从烟碱的研究现状阐述烟草标准化

从烟碱的研究现状阐述烟草标准化

摘要：从烟碱的研究现状出发，即烟碱的性质、烟碱含量的测定、烟碱的提取进行汇总分析，对其研究现状进行展望，利用烟碱的研究现状阐述烟草标准化的统一、简化、协调和最优化原理。

关键词：烟碱；烟碱测定；提取；标准

From the Research Status of Nicotine to state the tobacco standardization Abstract ：The property of nicotine and the factors influencing its synthetic amount , its utilization value and the latest research progressof its extraction method were summarized , which provided reference for the integrated utilization of tobacco and nicotine. From the Research Status of Nicotine to state the tobacco standardization which has the principle to unify 、simplification 、harmonizing and optimization.

Key words Nicotine ;Tobacco ;Extraction;standard

烟碱（Nicotine ）主要存在烟草中，含量约占烟草生物碱总量的95%以上，其分子结构由一个吡啶环和一个氢化吡咯环构成，属于杂环化合物[1]。烟碱是卷烟对人体产生生理强度的本质所在，是评价烟叶品质的主要指标，也是衡量香烟吃味的主要指标。高纯度的烟碱作为烟草行业的添加剂，能提高香烟品质,制作卷烟代用品[2]。烟碱因其独特的物理和化学性质对烟草及其制品的色、香、味有显著影响，可以与人体大脑相应的神经受体结合，产生一定的生理和药理作用。现阶段对烟碱的研究主要集中在：烟碱在烟草体内的合成机理、 影响其合成量的因素、 烟碱的利用价值和分离提纯方法、烟碱的生理药理作用等。 1烟碱的性质

1.1烟碱的物理性质

纯烟碱在室温下为无色或淡黄色油状液体，沸点246.1℃，相对密度D 420=1.00925，具有左旋光性，有强烈的刺激性，味辛辣，具潮解性，在空气中易被氧化，颜色变深、发粘，带有特殊的臭味，这是因为烟草碱经分解成氧化烟草碱、烟草酸和甲胺的缘故。在低于60℃时，可以和水任意混溶。易溶于醇、醚、氯仿、石油醚等有机溶剂。烟碱是具有较强碱性的有机二元弱碱(pKbl=5．98，pKb2=10．88)，在水溶液中存在下列平衡:

当pH 值< 5 时,主要以双质子态存在;当pH 值在5～8时,主要以单质子态存在;当pH 值> 10 时,主要以烟碱分子态存在。烟碱能和多种无机酸或有机酸生成结晶的单盐或双盐，在烟叶中多以有机盐的形式存在，对259nm 波段的紫外光具有最大吸收能力，其吸光度与烟碱含量成正比[3]。

1.2烟碱的化学性质

烟碱在化学结构，如右图：

具有用单健相连的两个含氮杂环（即吡啶环和吡咯环），使烟碱可与酸性物质产生质子化反应生成盐。化学名称为1 - 甲基- 2(3′- 吡啶基) 吡咯烷。由于N - 甲基四氢吡咯在吡咯环上的位置不同,可产生一系列的异构体,即α-烟碱、β-烟碱、γ-烟碱。在烟草体内主要为β-烟碱,通常所说的烟碱也是指β- 烟碱。 2烟碱含量的测定

烟碱是衡量烟草品质的重要指标，而提纯烟碱具有高的经济价值，因此准确测定烟草及提纯烟碱中的烟碱含量十分必要。

2.1重量分析法

重量分析法包括硅钨酸重量法和苦味酸重量法，硅钨酸和苦味酸都能与烟碱结合生成难溶性盐，硅钨

C 10H 14N 2 C 10H 14N 2H + C 10H 16N 22+

酸法经测试其烟碱硅酸盐沉淀粒小、不易抽滤、洗涤困难，且价格较贵。烟碱苦味酸结合成烟碱苦味酸，黄色针状结晶。经测试，结晶颗粒大、易洗涤，故选用苦味酸作沉淀剂。陈燕[4]采用辅助控温进行了改进。苦味酸重量法是控制pH约10．5的碱性条件，使蒸馏出的游离烟碱与过量饱和苦味酸生成烟碱苦味酸盐，经过滤、烘干、称量后计算烟碱含量。陈小东[5]等采用单宁酸沉淀法提取废烟叶中的烟碱，利用正交试验结果分析实际效果得对烟碱提取的最佳工艺条件进行组合实验，在沉淀剂量为4．5 g、料液比为1：15(g/mL)，70℃温度下超声提取30 min，结果如表1所示。

表1 最佳提取工艺条件组合实验结果

序号 1 2 3 平均

烟碱提取率（%） 1.07 1.04 1.06 1.06

2.2紫外分光光度法

在烟碱的分子中虽有双键，然而烟碱在可见光区没有吸收峰。但烟碱可与铬蓝黑、甲基橙、溴甲酚绿等显色剂生成难溶于水的显色络合物，所形成的显色络合物在固定波段有吸收峰。殷全玉等［6］利用烟碱在259 nm 吸光度与烟碱含量成正比的原理，建立了紫外分光光度法测定烟叶中的烟碱含量。

2.3滴定分析法

滴定分析法的基本原理是酸碱反应。由于烟碱的碱性较弱，不能在水溶液中直接准确滴定。因而金秋云[7]分别在乙醇、氯仿中用硫酸滴定了烟碱，研究了通过滴定测烟碱含量的方法。

2.4旋光法

由于烟碱有较大的旋光度，因此可根据其旋光度可测定其浓度。孙心齐等[8]用WZZ—I型自动指示旋光仪方便的测量了烟草中的烟碱，简化了操作程序，提高了测量速度。

2.5红外光谱定量分析法

应用化学计量学的原理，根据不同烟叶对近红外光吸收作用不同而产生的近红外反射光谱的差异，建立近红外光谱与相关化学成分含毋之间的关系模型，而根据近红外光谱测定烟叶中的尼古丁及其它化学成分含量。张建平等[9]在借鉴人造神经网络的基础上，对我国各地的134个烟叶样品进行了多组分同时测最．建立了初步模型的数据。McClure 等[10]对16 个国家的1600 个烟草样品进行了基于NIR 光谱的分类研究，采用适当的数学方法建模后，对烟叶所属的品种或不同产地均得到100%的准确判别。何智慧等[11]使用Spectrum Quant＋定量分析软件的偏最小二乘法建立模型，采用全交叉方法验证。采用光谱影响值Leverage 和化学值绝对误差Residual 这两个指标分别对光谱和化学值进行异常值检验（outlier test）。

2.6原子吸收分光光度法

原子吸收分光光度法一般采用金属离子与烟碱形成络合物，从而测定金属离子含量即可知尼古丁含量。焦传英等[12]用在盐酸介质中，双质子化状态的烟碱与雷氏氨盐定量反应形成难溶的烟碱硫氰化铬，采用火焰原子吸收光谱法测定反应体系中变化的铬量，间接得到烟碱的含量。

2.7色谱分析法

由于色谱法的高分离性能，能把烟碱与其共存生物碱等组分分开，同时又能准确的快速定性、定量分析，因而它是近年来比较流行、研究最多的方法。常用的有气相色谱法、液相色谱法和气质联用等方法。姜波等[13]研究表明，高效液相色谱法具有提取、分析方法简便快速、结果准确可靠等特点, 可用于烟碱含量的测定。

3烟碱的提取

烟碱的提取方法很多，主要有以下几种。

3.1水蒸汽蒸馏法

水蒸汽蒸馏法是提取天然烟碱的较为原始的工艺，将原料先用稀酸浸提再用碱中和，然后进行水蒸汽蒸馏提取尼古丁。再经过草酸处理、碱化得到成品烟碱。该方法流程简单，操作方便，但是处理设备庞大，效率低。所得产品烟碱的纯度低，不能满足市场需要，工业上已很少应用。

3.2溶剂萃取法

溶剂萃取法的工艺流程为：原料：碱(石灰水)浸提一溶剂萃取．制成烟碱盐一碱化一烟碱产品。该方法中的溶剂可选择乙醚、氯仿、氯代烯烃等有机溶剂。该方法已有一定的工业基础，但是装箕运转正常仍有困难．因为在烟碱从有机相转入水相后进行分离时。在生产上在相界面上极易产生乳化层而导致停产。