曾淼洋，童張法,2，韋藤幼,2

1 廣西大學化學化工學院，南寧市大學路100號 530004；2 廣西石化資源加工及過程強化技術(shù)重點實驗室，南寧市大學路100號 530004

煙堿，又名尼古丁(nicotine)，化學名稱為1-甲基-2-(2-吡啶基)吡咯烷，是煙草和卷煙的重要成分之一，也是具有藥用價值的活性物質(zhì)。煙堿約占煙草生物堿總量的95%，其次為降煙堿、假木賊堿、新煙草堿和麥斯明等[1]。天然煙堿的用途十分廣泛，可用于農(nóng)業(yè)無公害高效殺蟲劑，也可用于醫(yī)藥等領(lǐng)域。目前提取煙堿的方法有傳統(tǒng)溶劑萃取法[2-4]、蒸餾-萃取法[5-6]、超臨界流體萃取[7-9]、液膜萃取[10]、離子交換法[11]、超聲[12-13]、微波技術(shù)[14]、索氏提取器和微波協(xié)同萃取技術(shù)[15]等方法。水提取法雖然綠色經(jīng)濟，但是提取率低、溫度高，水溶性雜質(zhì)溶出量多；傳統(tǒng)的有機溶劑萃取法存在溶劑消耗大、操作安全要求高等缺點；其他現(xiàn)代的提取方法都需要昂貴的設(shè)備及較高的操作成本。減壓內(nèi)部沸騰法是一種低溫快速的有效成分提取方法，它具有有機溶劑消耗量少、收率高、產(chǎn)品雜質(zhì)少及容易實現(xiàn)等優(yōu)點，與其他提取工藝相比，該法在提取效率及提取質(zhì)量方面具有優(yōu)越性[16-19]，由于提取時間短，溫度低，經(jīng)提取后的煙草形貌和顏色與提取前基本無差別，故可以回收供煙草工業(yè)使用。本實驗采用內(nèi)部沸騰法提取煙草煙堿，為煙堿的安全、綠色提取提供基礎(chǔ)。

1 實驗部分

1.1 材料與試劑

干燥的煙葉（粉碎至100目，河南卷煙工業(yè)煙草薄片有限公司提供）；煙堿對照品（純度98.00%，批號MUST-12032201，北京金寶在線科技有限公司）；乙醇、甲醇（一級色譜純、分析純，西隴化工股份有限公司），磷酸、三乙胺（分析純，西隴化工股份有限公司），十二水合磷酸氫二鈉（分析純，廣東光華化學廠有限公司）。

1.2 儀器

CBM–10A vp高效液相色譜儀（日本島津公司），HS-4精密恒溫浴槽（成都儀器廠），SHB—Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長城科工貿(mào)有限公司），RE–52AA型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海亞榮生化儀器廠），ZKF035電熱真空干燥箱（上海實驗儀器廠有限公司），SZM 45-T2 體視顯微鏡（寧波舜宇儀器有限公司）。

1.3 減壓內(nèi)部沸騰法提取

減壓內(nèi)部沸騰法提?。菏紫确Q取5.00 g煙草粉末，加入3倍體積某個濃度乙醇解吸劑使之濕潤均勻，室溫下靜置30 min。然后往濕物料中加入一定量某溫度下的熱水，將其置于精密恒溫水浴槽中，并迅速減壓到某一壓強下，使物料內(nèi)部有少量氣泡連續(xù)冒出，提取一段時間后，抽濾，取樣分析，計算煙堿的得率。

按單因素實驗考察減壓內(nèi)部沸騰法解吸劑乙醇濃度（提取劑用量20 mL·g-1，提取溫度50 ℃，提取5 min）、提取劑水用量（解吸劑70%，提取溫度50 ℃，提取時間5 min）、提取溫度（解吸劑70%，提取劑用量15 mL·g-1，提取時間5 min）、操作壓強（解吸劑70%，提取劑水用量15 mL·g-1，提取溫度50 ℃，提取時間5 min）、提取時間（解吸劑70%，提取劑水用量15 mL·g-1，提取溫度50 ℃）對煙堿提取率的影響。

1.4 水煎煮與乙醇回流法提取

為與減壓內(nèi)部沸騰法對比，進行水煎煮和乙醇回流法提取煙堿。

水煎煮法：稱取10.00g煙草粉末，加入15倍體積的水，煎煮提取1 h，過濾，取樣分析。

乙醇傳統(tǒng)回流法：稱取10.00g煙草粉末，加入15倍體積的70%乙醇回流提取1 h，過濾，取樣分析。

1.5 顯微鏡掃描

取不同提取工藝的濾渣，50 ℃真空干燥后，用顯微鏡(放大20-30倍)進行放大掃描，記錄照片。

1.6 煙堿含量測定

1.6.1 色譜條件

色譜柱為：C18 Hypersil ODS色譜柱(4.6 mm×250 mm, 5 μm)， 檢 測 波 長：259 nm， 流 速：0.6 mL·min-1，流動相：甲醇：磷酸緩沖溶液=60：40，磷酸緩沖溶液為：0.02 mol·L-1磷酸氫二鈉，0.5%三乙胺，0.5%磷酸的混合水溶液，進樣量20 μL，柱溫：室溫。

1.6.2 標準曲線繪制

取25.0 mg煙堿標準品用50%甲醇定容到20 mL，用 50% 甲醇溶液配置 0.20、0.10 、0.016 、0.0080、0.00064 mg·mL-1的系列濃度的煙堿標準液。每個濃度標準液進樣三次，取平均值。擬合得直線方程：Y=63466351.13 C + 51199.55 （R2= 0.9998），在0.00064-0.2 mg·mL-1線性相關(guān)，Y為峰面積，C為濃度，單位 mg·mL-1。

1.6.3 煙堿提取率測定

煙堿提取率按下式計算：

式中：y為煙堿提取率；N為稀釋倍數(shù)；c為煙堿濃度，mg·mL–1；V為提取液體積，mL；m為煙草質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 煙堿提取率的影響因素

2.1.1 解吸劑乙醇濃度對煙堿提取率的影響

圖1 解吸劑乙醇濃度對煙堿提取率的影響

圖1是不同解吸劑乙醇濃度對煙堿提取率的影響。乙醇濃度低煙堿的解吸不完全，過高則滲透烤煙細胞組織的效果不好，乙醇濃度為70%比較適宜。

2.1.2 提取溫度及壓強對煙堿提取率的影響

圖2 提取溫度對煙堿提取率的影響

圖3 提取壓強對煙堿得率的影響

圖2和圖3分別是不同提取溫度和壓強對煙堿提取率的影響。由兩圖可以看出，提取溫度和壓強都存在最佳值。這是因為滲透到煙草細胞內(nèi)部的乙醇濃度為70%，當操作壓強為0.019 MPa時其泡點溫度最接近50 ℃。溫度過低或壓強過高時煙草內(nèi)部的乙醇不能發(fā)生沸騰或沸騰的強度不夠，而溫度過高或壓強過低時會導致內(nèi)部沸騰強度過高，煙草內(nèi)部的乙醇擴散出來太快，導致煙堿溶出量減少。

2.1.3 提取時間和提取劑水用量對煙堿提取率的影響

圖4 提取時間對煙堿提取率的影響

圖5 提取劑水用量對煙堿提取率的影響

圖4和圖5分別是不同提取時間和提取劑水用量對煙堿提取率的影響。由圖4可以看出，只需提取4 min，煙堿提取已完全，這是由于提取傳質(zhì)過程為對流擴散，其速度為普通的分子擴散的100倍[16]。由圖5可知，存在最佳提取劑用量。當水用量太少時，提取不夠充分，當水用量超過15 mL·g-1后，隨著提取劑水用量的增加，體系乙醇濃度降低，得率稍微下降。

表1 減壓內(nèi)部沸騰法與水煎煮法和乙醇回流法的比較

2.2 減壓內(nèi)部沸騰提取與水煎煮和乙醇回流提取的比較

表1是本方法與水煎煮和乙醇回流提取主要指標的比較，其中本方法的提取時間包括解吸過程的30 min。從表中可看出，本方法提取煙堿得率高于水提和傳統(tǒng)乙醇回流法。與乙醇回流法比較，減壓內(nèi)部沸騰法提取溫度低30 ℃、乙醇溶劑消耗量僅為其1/5，大大降低了乙醇用量，并降低了生產(chǎn)的危險性。用水提取法雖然安全、綠色，但是提取溫度高，得率低，提取物純度低。

圖6 原煙草粉與提取殘渣的對比

圖6所示為提取前煙草粉及三種方法提取后煙草殘渣的顯微照片。減壓內(nèi)部沸騰法提取后的煙草殘渣與提取前的煙草粉形貌與顏色差別不大，提取后的殘渣變形少。而水煎煮法和傳統(tǒng)回流法的提取殘渣色澤加深、變黑、腐爛結(jié)團，顆粒膨脹及溶化較嚴重，其主要原因是加熱過程的棕色化反應(yīng)，烤煙糖-氨基類棕色化產(chǎn)物導致顏色加深。所以減壓內(nèi)部沸騰法提取的煙草粉殘渣經(jīng)烘干、粉碎等簡單處理即可以回收，作為煙草薄片等工藝添加原料。

3 結(jié)論

本實驗采用減壓內(nèi)部沸騰法提取煙堿，分析了提取條件的影響，得到的適宜提取條件為解吸劑乙醇濃度為70%、提取劑水用量為15 mL·g-1、提取溫度為50 ℃、操作壓強為0.019 MPa、提取時間為4 min，在此條件下，煙堿提取率為1.15%。與水煎煮和乙醇回流法比較，減壓內(nèi)部沸騰法提取溫度低、速度快、溶劑消耗量少，大大提高了提取生產(chǎn)過程的安全性，所得提取液質(zhì)量高。提取后煙草殘渣形貌和顏色與原煙草粉末差別不大，可作為工藝添加原料。

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