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专利名称:处理烟草以降低亚硝***含量的方法及其生产的产品的制作方法
技术领域:
本发明涉及处理烟草以降低通常存在于烟草中的有害的亚硝***的含量,或防止其生成的方法。本发明还涉及具有低的亚硝***含量的烟草制品。
本申请是1996年12月2日提交的顺序号为08/757,104的申请的部分继续申请,后者是1996年10月30日提交的顺序号为08/739,942的申请的部分继续申请,后者是1996年9月23日提交的顺序号为08/725,691的申请的部分继续申请,而后者又是1996年6月28日提交的顺序号为08/671,718的申请的部分继续申请。除了1996年6月28日提交的顺序号为08/671,718的申请外,本申请和上述各申请以1996年8月5日提交的顺序号为60/023,205的临时申请为优先权。
其它申请描述了用微波能量干燥农产品。授于Hopkins的美国专利4,430,806公开了用微波烤干烟草。美国专利4,898,189中,Wochnowski教导了用微波处理绿草的烟草以控制用于贮存或运输的制剂中的湿度。美国专利3,699,976中公开了微波能量杀死烟草的昆虫感染。而且,用惰性的有机液浸渍烟草
(美国专利4,821,747)以通过冲洗法抽提膨胀的有机物已被公开,其中该混合物暴露于微波能量下。在另一实施方案中,公开了用微波能量作为压挤的含烟草材料的干燥手段(美国专利4,874,000)。美国专利3,773,055中,Stungis公开了利用微波能量干燥和膨胀用湿烟草制成的香烟。
现有技术中试图降低焦油和有害的致癌的亚硝***的方法主要包括在抽的烟草中利用过滤层。此外,已设法用添加剂以阻断烟草中有害的致癌作用。这些努力没有降低与烟草使用有关的肿瘤致病率。已知新割的,绿烟草实际上并无亚硝***致癌剂。见于,如Wiernik等,“空气烤干对烟草化学组成的影响”,烟草科学的最新进展,21卷,39页以及下列等等,第49届烟草化学研究大会论文集,9月24-27,1995,Lexington,Kentucky(下文称为“Wiernik等”)。然而,已知烤干烟草含有一些亚硝***,包括有害的致癌剂N′-亚硝基去甲烟碱(NNN)和4-(N-亚硝基***氨基)-1-(3-吡啶)-1-丁***(NNK)。广泛接受的是该亚硝***类是如本文进一步描述的在收获后于烤制过程中形成的。不幸的是,新鲜收割的绿烟草不适于吸或者其它消耗。
1993年和1994年,Burton等在Kentucky大学做了有关如摘要中报告的烟草特异性亚硝***类(TSNA)的某些试验,“通过升高烤干温度降低空气烤制烟草中亚硝态氮和烟草N′-
特异性亚硝氨类”,Agronomy&PhytopathologyJointMeeting,CORESTA,Oxford1995。Burton等报道71℃干燥收获的烟草叶24小时,在各种空气烤干阶段,包括黄化结束(endofyellowing)(EOY),EOY+3,EOY+5等导致了亚硝***含量的一些降低。文献还报道了冻干和微波处理某些样品,但无详述或结果。申请人确信在该摘要基于的Burton等在Kentncky大学所做的实际工作中,微波工作被认为是不成功的。Burton等的1993-94年的研究的某些方面报道于Wiernik等,上述文集的54-57页,题目为“改进的空气烤制”。Wiernik等的文章推断将在空气烤制的不同阶段采集烟草叶样品在70℃快速干燥24小时会除去过量的水并降低微生物的生长;从而,会避免亚***盐/酯和烟草特异的亚硝***(TSNA)的累积。在56页表Ⅱ中,Wiernik等包括了Burton等的一些有关KY160和KY171样品中片层(lamina)和主脉亚***盐/酯以及TSNA含量的概述资料。包括了冻干和快干试验的资料,但没提及微波处理的样品。此文章在56页包括以下结论从此项研究中可推定的是,在失去叶细胞完整性后通过加热(70℃)深色的烟草可会降低片层和主脉中亚***盐/酯的量和TSNA的累积。在此烤制阶段中快速干燥烟草叶降低了在室温下缓慢烤制中出现的微生物活性。然而,必要指出的是,这种处理降低了该烟草叶的质量。Weirnik等的文章也认为波兰的Skroniowski烟草的传统烤制作为2-步烤制方法的例子。该文章指出烟草首先空气烤制,并且当片层变黄或褐时,加热该烟草到
65℃两天以烤干杆柄。此法生产的烟草的分析显示亚***盐/酯和TSNA值是低的,-。Weirnik等总结这些结果是由于快速加热不利于进一步的细菌生长。然而,Weirnik等还指出低的亚***盐/酯和TSNA值,低于每克亚***盐/,可从波兰的空气烤制的烟草中得到。
本发明的一个目的是基本上消除或降低意欲吸烟的或其它方式消耗的烟草中的亚硝***含量。
本发明的另一个目的是降低烟制品中致癌的可能性,这些烟制品包括香烟,雪茄烟,咀嚼烟草,鼻烟和含烟草的口香糖(gum)和糖锭。
本发明还有另一目的是基本上消除或明显降低此类烟制品中包括N′-亚硝基去甲烟碱(NNN),4-(N-亚硝基***氨基)-1-(3-吡啶基)-1-丁***(NNK),N′-亚硝基新烟草碱(NAT)和N′-亚硝基假木贼碱(NAB)在内的烟草特异性亚硝***。
本发明的另一目的是在收获后的合适时间处理未烤干的烟草以使烤干过程无对烟草的人类消耗的适应性的副作用。
本发明的另一目的是在完全烤干的烟草中降低烟草特异的亚硝***的含量。
按照本发明的上述和其它目的和优点可通过一种减少收获的烟草植株中亚硝***的量或防止其形成的方法而实现,包括使植株的至少一部分接受微波辐射
(该部分是未烤干的并处于敏感于使亚硝***量降低或抑制亚硝***形成的状态)足够长的时间以减少至少一种亚硝***的量或基本上防止其生成。
优选地,本发明的方法中接受微波辐射的步骤是在叶变黄开始后并在叶中烟草特异性亚硝***类实质上积累前在烟草叶或其部分上进行。
还优选地,本发明的方法中接受微波辐射的步骤是在叶细胞完整性基本上失去之前进行。
在本方法其它优选的实施方案中,该烟草是烟熏烟草(fluetobacco)而接受微波辐射的步骤是在收获后约24到约72小时,甚至更优选地在收获后约24-36小时进行。
本方法的其它实施方案中,收获的烟草在进行微波辐射前保持在室温以上的条件下受控的环境中。
本方法优选的方面包括在进行烟草叶(优选地包括杆柄)微波辐射前进行物理压挤该叶以从中挤出多余水分从而保证通过微波元件的更均匀的干燥的步骤。此步可方便地通过在进入微波腔前将叶子通过一对合适间隔的旋转式圆柱体辊而进行。
在本发明的另一个优选的实施方案中,微波辐射的频率为约900-2500MHz,并施加到植株上至少大约一秒钟,并优选地为在预定的功率水平约10秒-5分钟。所用的功率水平一般决定烟草进行微波处理的时间长度,并在用常规的厨房型微波炉时介于大约
600-1000瓦,而在商用,微波型发生器时高达几百或几千瓦。优选地,所用处理单叶的发生器的功率水平介于约2-75kw,更优选地介于约5-50kw,从而可以相对快速地进行处理。
本发明还优选地将微波辐射施用到叶子或其部分上足够时间以有效地干燥叶子而不焦化从而适于人类消耗。
本发明的目的还在于该烟草叶进行微波处理而防止常规累积至少一种烟草特异的亚硝***如N′-亚硝基降烟碱,4-(N-亚硝基甲氨)-1-(3-吡啶基)-1-丁***,N′-亚硝基新烟草碱和N′-亚硝基假本贼碱。
在其最广泛的形式,本发明还包括含有适于人类消耗的非绿色烟草并含有至少一种其含量比常规烤干的烟草的低的烟草特异性亚硝***。
在优选的实施方案中,非绿色烟制品的TSNA(NNN,NNK,NAB和NAT),,,,,,,,。
本发明目的还在于含有适于人类消耗的干燥的黄色烟草并含至少一种比常规烤干的烟草含量低的烟草特异性亚硝***的烟制品。在
优选的实施方案中,该黄色烟草制品的TSNA(NNN,NNK,NAB和NAT)含量,NNN含量,和NNK含量量在上述优选的范围内。
在其它实施方案中,非绿色或黄色烟草制品含有适于人类消耗的非绿色或黄色烟草,并且其TSNA(NNN,NNK,NAB和NAT)的含量在作为其原料的新鲜收获的绿色烟草作物的此TSNA重量的大约25%之内。更优选地,该非绿色或黄色烟草制品TSNA含量在其原料中TSNA重量的大约10%之内,更优选地在约5%之内,而最优选地基本上忽略(即至多百分之几重量)。还优选地,非绿色或黄色烟草制品含有适于人类消耗的非绿色或黄色烟草,并且其至少一种TSNA(选自NNN,NNK,NAB和NAT)的含量在作为其原料的新鲜收获的绿色烟草作物的相应的TSNA重量的大约25%之内。更优选地,该非绿色或黄色烟草制品TSNA含量在其原料中TSNA重量的大约10%之内,更优选地在约5%之内,而最优选地基本上忽略(即至多百分之几重量)。
在另一实施方案中,非绿色或黄色烟草制品含有适于人类消耗的非绿色或黄色烟草,并且其TSNA(NNN,NNK,NAB和NAT)的含量比制备于同样的烟草作物但在无微波辐射下烤干的或用于降低TSNA含量的其它技术烤干的同型烟草产品的此TSNA重量少大约75%,更优选地少大约90%,更优选地少约95%,而最优选地少99%。还优选地,非绿色或黄色烟草制品含有适于人类消耗的非绿色或黄色烟草,并且其至少一种
TSNA(选自NNN,NNK,NAB和NAT)的含量比制备于同样的烟草作物但在无微波辐射下烤干的或用于降低TSNA含量的其它技术烤干的同型烟草产品相应的TSNA重量少大约75%,更优选地少约90%,更优选地少大约95%,而最优选地少约99%。
本发明的优选类型涉及含有其中至少一种烟草特异性亚硝***含量是降低的烟草的烟制品,其是通过包括将烟草在未烤干且敏感于使至少一种烟草特异性亚硝***形成受抑制时进行微波辐射的方法而制得。
在另一个实施方案中,本发明目的在于降低烤干的褐色烟草中至少一种烟草特异性亚硝***的方法,包括再水化该烤干的褐色烟草,和让该再水化的烟草以预定的能量水平进行微波辐射预定长的时间。
类似地,本发明的范围内包括一种含有具有至少一种烟草特异性亚硝***含量降低的烤干的棕色烟草的烟草制品,其由如下方法生产再水化该烤干的褐色烟草,和让该再水化的烟草以预定的能量水平和预定的时间长度进行微波辐射。
在另一个实施方案中,本发明涉及制备烟草产品的方法,包括将收获的烟草叶(其烟叶子是未烤干的并处于敏感于使烟草特异性亚硝***量降低或使烟草特异性亚硝***形成受抑制的状态)接受微波辐射足够的时间,以降低烟叶中至少一种烟草特异性性亚硝***的量或基本上防止其形成,以及生成含有微波处理的叶子的烟制品,该烟制品选自香烟,雪茄烟,咀嚼烟草,鼻烟和含烟草的口香糖和糖锭。
图1示收获后24-72小时的“黄色”Virginia烟熏烟草。
图2示按本发明的低亚硝***的微波处理的“黄色”Virginin烟熏烟草。
据说干燥烟草的实践更多地是艺术而非科学,因为在任何给定的烤制中的烤制条件必须考虑到诸如品种间差异,从各种茎杆位置收获的叶子的差异,所用的干燥房间的差异,单一季节或不同季节间环境差异,尤其是空气烤制时的天气变化的因素而作出调整。例如,烟熏干燥的实践在一定程度上是经验性,并且最好由在此领域积累了相当长时间经验的人来完成。见于Peele等,“烟草的烟熏干燥过程中的化学和生化变化”,烟草科学的最新进展,第21卷,第81页及下列等等,第49届化学研究大会论文集,1995年9月24-27日,Lexington,Kentucky(下文称“Peele等”)。因此,一个烟草干燥领域的普通技术人员会理解本发明的外部参数在其最大的范围内基于任何既定的收获的上述因素的精确汇合而在一定程度上变化。
在一个优选的实施方案中,本发明基于这样的一个发现在烟草干燥循环中存在一个窗口,其中烟草可以将会基本上防止TSNA形成的方式处理。当然,其中可有效地消除TSNA形成或实质上降低的准确窗口取决于烟草的类型,干燥的方法,以及一些包括上述的那些的其它因素。按照本发明的此优选的实施方案,此窗口对应于当叶子超过新采或
“绿色”阶段并在叶中显著积累TSNA类和/或亚***酯/盐前的收获后时间范围;此时间范围一般对应于叶子正在变黄的过程中或处于黄色阶段但在变褐之前,并且细胞完整性明显失去前的时间。除非从上下文中显而易见,本文所用的术语“实质上”和“显著”一般指在相对程度上占绝大多数或占大多数。在此时间范围内,叶子敏感于显著地防止TSNA生成,或者降低已生成的TSNA的含量,这是通过下文进一步说明的将该烟草暴露于预定的能量水平的微波辐射预定的时间长度。此微波处理基本上抑制TSNA的自然生成,并提供出适于人类消耗的干燥的,金黄色叶子。若TSNA已开始显著积累,一般在黄色阶段的末端,按本发明应用微波能量处理叶子能有效地抑制天然的TSNA生成周期,从而防止TSNA的任何进一步显著形成。当黄色或变黄烟草用此方式在干燥周期的最佳时间处理时,所得的烟草产品的TSNA水平基本上近似于新采的绿烟草的水平,并能保持其香味和口味。
在另一实施方案中,本发明涉及处理干燥的(褐色)烟草以有效地降低该干燥的烟草的TSNA含量,其是通过再水化干燥的烟草和让该再水化的干燥烟草如下文所述接受微波辐射。
本发明可应用于处理欲用于人类消耗的收获的烟草。有关烟草已有许多研究,特别是针对烟草特异性亚硝***。新采的烟草