减少吸烟危害的分子筛环境保护功能材料

发布时间:2019-12-18浏览次数:67

    保护身体健康需要消除环境中的致癌物。亚硝胺属于化学强致癌物,含有N-N=O基团,和人体里的DNA直接作用、使血环基因发生突变在动物所有的脏器和组织都能诱发恶性肿瘤。香烟烟气中的亚硝胺直接散布于人群之中,是吸烟导致癌症的主要因素,美国30%的癌症死亡者都和吸烟有关。但是,香烟烟气里含有四千多种化合物,要“锁定”亚硝胺并除去它十分困难。我院科研人员历经多年,研制出特殊的分子筛材料能够选择性吸附亚硝胺,同时保护吸烟者和周围人群的身体健康。
    分子筛是具有识别、筛选各种分子能力的纳米孔功能材料。从放大几十万倍的电子显微镜图像上看(图1),分子筛由密密麻麻的纳米孔道所组成,由静电作用等因素所组成的吸引力像一只只无形的手伸向空中,组成看不见的“网”。只要分子运动到靠近分子筛表面的一定距离,就会被这些“手”拉向孔口。但是,并非所有的分子都能进入孔道,这些纳米孔如同筛子对这些来客们进行甑别筛选,只有满足一定条件的分子才能钻进孔道。我院科研人员仔细研究了亚硝胺分子的结构特点,成功地在气流或者溶液里拦截/消除亚硝胺。他们发表了近40篇学术论文,被《英国化学》杂志专门撰文介绍 (图2),受到国外同行的重视,目前已经和英美烟草公司研究中心建立了科研合作关系。 

    

图1 分子筛材料的电子显微镜图像。 


  

图2 《英国化学》介绍我院科研成果的报道。 


    我院科研人员在香烟烟丝中加入分子筛材料。香烟燃烧的高温活化了这些催化材料,瞬时催化降解烟气中的亚硝胺。这个新技术的关键就是研制出选择性去除亚硝胺的新材料,他们申报了十多项国家发明专利,2000年中试成功并通过生物/动物试验。2001年新型香烟样品参加了在北京举行的“八六三计划十五年成果展览”,当年将专利转让国内烟草企业。 

  

图3 国家颁发的发明专利证书 


    本研究成果能够在不改动原有生产工艺的前提下,将添加剂施加到烟丝上,保持烟草产品原来的风格并保证烟丝的水份含量符合卷制规定。新技术还能增加烟丝的填充值,卷烟厂在使用时不需要增加额外的大型设备。
    江苏省烟草行业的专家2001年在对添加沸石的香烟进行综合评吸后反映:香烟原有的风格不变,添加剂并不减少主流烟气中的尼古丁含量,其口味更加醇和,杂气和刺激性减少,有利于销售。2001年韩国烟草研究院用GC-TEA法检测了添加沸石材料的《阿诗玛》和《红塔山》香烟,发现烟气中的烟草特有亚硝胺(TSNA)含量减少30~50%;他们将添加剂应用在自己的烟草薄片和白肋烟里,卷烟检测表明效果明显(表1)。
 

表1. 添加剂对于韩国烟草的减害效果 

  


    吸烟有害健康,污染环境;香烟烟气里的亚硝胺具有强致癌性,但是过滤嘴无法选择性去除它。如何既不影响香烟的口感又能去除烟气中的亚硝胺,一直是世界性的难题。日本专利采用薄荷醇、抗坏血酸、乙氨酸、硬脂酸、卵磷脂等制成吸附剂能减少烟气中亚硝胺的含量,但是成本太高。欧洲专利将沸石与凝胶形成悬浮液后喷在烟丝上卷烟,但是总添加量为13%,迄今未能工业化。美国雷诺士烟草公司和日本烟草公司开发的无烟气卷烟,使吸烟者品吸烟丝加热的烟味,但是都得不到吸烟者的认可。
    我院的新添加剂技术不改变香烟原有风格,但是显著减少烟气中的亚硝胺,减少吸烟的危害;每条香烟所需的添加剂的原料成本不到一角钱。该技术通过了863专家组织的的专家验收,成果达到国际先进水平,能形成新卖点而促进产品销售。添加剂可以应用于烤烟型或混合型卷烟,提高产品的竞争能力。欢迎企业前来洽谈合作。我院将提供添加材料的配方、生产和使用方面的有关资料。
    联系人:朱建华教授
    地址:江苏省南京市汉口路22号,南京大学化学化工学院
    电话:025-83595848; 传真:025-83317761;电子邮件:jhzhu@nju.edu.cn




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