摘要：【目的】?jī)?yōu)化并構(gòu)建水包油包水（W/O/W）型乳狀液膜體系，為有效分離富集煙草提取物中的高濃度煙堿及其開(kāi)發(fā)利用提供參考依據(jù)?！痉椒ā恳越禑焿A為模板分子，通過(guò)單因素試驗(yàn)對(duì)外水相pH、表面活性劑種類及用量、膜載體種類及用量、油內(nèi)比、內(nèi)水相HCl濃度、遷移時(shí)間及乳水比進(jìn)行優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上對(duì)外水相pH、膜載體D2EHPA用量、表面活性劑T154用量和內(nèi)水相HCl濃度開(kāi)展4因素5水平的正交試驗(yàn)篩選，采用紫外可見(jiàn)分光光度法和高效液相色譜法評(píng)價(jià)乳狀液膜體系對(duì)煙草提取物中煙堿的分離效能，以此確定乳狀液膜體系的最佳條件?！窘Y(jié)果】正交試驗(yàn)中，4個(gè)因素對(duì)乳狀液膜體系的萃取率影響排序：外水相pH=表面活性劑T154用量gt;膜載體D2EHPA用量gt;內(nèi)水相HCl濃度。通過(guò)比較單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化的乳狀液膜分離體系對(duì)降煙堿的分離富集效率，確定單因素試驗(yàn)優(yōu)化獲得的乳狀液膜體系條件最佳：表面活性劑為3%T154，膜載體為3%仲辛醇和5%D2EHPA，內(nèi)水相為0.5 mol/L HCl，外水相pH為13，油內(nèi)比10∶8，乳水比2∶25，遷移時(shí)間2.5 min；在該條件下，乳狀液膜體系對(duì)0.05 mg/mL煙堿和降煙堿的萃取率分別達(dá)85.07%和91.42%，對(duì)煙草提取物中煙堿成分的分離富集效率可達(dá)74.80%，且分離所得樣品中煙堿濃度為原樣的2.17倍?！窘Y(jié)論】?jī)?yōu)化所得乳狀液膜體系能快速有效地分離富集煙草提取物中的高濃度煙堿，表現(xiàn)出較好的應(yīng)用潛力。

關(guān)鍵詞：乳狀液膜；煙草提取物；煙堿；分離；萃取率

中圖分類號(hào)：S572.099文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2095-1191（2024）10-2948-09

Separation and enrichment of nicotine from tobacco extract by emulsion liquid membrane

LIU Jin-yun1，GUO Jin-ting2，YANG Hao-tian1，LI Yuan-dong1，LI Zhao-hua1，XU Chong-jun1，WANG Kua-ping1，XU Shi-tao1，DUAN Yuan-qing1，ZHOU Hao2*

（1Yunnan Tobacco Industrial Hi-Tech Material Co.，Ltd.，Kunming，Yunnan 650106，China；2School of ChemicalScience and Technology，Yunnan University，Kunming，Yunnan 650091，China）

Abstract：【Objective】To optimize and construct a water-in-oil-in-water（W/O/W）type emulsion liquid membrane system for the effective separation and enrichment of high-concentration nicotine in tobacco extracts，providing reference for its development and utilization.【Method】Using nicotine as a template molecule，single-factor experiments were con-ducted to optimize the pH of the external aqueous phase，types and amounts of surfactants，types and amounts of mem-brane carriers，ratio of oil phase to internal aqueous phase，HCl concentration of internal aqueous phase，transfer time，and ratio of emulsion phase to external aqueous phase.Subsequently，a four-factor and five-level orthogonal test was per-formed on the pH of the external aqueous phase，the amount of membrane carrier D2EHPA，the amount of surfactant T154，and HCl concentration of internal aqueous phase.The separation efficiency of the emulsion liquid membrane sys-tem for nicotine in tobacco extracts was evaluated using ultraviolet-visible spectroscopy and high-performance liquid chro-matography（HPLC）to determine the optimal conditions of the emulsion liquid membrane system.【Result】In the or-thogonal test，the influence of the 4 factors on the extraction rate of the emulsion liquid membrane system was ranked asfollows：pH of external aqueous phase=amount of surfactant T154gt;amount of membrane carrier D2EHPAgt;HCl con-centration of internal aqueous phase.By comparing the separation and enrichment efficiencies of the emulsion liquid mem-brane system optimized by single-factor and orthogonal tests，the optimal conditions obtained from the single-factor test were determined to be：3%T154 as surfactant，3%sec-octanoland 5%D2EHPA as membrane carriers，0.5 mol/L HCl in the internal aqueous phase，pH 13 in the external aqueous phase，ratio of oil phase to internal aqueous phase of 10∶8，ra-tio of emulsion phase to external aqueous phase of 2∶25，and transfer time of 2.5 min.Under these conditions，the extrac-tion rates for 0.05 mg/mL nicotine and nornicotine reached 85.07%and 91.42%respectively by emulsion liquid membrane system，and the separation and enrichment efficiency for nicotine components in tobacco extracts reached 74.80%，with the nicotine concentration in the separated sample being as 2.17 times as that of the original sample.【Conclusion】The op-timized emulsion liquid membrane system can rapidly and effectively separate and enrich high-concentration nicotine from tobacco extracts，showing good potential for application.

Key words：emulsion liquid membrane；tobacco extract；nicotine；separation；extraction efficiency

Foundation items：General Project of Yunnan Basic Research Plan（202201AT070225）；Project of Yunnan Daguan Laboratory（YNDG202301XL05）

0引言

【研究意義】煙堿又名尼古丁，是一種含氮的雜環(huán)化合物、吡啶類生物堿，也是煙草中特有的重要成分，占煙草生物堿總量的95%以上（許志文等，2022）；其天然品具有左旋體。煙堿可以游離態(tài)、單質(zhì)子態(tài)和雙質(zhì)子態(tài)3種形態(tài)存在，且存在狀態(tài)與所處環(huán)境的pH密切相關(guān)（楊文武和況利平，2024）。游離態(tài)煙堿為無(wú)色或淡黃色油狀物，易溶于醇、醚、煤油等有機(jī)溶劑；煙堿量大時(shí)能抑制人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使呼吸停止和心臟麻痹，但煙堿在人體內(nèi)不能積累，可隨排泄系統(tǒng)排出體外；煙堿在化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域也有非常重要的用途（張怡等，2000；張文姬等，2021）。普通煙葉中煙堿含量?jī)H為1%～4%（王獻(xiàn)科和李玉萍，2001；徐秀紅等，2020），市場(chǎng)上高純度的煙堿更是價(jià)高難得（張文姬等，2021）。云南是我國(guó)重要的煙草產(chǎn)區(qū)，每年大量的廢次煙梗、煙葉和煙絲中存在的煙堿亟待開(kāi)發(fā)利用（王獻(xiàn)科和李玉萍，2001）。目前對(duì)于高濃度煙堿分離富集方法的研究備受關(guān)注，因此，建立煙草提取物中目標(biāo)組分的高效高選擇性分離富集方法，對(duì)其有效開(kāi)發(fā)利用具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】乳狀液膜分離技術(shù)是一種新興的節(jié)能型分離手段，綜合了固體膜分離法和溶劑萃取法的特點(diǎn)，分離富集作用不受平衡影響，集萃取與反萃取于一個(gè)過(guò)程中，具有相界面接觸面積大、分離速度快、分離效率高、選擇性強(qiáng)、成本低和適用性強(qiáng)等特點(diǎn)（孫玉柱，2006；劉艷，2017；王斌等，2019；孫家樂(lè)等，2022）。該技術(shù)通過(guò)兩液相間形成的界面液相膜，將2種組成不同但互相混溶的溶液隔開(kāi)，經(jīng)選擇性滲透，可將含量較低的物質(zhì)分離提純（Gasser et al.，2008；Mortahebetal.，2008；周皓等，2009；杜三旺和劉文鳳，2015）。前人通過(guò)乳狀液膜對(duì)0.001～0.01 mg/mL的低濃度煙堿進(jìn)行分離提取（王獻(xiàn)科和李玉萍，2001）。董晶晶（2014）將丁苯和順丁橡膠經(jīng)簡(jiǎn)單處理作為乳化劑，制備出以煤油作有機(jī)相的油包水（W/O）乳液，較通常采用Span 80作乳化劑制備的乳液更穩(wěn)定；將橡膠乳化劑制備的乳液分散到含有尼古丁樣品的水溶液中，構(gòu)成水包油包水（W/O/W）萃取體系，能將供給相中的樣品尼古丁全部傳質(zhì)到接受相中，實(shí)現(xiàn)尼古丁樣品分離和富集。為了開(kāi)發(fā)新的煙氣脫硝工藝，薄雯（2017）將煤油用作膜溶劑，L-113A用作表面活性劑，NaOH溶液用作內(nèi)相液，初步構(gòu)建了煙氣脫硝乳狀液膜體系，結(jié)果表明脫硫率可大于99%，脫硝率為88.59%。蒲亞?wèn)|等（2018）通過(guò)制備W/O乳狀液并利用加電三維螺旋狀微通道對(duì)W/O乳狀液的快速高效破乳作用，探究乳狀液膜萃取檸檬黃及其油相回收的優(yōu)化工藝，結(jié)果顯示油相回收率可達(dá)82%。董鵬雄（2019）將乳狀液膜技術(shù)用于煙氣中焦油的脫除，以Span 80和L-113B作為表面活性劑，煤油為膜溶劑，蒸餾水為內(nèi)相液和外相液制備W/O/W型乳液，結(jié)果表明，以Span 80為表面活性劑，除焦率最高可達(dá)93.89%；以L-113B為表面活性劑，除焦率最高可達(dá)98.21%。孫家樂(lè)等（2022）以NaOH溶液為內(nèi)水相、煤油為膜相、乳化劑Span 80為表面活性劑、模擬苯酚廢水為外水相，利用乳狀液膜萃取去除模擬廢水中的苯酚，結(jié)果表明，當(dāng)乳化劑Span 80用量為0.35%、油水比為1∶3、內(nèi)水相NaOH濃度為0.3 mol/L、萃取時(shí)間為10min時(shí)，苯酚的去除率最高為48.74%?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前關(guān)于將乳狀液膜體系應(yīng)用到分離富集煙草提取物中目標(biāo)組分的研究較少（王獻(xiàn)科和李玉萍，2001），而實(shí)現(xiàn)高濃度煙堿成分的有效富集更是鮮有報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以降煙堿為模板分子，采用機(jī)械攪拌法制備W/O/W型乳狀液膜體系，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對(duì)乳狀液膜體系的影響因素進(jìn)行優(yōu)化，并采用紫外可見(jiàn)分光光度法和高效液相色譜法對(duì)遷移分離后樣品中煙堿含量進(jìn)行比較分析，優(yōu)化確定煙草提取物中高濃度煙堿分離富集的乳狀液膜分離條件，為有效分離富集煙草提取物中的高濃度煙堿及其開(kāi)發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

煙草提取物為玉溪K326煙葉水提物，由云南中煙新材料科技有限公司提供；煙堿（質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%）由云南中煙新材料科技有限公司提供，配成質(zhì)量濃度為0.05 mg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液備用；降煙堿（質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%）購(gòu)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，配成質(zhì)量濃度為0.05 mg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液備用；正辛醇、D2EHPA和仲辛醇購(gòu)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；Span 80購(gòu)自天津市科密歐化學(xué)試劑開(kāi)發(fā)中心；N-N-二仲辛基乙酰胺和T154購(gòu)自廣東翁江化學(xué)試劑有限公司；Tween 80購(gòu)自上海麥克林生化科技股份有限公司；工業(yè)煤油為市售；其余試劑均為分析純，試驗(yàn)用水為超純水。

主要儀器設(shè)備：UV-2401PC型紫外可見(jiàn)分光光度儀（日本島津公司）；Agilent 1200型高效液相色譜儀（安捷倫科技有限公司）；FJ200-SH數(shù)顯恒速高速分散均質(zhì)機(jī)（上海滬析實(shí)業(yè)有限公司）；DJ1C增力電動(dòng)攪拌器（常州市金壇大地自動(dòng)化儀器廠）；DW-P303-1ACH2型AC/DC高壓直流電源［東文高壓電源（天津）股份有限公司］。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1紫外吸收光譜工作曲線繪制分別配制濃度為0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10和0.12 mg/mL的煙堿/降煙堿標(biāo)準(zhǔn)溶液，在波長(zhǎng)260nm條件下測(cè)定吸光度，通過(guò)樣品濃度和吸光度擬合煙堿/降煙堿的線性回歸方程。

1.2.2乳狀液膜制備及分離將表面活性劑、載體和煤油按一定比例混合，加入一定體積內(nèi)水相HCl溶液后置于高速分散均質(zhì)機(jī)中高速（10000 r/min）攪拌2.5 min即制得穩(wěn)定的乳狀液。取一定體積的0.05 mg/mL煙堿/降煙堿溶液置于燒杯中，加入2 mL上述乳狀液得到W/O/W型乳狀液膜分離體系，以250 r/min低速攪拌遷移后轉(zhuǎn)移至分液漏斗內(nèi)靜置分層，上層為有機(jī)相，下層為（料液）水相。

1.2.3內(nèi)、外水相測(cè)定收集富集后的下層外水相溶液置于燒杯中；收集富集后的上層有機(jī)相，在電壓15 kV、電流0.02 mA的高壓靜電條件下破乳30min，分液后得到下層內(nèi)水相，用紫外可見(jiàn)分光光度儀測(cè)定其在最大吸收波長(zhǎng)（260 nm）處的吸光度，并計(jì)算體系萃取率。每組試驗(yàn)進(jìn)行3次平行測(cè)定，取平均值。

E（%）=（C0-Ct）/C0×100

式中，E為萃取率，C0和Ct分別表示待測(cè)溶液中煙堿/降煙堿的初始濃度和在t時(shí)刻下煙堿/降煙堿的濃度。

1.2.4乳狀液膜體系單因素優(yōu)化試驗(yàn)

1.2.4.1外水相pH以3%T154為表面活性劑，3%仲辛醇和5%N-N-二仲辛基乙酰胺為膜載體，0.5 mol/L HCl溶液為內(nèi)水相，油內(nèi)比（v/v，下同）為1∶1，乳水比（v/v，下同）為2∶25，遷移時(shí)間為2.5 min，降煙堿溶液濃度為0.05 mg/mL，考察外水相pH分別為8、9、10、11、12、13和14時(shí)制備乳狀液膜體系對(duì)降煙堿的分離富集能力。

1.2.4.2膜載體種類及用量以3%T154為表面活性劑，3%仲辛醇為固定膜載體，外水相pH為13，0.5 mol/L HCl溶液為內(nèi)水相，油內(nèi)比為1∶1，乳水比為2∶25，遷移時(shí)間為2.5 min，考察分別添加5%N-N-二仲辛基乙酰胺、5%D2EHPA和5%正辛醇時(shí)乳狀液膜體系對(duì)降煙堿的分離效率；在此基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)添加膜載體用量分別為3%、4%、5%、6%和7%時(shí)對(duì)乳狀液膜體系降煙堿分離效率的影響。

1.2.4.3表面活性劑種類及用量分別以3%T154、3%Span 80和3%Tween 80為表面活性劑，3%仲辛醇和5%D2EHPA為膜載體，外水相pH為13，0.5 mol/L HCl溶液為內(nèi)水相，油內(nèi)比為1∶1，乳水比為2∶25，遷移時(shí)間為2.5 min，比較不同表面活性劑的乳狀液膜體系穩(wěn)定性及對(duì)降煙堿的分離效率；在確定表面活性劑種類的基礎(chǔ)上，評(píng)價(jià)表面活性劑用量分別為1%、2%、3%、4%、5%和6%時(shí)乳狀液膜體系對(duì)降煙堿的分離效率。

1.2.4.4內(nèi)水相HCl濃度采用HCl和H2SO4分別作為內(nèi)水相試劑進(jìn)行預(yù)試驗(yàn)，結(jié)果表明，在相同pH下HCl和H2SO4作為內(nèi)水相溶劑未對(duì)乳狀液膜體系的分離效率產(chǎn)生影響，因后期將乳狀液膜體系應(yīng)用至產(chǎn)品生產(chǎn)加工，少量的硫酸殘留可能會(huì)導(dǎo)致燃燒過(guò)程中產(chǎn)生不愉快的氣味，故選取HCl為內(nèi)水相試劑。以3%T154為表面活性劑，3%仲辛醇和5%D2EHPA為膜載體，外水相pH為13，油內(nèi)比為1∶1，乳水比為2∶25，遷移時(shí)間為2.5 min，考察內(nèi)水相HCl濃度分別為0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7和0.8 mol/L時(shí)乳狀液膜體系對(duì)降煙堿的分離效率。

1.2.4.5油內(nèi)比以3%T154為表面活性劑，3%仲辛醇和5%D2EHPA為膜載體，外水相pH為13，0.5 mol/LHCl溶液為內(nèi)水相，乳水比為2∶25，遷移時(shí)間為2.5 min，評(píng)價(jià)油內(nèi)比10∶4、10∶6、10∶8、10∶10、10∶12和10∶14對(duì)乳狀液膜體系分離降煙堿效率的影響。

1.2.4.6遷移時(shí)間以3%T154為表面活性劑，3%仲辛醇和5%D2EHPA為膜載體，外水相pH為13，0.5 mol/LHCl溶液為內(nèi)水相，油內(nèi)比為10∶8，乳水比為2∶25，檢測(cè)遷移時(shí)間分別為0.5、1.0、1.5、2.5、3.0、4.0、5.0和8.0 min時(shí)乳狀液膜體系的穩(wěn)定性及其對(duì)降煙堿的分離效率。

1.2.4.7乳水比以3%T154為表面活性劑，3%仲辛醇和5%D2EHPA為膜載體，外水相pH為13，0.5 mol/L HCl溶液為內(nèi)水相，油內(nèi)比為10∶8，遷移時(shí)間為2.5 min，考察乳水比分別為2∶8、2∶12、2∶20、2∶25、2∶30、2∶35、2∶40和2∶45時(shí)對(duì)乳狀液膜體系降煙堿萃取率的影響。

1.2.5乳狀液膜體系正交優(yōu)化試驗(yàn)分別選取外水相pH、膜載體D2EHPA用量、表面活性劑T154用量和內(nèi)水相HCl濃度進(jìn)行4因素5水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)（表1），采用上述乳狀液膜制備及分離方法進(jìn)行乳狀液膜分離效能評(píng)價(jià)，并優(yōu)化確定最佳乳狀液膜體系。

1.2.6高效液相色譜分析優(yōu)化建立煙草提取物中煙堿的高效液相色譜分析方法，分析0.1～10.0 mg/mL的煙堿標(biāo)準(zhǔn)品并繪制工作曲線；然后采用優(yōu)化得到的最佳乳狀液膜體系對(duì)煙草提取物樣品進(jìn)行分離富集，通過(guò)高效液相色譜方法測(cè)定遷移后內(nèi)、外水相中的煙堿含量。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 26.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析，Origin 2021制圖。

2結(jié)果與分析

2.1紫外吸收光譜工作曲線

通過(guò)對(duì)不同濃度標(biāo)樣紫外吸收光譜的分析表明，在濃度為0.01～0.12 mg/mL的范圍內(nèi)，樣品溶液的吸光度隨濃度升高而線性增加，煙堿和降煙堿的線性回歸方程分別為A=16.513c+0.0055（r=0.9996）和A=14.982c+0.005（r=0.9999）。

2.2乳狀液膜體系單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1外水相pH的選擇如圖1所示，隨著外水相pH的增大，乳狀液膜體系的降煙堿萃取率呈先升高后降低的變化趨勢(shì)。當(dāng)外水相pH為13時(shí)，降煙堿萃取率達(dá)最高值（86.08%），顯著高于其他外水相pH（Plt;0.05，下同）。當(dāng)外水相pH為14時(shí)，乳狀液膜體系穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致內(nèi)水相變渾濁，因此外水相pH應(yīng)≤13。由于外水相pH的不同導(dǎo)致降煙堿萃取率變化波動(dòng)較大，且存在顯著差異，故選取外水相pH作為后續(xù)正交試驗(yàn)的考察因素之一。

2.2.2膜載體種類及用量的選擇分別將5%正辛醇、5%N-N-二仲辛基乙酰胺、5%D2EHPA與3%仲辛醇組合為復(fù)合膜載體進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果（圖2）表明，D2EHPA與仲辛醇組合為降煙堿的良好膜載體，降煙堿萃取率達(dá)89.67%，顯著高于正辛醇、N-N-二仲辛基乙酰胺與仲辛醇組合。進(jìn)一步在仲辛醇用量不變的條件下，改變D2EHPA用量，如圖3所示，乳狀液膜體系的降煙堿萃取率在用量為5%之前波動(dòng)上升，可能是由于膜載體用量增大，導(dǎo)致待測(cè)物的萃取通量增大；在用量為5%之后降煙堿萃取率極速下降，可能是由于膜載體用量過(guò)高時(shí)，有機(jī)膜相的黏度增加，從而導(dǎo)致傳質(zhì)阻力增大，致使降煙堿萃取率下降（梁鋒，2007）。5%D2EHPA與3%仲辛醇作為復(fù)合膜載體能有效促進(jìn)傳遞降煙堿的作用，降煙堿萃取率在3個(gè)組合中最高。綜合考慮，膜載體D2EHPA用量也作為后續(xù)正交試驗(yàn)的考察因素之一。

2.2.3表面活性劑種類及用量的選擇表面活性劑可直接影響乳狀液膜的穩(wěn)定性，選擇合適的表面活性劑能有效防止乳液破乳及膜相組分遷移至內(nèi)外水相。分別用3%Span 80、3%Tween 80和3%T154作為表面活性劑進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，Tween 80在相同制乳條件下無(wú)法制得穩(wěn)定乳狀液膜；Span 80在相同制乳條件下富集后外水相吸光度不降反升；用T154作表面活性劑效果最佳，其良好的乳化作用及抗水解能力能有效穩(wěn)定液膜體系。

當(dāng)T154用量從1%增至3%時(shí)，乳狀液膜體系的降煙堿萃取率顯著增加；從3%增至6%時(shí)，降煙堿萃取率顯著降低（圖4）。這可能是因?yàn)楫?dāng)T154用量較少時(shí)，乳狀液膜的穩(wěn)定性降低，隨著遷移時(shí)間發(fā)生改變，液膜破裂導(dǎo)致待測(cè)物的遷移受到影響（梁鋒，2007）；當(dāng)T154用量過(guò)多時(shí)，乳狀液膜黏度增大，不利于待測(cè)物的遷移傳輸。當(dāng)T154用量為3%時(shí)，降煙堿萃取率最高。因表面活性劑T154用量的變化會(huì)引起降煙堿萃取率發(fā)生大幅變化，故選取表面活性劑T154用量作為正交試驗(yàn)的考察因素之一。

2.2.4內(nèi)水相HCl濃度的選擇如圖5所示，內(nèi)水相HCl濃度過(guò)高或過(guò)低時(shí)均會(huì)導(dǎo)致降煙堿萃取率降低，HCl濃度為0.5 mol/L時(shí)，降煙堿萃取率最高?？赡苁且?yàn)檫^(guò)強(qiáng)的酸性條件會(huì)破壞乳狀液膜的穩(wěn)定性，導(dǎo)致乳狀液膜破裂的概率增加，從而使降煙堿萃取率降低。而在弱酸環(huán)境下乳狀液膜的傳質(zhì)動(dòng)力較弱，導(dǎo)致降煙堿萃取效率較低。因此，選擇體系最佳內(nèi)水相HCl濃度為0.5 mol/L。內(nèi)水相HCl濃度的改變?cè)诤艽蟪潭壬嫌绊懭闋钜耗さ妮腿⌒?，故將其作為后續(xù)正交試驗(yàn)的考察因素之一。

2.2.5油內(nèi)比的選擇由圖6可知，油內(nèi)比與乳狀液膜的穩(wěn)定性密切相關(guān)，隨著油內(nèi)比的降低，降煙堿萃取率呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，當(dāng)油內(nèi)比為10∶8時(shí)降煙堿萃取率達(dá)最高值。油內(nèi)比過(guò)高會(huì)導(dǎo)致膜相的厚度變大，使傳質(zhì)阻力增加，滲透率降低，故乳狀液膜體系的降煙堿萃取率降低；而油內(nèi)比過(guò)低會(huì)使乳狀液膜的穩(wěn)定性變差，在制乳過(guò)程中發(fā)生破乳分層等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致乳狀液膜體系的降煙堿萃取率顯著降低。

2.2.6遷移時(shí)間的選擇遷移時(shí)間過(guò)短會(huì)導(dǎo)致乳狀液膜無(wú)法與待測(cè)溶液充分作用并發(fā)生遷移，從而使得降煙堿萃取率過(guò)低；遷移時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使乳狀液滴破裂，待測(cè)物質(zhì)流出，從而導(dǎo)致其萃取率下降。隨著遷移時(shí)間的延長(zhǎng)，乳狀液膜體系的降煙堿萃取率呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，當(dāng)遷移時(shí)間為2.5 min時(shí)降煙堿萃取率最高（圖7）。

2.2.7乳水比的選擇試驗(yàn)結(jié)果表明，乳水比為2∶8和2∶12時(shí)，外水相存在一定程度的乳化現(xiàn)象，從而導(dǎo)致降煙堿萃取率表現(xiàn)為負(fù)值。如圖8所示，隨著乳水比的降低，乳狀液膜體系的降煙堿萃取率呈先顯著升高后逐漸降低再略有升高的變化趨勢(shì)，當(dāng)乳水比為2∶25時(shí)，降煙堿萃取率達(dá)最高值，顯著高于其他乳水比。這是由于乳水比過(guò)高時(shí)體系內(nèi)乳液較黏稠，降低了與外水相的接觸面積，使體系萃取率較低；乳水比過(guò)低時(shí)，待測(cè)物質(zhì)無(wú)法充分遷移進(jìn)入液膜內(nèi)，無(wú)法達(dá)到較好的遷移作用，從而導(dǎo)致降煙堿萃取率下降。此外，在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)乳水比過(guò)高或過(guò)低均會(huì)引起外水相溶液渾濁，對(duì)后期通過(guò)紫外分光光度儀測(cè)定吸光度造成影響，從而導(dǎo)致計(jì)算得到的降煙堿萃取率低。

2.2.8綜合分析通過(guò)單因素試驗(yàn)確定最佳乳狀液膜體系：表面活性劑為3%T154，膜載體為3%仲辛醇和5%D2EHPA，內(nèi)水相HCl濃度為0.5 mol/L，外水相pH為13，油內(nèi)比為10∶8，按照乳水比2∶25對(duì)0.05 mg/mL降煙堿/煙堿標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行分離富集，遷移富集2.5 min，降煙堿和煙堿的萃取率最高分別為91.42%和85.07%，實(shí)現(xiàn)了乳狀液膜體系對(duì)高濃度煙堿樣品中目標(biāo)組分的有效分離富集。為提高萃取率，尋找更優(yōu)乳狀液膜體系，基于單因素優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步開(kāi)展正交試驗(yàn)。

2.3正交優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

基于單因素優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果并通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)（梁鋒，2007），選取外水相pH（A）、膜載體D2EHPA用量（B）、表面活性劑T154用量（C）和內(nèi)水相HCl濃度（D）4個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)。結(jié)果（表2）表明，各因素對(duì)乳狀液膜體系的降煙堿萃取率影響程度依次為A=Cgt;Bgt;D，由極差結(jié)果分析可得最佳乳狀液膜體系為A3B2C2D5，即外水相pH為11，膜載體D2EHPA用量4%，表面活性劑T154用量2%，內(nèi)水相HCl濃度0.6 mol/L。綜合正交優(yōu)化試驗(yàn)各因素得出的結(jié)果，確定最佳乳狀液膜體系：表面活性劑為2%T154，膜載體為3%仲辛醇和4%D2EHPA，內(nèi)水相HCl濃度

g

0.6 mol/L，外水相pH為11，油內(nèi)比10∶8，按照乳水比2∶25對(duì)0.05 mg/mL降煙堿標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行分離富集，遷移富集2.5 min，計(jì)算得到降煙堿萃取率為89.26%。對(duì)比單因素試驗(yàn)與正交優(yōu)化試驗(yàn)的乳狀液膜最佳體系，雖然外水相pH、表面活性劑T154用量、膜載體D2EHPA用量和內(nèi)水相HCl濃度這4個(gè)因素的最優(yōu)水平存在一定差距，但整體萃取效率偏差較小，2個(gè)體系的降煙堿萃取率均在90.00%左右，以單因素試驗(yàn)優(yōu)化的乳狀液膜體系效果更佳。

2.4乳狀液膜對(duì)煙草提取物中煙堿的分離富集

2.4.1高效液相色譜工作曲線優(yōu)化后確定的最佳色譜條件：色譜柱為ZORBAX SB-C18（4.6 mm×150 mm，5μm）；流動(dòng)相A為甲醇，流動(dòng)相B為0.02 mol/L磷酸緩沖液（用磷酸調(diào)pH至6左右），進(jìn)行梯度洗脫，梯度條件：在0～12 min內(nèi)A由60%呈線性變化到80%，12～15 min內(nèi)A由80%呈線性變化到60%，處理2 min；流速1.0 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)260 nm；進(jìn)樣量5.0μL；柱溫25℃。

對(duì)濃度分別為0.1、0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0和10.0 mg/mL的煙堿標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行色譜分離鑒定，以各組分的峰面積對(duì)濃度進(jìn)行回歸分析，重復(fù)進(jìn)樣5次，計(jì)算得到線性回歸方程A=4666.35c+133.96（r=0.9995），保留時(shí)間的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為0.086%，峰面積的RSD為1.260%。本方法的線性范圍寬，且對(duì)組分的測(cè)定具有很高的重現(xiàn)性，也表明在本研究中采用峰面積對(duì)煙草提取物中煙堿進(jìn)行定量分析可行。

2.4.2煙草提取物中煙堿的分離在優(yōu)化的色譜條件下，先對(duì)煙草提取物溶液進(jìn)行分析，通過(guò)加標(biāo)法對(duì)煙堿的譜峰進(jìn)行定性識(shí)別；然后采用優(yōu)化的降煙堿乳狀液膜體系分離富集煙草提取物中的煙堿，分別測(cè)定分離后內(nèi)、外水相的煙堿含量。如圖9所示，由煙草提取物的高效液相色譜分析工作曲線計(jì)算得到煙草提取物溶液中煙堿初始濃度為2.46 mg/mL，占煙草提取物總量的4.92%，通過(guò)乳狀液膜體系分離富集后外水相中煙堿濃度為0.62 mg/mL，乳狀液膜體系對(duì)煙草提取物中煙堿的萃取率為74.80%。靜電破乳后測(cè)得內(nèi)水相中煙堿濃度為5.34 mg/mL，是初始外水相中煙堿濃度的2.17倍，實(shí)現(xiàn)了煙草樣品中煙堿的有效富集。

3討論

乳狀液膜分離技術(shù)綜合固體膜分離法和溶劑萃取法的特點(diǎn)，將萃取與反萃取合二為一，具有選擇性強(qiáng)、通量大、成本低和適用性強(qiáng)等特點(diǎn)（劉艷，2017；王斌等，2019）。乳狀液膜體系的萃取率與外水相pH、內(nèi)水相濃度、表面活性劑種類及用量、膜載體種類及用量、油內(nèi)比、遷移時(shí)間和乳水比9個(gè)因素密切相關(guān)。因此，篩選適宜的外水相pH、內(nèi)水相濃度、表面活性劑種類及用量、膜載體種類及用量等因素至關(guān)重要。

在單因素試驗(yàn)中，外水相最佳pH為13，與王獻(xiàn)科和李玉萍（2001）采用液膜法提取煙草中尼古丁的結(jié)果相同，均為堿性環(huán)境；膜載體仲辛醇與D2EHPA最佳用量分別為3%和5%，與王獻(xiàn)科和李玉萍（2001）的研究結(jié)果類似；表面活性劑T154最佳用量為3%，與董鵬雄（2019）采用乳狀液膜法脫除焦?fàn)t煙氣中的焦油所選表面活性劑種類一致；內(nèi)水相HCl最佳濃度為0.5 mol/L，HCl濃度過(guò)高或過(guò)低均會(huì)使液膜體系的萃取率降低，與周皓等（2009）報(bào)道的乳狀液膜提取分離荷蓮豆堿結(jié)果一致；油內(nèi)比和乳水比的減小均導(dǎo)致乳狀液膜體系的萃取率呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，與梁鋒（2007）采用乳狀液膜法分離富集中草藥中生物堿的研究結(jié)果一致；遷移時(shí)間過(guò)短使得萃取率較低，遷移時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則因液膜穩(wěn)定性被破壞，從而導(dǎo)致萃取率降低，最佳遷移時(shí)間為2.5 min。通過(guò)單因素試驗(yàn)優(yōu)化，確定了最佳乳狀液膜體系，對(duì)降煙堿和煙堿的萃取率（91.42%和85.07%）較王獻(xiàn)科和李玉萍（2001）對(duì)濃度為0.05 mg/mL降煙堿和煙堿標(biāo)樣的萃取率（71.68%和70.97%）有所提高，實(shí)現(xiàn)了乳狀液膜體系對(duì)高濃度煙堿樣品的有效分離富集。

為進(jìn)一步篩選獲得更優(yōu)的乳狀液膜體系，本研究在單因素試驗(yàn)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，進(jìn)行4因素5水平的正交試驗(yàn)。結(jié)果表明，4個(gè)因素對(duì)乳狀液膜體系的萃取率影響程度排序?yàn)橥馑鄍H=表面活性劑T154用量gt;膜載體D2EHPA用量gt;內(nèi)水相HCl濃度。正交試驗(yàn)選取的優(yōu)化對(duì)象均為影響乳狀液膜體系穩(wěn)定性及分離效率的傳統(tǒng)影響因素，推測(cè)所選取的4個(gè)因素并非真正影響煙堿液膜分離體系萃取率的關(guān)鍵因素，從而導(dǎo)致正交優(yōu)化試驗(yàn)確定的各個(gè)水平均較單因素試驗(yàn)存在偏差（Imdad and Dohare，2024；Razo-Lazcano etal.，2024），且正交優(yōu)化結(jié)果略差于單因素試驗(yàn)，降煙堿萃取率僅為89.26%。因此，本研究選取單因素優(yōu)化結(jié)果為最佳液膜體系。此外，該研究結(jié)果提示需進(jìn)一步篩選發(fā)現(xiàn)能真正改變煙堿乳狀液膜體系萃取效率的關(guān)鍵因素，為未來(lái)的乳狀液膜分離過(guò)程研究提供參考。

通過(guò)高效液相色譜儀分析檢測(cè)，本研究?jī)?yōu)化得到的乳狀液膜體系對(duì)煙草提取物中煙堿的萃取率可達(dá)74.80%，且萃取后內(nèi)水相中煙堿濃度為原樣品濃度的2.17倍，其對(duì)煙草提取物中高濃度煙堿表現(xiàn)出較好的分離富集效果。但目前高壓靜電破乳后可獲得的內(nèi)水相體積仍較少，后續(xù)需進(jìn)一步優(yōu)化完善破乳方法及條件，提高乳狀液膜的破乳效率和破乳后所得內(nèi)水相的體積，并進(jìn)一步尋找影響液膜穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，為乳狀液膜體系應(yīng)用到對(duì)實(shí)際樣品中煙堿的分離富集提供更多可能。

4結(jié)論

本研究以降煙堿為模板分子，通過(guò)單因素及正交試驗(yàn)優(yōu)化并構(gòu)建了煙草提取物中煙堿的乳狀液膜分離體系：表面活性劑T154用量3%，膜載體仲辛醇用量3%、D2EHPA用量5%，內(nèi)水相HCl濃度0.5 mol/L，外水相pH為13，油內(nèi)比10∶8，乳水比2∶25，遷移富集2.5 min。該體系能快速有效地分離富集煙草提取物中的高濃度煙堿，表現(xiàn)出較好的應(yīng)用潛力。

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（責(zé)任編輯羅麗）