一种变性大米多孔淀粉及其变性方法和用途 一、技术领域
本发明涉及一种卷烟滤嘴添加剂及其制备方法，确切地说是一种变性大米多孔淀粉及其变性方法和作为卷烟滤嘴吸附剂的应用。
二、背景技术
随着“吸烟与健康”的矛盾日益尖锐，有选择的去除卷烟烟气中的有害物质，提高卷烟的安全性越来越受到烟草工作者的广泛重视。目前，烟草研究者主要把精力集中在开发低焦油卷烟产品上，降焦方式主要有两种：其一是培育低焦油含量的烟草品种；其二是开发滤嘴添加剂。现有滤嘴添加剂主要有活性炭、硅胶、分子筛和一些中草药成分等吸附剂。但是，现有的滤嘴吸附剂在卷烟降害的同时降低了卷烟原有的香气成分，影响吸烟者的愉悦感。
三、发明内容
本发明针对现有卷烟滤嘴吸附剂的缺陷，旨在提供一种新的滤嘴吸附剂-变性大米多孔淀粉，所要解决的技术问题是大米多孔淀粉的变性方法以及变性后的大米多孔淀粉应具选择性吸附有害成分而又不改变烟卷原有品质的性质。
本发明所称的变性大米多孔淀粉是大米多孔淀粉首先与三聚磷酸钠酯化反应后再于90～110℃下热变性反应得到的一种变性大米多孔淀粉。
本发明所称的变性大米多孔淀粉的变性方法是以大米多孔为原料，包括酯化反应、变性反应以及分离、洗涤、干燥各单元过程，其特征是所述的酯化反应是大米多孔淀粉水悬浮液与三聚磷酸钠在pH9.5～10.5、温度35～45℃条件下反应1～3小时，反应结束后调pH6.0～6.5，然后水洗、分离；三聚磷酸钠的加入量为干淀粉量的2～5wt％(重量百分比，下同)；所述的变性反应是酯化后的淀粉于40～50℃下脱水至含水率10～15％时于90～100℃下热变性反应2小时；最后干燥得到产品。
本发明所称的变性大米多孔淀粉的用途就是其作为卷烟滤嘴吸附剂的应用。
将本变性大米多孔淀粉过160-200目筛，作为卷烟滤嘴吸附剂将其置于烟丝与滤棒之间，或者置于两截滤棒之间，用量15mg/支。
三聚磷酸钠是一种交联剂，使大米多孔淀粉形成体型高分子的网络结构以提高吸附性能，同时三聚磷酸钠与淀粉中-0H发生反应，在淀粉表面接带磷酸基团，使整个淀粉带上负电荷，可以与卷烟烟气中游离的带正电荷的物质进行反应，从而达到选择性吸附目的。由此可见，所称的变性大米多孔淀粉实质是交联酯化淀粉磷酸酯。
本发明首次将价格低廉的大米淀粉变性处理，作为一种新型的选择性吸附滤嘴添加剂应用到烟草工业，不仅解决了我国粮食库存的压力，拓宽了变性淀粉的应用范围，而且这种天然的吸附剂可以对卷烟烟气中的主要有害成分进行选择性吸附而不损害卷烟原有的品质，提高了卷烟的安全性，且卷烟侧流烟气中有害物质的减少对环境保护意义重大。
实验表明，每支卷烟使用本吸附剂15mg的情况下吸阻值适中(1.631Kpa)，卷烟烟气细腻度有所提升，烟气丰满度几乎无变化。而添加25mg变性淀粉的卷烟烟气丰满度略显不足，添加30mg变性淀粉抽吸困难(吸阻值＞3Kpa)。烟气中粒相自由基降低13.69％，气相自由基降低4.47％。烟气中焦油量、烟碱量、CO量分别降低了0.2mg，0.1mg和0.4mg。
四、附图说明
图1是大米多孔淀粉SEM图。
图2是变性大米多孔淀粉SEM图。
图3是作为吸附剂使用的变性大米多孔淀粉SEM图。
图4是未添加吸附剂的对照卷烟粒相ESR图。
图5是添加吸附剂的样品卷烟粒相ESR图。
图6是未添加吸附剂的对照卷烟气相ESR图。
图7是添加吸附剂的样品卷烟气相ESR图。
五、具体实施方式
1、大米多孔淀粉的制备：酶解法
(1)工艺流程：
(2)工艺说明：
浸泡大米的碱液浓度为3％-5％，离心条件：3000r/min，20min，糖化酶添加量为理论水解35％大米淀粉的量，酶解温度为40℃，反应时间为8h，喷雾干燥：料液浓度15％，进样流速30mL，进风口温度160℃，雾化器转速33250r/min，出风口温度65℃。得到的大米多孔淀粉如图1所示。
2、交联酯化淀粉磷酸酯的制备
在酯化釜中加入水，搅拌下加入大米多孔淀粉和三聚磷酸钠(淀粉干重的3wt％)，用浓度25％NaOH溶液调节pH值至10，在温度40℃下反应2小时，用浓度30％HCl溶液调节pH至6.0～6.5，水洗，抽滤。于40℃烘箱中干燥至含水量10～15％，再加热到100℃进行热变性反应2小时，干燥后即得成品。如图2所示。
3、应用实施例
将变性大米多孔淀粉粉碎，过200目筛(粒径φ74um)。每支卷烟用量15mg，置于两截滤棒之间。
4、对添加变性大米淀粉的卷烟进行有害成分检测，考察变性大米淀粉对卷烟有害成分的清除效果。
(1)气、粒相自由基的检测：ESR法(电子顺磁共振谱法)
粒相自由基检测方法：将添加了多孔淀粉地烟支置于温度(22±1)℃，相对湿度(60±2)％的恒温恒湿箱中平衡48h。以抽吸容量为35ml，抽吸时间为60s，抽吸间隔为2s，的标准抽吸速率抽吸卷烟。每次抽吸一支卷烟，取下剑桥滤片，沿圆心截取1/2，放入无本底信号的内径3mm的聚乙烯管中避光保存，待测。每个样品平行5次。
自由基含量与ESR信号峰的峰宽的平方及峰高成正比，对于同一种自由基，峰形相同，峰宽也相等，自由基的含量与峰高成正比，因此可以用峰高来表示自由基含量(计算时一致采用第二个峰的相对峰高)。
粒相自由基ESR测试条件：微波频率9055.1MHz，微波功率0.998mW中心磁323.285mT，扫场范围100.0mT，扫描时间60s，调制频率100kHz，调制幅度0.35mT。结果添加吸附剂的的样品卷烟比对照卷烟粒相自由基降低了13.69％。见图4、图5。
按国标抽吸卷烟，自由基捕捉剂PBN浓度为0.01mol/L，每支卷烟PBN用量为5ml，在单孔道吸烟机上每次捕集一支卷烟的烟气，吸烟结束后，收集自由基与PBN加合物的溶液，立即移入2ml塑料离心管中，在液氮中保存，待测。测定时每次取出一个样品，解冻，测定。每个样品平行5次。
气相自由基ESR测试条件：微波频率9005.2MHz，微波功率0.998mW中心磁场322.83mT，扫场范围100.0mT，扫描时间60s，调制频率100kHz，调制幅度0.1mT。结果添加吸附剂的的样品卷烟比对照卷烟气相自由基降低了4.47％。见图6、图7。
(2)一氧化碳含量测定：
一氧化碳量的测定，采用自动分析法。吸烟机吸烟时，穿过剑桥滤片的气相物收集在集气袋中，通过一氧化碳分析仪自动分析出一氧化碳的含量。结果添加吸附剂的产品比对照卷烟中的一氧化碳含量降低了0.4mg。
(3)氢氰酸的检测：
用装有50ml的甲醇和少许NaOH溶液的集气袋捕集烟气，用甲醇洗出捕集器内成分，合并与250ML容量瓶中，用甲醇定容。移取5ml捕捉液至50ml容量瓶中，加入0.2％氯胺-T溶液5ml，混匀，立即用1％的吡啶-丙酮二酸乙酯溶液定容，在10-15min对照空白，在518nm处测量溶液的吸光值。
样品卷烟中的HCN降低率(％)＝A0-Ai/A0*100。
测定结果，样品卷烟比对照卷烟中HCN含量降低了22.4％。