烟草有机废弃物资源化利用研究进展.pdf

烟草有机废弃物资源化利用研究进展 李超 王冰 李明洋 刘丹丹 徐建雪 黎娟 引用本文 李超 王冰 李明洋 刘丹丹 徐建雪 黎娟 烟草有机废弃物资源化利用研究进展 J 农业环境科学学报 2024 43 7 1435 1448 在线阅读 View online https doi org 10 11654 jaes 2023 0122 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 养殖业污染防控技术研究态势的文献计量分析 李红娜 姜凯阳 徐海圣 常志州 吴华山 朱昌雄 农业环境科学学报 2021 40 6 1314 1325 https doi org 10 11654 jaes 2020 1378 蔬菜废弃物蚯蚓堆肥对鸡毛菜生长的影响 王亚利 杨光 熊才耘 谢尚宏 李银生 曹林奎 赵琦 农业环境科学学报 2017 36 10 2129 2135 https doi org 10 11654 jaes 2017 0335 同源猪场废弃物对土壤 生菜系统铜锌迁移的影响 唐明灯 王艳红 余丹妮 李盟军 李义纯 李林峰 艾绍英 农业环境科学学报 2019 38 9 2111 2120 https doi org 10 11654 jaes 2018 1206 汽爆预处理对废弃烤后烟叶产甲烷潜力的影响 黄弘毅 薛寒光 李超 黎娟 王冠华 邵思 农业环境科学学报 2020 39 8 1854 1861 https doi org 10 11654 jaes 2020 0310 稻田氨挥发损失及减排技术研究进展 肖其亮 朱坚 彭华 李胜男 纪雄辉 农业环境科学学报 2021 40 1 16 25 https doi org 10 11654 jaes 2020 0767 关注微信公众号 获得更多资讯信息农 业 环 境 科 学 学 报 J o u r n a l o f A g r o E n v i r o n m e n t S c i e n c e 2 0 2 4 4 3 7 1 4 3 5 1 4 4 8 2 0 2 4 年 7 月 李 超 王 冰 李 明 洋 等 烟 草 有 机 废 弃 物 资 源 化 利 用 研 究 进 展 J 农 业 环 境 科 学 学 报 2 0 2 4 4 3 7 1 4 3 5 1 4 4 8 L I C W A N G B L I M Y e t a l P r o g r e s s a n d p r o s p e c t s o f r e s e a r c h o n r e s o u r c e u t i l i z a t i o n o f t o b a c c o o r g a n i c w a s t e J J o u r n a l o f A g r o E n v i r o n m e n t S c i e n c e 2 0 2 4 4 3 7 1 4 3 5 1 4 4 8 烟 草 有 机 废 弃 物 资 源 化 利 用 研 究 进 展 李 超 1 2 王 冰 2 3 李 明 洋 1 2 刘 丹 丹 4 徐 建 雪 2 5 黎 娟 2 5 1 湖 南 农 业 大 学 机 电 工 程 学 院 长 沙 4 1 0 1 2 8 2 湖 南 省 厌 氧 过 程 控 制 与 智 能 化 仪 器 工 程 技 术 研 究 中 心 长 沙 4 1 0 1 0 0 3 湖 南 大 学 环 境 科 学 与 工 程 学 院 长 沙 4 1 0 0 8 2 4 中 国 烟 草 总 公 司 郑 州 烟 草 研 究 院 郑 州 4 5 0 0 0 1 5 湖 南 碧 臣 环 境 能 源 有 限 公 司 长 沙 4 1 0 1 0 0 P r o g r e s s a n d p r o s p e c t s o f r e s e a r c h o n r e s o u r c e u t i l i z a t i o n o f t o b a c c o o r g a n i c w a s t e L I C h a o 1 2 W A N G B i n g 2 3 L I M i n g y a n g 1 2 L I U D a n d a n 4 X U J i a n x u e 2 5 L I J u a n 2 5 1 S c h o o l o f M e c h a n i c a l 2 H u n a n E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y R e s e a r c h C e n t e r f o r A D P r o c e s s C o n t r o l a n d I n t e l l i g e n t I n s t r u m e n t C h a n g s h a 4 1 0 1 0 0 C h i n a 3 C o l l e g e o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g H u n a n U n i v e r s i t y C h a n g s h a 4 1 0 0 8 2 C h i n a 4 Z h e n g z h o u T o b a c c o R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C N T C Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 1 C h i n a 5 N o v a S k a n t e k H u n a n E n v i r o n E n e r g y C o L t d C h a n g s h a 4 1 0 1 0 0 C h i n a A b s t r a c t T o b a c c o o r g a n i c w a s t e r e f e r s t o t h e w a s t e s e c o n d a r y t o b a c c o l e a v e s s o o t t o b a c c o d u s t a n d t o b a c c o s t a l k s g e n e r a t e d d u r i n g t h e p r o c e s s o f i n d u s t r i a l t o b a c c o p r o d u c t i o n O w i n g t o t h e t o x i c i t y o f n i c o t i n e i n t o b a c c o w a s t e o n s o i l m i c r o o r g a n i s m s i n a p p r o p r i a t e t r e a t m e n t m e t h o d s w i l l n o t o n l y w a s t e b i o m a s s b u t a l s o a g g r a v a t e e n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o n T h e r e s o u r c e u t i l i z a t i o n o f t o b a c c o w a s t e w h i c h c a n 收 稿 日 期 2 0 2 3 0 2 2 2 录 用 日 期 2 0 2 3 1 2 2 9 作 者 简 介 李 超 1 9 8 2 男 博 士 教 授 研 究 方 向 为 农 业 生 物 环 境 与 能 源 工 程 E m a i l c h a o l i h u n a u e d u c n 基 金 项 目 湖 南 省 厌 氧 过 程 控 制 与 智 能 化 仪 器 工 程 技 术 研 究 中 心 项 目 2 0 2 2 T P 2 0 7 4 P r o j e c t s u p p o r t e d H u n a n E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y R e s e a r c h C e n t e r f o r A D P r o c e s s C o n t r o l a n d I n t e l l i g e n t I n s t r u m e n t 2 0 2 2 T P 2 0 7 4 摘 要 烟 草 有 机 废 弃 物 指 烟 草 工 业 生 产 和 加 工 过 程 中 产 生 的 废 次 烟 叶 烟 灰 烟 末 和 烟 梗 等 有 机 固 体 废 物 由 于 烟 草 废 弃 物 中 烟 碱 对 土 壤 微 生 物 的 毒 性 作 用 其 不 合 理 的 处 置 方 式 不 仅 会 造 成 资 源 浪 费 还 会 加 剧 环 境 污 染 烟 草 废 弃 物 的 资 源 化 利 用 在 降 低 污 染 的 同 时 还 能 回 收 能 源 对 推 动 我 国 烟 草 行 业 绿 色 低 碳 和 可 持 续 发 展 具 有 重 要 意 义 为 优 化 烟 草 废 弃 物 资 源 化 利 用 途 径 提 升 资 源 化 利 用 效 率 本 文 首 先 结 合 烟 草 废 弃 物 国 内 外 最 新 研 究 进 展 系 统 梳 理 了 烟 草 废 弃 物 中 有 效 化 合 物 的 提 取 方 法 及 利 用 途 径 并 归 纳 了 现 有 材 料 化 制 备 技 术 阐 述 了 肥 料 化 利 用 形 式 其 次 对 能 源 化 利 用 手 段 及 可 行 性 进 行 了 分 析 最 后 对 烟 草 废 弃 物 资 源 化 利 用 进 行 了 展 望 以 期 为 烟 草 绿 色 低 碳 生 产 体 系 发 展 提 供 一 定 的 参 考 关 键 词 烟 草 废 弃 物 资 源 化 利 用 堆 肥 厌 氧 发 酵 中 图 分 类 号 X 7 9 5 文 献 标 志 码 A 文 章 编 号 1 6 7 2 2 0 4 3 2 0 2 4 0 7 1 4 3 5 1 4 d o i 1 0 1 1 6 5 4 j a e s 2 0 2 3 0 1 2 2 开 放 科 学 O S I D农 业 环 境 科 学 学 报 第 4 3 卷 第 7 期 烟 草 有 机 废 弃 物 主 要 来 源 于 烟 草 种 植 中 和 原 料 加 工 中 产 生 的 两 大 类 废 弃 物 1 具 体 包 括 烟 叶 采 收 留 下 的 烟 秆 底 脚 叶 病 害 植 株 烘 烤 后 的 不 合 格 烟 叶 次 等 烟 叶 复 烤 过 程 中 挑 选 出 的 霉 变 烟 叶 烟 梗 及 卷 烟 加 工 产 生 的 废 烟 丝 烟 末 等 2 烟 草 N i c o t i a n a t a b a c u m L 作 为 嗜 好 类 经 济 作 物 具 有 十 分 可 观 的 经 济 价 值 很 多 国 家 都 将 烟 草 产 业 作 为 增 加 财 政 收 入 的 重 要 手 段 据 统 计 2 0 2 0 年 我 国 烟 草 行 业 带 来 的 工 商 税 利 总 额 高 达 1 2 8 万 亿 元 缴 纳 税 收 占 全 国 财 政 总 收 入 1 0 以 上 3 现 今 烟 草 主 要 用 于 制 成 卷 烟 旱 烟 斗 烟 雪 茄 烟 等 供 人 吸 食 4 除 此 之 外 烟 草 还 有 多 种 医 疗 用 途 我 国 作 为 世 界 上 最 大 的 烟 草 生 产 和 消 费 国 无 论 是 烟 草 栽 种 面 积 产 量 还 是 烟 草 制 品 产 量 吸 烟 人 数 都 居 世 界 之 首 5 其 中 云 南 贵 州 和 河 南 是 我 国 烟 草 产 量 最 大 的 3 个 省 份 6 联 合 国 粮 食 及 农 业 组 织 F A O 官 方 统 计 数 据 显 示 我 国 2 0 2 0 年 烟 草 种 植 总 面 积 达 9 3 9 1 万 h m 2 烟 叶 产 量 高 达 2 1 3 5 3 万 t 7 伴 随 着 烟 草 的 生 产 加 工 大 量 烟 草 废 弃 物 随 之 产 生 烟 草 采 收 过 程 中 被 丢 弃 的 生 物 产 量 近 乎 占 到 其 总 生 物 产 量 的 6 0 8 剩 下 的 烟 草 原 料 的 2 0 2 5 也 不 能 用 于 卷 烟 生 产 9 烟 草 有 机 废 弃 物 的 有 机 质 含 量 丰 富 具 有 很 高 的 利 用 价 值 然 而 受 传 统 农 业 烟 草 种 植 习 惯 的 影 响 烟 秆 底 脚 叶 及 不 合 格 烟 叶 等 烟 草 农 业 废 弃 物 在 大 多 数 烟 区 仍 采 用 集 中 焚 烧 及 填 埋 方 式 处 理 1 0 从 而 会 对 周 边 环 境 造 成 一 定 程 度 的 污 染 而 在 打 叶 复 烤 和 卷 烟 制 造 生 产 过 程 中 对 于 失 去 预 期 使 用 价 值 的 烟 草 原 料 废 弃 物 1 1 可 筛 选 部 分 进 行 回 收 加 工 用 于 制 造 烟 草 薄 片 膨 胀 梗 丝 和 膨 胀 烟 丝 以 再 利 用 1 2 剩 余 不 可 回 收 的 烟 草 原 料 废 弃 物 多 采 用 粉 碎 毁 形 及 焚 烧 的 方 式 处 理 1 3 这 在 造 成 资 源 浪 费 的 同 时 焚 烧 的 烟 气 中 含 有 的 大 量 尼 古 丁 及 甲 醛 等 致 癌 物 质 还 会 造 成 严 重 的 生 态 环 境 污 染 并 威 胁 人 体 健 康 1 4 近 年 来 世 界 范 围 内 对 环 境 治 理 和 烟 草 废 弃 物 资 源 化 利 用 越 来 越 重 视 世 界 卫 生 组 织 W T O 2 0 1 7 年 的 报 告 烟 草 及 其 环 境 影 响 概 述 1 5 呼 吁 全 世 界 关 注 每 年 烟 草 种 植 烘 烤 包 装 和 制 造 所 带 来 的 环 境 负 担 1 6 联 合 国 在 全 世 界 可 持 续 发 展 目 标 S D G 框 架 中 明 确 提 出 在 2 0 3 0 年 实 现 对 化 学 品 及 所 有 废 弃 物 生 命 周 期 的 无 害 化 管 理 1 7 但 烟 草 废 弃 物 的 处 理 还 是 参 考 固 体 废 物 等 的 方 法 以 填 埋 与 焚 烧 处 理 为 主 而 面 向 食 品 医 药 化 工 及 能 源 等 行 业 领 域 的 生 物 处 理 能 源 回 收 及 非 烟 物 质 的 提 取 1 1 等 技 术 还 有 待 进 一 步 发 掘 烟 草 废 弃 物 多 元 化 和 资 源 化 处 理 体 系 还 不 甚 健 全 我 国 实 行 烟 草 专 卖 体 制 为 杜 绝 烟 草 专 卖 品 外 流 定 点 企 业 统 一 销 毁 烟 草 废 弃 物 2 0 0 6 年 国 家 烟 草 专 卖 局 针 对 烟 草 废 弃 物 流 向 非 法 烟 厂 的 问 题 提 出 了 国 家 烟 草 专 卖 局 关 于 加 强 残 次 和 废 弃 烟 草 专 卖 品 管 理 的 通 知 国 烟 法 2 0 0 6 3 7 5 号 明 确 指 出 残 次 和 废 弃 烟 草 专 卖 品 除 再 造 烟 叶 及 烟 草 薄 片 回 收 利 用 外 必 须 予 以 销 毁 2 0 2 0 年 国 家 烟 草 专 卖 局 出 台 了 国 家 烟 草 专 卖 局 关 于 加 强 废 弃 烟 草 专 卖 品 处 置 监 管 工 作 的 通 知 国 烟 专 2 0 2 0 8 0 号 指 出 在 防 止 烟 草 专 卖 品 流 入 卷 烟 制 假 窝 点 用 于 生 产 烟 碱 的 目 标 基 础 上 倡 导 安 全 环 保 及 高 效 处 理 方 式 拓 宽 了 销 毁 途 径 除 毁 形 焚 烧 及 填 埋 外 还 可 采 用 堆 肥 的 资 源 化 处 理 方 式 但 目 前 烟 草 废 弃 物 整 体 利 用 率 仍 然 较 低 以 云 南 省 为 例 其 烟 草 废 弃 物 综 合 利 用 率 仅 达 4 0 1 8 近 年 来 电 子 烟 等 新 型 烟 草 制 品 快 速 兴 起 烟 草 行 业 产 生 重 大 变 革 水 果 味 等 类 型 的 电 子 烟 逐 步 发 展 为 电 子 烟 市 场 的 主 流 市 场 占 比 超 9 0 1 9 然 而 受 到 控 烟 政 策 税 收 政 策 以 及 人 们 健 康 意 识 增 强 等 因 素 影 响 全 球 烟 草 行 业 市 场 规 模 近 年 来 表 现 萎 靡 2 0 1 3 2 0 2 0 年 的 年 复 合 增 速 仅 为 2 2 0 2 2 年 3 月 1 1 日 国 家 烟 草 专 卖 局 发 布 的 电 子 烟 管 理 办 法 法 1 9 中 明 确 规 定 禁 止 销 售 除 烟 草 口 味 外 的 调 味 电 子 烟 和 可 自 行 添 加 雾 化 物 的 电 子 烟 这 意 味 着 电 子 烟 精 油 添 加 剂 必 须 为 烟 草 本 味 水 果 味 等 新 颖 非 烟 草 调 味 电 子 烟 正 式 禁 售 随 着 监 管 政 策 的 逐 步 落 实 会 在 很 大 程 度 上 加 大 电 子 烟 中 烟 用 香 精 香 料 的 需 求 为 烟 草 废 s i m u l t a n e o u s l y r e d u c e p o l l u t i o n a n d r e c o v e r e n e r g y i s o f g r e a t s i g n i f i c a n c e t o p r o m o t e t h e g r e e n l o w c a r b o n a n d s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t o f C h i n a s t o b a c c o i n d u s t r y T o i m p r o v e t h e e f f i c i e n c y o f r e s o u r c e u t i l i z a t i o n f r o m t o b a c c o w a s t e t h i s s t u d y p r o v i d e s a n o v e r v i e w o f t h e l a t e s t r e s e a r c h p r o g r e s s s y s t e m a t i c a l l y i n t r o d u c e s t h e e x t r a c t i o n a n d u t i l i z a t i o n m e t h o d s o f e f f e c t i v e c o m p o u n d s f r o m t o b a c c o w a s t e s u m m a r i z e t h e e x i s t i n g p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y o f r a w m a t e r i a l u t i l i z a t i o n a s f e r t i l i z e r a n d a n a l y z e s e n e r g y u t i l i z a t i o n f e a s i b i l i t y F i n a l l y t h e p r o s p e c t o f u t i l i z a t i o n o f t o b a c c o w a s t e a s a r e s o u r c e h a v e b e e n d i s c u s s e d p r o v i d i n g t e c h n i c a l r e f e r e n c e f o r t h e g r e e n a n d l o w c a r b o n c i r c u l a r d e v e l o p m e n t o f t o b a c c o p r o d u c t i o n s y s t e m K e y w o r d s t o b a c c o w a s t e r e s o u r c e u t i l i z a t i o n c o m p o s t a n a e r o b i c d i g e s t i o n 1 4 3 6李 超 等 烟 草 有 机 废 弃 物 资 源 化 利 用 研 究 进 展 2 0 2 4 年 7 月 w w w a e s o r g c n 弃 物 热 解 制 备 烟 草 香 味 化 合 物 等 资 源 化 利 用 工 艺 发 展 提 供 了 新 的 机 遇 2 0 在 碳 中 和 新 形 势 下 烟 草 行 业 如 何 加 强 内 部 资 源 综 合 利 用 效 率 提 升 循 环 利 用 水 平 成 为 了 烟 草 绿 色 低 碳 循 环 发 展 的 迫 切 需 求 本 文 就 烟 草 废 弃 物 的 利 用 现 状 和 最 新 研 究 成 果 进 行 综 述 指 出 了 烟 草 废 弃 物 多 途 径 资 源 化 利 用 的 巨 大 发 展 空 间 和 应 用 前 景 以 期 为 烟 草 废 弃 物 综 合 利 用 的 高 值 化 无 害 化 和 高 效 化 道 路 提 供 技 术 支 撑 1 烟 草 基 本 特 性 1 1 烟 草 植 物 学 特 性 烟 草 属 双 子 叶 植 物 纲 D i c o t y l e d o n e a c 管 花 目 T u b i f l o r a e 茄 科 S o l a n a c e a e 烟 草 属 N i c o t i a n a 作 物 2 1 广 泛 种 植 于 北 纬 5 5 至 南 纬 4 0 之 间 成 熟 烟 草 一 般 由 根 茎 叶 和 花 组 成 主 茎 的 高 度 从 十 几 厘 米 到 几 百 厘 米 之 间 单 叶 互 生 叶 形 变 化 较 大 聚 伞 状 花 序 花 色 有 黄 色 白 色 紫 色 和 红 色 等 茎 叶 和 花 萼 都 有 腺 毛 能 分 泌 黏 液 2 2 我 国 作 为 世 界 上 最 主 要 的 烟 草 生 产 国 有 着 丰 富 的 烟 草 种 质 资 源 截 至 2 0 1 7 年 底 我 国 已 保 存 烟 属 种 质 资 源 5 7 6 7 份 位 居 世 界 第 一 2 3 烟 草 种 质 资 源 可 分 为 烤 烟 晾 晒 烟 白 肋 烟 雪 茄 烟 香 料 烟 黄 花 烟 和 野 生 烟 等 类 型 2 4 我 国 已 种 植 烟 草 种 质 资 源 2 3 8 5 份 其 中 烤 烟 有 1 3 0 5 份 其 生 产 量 最 大 占 全 国 烟 叶 总 产 量 的 8 0 2 5 此 外 我 国 晾 晒 烟 资 源 也 非 常 丰 富 共 7 1 1 份 占 2 9 8 1 分 布 较 为 集 中 的 省 份 有 云 南 湖 南 湖 北 贵 州 山 东 等 2 6 我 国 还 分 布 有 白 肋 烟 黄 花 烟 香 料 烟 雪 茄 烟 野 生 烟 及 马 里 兰 烟 但 种 质 资 源 和 种 植 面 积 均 有 限 分 别 占 我 国 烟 叶 总 产 量 的 4 4 0 4 7 8 2 4 7 2 0 1 1 5 1 和 0 2 9 2 7 1 2 烟 草 废 弃 物 特 性 从 烟 草 种 植 到 卷 烟 制 品 加 工 完 成 有 许 多 复 杂 的 工 艺 环 节 不 同 环 节 会 产 生 不 同 类 型 的 烟 草 废 弃 物 目 前 烟 草 废 弃 物 主 要 有 烟 草 农 业 废 弃 物 及 烟 草 原 料 废 弃 物 主 要 包 括 烟 秆 2 8 底 脚 叶 及 废 弃 鲜 烟 叶 2 9 不 合 格 烟 叶 3 0 次 等 烟 叶 5 烟 梗 3 1 以 及 烟 末 2 研 究 表 明 烟 草 生 产 中 有 6 0 的 生 物 量 不 能 用 于 卷 烟 生 产 烟 草 废 弃 物 产 量 巨 大 估 计 每 年 全 行 业 会 产 生 3 0 0 万 t 烟 草 废 弃 物 3 2 烟 草 废 弃 物 产 生 流 程 图 详 见 图 1 烟 草 有 机 废 弃 物 主 要 化 学 成 分 的 种 类 与 烟 叶 类 似 含 量 上 略 有 差 异 烟 草 有 机 废 弃 物 除 含 有 丰 富 的 糖 类 物 质 纤 维 素 木 质 素 木 糖 等 多 种 天 然 植 物 素 烟 碱 菲 汀 等 及 维 生 素 V E V K 2 以 外 还 含 有 丰 富 的 烟 草 叶 蛋 白 及 氮 磷 钾 等 矿 物 质 元 素 2 与 烤 后 烟 叶 中 钾 含 量 1 8 4 2 7 2 3 3 相 比 烟 梗 的 钾 含 图 1 烟 草 有 机 废 弃 物 产 生 流 程 图 F i g u r e 1 W a y s a n d p r o p o r t i o n o f t o b a c c o w a s t e o r g a n i c g e n e r a t i o n 1 4 3 7农 业 环 境 科 学 学 报 第 4 3 卷 第 7 期 量 更 高 可 达 5 0 2 5 9 5 3 1 而 磷 含 量 较 低 烤 后 烟 叶 磷 含 量 为 0 2 4 5 0 2 9 4 3 3 烟 秆 灰 分 中 磷 含 量 为 1 3 5 3 4 不 同 种 类 烟 草 有 机 废 弃 物 所 对 应 的 物 理 特 性 及 化 学 成 分 不 同 表 1 其 特 性 及 资 源 化 应 用 途 径 也 有 差 异 烟 草 中 含 4 0 余 种 生 物 碱 包 括 左 旋 烟 碱 毒 藜 碱 去 氢 毒 覃 碱 等 其 中 烤 后 烟 叶 烟 碱 含 量 最 高 占 烟 草 总 生 物 碱 的 9 5 以 上 4 烟 叶 经 烘 烤 后 组 织 结 构 变 疏 松 淀 粉 大 量 转 换 成 糖 类 物 质 总 糖 量 达 2 5 3 5 3 3 相 对 于 烟 叶 烟 秆 的 烟 碱 含 量 较 低 纤 维 化 程 度 明 显 高 纤 维 素 半 纤 维 素 和 木 质 素 是 其 干 物 质 的 主 要 组 成 部 分 同 时 烟 秆 保 水 性 强 且 含 水 量 丰 富 含 水 量 在 9 0 以 上 3 5 2 烟 草 废 弃 物 资 源 化 利 用 2 1 烟 草 废 弃 物 中 功 能 成 分 的 提 取 2 1 1 有 效 化 合 物 的 提 取 研 究 表 明 在 烟 草 及 烟 气 中 能 检 测 出 近 9 6 0 0 种 化 学 成 分 4 8 其 中 烟 草 中 化 学 物 质 有 3 3 0 0 多 种 4 9 具 有 很 高 的 应 用 价 值 从 烟 草 废 弃 物 中 可 提 取 茄 尼 醇 绿 原 酸 烟 碱 植 物 蛋 白 和 果 胶 等 重 要 原 料 用 于 化 工 食 品 及 医 药 领 域 5 0 随 着 科 技 的 进 步 烟 草 绿 色 新 型 提 取 工 艺 也 取 得 了 迅 速 发 展 相 比 传 统 的 水 蒸 气 蒸 馏 和 有 机 溶 剂 萃 取 法 超 声 波 辅 助 微 波 辅 助 及 超 临 界 C O 2 法 等 新 型 提 取 法 因 其 提 取 温 度 低 时 间 短 和 效 率 高 等 特 点 而 得 到 了 广 泛 的 应 用 1 黄 飞 等 5 1 利 用 微 波 辅 助 法 对 废 弃 烟 叶 进 行 了 烟 碱 提 取 的 工 艺 优 化 结 果 表 明 微 波 辅 助 法 的 提 取 效 率 远 高 于 传 统 提 取 法 在 最 佳 工 艺 条 件 下 烟 碱 的 提 取 率 高 达 9 8 6 8 朱 松 等 5 2 发 现 超 声 波 辅 助 酶 法 对 烟 草 中 绿 原 酸 和 烟 碱 的 提 取 具 有 显 著 的 促 进 作 用 最 佳 提 取 条 件 下 烟 叶 中 烟 碱 茄 尼 醇 及 绿 原 酸 的 提 取 率 分 别 高 达 9 5 4 2 8 2 3 5 及 9 3 6 5 但 该 微 波 辅 助 提 取 法 还 仅 限 于 实 验 室 规 模 并 未 真 正 运 用 到 工 业 实 践 中 孙 高 军 等 5 3 的 研 究 表 明 采 用 热 水 浸 提 烟 叶 多 糖 的 最 有 条 件 为 浸 提 剂 为 蒸 馏 水 温 度 为 8 0 料 液 比 为 1 6 0 时 间 为 3 0 m i n 浸 提 两 次 多 糖 提 取 率 可 达 4 0 8 Y u a n 等 5 4 在 1 2 0 1 6 0 微 波 水 热 条 件 下 从 烟 叶 和 烟 秆 中 提 取 非 结 构 性 单 糖 多 糖 结 果 表 明 在 烟 叶 和 烟 秆 中 的 最 高 产 量 分 别 为 1 1 8 6 和 1 2 0 3 L i n 等 5 5 提 出 了 一 种 全 面 高 值 化 利 用 策 略 通 过 将 海 水 与 微 波 水 热 方 法 结 合 碳 水 化 合 物 转 化 率 可 高 达 9 1 5 利 用 无 机 盐 提 高 了 水 热 残 渣 热 解 生 物 油 中 的 芳 香 类 化 合 物 含 量 其 中 苯 和 苯 酚 类 化 合 物 的 含 量 高 达 3 7 5 和 3 6 4 生 物 炭 等 副 产 物 可 用 作 吸 附 材 料 去 除 环 境 中 的 污 染 物 J o k i 等 5 6 首 次 使 用 亚 临 界 水 提 取 技 术 从 不 同 类 型 的 工 业 烟 草 废 物 中 提 取 活 性 化 合 物 结 果 表 明 与 茎 秆 烟 灰 糠 等 其 他 废 料 相 比 碎 烟 叶 除 了 烟 碱 含 量 更 高 外 其 还 富 含 芸 香 苷 3 4 二 羟 基 丁 酸 3 4 D H B A 和 绿 原 酸 等 酚 酸 以 及 烟 酰 胺 和 烟 酸 等 化 合 物 并 基 于 所 得 结 果 提 出 了 尼 古 丁 在 亚 临 界 水 中 的 降 解 机 理 由 此 可 见 烟 草 有 机 废 弃 物 化 合 物 相 关 提 取 技 术 近 1 0 年 取 得 了 飞 速 发 展 主 要 化 合 物 烟 碱 绿 原 酸 及 茄 尼 醇 的 提 取 率 均 在 9 0 以 上 提 取 纯 度 高 达 9 5 5 7 利 用 也 更 为 广 泛 表 2 2 1 2 香 精 香 料 的 提 取 烟 草 香 精 香 料 是 卷 烟 生 产 中 必 不 可 少 的 物 质 在 改 善 卷 烟 口 感 突 出 烟 草 风 格 方 面 有 重 要 的 作 用 6 2 2 0 0 4 年 初 高 香 气 低 焦 油 低 危 害 的 中 式 卷 烟 理 念 的 出 台 大 力 推 动 了 烟 草 香 精 香 料 在 各 研 究 领 域 中 的 发 展 6 3 Y i n 等 6 4 采 用 色 谱 法 和 偏 最 小 二 乘 回 归 分 析 了 烟 叶 中 糖 类 烟 草 生 物 碱 有 机 酸 氨 基 酸 和 4 种 离 子 化 合 物 等 烟 叶 组 成 其 可 通 过 美 拉 德 反 应 成 为 重 要 的 致 香 物 质 并 分 析 了 淡 香 卷 烟 产 品 中 清 新 花 香 和 酸 性 香 气 等 的 香 气 品 质 特 征 烟 草 中 致 香 成 分 复 杂 按 致 香 基 团 的 不 同 分 为 酸 类 醇 类 酮 类 醛 类 酯 类 内 酯 类 酚 类 氮 杂 环 类 呋 喃 类 酰 胺 类 醚 类 及 烃 类 6 5 段 昊 沅 等 6 6 对 比 了 水 蒸 气 蒸 馏 法 干 馏 法 与 过 热 水 蒸 气 蒸 馏 干 馏 集 成 表 1 烟 草 有 机 废 弃 物 的 化 学 成 分 T a b l e 1 C h e m i c a l c o m p o s i t i o n o f t o b a c c o o r g a n i c w a s t e 原 料 M a t e r i a l 烟 草 秸 秆 2 8 3 6 3 8 废 弃 鲜 烟 叶 1 3 1 3 9 烤 后 烟 叶 3 6 4 0 4 2 烟 梗 5 3 1 4 3 4 4 烟 末 5 3 1 4 5 4 7 烟 碱 N i c o t i n e 0 6 1 1 8 5 0 0 5 6 7 0 0 8 4 3 8 4 0 4 6 1 1 9 总 糖 T o t a l s u g a r 0 1 3 0 1 6 9 2 7 1 4 1 4 1 5 7 0 3 0 0 2 1 5 0 6 2 0 8 4 1 5 0 1 碳 氮 比 C N 3 8 6 4 1 0 6 1 0 5 9 1 8 5 5 1 7 1 1 1 9 3 2 1 6 4 0 2 6 0 0 1 3 0 0 3 5 8 0 蛋 白 质 P r o t e i n 5 8 6 6 9 7 5 1 0 7 3 5 7 8 5 1 7 1 5 2 9 8 3 7 2 6 6 9 综 纤 维 素 H o l o c e l l u l o s e 6 3 2 7 6 8 5 5 2 9 1 0 3 5 3 3 3 6 8 7 3 8 0 9 2 9 4 0 3 9 8 8 2 9 3 9 2 9 4 7 木 质 素 L i g n i n 1 8 4 9 2 0 7 4 5 5 3 6 9 1 1 8 7 5 1 9 4 3 4 4 9 9 2 2 4 8 0 5 2 1 灰 分 A s h 5 9 5 6 4 7 1 1 8 8 1 4 3 1 1 0 9 5 1 9 8 4 1 2 8 8 1 5 0 1 1 0 2 2 2 0 1 9 1 4 3 8李 超 等 烟 草 有 机 废 弃 物 资 源 化 利 用 研 究 进 展 2 0 2 4 年 7 月 w w w a e s o r g c n 等 香 料 制 备 技 术 在 提 取 的 香 料 组 成 香 气 特 征 及 品 吸 口 感 方 面 的 差 异 过 热 水 蒸 气 蒸 馏 干 馏 集 成 技 术 下 酮 类 致 香 物 质 的 含 量 有 提 升 且 能 得 到 糠 醛 4 5 1 愈 创 木 酚 4 4 5 等 致 香 物 质 整 体 提 升 了 烤 香 对 感 官 质 量 的 提 升 明 显 不 同 类 型 烟 叶 中 的 致 香 物 质 种 类 基 本 相 同 但 在 含 量 上 有 显 著 差 异 其 中 新 植 二 烯 茄 酮 糠 醛 大 马 酮 法 尼 基 丙 酮 巨 豆 三 烯 酮 等 几 种 致 香 物 质 含 量 较 高 主 要 致 香 物 质 含 量 和 香 气 特 征 见 表 3 不 同 烟 草 原 料 经 不 同 分 离 方 法 可 得 到 形 态 不 同 的 产 品 如 精 油 浸 膏 酊 剂 香 脂 和 香 树 脂 等 7 5 Z h a n g 等 7 6 采 用