一种能增加卷烟抽吸甜感的查尔酮类化合物的制备方法及应用与流程
本发明属于植物化学技术领域，具体涉及一种从玫瑰花蕾中首次提取得到的查尔酮类化合物。同时，本发明还涉及该化合物的制备方法和在烟草中的应用。
背景技术：
玫瑰(学名：Rosa rugosa Thunb.)：原产地中国。中国现在普遍栽培的传统玫瑰品种有：苦水玫瑰(甘肃省永登县苦水镇)、平阴玫瑰(山东省平阴县)、大马士革系列玫瑰以及百叶玫瑰(法国品种)等十余个品种。生产上大规模栽培的品种仅有7-8个品种。玫瑰作为经济作物时，其花朵主要用于食品及提炼香精玫瑰油，玫瑰油应用于烟草、化妆品、食品、精细化工等工业。玫瑰花中含有300多种化学成份，如芳香的醇、醛、脂肪酸、酚和含香精的油和脂，常食玫瑰制品中以柔肝醒胃，舒气活血，美容养颜，令人神爽。同时，玫瑰初开的花朵及根可入药，有理气、活血、收敛等作用、主治月经不调，跌打损伤、肝气胃痛，乳臃肿痛等症。
查耳酮类化合物为中草药的一类化学成分，是植物体内合成黄酮和异黄酮的前体，结构上由一个开环黄酮的α,β-不饱羰基系统链接两个芳环组成。由于查耳酮结构具有较大的柔性，能与不同的生物受体结合，所以含有查耳酮结构的化合物具有广泛的生物活性，故人们对查耳酮类成分的研究日益重视。查耳酮也是一类重要的高效甜味剂，如：新橙皮苷二氢查尔酮的甜度是蔗糖的1600倍，柚皮苷二氢查尔酮甜度是蔗糖的500倍，三叶苷的甜度是蔗糖的300倍；因此从查耳酮类化合物中寻找改善卷烟抽吸品质的化学成分前景非常广阔。
本发明从云南玫瑰中发现了一种新的查耳酮类化合物，该化合物随烟草料液添加到烟丝中，能增加卷烟的抽吸甜感，改善卷烟的抽吸品质。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种新的查尔酮类化合物。
本发明的另一个目的是提供一种制备所述查尔酮类化合物的方法。
本发明的目的还在于提供所述查尔酮类化合物在改善卷烟抽吸品质中的用途。
除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。
本发明第一方面涉及从玫瑰花蕾中分离出一种新的查尔酮类化合物，具有下述结构：
该化合物的命名为：3,4′-二甲氧基-4-羟基-2-(2-羟乙基)-查耳酮，英文名为：3,4′-dimethoxy-4-hydroxyl-2-(2-hydroxyethyl)-chalcone；分子式为C19H20O5，为浅黄色胶状物。
本发明第二方面涉及一种根据本发明第一方面所述的查尔酮类化合物的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)制备玫瑰提取物浸膏:以玫瑰花蕾为原料，将玫瑰花蕾粉碎，并用第一溶剂浸泡并提取所述玫瑰3～5次，每次24h～72h，将提取液合并、过滤并浓缩后得到所述玫瑰提取物浸膏；其中所述第一溶剂是选自甲醇、乙醇或丙酮的有机溶剂与水的混合物，当所述第一溶剂为甲醇或乙醇与水的混合物时，其中甲醇或乙醇占该第一溶剂的80wt％～100wt％，当所述第一溶剂为丙酮与水的混合物时，其中丙酮占该第一溶剂的60wt％～90wt％；且第一溶剂：玫瑰花蕾＝(2-4):(4-6)，重量比；
(2)硅胶柱层析：将上述玫瑰提取物浸膏与其2-4重量倍的160～300目硅胶混合后干法装柱，然后用体积比依次为1:0、20:1、9:1、8:2、7:3、6:4、1:1和1:2的氯仿-丙酮溶液进行梯度洗脱，将其中体积为8:2的氯仿-丙酮溶液洗脱时得到的洗脱液称为第一洗脱液；
(3)高压液相色谱分离纯化：将上述第一洗脱液通入高压液相色谱进行分离纯化，该高压液相色谱采用21.2mm×250mm、5μm的C18色谱柱，流动相流速为20mL/min，流动相为56wt％的甲醇，紫外检测器检测波长为354nm，第一洗脱液每次进样200μL，每次进样后色谱峰保留时间为25.2min时所对应的洗脱液，称为第二洗脱液，将该第二洗脱液脱除溶剂后即得所述查尔酮类化合物。
在本发明优选的实施方案中，其还包括以下进一步提纯的步骤：将在所述高压液相色谱分离之后得到的所述查尔酮类化合物再次溶于纯甲醇，并以纯甲醇为流动相，通过凝胶柱进行层析分离，得到进一步提纯的所述查尔酮类化合物。
在本发明优选的实施方案中，步骤(2)中，在与所述160～300目硅胶混合之前，先将所述玫瑰提取物浸膏用其1.5～3重量倍的选自纯甲醇、纯乙醇或纯丙酮的第二溶剂溶解后与玫瑰提取物浸膏的0.8～1.2重量倍的80～100目硅胶拌样。
本发明第三方面涉及根据本发明第一方面所述的查尔酮类化合物在改善卷烟抽吸品质中的用途。
本发明第四方面涉及根据本发明第一方面所述的查尔酮类化合物用于提升烟气花香和增加卷烟抽吸甜感的用途。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的查尔酮类化合物是首次被分离出来的，结构新颖。经卷烟添加实验表明，其与保润剂以适当比例配比，具有改善卷烟抽吸品质的用途，化合物随烟草料液添加到烟丝中，能增加卷烟的抽吸甜感，改善卷烟的抽吸品质。
附图说明
图1为本发明查尔酮类化合物的核磁共振碳谱；
图2为本发明查尔酮类化合物的核磁共振氢谱；
图3为本发明查尔酮类化合物的主要HMBC相关图示。
具体实施方式
以上述方法制备得到的查耳酮类化合物的结构通过以下方法进行测定；本发明化合物为浅黄色胶状物；HRESI-MS显示其准分子离子峰为351.1215[M+Na]+(计算值351.1208),结合1H NMR和DEPT谱确定其分子式为C19H20O5，不饱和度为10。红外光谱中显示了羟基(3396cm-1)、羰基(1683cm-1)和芳环(1612,1547和1452cm-1)的共振吸收峰。而紫外光谱在354、252和210nm有最大吸收也说明了化合物中可能存在芳环结构。化合物的1H和13C NMR数据显示该化合物中有19个碳和20质子信号；包括一个1,2,3,4-四取代的苯环(C-1～C-6、H-5、和H-6),一个1,4-二取代的苯环(C-1′～C-6′、H2-2′,6′和H2-3′,5′)，一个2-羟乙基结构片段(C-1”和C-2”，H2-1”和H2-2”)，一个羰基碳(C-χ),一组双键(C-α和C-β，H-α和H-β)，两个甲氧基(δC61.3q和56.1q；δH3.86s和3.82s)，以及1个酚羟基(δH10.91)。典型的核磁共振信号(两个苯环，羰基和α,β-不饱和双键)，以及H-α与C-1、C-1'、C-χ、C-β，H-β与C-1、C-2、C-6、C-χ、C-α，H2-2′,6′与C-χ，H-6与C-β的HMBC相关(图-3)可证实该化合物为查耳酮类化合物。化合物的母体结构得到确认后，剩余的信号：2-羟乙基、两个甲氧基和酚羟基可确定为母核上的取代基。化合物中可观察到H-1″(δH2.65)和C-1(δC124.9s)、C-2(δC126.6s)、C-3(δC146.8s)，H-2″(δH3.68)和C-2(δC126.6s)的HMBC相关，这可证实2-羟乙基取代在母核的C-2位。根据两个甲氧基氢(δH3.86和3.82)与C-3(δC146.8)和C-4′(δC166.3)的HMBC相关，可证实两个甲氧基分别取代在母核的C-3和C-4′位。酚羟基取代在C-4位可由酚羟基氢(δH10.91)与C-3(δC146.8)、C-4(δC145.1)和C-5(δC113.4)的HMBC相关得到确认。至此，本发明化合物的结构可得到确定，并命名为3,4′-二甲氧基-4-羟基-2-(2-羟乙基)-查耳酮。
化合物的红外、紫外和质谱数据：UV(MeOH)λmax(logε)210(3.95)、252(3.18)、354(3.46)nm；IR(KBr)λmax3396,3118,3062,2963,2841,1683,1612,1547,1452,1357,1168,1062,863,784cm-1；ESIMS(正离子模式)m/z 351[M+Na]+；HRESIMS(正离子模式)m/z 351.1215[M+Na]+(计算值351.1208，C19H20NaO5)。
表-1.化合物的1H NMR和13C NMR数据(CDCl3)
本发明化合物是首次被分离出来的，通过上述核磁共振和质谱测定方法确定为查尔酮类化合物，并表征了其具体结构。经卷烟添加实验表明：该化合物具有改善卷烟抽吸品质的用途，且可与保润剂联合使用，能增加烟气花香的效果。本发明化合物结构简单，改善卷烟抽吸品质作用明显。化合物随烟草料液添加到烟丝中，能增加卷烟的抽吸甜感，改善卷烟的抽吸品质。。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或改进，均落入本发明的保护范围。
本发明所用原料不受地区和品种限制，任何来源地的玫瑰均可以实现本发明，下面以来源于云南省。除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。本发明中的溶液如果只给出了溶质，没有公开溶剂，则本领域技术人员应该知晓溶剂为水。本发明中纯甲醇指100wt％甲醇，纯乙醇是指100wt％乙醇，纯丙酮是指100wt％丙酮。
实施例1
一种查尔酮类化合物C19H20O5的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)制备玫瑰提取物浸膏:以玫瑰花蕾为原料，将玫瑰花蕾粉碎，并用第一溶剂浸泡并提取所述玫瑰花4次，每次54h，将提取液合并、过滤并浓缩后得到所述玫瑰提取物浸膏；其中所述第一溶剂是选自甲醇、乙醇或丙酮的有机溶剂与水的混合物，当所述第一溶剂为甲醇或乙醇与水的混合物时，其中甲醇或乙醇占该第一溶剂的95wt％，当所述第一溶剂为丙酮与水的混合物时，其中丙酮占该第一溶剂的70wt％；且第一溶剂：玫瑰花蕾＝3:5，重量比；
(2)硅胶柱层析：将所述玫瑰提取物浸膏用其2.5重量倍的选自纯甲醇、纯乙醇或纯丙酮的第二溶剂溶解后与为玫瑰提取物浸膏的1.2重量倍的80～100目硅胶拌样，再与玫瑰提取物浸膏3重量倍的250目硅胶混合后干法装柱，然后用体积比依次为1:0、20:1、9:1、8:2、7:3、6:4、1:1和1:2的氯仿-丙酮溶液进行梯度洗脱，将其中体积为8:2的氯仿-丙酮溶液洗脱时得到的洗脱液称为第一洗脱液；
(3)高压液相色谱分离纯化：将上述第一洗脱液通入高压液相色谱进行分离纯化，该高压液相色谱采用21.2mm×250mm、5μm的C18色谱柱，流动相流速为20mL/min，流动相为56wt％的甲醇，紫外检测器检测波长为354nm，第一洗脱液每次进样200μL，每次进样后色谱峰保留时间为2.52min时所对应的洗脱液，称为第二洗脱液，将该第二洗脱液脱除溶剂后即得所述查尔酮类化合物。
所述制备方法还包括以下进一步提纯的步骤：将在所述高压液相色谱分离之后得到的所述查尔酮类化合物再次溶于纯甲醇，并以纯甲醇为流动相，通过凝胶柱进行层析分离，得到进一步提纯的所述查尔酮类化合物。
实施例2
所用玫瑰样品来源于云南昆明，品种为法国千叶。将玫瑰花蕾取样2.0kg粉碎，以95wt％的甲醇提取5次，每次提取24h，提取液合并，过滤，减压浓缩得玫瑰提取物浸膏95g。将上述玫瑰提取物浸膏用其2.0重量倍数的纯甲醇溶解后用120g的100目粗硅胶拌样，再与0.6kg的160目硅胶混合后装柱进行硅胶柱层析，用体积配比为1:0、20:1、9:1、8:2、7:3、6:4、1:1、1:2的氯仿-丙酮梯度洗脱，TLC监测合并相同的部分，得到8个部分，其中体积配比为8:2的氯仿-丙酮洗脱部分用安捷仑1100半制备高效液相色谱分离，以56％的甲醇为流动相，Zorbax SB-C18(21.2×250mm,5μm)制备柱为固定相，流动相流速为20ml/min，紫外检测器检测波长为354nm，每次进样200μL，收集每次进样后色谱峰保留时间为25.2min时所对应的洗脱液，多次累加后脱除溶剂；所得产物再次用纯甲醇溶解，再以纯甲醇为流动相，用Sephadex LH-20凝胶柱层析分离，即得进一步提纯的查尔酮类化合物。
其中，梯度洗脱时，每个比例的混合溶剂洗脱时，洗脱到没有成分洗下为止，然后换下一个比例的混合溶剂。
实施例3
所用玫瑰样品来源于云南大理，品种为大马士革玫瑰。将玫瑰花蕾取样3.5kg粉碎，以95wt％的乙醇提取4次，每次提取48h，提取液合并，过滤，减压浓缩得玫瑰提取物浸膏245g。将上述玫瑰提取物浸膏用其2.0重量倍的纯甲醇溶解后用250g的80目粗硅胶拌样，再与1.2kg的200目硅胶混合后装柱进行硅胶柱层析，用体积配比为1:0、20:1、9:1、8:2、7:3、6:4、1:1、1:2的氯仿-丙酮梯度洗脱，TLC监测合并相同的部分，得到8个部分，其中体积配比为8:2的氯仿-丙酮洗脱部分用安捷仑1100半制备高效液相色谱分离，以56wt％的甲醇为流动相，Zorbax SB-C18(21.2×250mm,5μm)制备柱为固定相，流动相流速为20ml/min，紫外检测器检测波长为354nm，每次进样200μL，收集每次进样后色谱峰保留时间为25.2min时所对应的洗脱液，多次累加后脱除溶剂；所得产物再次用纯甲醇溶解，再以纯甲醇为流动相，用Sephadex LH-20凝胶柱层析分离，即得进一步提纯的查尔酮类化合物。
其中，梯度洗脱时，每个比例的混合溶剂洗脱时，洗脱到没有成分洗下为止，然后换下一个比例的混合溶剂。
实施例4
所用玫瑰样品来源于云南昆明，品种为突厥玫瑰。将玫瑰花蕾取样5kg粉碎，以75wt％的丙酮用超声提取3次，每次提取72h，提取液合并，过滤，减压浓缩得玫瑰提取物浸膏385g。将上述玫瑰提取物浸膏用其1.6重量倍的纯甲醇溶解后用400g的90目粗硅胶拌样，再与2.4kg的180目硅胶混合后装柱进行硅胶柱层析，用体积配比为1:0、20:1、9:1、8:2、7:3、6:4、1:1、1:2的氯仿-丙酮梯度洗脱，TLC监测合并相同的部分，得到8个部分，其中体积配比为8:2的氯仿-丙酮洗脱部分用安捷仑1100半制备高效液相色谱分离，以56wt％的甲醇为流动相，Zorbax SB-C18(21.2×250mm,5μm)制备柱为固定相，流速为20ml/min，紫外检测器检测波长为354nm，每次进样200μL，收集每次进样后色谱峰保留时间为25.2min时所对应的洗脱液，多次累加后脱除溶剂；所得产物再次用纯甲醇溶解，再以纯甲醇为流动相，用Sephadex LH-20凝胶柱层析分离，即得进一步提纯的查尔酮类化合物。
其中，梯度洗脱时，每个比例的混合溶剂洗脱时，洗脱到没有成分洗下为止，然后换下一个比例的混合溶剂。
实施例5-化合物结构的鉴定
取实施例1制备的化合物，以上述方法制备得到的查尔酮类化合物的结构通过以下方法进行测定。本发明化合物为浅黄色胶状物，HRESI-MS显示其准分子离子峰为351.1215[M+Na]+(计算值351.1208),结合1H NMR和DEPT谱确定其分子式为C19H20O5，不饱和度为10。红外光谱中显示了羟基(3396cm-1)、羰基(1683cm-1)和芳环(1612,1547和1452cm-1)的共振吸收峰。而紫外光谱在354、252和210nm有最大吸收也说明了化合物中可能存在芳环结构。化合物的1H和13C NMR数据显示该化合物中有19个碳和20质子信号；包括一个1,2,3,4-四取代的苯环(C-1～C-6、H-5、和H-6),一个1,4-二取代的苯环(C-1′～C-6′、H2-2′,6′和H2-3′,5′)，一个2-羟乙基结构片段(C-1”和C-2”，H2-1”和H2-2”)，一个羰基碳(C-χ),一组双键(C-α和C-β，H-α和H-β)，两个甲氧基(δC61.3q和56.1q；δH3.86s和3.82s)，以及1个酚羟基(δH10.91)。典型的核磁共振信号(两个苯环，羰基和α,β-不饱和双键)，以及H-α与C-1、C-1'、C-χ、C-β，H-β与C-1、C-2、C-6、C-χ、C-α，H2-2′,6′与C-χ，H-6与C-β的HMBC相关(图-3)可证实该化合物为查耳酮类化合物。化合物的母体结构得到确认后，剩余的信号：2-羟乙基、两个甲氧基和酚羟基可确定为母核上的取代基。化合物中可观察到H-1″(δH2.65)和C-1(δC124.9s)、C-2(δC126.6s)、C-3(δC146.8s)，H-2″(δH3.68)和C-2(δC126.6s)的HMBC相关，这可证实2-羟乙基取代在母核的C-2位。根据两个甲氧基氢(δH3.86和3.82)与C-3(δC146.8)和C-4′(δC166.3)的HMBC相关，可证实两个甲氧基分别取代在母核的C-3和C-4′位。酚羟基取代在C-4位可由酚羟基氢(δH10.91)与C-3(δC146.8)、C-4(δC145.1)和C-5(δC113.4)的HMBC相关得到确认。至此，本发明化合物的结构可得到确定，并命名为3,4′-二甲氧基-4-羟基-2-(2-羟乙基)-查耳酮。
实施例6-8
分别取实施例2-4制备的化合物，为浅黄色胶状物。测定方法与实施例5相同，确认实施例2-4制备的化合物均为查尔酮类化合物83,4′-二甲氧基-4-羟基-2-(2-羟乙基)-查耳酮。
实施例9-加香试验
取实施例1-4中任一制备的查尔酮类化合物进行卷烟的加香效果试验，试验情况如下：
供添加用卷烟为红云红河集团产品“紫云烟”卷烟烟支，每支的烟丝重量为0.68g。以未添加任何其他物质的“紫云烟”卷烟烟支为空白对照。将上述查尔酮类化合物用丙二醇溶液配成0.68％(m/v)的溶液，分别以5μL、10μL、15μL、20μL四个注射量用香精香料注射机添加至不同的“紫云烟”卷烟烟支烟丝中，然后将卷烟样品在(22±1)℃、相对湿度60％±2％条件下平衡48h，分别得到卷烟烟支A1、B1、C1和D1，供专家感官评吸用。
将添加了本发明的查尔酮类化合物的卷烟烟支和空白对照卷烟进行感官品质评价，结果表明，本发明的查尔酮类化合物用于卷烟增甜提质效果明显，可增加卷烟的抽吸甜感，改善卷烟的抽吸品质；作为卷烟添加剂具有广阔的应用前景。
实施例10-与保润剂的联合作用
取实施例1-4中任一制备的查尔酮类化合物与保润剂进它们对卷烟感官品质的协同效果试验，试验情况如下：
供添加用卷烟为红云红河集团产品“紫云烟”卷烟烟支，每支的烟丝重量为0.68g。以未添加任何其他物质的“紫云烟”卷烟烟支为空白对照。将上述查尔酮类化合物用保润剂配成0.68％(m/v)的溶液，分别以5μL、10μL、15μL、20μL四个注射量用香精香料注射机添加至不同的“紫云烟”卷烟烟支烟丝中，然后将卷烟样品在(22±1)℃、相对湿度60％±2％条件下平衡48h，分别得到卷烟烟支A2、B2、C2和D2。将上述查尔酮类化合物用保润剂配成0.68％(m/v)的溶液，分别以5μL、10μL、15μL、20μL四个注射量用香精香料注射机添加至不同的“紫云烟”卷烟烟支烟丝中，再向上述不同卷烟烟支的烟丝中分别加入占烟丝质量0.1％、0.4％、0.7％、1％的保润剂。其中所述保润剂可以是甘油、丙二醇或山梨醇中的任一种或它们的混合物。然后将卷烟样品在(22±1)℃、相对湿度60％±2％条件下平衡48h。分别得到卷烟烟支A3、B3、C3和D3。
将分别添加了本发明的查尔酮类化合物的卷烟烟支、同时添加了本发明的查尔酮类化合物和保润剂的卷烟烟支以及空白对照卷烟进行感官品质评价，评吸结果表明：在卷烟中添加该化合物和保润剂，对卷烟具有很好的物理和感官保润作用，既能柔和卷烟烟气、提高烟气的圆润感和舒适性，还能提升卷烟烟气的甜感。可见该化合物和保润剂之间具有协同效果。查尔酮类化合物相对于烟丝的最佳添加量在0.05‰～0.15‰之间，保润剂相对于烟丝的最佳添加量在0.1％～0.7％之间。本发明化合物结构简单，能明显改善卷烟抽吸品质，可作为烟用甜味剂研发的先导性化合物以及与保润剂配合使用改善卷烟抽吸品质的新添加剂制备。