一种超声碱水皂化水解烟叶及减压蒸馏提取烟碱的方法与流程

本发明涉及一种超声碱水皂化水解烟叶及减压蒸馏提取烟碱的方法，应用于废弃烟叶的烟碱提取，也可以作为烟叶提取茄尼醇之前的预处理，属于烟草化学领域。

背景技术：

烟碱(俗称尼古丁)的化学名称是1-甲基-2-(3-吡啶基)吡咯烷，属天然烟叶中含有的一种特殊生物碱。因烟碱不稳定(真空密闭避光可以保存)，通常在工业生产上用稀硫酸吸收制成硫酸烟碱。烟碱能广泛应用于精细化工、制药、有机合成、国防工业和农业等领域。含量为40％的硫酸烟碱可用于配制专门用于粮食、油料、蔬菜、水果等食用农作物的无残留、无公害的高效杀虫剂及生物农药。近年来，高纯度的天然烟碱已开始应用到一些高新技术产品的开发方面。例如，在医药工业上用于研制治疗心血管、皮肤、蛇毒、虫咬伤和无名肿毒等疾病的药物；用烟碱制得的柠檬酸烟碱还是生产高级香烟品质改良剂的主要组分。随着烟碱产品的应用领域的迅速扩大.市场上对天然烟碱的需求量也在与日俱增。

烟草废弃物现状：我国烟草植物的种植面积和产量均居世界首位，烟草种植与产品加工在国民经济发展中发挥着重要的作用，烟草在我国农产品收入中，仅次于稻、麦、棉、大豆、玉米，居第六位。目前国内外种植的烟草主要用作卷烟。作为烟草生产大国，我国每年烟叶产量500万吨，其中约有近25％的烟叶、烟未等下脚料被废弃，不能用于卷烟生产。若对这些烟草进行资源化利用，不仅可以获得符合绿色卫生标准的天然化工原料，为企业挖潜改造提供可持续发展的契机，也可以减轻废弃烟草对土质和土壤结构改变的可能危害性，避免其中有害成分对地下水的污染。因此，加强废弃烟草的综合利用不但可以使这部分废物变为宝贵的资源，也能提高烟农的经济收入，更符合国家固体废弃物“资源化”的方针。

超声技术是利用超声波具有的机械效应、空化效应和热效应，通过增大介质分子的运动速度、增大介质的穿透力以提取生物有效成分。超声波还可以产生许多次级效应，如乳化、扩散、击碎、化学效应等，这些作用也促进了植物体中有效成分的溶解，促使目标有效成分进入介质，并于介质充分混合，加快了提取过程的进行，并提高了目标有效成分的提取率。

公开号cn1064680a烟碱盐类和纯烟碱产品的生产工艺，本发明为一种从烟草中提取烟碱的方法，将烟草在碱性溶液中浸泡，使烟碱进入浸液，再用萃取剂把烟碱萃取出来，然后用酸类溶液吸收萃取剂中的烟碱，得到烟碱盐溶液，用氢氧化钡降去烟碱盐溶液中的酸根，得到烟碱水溶液经净化，再用萃取剂进行萃取，得到烟碱饱和萃取剂，对饱和萃取剂进行多效蒸馏，即可得纯烟碱。

公开号cn1065266a一种从烟草中提取烟碱的方法本发明涉及一种从烟草原料中提取烟碱的方法，该方法包括将烟草原料与稀硫酸混合，经粉碎、碾压、加碱和有机溶剂的混合物浸渍、加热、过滤、用有机溶剂萃取，然后分离得到硫酸烟碱、天然烟碱、蛋白质及香料。

公开号cn102241565a本发明涉及天然产物化学领域，特别是涉及一种从烟草中同步提取茄尼醇和烟碱的方法。本发明作为一种从烟叶中提取茄尼醇和烟碱的方法，其工艺流程是：将烟叶粉碎后与0.5％～4％的氢氧化钠溶液按质量比1∶4～1∶15混合，然后按与氢氧化钠溶液质量1∶0.6～1∶2的比例加入正己烷或6号溶剂油，回流提取1～3小时，停止加热，用100～200目的滤布过滤提取物，滤液静置分层后，分出上层正己烷或6号溶剂油相，然后用2～12％盐酸萃取，正己烷或6号溶剂油相浓缩至呈膏状物，为茄尼醇粗提物，水相为粗盐酸烟碱溶液。

公开号cn103342628a本发明公开了一种从烟草中同时提取分离茄尼醇和烟碱的方法，它包括如下步骤：(1)茄尼醇和烟碱的同时提取；(2)萃取分离；(3)茄尼醇的分离纯化；(4)烟碱的分离纯化。本发明的方法对烟碱的解离和萃取，以及茄尼醇的皂化和萃取都是同时进行的，大大简化了提取步骤，节省了时间和溶剂消耗。

公开号cn104086425a的中国专利介绍了一种同时提取并分离烟草绿原酸、茄尼醇、生物碱、芸香苷的方法，其步骤包括：步骤一、同时提取：将烟草原料粉碎，温度40～50℃，超声频率45khz，料液比10∶1条件下，用80％乙醇提取一次，抽滤或离心后，残渣再分别用80％、95％的乙醇各提取一次；三次提取液合并，获得烟草绿原酸、茄尼醇、烟碱、芸香苷的粗提液，烟草绿原酸、茄尼醇、烟碱、芸香苷的提取率均达100％；步骤二、分离：分离茄尼醇；分离绿原酸、芸香苷；分离烟碱。本发明实现了烟草绿原酸、茄尼醇、烟碱、芸香苷的同时高效提取，提取率均达到100％，通过简单的步骤将四者有效分离。

上述的发明专利存在一些缺陷：

1、烟碱含有有机溶剂残留，特别是有毒有机溶剂氯仿的残留；

2、易对环境造成污染以及对操作人员的身体健康伤害；

3、有机溶剂直接萃取烟碱水溶液，易乳化，萃取效率低，其烟碱产品色值较高；

4、有机溶剂损耗大，提升生产成本。

本发明的目的针对从烟草中提取烟碱的技术不足，采用碱水超声皂化水解，固液分离，对液体部分减压蒸馏，再用石油醚多次萃取，回收石油醚，得到高纯度烟碱，同时该技术也可用于烟叶提取茄尼醇对烟叶的前处理。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种超声碱水皂化水解烟叶及减压蒸馏提取烟碱的方法，包括如下步骤：

1、烟叶粉碎成粗粉，或者用提取绿原酸的烟渣，加入5％naoh溶液，固液比1∶5-10，皂化反应温度60℃，反应时间45分钟，用板框压滤机压滤，得到液体和固体部分；

2、将步骤1得到的滤液，真空减压蒸馏，得到含烟碱的无色透明状的蒸馏液；

3、将步骤2得到蒸馏液，用1∶2的比例加入石油醚，搅拌萃取2-3次，合并石油醚萃取液，回收石油醚，得到烟碱，石油醚反复回用；

4、将步骤3萃取过的废水，回到步骤1配置5％naoh溶液反复回用；

5、将步骤1得到的固体物，转入茄尼醇提取。

本发明的有益效果是：超声皂化水解，其特点是反应时间短，反应完全充分，一方面使烟碱从盐的状态充分游离出来，便于蒸馏，另一方面，使茄尼醇酯类成分被皂化水解，使茄尼醇成分游离出，便于下一步茄尼醇的提取，可谓一举两得，该技术的水、碱、石油醚在生产过程中，被反复利用，没有环境污染，减压蒸馏生产效率高，节省能源；生产中不用硫酸和有毒的有机溶剂萃取，产品品质高。该技术先对废弃烟叶中的烟碱提取，既是对烟叶的资源充分利用，也是对烟草提取茄尼醇进行的一次前处理，减少了极性成分的物质量，有利于下一步茄尼醇的提取与纯化，便于工业化大生产。

附图说明

图1，一种超声碱水皂化水解烟叶及减压蒸馏提取烟碱的方法的工艺流程图。

图2、减压真空蒸馏液烟碱hplc指纹图谱，图3，石油醚萃取蒸馏液后液体的烟碱hplc指纹图谱，对比图谱，石油醚萃取率达到92％。

图4，产品高纯度烟碱的hplc检测图谱，含量达到98％。

具体实施方式

用本发明的实施实例来进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限制本发明。

烟碱测定方法：高压液相岛津lc-15c，分离柱采用thermoc18硅胶柱(5.0μm，4.6mmi.d.×250cm)，流动相：甲醇∶0.3％磷酸水＝65∶35，波长：260nm，流速：1ml/min，进样量：20ul，温度：35度。

茄尼醇的检测方法：高压液相岛津lc-15c，分离柱采用thermoc18硅胶柱(5.0μm，4.6mmi.d.×250cm)，流动相＝乙腈∶异丙醇＝13∶7，波长：210nm，流速：1ml/min，进样量：20ul，柱温：30℃。

实施例1

1、将烟叶粉碎成粗粉，或者用提取过的绿原酸烟叶60公斤，加5％naoh溶液400公斤，温度60度，超声45分钟，用板框压滤机压滤，得到液体320公斤和固体部分；

2、将步骤1得到的滤液，真空减压蒸馏，收集到含烟碱的无色透明状的蒸馏液160公斤；

3、将步骤2得到蒸馏液，用1∶2的比例加入石油醚(60-90℃)320升，搅拌萃取2-3次，合并石油醚萃取液，回收石油醚，得到烟碱0.92升，石油醚反复回用；

4、将步骤1板框压滤机得到的固体部分，烘干，进行茄尼醇提取；

5、将步骤2，测定碱液浓度，补充不足的减量，继续作为碱解液回收重复使用；

6、将步骤3萃取后的水，返回步骤1配置碱液用。

实施例2

1、将烟叶粉碎成粗粉，或者用提取绿原酸过的烟叶60公斤，加5％na2co3溶液400公斤，温度60度，超声60分钟，用板框压滤机压滤，得到液体320公斤和固体部分；

2、将步骤1得到的滤液，真空减压蒸馏，收集到含烟碱的无色透明状的蒸馏液160公斤；

3、将步骤2得到蒸馏液，用1∶2的比例加入石油醚(60-90℃)320升，搅拌萃取2-3次，合并石油醚萃取液，回收石油醚，得到烟碱0.89升，石油醚反复回用。

4、将步骤1板框压滤机得到的固体部分，烘干，进行茄尼醇提取；

5、将步骤2，测定碱液浓度，补充不足的减量，继续作为碱解液回收重复使用；

6、将步骤3萃取后的水，返回步骤1配置碱液用。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。