废烟叶中提取烟碱成为产业发展新途径

摘要：烟碱又称为尼古丁，是烟草中含量最多的一种生物碱，可应用化工、医药、农业等多方面领域。近年来由于国家对卷烟“减害降焦”政策的实施，烟碱成为香烟提高品质的必要添加剂，同时作为新兴的“绿色农药”，烟碱类杀虫剂迅速抢占市场，成为全球农药市场占有率最大产品。随着市场的不断扩大，人们对于烟碱加工工艺研究的不断深入，从废烟叶中提取天然烟碱及其产物逐渐成为烟碱行业发展的新途径。

由于烟碱具有原料来源广泛、制备工艺简单、应用范围大等优势也越来越受到市场的青睐，技术和资金的不断涌入也推动了烟碱行业发展。人们对香烟危害的不断了解和对食品安全的不断重视，也促进了公众对烟碱的关注，其应用领域也越来越广。

我国烟草种植面积世界之最 烟碱应用范围广泛

烟碱主要存在于烟叶之中占到烟叶的90%以上，也微量存在于茄科植物的果实之中，例如枸杞子、番茄等植物，这些植物药材也具有很高的营养价值。烟碱的提取主要以烟叶为原材料，当烟叶中烟碱含量>1％时，该烟叶便具备提取价值。烟碱的工业品有两种，一种是硫酸烟碱，为褐色液体，烟碱含量≥40％；另一种被称为纯烟碱，烟碱含量＞95％。

中国是烟草种植大国，其种植面积和产量均居世界首位，烟草在我国农产品产量中居第6 位，种植区域南方区占94%左右，北方烟区占6%左右，2017年烟农种烟总收入565亿元，种植规模还在持续增长中。烟草种植行业的不断高产也带动了烟碱行业规模的扩大，其应用领域也在不断被挖掘。除了在香烟行业内广泛使用外，在农业领域烟碱成为一种新型的环保杀虫剂，具有高效、低毒、无害、持久等特点，这也使它成为高毒有机磷农药替代品种之一。而近年来随着人们环保意识的加强和对食品安全的越发重视，烟碱类杀虫剂的销量越来越高，占到全球杀虫剂市场18%的份额。同时在医疗方面烟碱可以治疗帕金森综合症、缓解老年痴呆症、还对炎症的一定治疗效果。除此之外烟碱还用于制作电子烟、营养保健品、香精香料、化妆品、动物饲料添加剂、化工试剂等。未来随着研发力度的不断加大，烟碱的应用领域也将会进一步扩大。
       传统香烟和香烟替代品齐头并进 烟碱行业将实现双赢

我国是烟草大国，现有的吸烟人数已达到3.16亿，占全球的32%，2017年的卷烟消费量为4737万箱左右，占全球总量的44%，同时烟草还具有很高的经济价值，2017年中国卷烟销售收入达到1.4万亿元，烟草行业实现税收总额1.1 亿元。

图1 全国卷烟产量增长情况

（资料来源：Wind 天风证券研究所）

烟草作为一种有害品，也受到政策的不断约束，行业的发展也受到了一定限制。为持续推进香烟“减害降焦”工作，国家烟草专卖局2012年下发《国家烟草专卖局关于调整卷烟盒焦油最高限量的通知》。通知指出，自2013年1月1日起生产的盒标焦油量在11毫克/支以上的卷烟产品不得在境内市场销售、不得进口。凡盒标焦油量高于11毫克/支的卷烟，将被判定为不合格产品。 政策一经颁发也带来了烟草行业的变革，促使烟草企业不得不考虑产品的安全性问题。

随着焦油量的降低，对香烟的口感和气味也造成了较大影响，消费者无法满意，也直接拉低了香烟销量。据了解，焦油和烟碱比值以10:1为最理想状态，当卷烟焦油降到11mg时，每支烟的烟碱要达到1.1mg才能满足理想的比值，然而传统香烟烟碱含量无法达到，这也催生了烟碱添加剂市场的发展。香烟企业从烟叶中提取并制备高纯度烟碱添加到烟丝中，或者直接将烟碱与香料混合喷洒在烟丝和滤嘴中也可达到良好的效果。添加烟碱的复合型卷烟既可达到行业标准，也可以保证香烟的口感品质，同时还可以减轻对人体的危害，近年来也越来越被市场和消费者接受，并逐步取代传统香烟。未来，随着行业标准更加严苛，卷烟焦油含量的逐步降低，卷烟工业对天然烟碱的需求量越来越大。

除此之外，烟碱在香烟替代品市场也有较大前景，目前市面上的卷烟替代品如电子烟、烟口香糖、烟茶等都需要添加一定量的烟碱才可达到香烟的特性和使用效果。随着人们健康意识的不断加强，对传统香烟的依赖降低，香烟替代品的需求将会进一步扩大，这也带动烟碱行业的发展。未来无论是传统香烟行业的持续的稳健，还香烟替代品行业的快速崛起，对于烟碱行业都将是双赢的局面。

我国废烟叶规模巨大 技术发展促进烟碱的提取转化

我国作为烟草大国，烟草加工产业十分庞大，在烟草加工中也相应的产生了大量废料，其中烟叶、烟梗、烟籽就占到了烟叶质量的25 %左右。这些烟叶的废料、加工中的烟屑尘末及烟农废弃的烟茎等都是提取烟碱的重要来源。我国每年都有上万吨的烟叶废料可供生产烟碱，国内烟草企业和高校团队也积极开展废次烟叶的综合利用研究，提高烟叶的附加价值，促进国内烟碱和烟草工业的良性发展。

传统的生物碱提取方法是建立在生物碱的理化性质，尤其是对于不同溶剂包括酸、碱等的溶解性能的基础上。一般来说，除少数具有挥发性的生物碱可用水蒸气蒸馏法，具有升华性的生物碱可采用升华法提取外，绝大多数生物碱是利用溶剂提取法和离子交换树脂法进行提取的。提取过程一般由生物碱的提取和纯化两个过程组成。溶剂萃取法最早有印度、土耳其生产性专利报导，我国也进行这方面的探索。其工艺过程是将烟叶浸泡后用石灰乳处理净化，用碳酸钠除残存的钙离子，澄清液用氯代烯烃(三氯乙烯、三氯甲烷、二氯丙烯等)、乙醚、氯仿、溶剂油等有机溶剂萃取，萃取液用硫酸洗脱，烟碱从有机相转移到水相成硫酸烟碱，多次富集得硫酸烟碱产品。离子交换树脂法的特点是直接用清水浸泡烟叶，过滤后得到烟碱的有机酸盐水溶液，然后将此溶液流经离子交换树脂(强酸型)，烟碱即被富集在离子交换柱子上，然后用碱交换即得到游离烟碱的水溶液吲。离子交换树脂法的工艺流程一般为：稀硫酸浸泡→过滤→离子交换→盐酸溶液洗脱→加氢氧化钠溶液调整pH值→煤油萃取→硫酸反萃取→硫酸烟碱→精制得到高纯烟碱。离子交换树脂一般为强酸性阳离子交换树脂，Dowex50w-x$型树脂，HN268型阳离子交换树脂等。该法可以得到比较纯净的烟碱，但是生产周期长，产品损失严重，且树脂易中毒，不利于工业推广。

目前，国内己有烟草厂家开始利用烟草废料及烟渣生产烟碱，同时从烟叶中提取另一重要医用产品茄尼醇，该化合物是生产辅酶和维生素K2的重要原料，茄尼醇与烟碱联合生产后可使各自生产成本降底20%左右，经济效将十分显著，这也是烟碱行业未来发展的一个方向。来自中南大学的唐有根教授通过对加工工艺优化和提取技术改进，实现废次烟叶、烟杆的综合利用，其生产的主要产物包括硫酸烟碱、磷酸烟碱、柠檬酸烟碱、纯烟碱、烟碱农药系列产品。还实现了加工工艺中废物的循环利用，生产的尾渣可提取酒精，蛋白饲料及优质农家肥，从其废烟叶及废渣中还可提取价值很高的茄尼醇和芦丁，这一新工艺进一步提高了烟草的附加价值，为未来烟碱行业发展提供一条可行性路径。

随着烟草企业、科研团队的不断研究，烟碱提取技术及烟草的循环利用工艺将进一步提升，在技术和资金的不断扶持下我国烟碱市场将拥有良好的发展前景。

结语

近年来，随着我国烟草行业、农业、化工医药、等诸多领域的快速发展，市场对烟碱的需求量与日俱增。高需求也带来了价格的不断攀升，目前在国内外市场含量40％硫酸烟碱售价在每吨4-5万元左右，含量为98%的天然烟碱每吨售价达8万元以上，含量98.5%以上的高纯度天然烟碱成交价格为每吨80万元左右。所以，从废次烟草中提取烟碱，不光可以减少对环境的污染，实现资源的循环利用，还可提高烟草的附加值，带动烟碱行业的高速发展，取得良好的经济效益与社会效益。