全 文 ：烟草废料不同方法浸提烟碱的研究!
张爱华!，"，陈育如!，许晓风!，李雪梅!
（! 南京师范大学 生命科学院，微生物工程重点实验室，南京 "!##$%； " 吉林农业大学 中药材学院，吉林 !&#!!’） 摘 要：对利用烟草废料浸提烟碱进行了研究，探讨了浸提温度、时间、液固比、浸提溶剂等因素对浸提的影响。实 验结果表明，使用乙醇作为浸提溶剂，在 %’ (，液固比 ) * !，浸提时间 +,) -的条件下，浸提液中烟碱质量浓度为 !$,& ./ 0 .1。用微波处理时，可以用水作为浸提溶剂，浸提液中烟碱质量浓度为 !!,! ./ 0 .1。
关键词：烟草废料；烟碱；浸提；微波
中图分类号：2+)%,%" 文献标识码：3 文章编号：!+%" 4 &+%’（"##5）#5 4 ##)5 4 #&
!"#$% &’ ()"*+,"-&’ ’-,&"-’( #.-’/ "&0+,,& *(.-$#(
67389 3:;-<=!，"，>7?8 @<;A（! IFJ 1=KDA=LDAJ DE M:NADK:=O ?G/:GFFA:G/，>DOOF/F DE 1:EF PN:FGNFQ，8=GR:G/ 8D.=O CG:SFAQ:LJ，8=GR:G/"!##$%，>-:G=；
" >-:GFQF LA=T:L:DG=O .FT:N:GF >DOOF/F，U:O:G 3/A:N-:G=）
10."*+,"：?VLA=NL:DG G:NDL:GF W=Q QLLF.YFA=LL-=L L-F YADYFA FVLA=NL:DG NDGT:L:DG :Q =Q EDOODWQ：LF.YFA=LL:DG QDOSFGL W-FG 2(% 3&*$.：LDK=NND AFQ:T我国烟草资源丰富，每年都有大量的低次烟草、
烟筋、烟茎和碎烟末等卷烟下脚料急待处理和利用，
否则将造成环境污染和资源浪费［!］。烟草废弃物中
含有多种有价值的化学成分，如烟碱等。烟碱又名
尼古丁（8:NDL:GF），是烟草的主要生物碱，由吡啶和
8;甲基四氢吡咯两个杂环组成，分子式为 >!#7!58"，
由于这种化合物有类似于碱的性质，故称为烟碱［"］。
本工作是从烟草废料中浸提烟碱，对其最适浸
提工艺条件进行了研究。浸提液可作抑菌剂和杀虫
剂［&］。浸提烟碱后的烟草废渣，适宜作为有机肥或
微生物肥的基质（结果另文发表），对烟草废料的转
化利用研究，可进一步开发资源，减轻废弃物对环境
的污染，符合可持续发展的要求。
4 材料与方法
!,! 实验材料与试剂
烟末等卷烟厂废料（合作烟厂提供）。乙醇、乙
醚、丙酮、氯仿、均为国产分析纯。
! 收稿日期："##5;#$;#& 基金项目：江苏省高校高新技术产业发展项目（U7#" 4 #’"）和国家烟草总局横向课题资助 作者简介：张爱华（!$%’ 4），女，硕士，主要从事应用微生物的研究。
联系人：陈育如，? 4 .=:O：NNNJA\ LD., ND.，电话：#") 4 ’&)$’)$)
8DS] "##5
·)5·
生 物 加 工 过 程
>-:GFQF UD第 "卷第 5期
"##5年 !!月
万方数据
!"# 主要仪器
$##型可见光分光光度计（上海第三分析仪器 厂）；%&’()*+(,-’.,(+ 型隔水式电热恒温培养箱 （上海跃进医疗器械厂）；/0!--1 型电子分析天平 （上海天平仪器厂）；**(1数显恒温水浴锅（常州国 华电器有限公司）；格兰士微波炉（格兰士公司）。 !"2 测定分析方法 !"2"! 烟碱标准曲线的绘制［1，,］ 吸取尼古丁标准液 -"#-、-"1-、-".-、-"3-、 !"- 45，分别注入 .- 45分液漏斗中，加入缓冲溶液 # 45、甲基橙溶液 # 45，混匀后加入氯仿 , 45，萃取 # 467，静置分层，取氯仿层加入 ! 84比色皿中。然 后在$##光栅分光光度计上，波长 1#- 74处测定其
吸光值 !。以吸光度对浓度作图，绘制标准曲线，
作出回归方程。" 9 : -"-## #! ; ,"1.3 2<#，其中 "
代表吸光度，# 代表溶液浓度。相关系数为 $9 -"<<3$<。
!"2"# 浸提液中烟碱的测定
吸取一定稀释倍数的烟草浸提液 ! 45，其余操
作同标准曲线的绘制。根据测得的吸光度 !，用回
归方程计算出对应的浓度，并计算烟碱浸出量。
! 结果与分析
#"! 浸提溶剂的选择
取相同质量（#- =）的烟草分别置于相同体积
（!-- 45）的水、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿中，在室温下
静置一段时间（13 >），过滤，取 ! 45 浸提液，测
1#- 74处吸光度。根据测得的吸光度 !，用回归方
程计算出对应的浓度，并计算烟碱含量。结果如表
!所示。
所用的溶剂中，乙醇的浸提效果较好，浸提溶液
颜色深，而乙醚、丙酮和氯仿的浸提效果相似；从浸
提效果考虑，可以选择乙醇作为溶剂，考虑到所用的
其他溶剂中乙醚、氯仿、丙酮是沸点低、极易挥发和
易燃易爆的溶剂，而乙醇浸提效果好，安全性高，价
格较低，优点明显。因此确定乙醇为浸提溶剂。
表 ! 不同溶剂对烟碱浸提量的影响
?@ABC ! DEEC8F GE H6EECIC7F JGBKC7FJ G7 CLFI@8F6G7 GE 768GF67C
溶剂 乙醇 乙醚 氯仿 丙酮 水
%（烟碱）M（4= M 45） !!"1 ."! .", $",3 1"$#
#"# 温度对烟碱浸提的影响
分别称取 #- =的烟末 ,份，在 !-- 45乙醇中分
别于 !-、#-、2-、1-和 ,- N下水浴加热浸提 13 >，过
滤，取 ! 45浸提液测定 1#- 74处的吸光度。根据
测得的吸光度，用回归方程计算出对应的质量浓度，
并计算烟碱含量。不同温度下浸提液中的烟碱含量
如表 #所示。
表 # 不同温度对烟碱浸提量的影响
?@ABC # DEEC8F GE H6EECIC7F FC4OCI@FPIC G7 CLFI@8F6G7 GE 768GF67C
温度 M N !- #- 2- 1- ,-
%（烟碱）M（4= M 45） 2"1$1"13$"1# !2"1$!."13 由表 #可见，随着温度的提高，浸提烟碱含量逐 渐提高。由此可见，随着浸提温度的提高，溶剂的渗 透性增强，从而有利于烟碱的浸出。 #"2 浸提时间的选择 在烟碱浸提过程中，在一定范围内，温度高有利 于传质的进行，在用乙醇作浸提剂时，烟碱的浸提选 用乙醇的沸点$3 N进行水浴加热。在水浴浸提过
程中，乙醇通过冷凝器回流。
称取 #- = 烟末，在 !-- 45 乙醇中密闭静置于
$3 N水浴加热条件下浸提 ! Q < >后，过滤，取 ! 45 浸提液于 1#- 74处吸光度。根据测得的吸光度 !， 在烟碱标准曲线上可查出对应的浓度，并计算烟碱 含量。结果如图 !所示。 由图 !可见，随浸提时间的延长烟碱的浸提量 一直增加，浸提时间越长，浸提液吸光度越大，说明 延长浸提时间可以提高烟碱的浸提量。但浸提 .", >以后，浸提量不再增加，浸提时间以每次 .", >较 为适宜。 图 ! 不同时间对烟碱浸提量的影响 /6="! DEEC8F GE H6EECIC7F F64C G7 CLFI@8F6G7 GE 768GF67C #"1 液固质量比对烟碱浸提的影响 取相同质量的烟末（, =）分别加入 #,、,-、$,、!--
45溶剂中，在 ,- N水浴条件下浸提 13 >。过滤，取 !
#--1年 !!月 张爱华等：烟草废料不同方法浸提烟碱的研究 ·,,·
万方数据
!"浸提液测定 #$% &!处吸光度。根据测得的吸光 度，用回归方程计算烟碱浸出量。不同液固比（质量 比）下浸提液中的烟碱浸出量如图$所示。
图 $液固比对浸提的影响 ’()*$ +,,-./ 0, 1(,,-2-&/ 23/(04 0, 5(67(1 3&1 405(1 0& -8/23./(0& 0,
&(.0/(&-
由图 $可见，同样浸提条件下，随着溶剂量的增 加，浸提液中烟碱的含量逐渐降低。实验条件下，烟 碱的总浸出量在液固质量比为 9 : ;时达到最大值， 浸提溶剂体积的进一步减小将使料液比太小从而影 响溶剂的流动和浸提的进行，因此选择浸提的液固 比为 9 :;比较适宜。$*9 浸提次数对浸提效果的影响
分别称取 $% )烟末 <份，在相同体积浸提液中 密闭静置于 => ?水浴下浸提 @*9 A，过滤后，将滤渣 在相同浸提条件下反复浸提（<次）后，过滤，取 ; !" 浸提液测 #$% &!处吸光度。根据测得的吸光度 !，
用回归方程计算出对应的浓度，并计算烟碱浸提量。
由图 < 可见，第一次浸提液的烟碱含量（;@*9
!) B !"）较高。后两次浸提液烟碱含量明显逐渐减
少，由此工业生产中以浸提两次可以兼顾浸提量与
过程的经济性。
图 < 浸提次数对烟碱浸提量的影响
’()*< +,,-./ 0, 1(,,-2-&/ -8/23./(0& ,2-67-&.(-4 0& -8/23./(0& 0,
&(.0/(&-
$*@ 微波处理对烟碱浸提的影响 取相同质量的烟末（$% )）分别加入 ;%% !" 水
中，在一定时间内进行微波处理。微波处理时间短，
物质受热均匀，加热效率高，由图 #可见，微波处理
至 C% 4时，烟碱浸提含量（;;*; !) B !"）基本不再增
加，因此确定微波处理的最佳时间为 C% 4。
图 # 微波处理对烟碱浸提的影响
’()*# +,,-./ 0, !(.20D3E- /2-3/!-&/ 0& -8/23./(0& 0, &(.0/(&-
$*= 浸提液的抑菌效果 将用不同溶剂浸提得到的浸提液对黑曲霉、酵 母、白地霉、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等进行抑制实 验，结果见表 <。抑菌实验结果表明，烟碱的乙醇浸 液对细菌、霉菌有明显的抑制作用，因此有作为抑菌 剂使用的潜力［@］。 表 < 烟草浸提液的抗菌谱与抑菌能力［@］ F3G5- < H3./-2(04/3/(.4 23&)- 3&1 G3./-2(04/3/(.4 3G(5(/I 0, /0G3..0 5-3.A(&) 4057/(0& 热水 乙醇 乙醚 丙酮 白地霉 J J J J J K 黑曲霉 K K J J 假丝酵母 K J K K 大肠杆菌 K J J K K 枯草杆菌 K J J K J 巨大芽孢杆菌 K J K K 假单胞杆菌 K J J K 注：‘L’无抑菌圈；‘ J’抑菌圈有限；‘ J J’抑菌圈中等；‘ J J J’抑菌圈大。$ M> 浸提烟碱后残渣的酶水解
将浸提后的烟草用蒸馏水洗至中性晾干，取 9 )
在 ;9% !"、NO#*>的柠檬酸缓冲液中，加入定量的纤
维素酶液（;’PQ酶活 B )烟草残渣）混合，在 9% ?条
件下进行酶水解反应，每隔 $A测酶解液中还原糖 的含量，结果如图 9所示。 从图 9可见，实验条件下酶水解至 ;% A 时，酶 解液中还原糖含量为 @*=@ !) B !"。因浸提处理将 烟碱等抑菌物质大部份去除，后续实验表明，烟草 浸 （下转第 @=页） ·9@· 生物加工过程 第$卷第 #期
万方数据
! 结论
以所保存纳豆枯草芽孢杆菌发酵液为原料，经
离心去除菌体，再通过两步硫酸铵盐析和 !"#$%& ’#(")*+,#疏水柱层析后，得到电泳纯的纳豆激酶，比 活力达到 -. /012/- 34 5 67，酶回收率 --2/89，纯化 倍数 :-21;，纯化步骤简单。在纯化的过程中应该 进一步注意控制温度，缩短操作时间，从而防止酶的 活性损失，使其可以为大规模工业化生产 <=溶栓 药物提供理论依据。 参考文献： ［:］ 须见洋行 2 纳豆キナ ゼと线溶系［>］2 化学と生物，:00:，;0 （;）：::02 ［;］ 谢秋玲，郭 勇 2 一种潜在的溶血栓药物—纳豆激酶［>］2 药物 生物技术，;//:，1（:）?:@?82 ［8］ 房得兴 2 组织型纤维蛋白溶解酶原激活因子的分子生物学研 究进展［>］2 生物工程进展，:008，:8（:）：:@-2 ［-］ ABCDE) F，G+$7 =，3E+ H，#E )&2I"*+6J+&%EDK #LL#KE +L $)EE+MD$),# +$) K"#6DK)&&% D$NBK#N E"*+J+,D, 6+N#& D$*)E［>］2 OD+& !")*6 OB&&，:00?， :1（:/）：:81.2 ［?］ 熊晓辉，梁剑光，熊 强 2 纳豆激酶液体发酵条件的优化［>］2 食品与发酵工业，;//-，8/（:）：P;@PP2 ［P］ 欧阳平凯 2 生物分离原理及技术［F］2 北京：化学工业出版社， :000，;1;@;0-2 ［.］ 张龙翔，张庭芳，李令媛 2 生化实验方法和技术［F］2 北京：高 等教育出版社，:00.，:81@:-/2 ［1］ Q,E*B( I2FB&&#*LR ’2 I"# LDJ*D$(&)E# 6#E"+N L+* #,ED6)ED$7 LDJ*D$+&%EDK
)KEDSDE%［>］2 Q*K" OD+K"#6 OD+(%,，:00?，-/：8-P@8?:2
［0］ 郭尧军 2 蛋白质电泳实验技术［F］2 北京：科学出版社，;//:，
:;8@:?.2
［:/］陈志文，徐尔尼，肖美燕 2 纳豆激酶的研究进展［>］2 食品科学，
;//;，;8（:/）：
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
:8/@:8-2
（上接第 ?P页）
提残渣酶解液能用于微生物肥料菌株的培养（结果
另文发表）。
图 ? 烟草残渣的酶水解
AD72? T$R%6)EDK "%N*+&%,D, +L E+J)KK+ *#,DNB#
! 结 论
实验结果表明，以乙醇作为浸提剂，无毒，廉价，
提取量较高，易回收。适宜的浸提条件为：温度为
.1 U，浸提溶剂为乙醇，液固比为 ? V :，浸提时间
P2? "，浸提液中烟碱量 :028 67 5 6W。生产中建议采
用常规的浸提工艺与设备，可以考虑余热回收以降
低成本。如增加浸提次数，可提高烟碱的浸提量，但
过多的浸提次数将增加浸提操作成本。
致谢：在本实验过程中，虞光华副教授等给予了
热情的指导与帮助，合作卷烟厂提供了试验材料，在
此一并致谢。
参考文献：
［:］ 杨 华 2 从烟草废弃物中提取天然烟碱的技术研究［>］X环境
科技，:00-，（?）：:?@:?2
［;］ 杨 华 2 关于利用烟草废弃物制备农用杀虫剂的技术研究
［>］X内蒙古石油化工，:00-，:0（8）：:?@:P2
［8］ 钟少华，彭 华 2 烟草生产烟碱（尼古丁）的工艺条件的探讨
［>］X南都学坛（自然科学版），:001，:1（P）：P/@P:2
［-］ 魏国勤，杨 森 2 烟碱的快速测定［>］X烟草科技，:00;，（;）：P@
.2
［?］ 张立杰 2 烟碱的快速分析［>］X湖南化工，:000，（8）：-8@--2
［P］ 许晓风，郁 锋，杨启银，等 X烟草工业下脚料综合利用研究
（3）—抗菌成分的提取与抑菌效果测定［>］X安徽农业科学，
;//8，8:（;）：;/0，;.:2
;//-年 ::月 陆利霞等：纳豆激酶的分离纯化研究 ·P.·
万方数据