉加入過氧化氫酶溶液中，室溫下充分攪拌后放入冰箱冷藏過夜；
[0012]2)將步驟I所得產(chǎn)物固液分離，所得沉淀水洗后抽濾、干燥，研磨過篩即得固定化的過氧化氫酶煙用添加劑。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟I中，多孔淀粉和過氧化氫酶溶液的投料比為Ig:8-12ml0
[0014]更優(yōu)選的，所述步驟I中，將多孔淀粉加入過氧化氫酶溶液中以后，調(diào)酶液總體積至 20ml。
[0015]優(yōu)選的，所述步驟I中，所述過氧化氫酶溶液的酶活性濃度為l*104CIU/ml，溶劑為中性磷酸緩沖液，濃度為0.05mol/Lo
[0016]優(yōu)選的，所述步驟I中，攪拌的時間為6-10h。
[0017]優(yōu)選的，所述步驟I中，冰箱冷藏過夜的溫度為0°C。
[0018]優(yōu)選的，所述步驟2中，將步驟I所得產(chǎn)物固液分離的具體方法為:將步驟I所得產(chǎn)物離心后棄上清液。
[0019]優(yōu)選的，所述步驟2中，所得沉淀水洗的具體方法為:用去離子水反復(fù)沖洗。
[0020]優(yōu)選的，所述步驟2中，干燥的溫度為35_45°C。
[0021]優(yōu)選的，所述步驟2中，過篩的具體條件為過80目篩。
[0022]本發(fā)明第三方面提供所述固定化的過氧化氫酶煙用添加劑的制備方法，所述固定化的過氧化氫酶煙用添加劑中，固定化試劑為殼聚糖或殼聚糖衍生物，所述制備方法包括如下步驟:
[0023]I)先將殼聚糖或殼聚糖衍生物溶于冰醋酸水溶液中，再在所得溶液中加入NaOH水溶液，使其產(chǎn)生白色絮狀沉淀；
[0024]2)固液分離，將所得沉淀水洗至中性，過濾后即得殼聚糖載體；
[0025]3)將所得殼聚糖載體加入戊二醛溶液中，充分攪拌后靜置，再過濾、水洗；
[0026]4)將步驟3所得產(chǎn)物加入磷酸緩沖液中，再加入過氧化氫酶溶液，充分攪拌后靜置，再抽濾、干燥，研磨過篩即得固定化的過氧化氫酶煙用添加劑。
[0027]優(yōu)選的，所述步驟I中，殼聚糖的平均分子量為2X 105-5X 105。
[0028]優(yōu)選的，所述步驟I中，冰醋酸水溶液的濃度為0.8-1.2wt %。
[0029]優(yōu)選的，所述步驟I中，NaOH水溶液的濃度為1.5-2.5mol/L。
[0030]優(yōu)選的，所述步驟I中，殼聚糖或殼聚糖衍生物、冰醋酸水溶液、NaOH水溶液的投料比為 3g:1000-1200ml:4_6ml。
[0031 ] 優(yōu)選的，所述步驟3中，戊二醛溶液為戊二醛水溶液，濃度為4_6wt %。
[0032]優(yōu)選的，所述步驟3中，殼聚糖載體、戊二醛溶液的投料比為Ig:120-180ml。
[0033]優(yōu)選的，所述步驟3中，攪拌的溫度為室溫，靜置的時間長度為6_8h。
[0034]所述步驟3中，水洗的目的為洗去多余的戊二醛。
[0035]優(yōu)選的，所述步驟4中，磷酸緩沖液的pH為6.0-8.0，濃度為0.05mol/L。
[0036]優(yōu)選的，所述步驟4中，過氧化氫酶溶液的活性為l*104CIU/ml，溶劑為中性磷酸緩沖液，濃度為0.05mol/Lo
[0037]優(yōu)選的，所述步驟4中，步驟3所得產(chǎn)物、磷酸緩沖液、過氧化氫酶溶液的投料比為Ig:40-50ml:14-18ml。
[0038]優(yōu)選的，所述步驟4中，攪拌的溫度為室溫，靜置的時間長度為5_7h。
[0039]優(yōu)選的，所述步驟4中，干燥的溫度為35_45°C。
[0040]優(yōu)選的，所述步驟4中，過篩的具體條件為過80目篩。
[0041]本發(fā)明所提供的固定化的過氧化氫酶煙用添加劑的制備方法中，殼聚糖采取先交聯(lián)后吸附的方式固定，即殼聚糖先與交聯(lián)劑戊二醛充分交聯(lián)后再吸附過氧化氫酶，較現(xiàn)有的先吸附后交聯(lián)的方法有更高的固定化率。
[0042]本發(fā)明第四方面提供所述的固定化的過氧化氫酶煙用添加劑的制備方法在煙草制備領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0043]本發(fā)明第五方面提供一種降低煙氣中氣相自由基含量的方法，將所述的固定化的過氧化氫酶煙用添加劑的制備方法所制備的固定化的過氧化氫酶煙用添加劑添加至醋酸纖維濾嘴或均勻噴灑至煙絲中。
[0044]優(yōu)選的，添加至醋酸纖維濾嘴時，所述固定化的過氧化氫酶煙用添加劑的添加量為醋酸纖維絲束重量的0.2wt% -1.5wt%之間，最佳添加量為0.5wt%。
[0045]更優(yōu)選的，所述固定化的過氧化氫酶煙用添加劑添加至醋酸纖維濾嘴的具體方法為:在絲束制漿過程中添加，制成改性濾嘴。
[0046]更優(yōu)選的，所述固定化的過氧化氫酶煙用添加劑添加至醋酸纖維濾嘴的具體方法為:在紡絲上油過程中添加至醋酸纖維濾嘴表面制成改性濾嘴。
[0047]更優(yōu)選的，所述固定化的過氧化氫酶煙用添加劑添加至醋酸纖維濾嘴的具體方法為:將添加劑以可破裂膠囊的形式加于濾嘴中，制成改性濾嘴。
[0048]更優(yōu)選的，所述固定化的過氧化氫酶煙用添加劑添加至醋酸纖維濾嘴的具體方法為:以粉末的形式將添加劑含于濾嘴中制成復(fù)合濾嘴。
[0049]優(yōu)選的，均勻噴灑至煙絲時，所述固定化的過氧化氫酶煙用添加劑的添加量為煙絲重量的0.2wt% -1.5wt%，最佳添加量為0.5wt%。
[0050]將本發(fā)明所提供的固定化的過氧化氫酶煙用添加劑制成功能性濾嘴后抽吸檢測，卷煙主流煙氣經(jīng)此濾嘴過濾后氣相自由基含量下降35% -43%，卷煙常規(guī)指標(biāo)吸阻、煙堿、焦油及CO無明顯變化。評吸此功能性濾嘴的卷煙刺激性略有降低，原有的煙氣香味基本不變。
[0051]本發(fā)明中，過氧化氫酶經(jīng)過環(huán)保無毒的固定化劑處理，固定化處理后酶穩(wěn)定性好、能有效祛除卷煙煙氣中的自由基，減害的同時保證醋酸纖維的可紡性、單絲強度、延伸率等不受影。
【具體