乳状液膜法分离富集烟草提取物中的烟碱

摘要：【目的】优化并构建水包油包水（W/O/W）型乳状液膜体系，为有效分离富集烟草提取物中的高浓度烟碱及其开发利用提供参考依据。【方法】以降烟碱为模板分子，通过单因素试验对外水相pH、表面活性剂种类及用量、膜载体种类及用量、油内比、内水相HCl浓度、迁移时间及乳水比进行优化，在此基础上对外水相pH、膜载体D2EHPA用量、表面活性剂T154用量和内水相HCl浓度开展4因素5水平的正交试验筛选，采用紫外可见分光光度法和高效液相色谱法评价乳状液膜体系对烟草提取物中烟碱的分离效能，以此确定乳状液膜体系的最佳条件。【结果】正交试验中，4个因素对乳状液膜体系的萃取率影响排序：外水相pH=表面活性剂T154用量gt;膜载体D2EHPA用量gt;内水相HCl浓度。通过比较单因素试验和正交试验优化的乳状液膜分离体系对降烟碱的分离富集效率，确定单因素试验优化获得的乳状液膜体系条件最佳：表面活性剂为3%T154，膜载体为3%仲辛醇和5%D2EHPA，内水相为0.5 mol/L HCl，外水相pH为13，油内比10∶8，乳水比2∶25，迁移时间2.5 min；在该条件下，乳状液膜体系对0.05 mg/mL烟碱和降烟碱的萃取率分别达85.07%和91.42%，对烟草提取物中烟碱成分的分离富集效率可达74.80%，且分离所得样品中烟碱浓度为原样的2.17倍。【结论】优化所得乳状液膜体系能快速有效地分离富集烟草提取物中的高浓度烟碱，表现出较好的应用潜力。

关键词：乳状液膜；烟草提取物；烟碱；分离；萃取率

中图分类号：S572.099文献标志码：A文章编号：2095-1191（2024）10-2948-09

Separation and enrichment of nicotine from tobacco extract by emulsion liquid membrane

LIU Jin-yun1，GUO Jin-ting2，YANG Hao-tian1，LI Yuan-dong1，LI Zhao-hua1，XU Chong-jun1，WANG Kua-ping1，XU Shi-tao1，DUAN Yuan-qing1，ZHOU Hao2*

（1Yunnan Tobacco Industrial Hi-Tech Material Co.，Ltd.，Kunming，Yunnan 650106，China；2School of ChemicalScience and Technology，Yunnan University，Kunming，Yunnan 650091，China）

Abstract：【Objective】To optimize and construct a water-in-oil-in-water（W/O/W）type emulsion liquid membrane system for the effective separation and enrichment of high-concentration nicotine in tobacco extracts，providing reference for its development and utilization.【Method】Using nicotine as a template molecule，single-factor experiments were con-ducted to optimize the pH of the external aqueous phase，types and amounts of surfactants，types and amounts of mem-brane carriers，ratio of oil phase to internal aqueous phase，HCl concentration of internal aqueous phase，transfer time，and ratio of emulsion phase to external aqueous phase.Subsequently，a four-factor and five-level orthogonal test was per-formed on the pH of the external aqueous phase，the amount of membrane carrier D2EHPA，the amount of surfactant T154，and HCl concentration of internal aqueous phase.The separation efficiency of the emulsion liquid membrane sys-tem for nicotine in tobacco extracts was evaluated using ultraviolet-visible spectroscopy and high-performance liquid chro-matography（HPLC）to determine the optimal conditions of the emulsion liquid membrane system.【Result】In the or-thogonal test，the influence of the 4 factors on the extraction rate of the emulsion liquid membrane system was ranked asfollows：pH of external aqueous phase=amount of surfactant T154gt;amount of membrane carrier D2EHPAgt;HCl con-centration of internal aqueous phase.By comparing the separation and enrichment efficiencies of the emulsion liquid mem-brane system optimized by single-factor and orthogonal tests，the optimal conditions obtained from the single-factor test were determined to be：3%T154 as surfactant，3%sec-octanoland 5%D2EHPA as membrane carriers，0.5 mol/L HCl in the internal aqueous phase，pH 13 in the external aqueous phase，ratio of oil phase to internal aqueous phase of 10∶8，ra-tio of emulsion phase to external aqueous phase of 2∶25，and transfer time of 2.5 min.Under these conditions，the extrac-tion rates for 0.05 mg/mL nicotine and nornicotine reached 85.07%and 91.42%respectively by emulsion liquid membrane system，and the separation and enrichment efficiency for nicotine components in tobacco extracts reached 74.80%，with the nicotine concentration in the separated sample being as 2.17 times as that of the original sample.【Conclusion】The op-timized emulsion liquid membrane system can rapidly and effectively separate and enrich high-concentration nicotine from tobacco extracts，showing good potential for application.

Key words：emulsion liquid membrane；tobacco extract；nicotine；separation；extraction efficiency

Foundation items：General Project of Yunnan Basic Research Plan（202201AT070225）；Project of Yunnan Daguan Laboratory（YNDG202301XL05）

0引言

【研究意义】烟碱又名尼古丁，是一种含氮的杂环化合物、吡啶类生物碱，也是烟草中特有的重要成分，占烟草生物碱总量的95%以上（许志文等，2022）；其天然品具有左旋体。烟碱可以游离态、单质子态和双质子态3种形态存在，且存在状态与所处环境的pH密切相关（杨文武和况利平，2024）。游离态烟碱为无色或淡黄色油状物，易溶于醇、醚、煤油等有机溶剂；烟碱量大时能抑制人体中枢神经系统，使呼吸停止和心脏麻痹，但烟碱在人体内不能积累，可随排泄系统排出体外；烟碱在化工、医药等领域也有非常重要的用途（张怡等，2000；张文姬等，2021）。普通烟叶中烟碱含量仅为1%～4%（王献科和李玉萍，2001；徐秀红等，2020），市场上高纯度的烟碱更是价高难得（张文姬等，2021）。云南是我国重要的烟草产区，每年大量的废次烟梗、烟叶和烟丝中存在的烟碱亟待开发利用（王献科和李玉萍，2001）。目前对于高浓度烟碱分离富集方法的研究备受关注，因此，建立烟草提取物中目标组分的高效高选择性分离富集方法，对其有效开发利用具有重要意义。【前人研究进展】乳状液膜分离技术是一种新兴的节能型分离手段，综合了固体膜分离法和溶剂萃取法的特点，分离富集作用不受平衡影响，集萃取与反萃取于一个过程中，具有相界面接触面积大、分离速度快、分离效率高、选择性强、成本低和适用性强等特点（孙玉柱，2006；刘艳，2017；王斌等，2019；孙家乐等，2022）。该技术通过两液相间形成的界面液相膜，将2种组成不同但互相混溶的溶液隔开，经选择性渗透，可将含量较低的物质分离提纯（Gasser et al.，2008；Mortahebetal.，2008；周皓等，2009；杜三旺和刘文凤，2015）。前人通过乳状液膜对0.001～0.01 mg/mL的低浓度烟碱进行分离提取（王献科和李玉萍，2001）。董晶晶（2014）将丁苯和顺丁橡胶经简单处理作为乳化剂，制备出以煤油作有机相的油包水（W/O）乳液，较通常采用Span 80作乳化剂制备的乳液更稳定；将橡胶乳化剂制备的乳液分散到含有尼古丁样品的水溶液中，构成水包油包水（W/O/W）萃取体系，能将供给相中的样品尼古丁全部传质到接受相中，实现尼古丁样品分离和富集。为了开发新的烟气脱硝工艺，薄雯（2017）将煤油用作膜溶剂，L-113A用作表面活性剂，NaOH溶液用作内相液，初步构建了烟气脱硝乳状液膜体系，结果表明脱硫率可大于99%，脱硝率为88.59%。蒲亚东等（2018）通过制备W/O乳状液并利用加电三维螺旋状微通道对W/O乳状液的快速高效破乳作用，探究乳状液膜萃取柠檬黄及其油相回收的优化工艺，结果显示油相回收率可达82%。董鹏雄（2019）将乳状液膜技术用于烟气中焦油的脱除，以Span 80和L-113B作为表面活性剂，煤油为膜溶剂，蒸馏水为内相液和外相液制备W/O/W型乳液，结果表明，以Span 80为表面活性剂，除焦率最高可达93.89%；以L-113B为表面活性剂，除焦率最高可达98.21%。孙家乐等（2022）以NaOH溶液为内水相、煤油为膜相、乳化剂Span 80为表面活性剂、模拟苯酚废水为外水相，利用乳状液膜萃取去除模拟废水中的苯酚，结果表明，当乳化剂Span 80用量为0.35%、油水比为1∶3、内水相NaOH浓度为0.3 mol/L、萃取时间为10min时，苯酚的去除率最高为48.74%。【本研究切入点】目前关于将乳状液膜体系应用到分离富集烟草提取物中目标组分的研究较少（王献科和李玉萍，2001），而实现高浓度烟碱成分的有效富集更是鲜有报道。【拟解决的关键问题】以降烟碱为模板分子，采用机械搅拌法制备W/O/W型乳状液膜体系，通过单因素试验和正交试验对乳状液膜体系的影响因素进行优化，并采用紫外可见分光光度法和高效液相色谱法对迁移分离后样品中烟碱含量进行比较分析，优化确定烟草提取物中高浓度烟碱分离富集的乳状液膜分离条件，为有效分离富集烟草提取物中的高浓度烟碱及其开发利用提供参考依据。

1材料与方法

1.1试验材料

烟草提取物为玉溪K326烟叶水提物，由云南中烟新材料科技有限公司提供；烟碱（质量分数98%）由云南中烟新材料科技有限公司提供，配成质量浓度为0.05 mg/mL标准溶液备用；降烟碱（质量分数98%）购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，配成质量浓度为0.05 mg/mL标准溶液备用；正辛醇、D2EHPA和仲辛醇购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；Span 80购自天津市科密欧化学试剂开发中心；N-N-二仲辛基乙酰胺和T154购自广东翁江化学试剂有限公司；Tween 80购自上海麦克林生化科技股份有限公司；工业煤油为市售；其余试剂均为分析纯，试验用水为超纯水。

主要仪器设备：UV-2401PC型紫外可见分光光度仪（日本岛津公司）；Agilent 1200型高效液相色谱仪（安捷伦科技有限公司）；FJ200-SH数显恒速高速分散均质机（上海沪析实业有限公司）；DJ1C增力电动搅拌器（常州市金坛大地自动化仪器厂）；DW-P303-1ACH2型AC/DC高压直流电源［东文高压电源（天津）股份有限公司］。

1.2试验方法

1.2.1紫外吸收光谱工作曲线绘制分别配制浓度为0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10和0.12 mg/mL的烟碱/降烟碱标准溶液，在波长260nm条件下测定吸光度，通过样品浓度和吸光度拟合烟碱/降烟碱的线性回归方程。

1.2.2乳状液膜制备及分离将表面活性剂、载体和煤油按一定比例混合，加入一定体积内水相HCl溶液后置于高速分散均质机中高速（10000 r/min）搅拌2.5 min即制得稳定的乳状液。取一定体积的0.05 mg/mL烟碱/降烟碱溶液置于烧杯中，加入2 mL上述乳状液得到W/O/W型乳状液膜分离体系，以250 r/min低速搅拌迁移后转移至分液漏斗内静置分层，上层为有机相，下层为（料液）水相。

1.2.3内、外水相测定收集富集后的下层外水相溶液置于烧杯中；收集富集后的上层有机相，在电压15 kV、电流0.02 mA的高压静电条件下破乳30min，分液后得到下层内水相，用紫外可见分光光度仪测定其在最大吸收波长（260 nm）处的吸光度，并计算体系萃取率。每组试验进行3次平行测定，取平均值。

E（%）=（C0-Ct）/C0×100

式中，E为萃取率，C0和Ct分别表示待测溶液中烟碱/降烟碱的初始浓度和在t时刻下烟碱/降烟碱的浓度。

1.2.4乳状液膜体系单因素优化试验

1.2.4.1外水相pH以3%T154为表面活性剂，3%仲辛醇和5%N-N-二仲辛基乙酰胺为膜载体，0.5 mol/L HCl溶液为内水相，油内比（v/v，下同）为1∶1，乳水比（v/v，下同）为2∶25，迁移时间为2.5 min，降烟碱溶液浓度为0.05 mg/mL，考察外水相pH分别为8、9、10、11、12、13和14时制备乳状液膜体系对降烟碱的分离富集能力。

1.2.4.2膜载体种类及用量以3%T154为表面活性剂，3%仲辛醇为固定膜载体，外水相pH为13，0.5 mol/L HCl溶液为内水相，油内比为1∶1，乳水比为2∶25，迁移时间为2.5 min，考察分别添加5%N-N-二仲辛基乙酰胺、5%D2EHPA和5%正辛醇时乳状液膜体系对降烟碱的分离效率；在此基础上评价添加膜载体用量分别为3%、4%、5%、6%和7%时对乳状液膜体系降烟碱分离效率的影响。

1.2.4.3表面活性剂种类及用量分别以3%T154、3%Span 80和3%Tween 80为表面活性剂，3%仲辛醇和5%D2EHPA为膜载体，外水相pH为13，0.5 mol/L HCl溶液为内水相，油内比为1∶1，乳水比为2∶25，迁移时间为2.5 min，比较不同表面活性剂的乳状液膜体系稳定性及对降烟碱的分离效率；在确定表面活性剂种类的基础上，评价表面活性剂用量分别为1%、2%、3%、4%、5%和6%时乳状液膜体系对降烟碱的分离效率。

1.2.4.4内水相HCl浓度采用HCl和H2SO4分别作为内水相试剂进行预试验，结果表明，在相同pH下HCl和H2SO4作为内水相溶剂未对乳状液膜体系的分离效率产生影响，因后期将乳状液膜体系应用至产品生产加工，少量的硫酸残留可能会导致燃烧过程中产生不愉快的气味，故选取HCl为内水相试剂。以3%T154为表面活性剂，3%仲辛醇和5%D2EHPA为膜载体，外水相pH为13，油内比为1∶1，乳水比为2∶25，迁移时间为2.5 min，考察内水相HCl浓度分别为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7和0.8 mol/L时乳状液膜体系对降烟碱的分离效率。

1.2.4.5油内比以3%T154为表面活性剂，3%仲辛醇和5%D2EHPA为膜载体，外水相pH为13，0.5 mol/LHCl溶液为内水相，乳水比为2∶25，迁移时间为2.5 min，评价油内比10∶4、10∶6、10∶8、10∶10、10∶12和10∶14对乳状液膜体系分离降烟碱效率的影响。

1.2.4.6迁移时间以3%T154为表面活性剂，3%仲辛醇和5%D2EHPA为膜载体，外水相pH为13，0.5 mol/LHCl溶液为内水相，油内比为10∶8，乳水比为2∶25，检测迁移时间分别为0.5、1.0、1.5、2.5、3.0、4.0、5.0和8.0 min时乳状液膜体系的稳定性及其对降烟碱的分离效率。

1.2.4.7乳水比以3%T154为表面活性剂，3%仲辛醇和5%D2EHPA为膜载体，外水相pH为13，0.5 mol/L HCl溶液为内水相，油内比为10∶8，迁移时间为2.5 min，考察乳水比分别为2∶8、2∶12、2∶20、2∶25、2∶30、2∶35、2∶40和2∶45时对乳状液膜体系降烟碱萃取率的影响。

1.2.5乳状液膜体系正交优化试验分别选取外水相pH、膜载体D2EHPA用量、表面活性剂T154用量和内水相HCl浓度进行4因素5水平的正交试验设计（表1），采用上述乳状液膜制备及分离方法进行乳状液膜分离效能评价，并优化确定最佳乳状液膜体系。

1.2.6高效液相色谱分析优化建立烟草提取物中烟碱的高效液相色谱分析方法，分析0.1～10.0 mg/mL的烟碱标准品并绘制工作曲线；然后采用优化得到的最佳乳状液膜体系对烟草提取物样品进行分离富集，通过高效液相色谱方法测定迁移后内、外水相中的烟碱含量。

1.3统计分析

采用SPSS 26.0对试验数据进行差异显著性分析，Origin 2021制图。

2结果与分析

2.1紫外吸收光谱工作曲线

通过对不同浓度标样紫外吸收光谱的分析表明，在浓度为0.01～0.12 mg/mL的范围内，样品溶液的吸光度随浓度升高而线性增加，烟碱和降烟碱的线性回归方程分别为A=16.513c+0.0055（r=0.9996）和A=14.982c+0.005（r=0.9999）。

2.2乳状液膜体系单因素试验结果

2.2.1外水相pH的选择如图1所示，随着外水相pH的增大，乳状液膜体系的降烟碱萃取率呈先升高后降低的变化趋势。当外水相pH为13时，降烟碱萃取率达最高值（86.08%），显著高于其他外水相pH（Plt;0.05，下同）。当外水相pH为14时，乳状液膜体系稳定性较差，导致内水相变浑浊，因此外水相pH应≤13。由于外水相pH的不同导致降烟碱萃取率变化波动较大，且存在显著差异，故选取外水相pH作为后续正交试验的考察因素之一。

2.2.2膜载体种类及用量的选择分别将5%正辛醇、5%N-N-二仲辛基乙酰胺、5%D2EHPA与3%仲辛醇组合为复合膜载体进行试验，结果（图2）表明，D2EHPA与仲辛醇组合为降烟碱的良好膜载体，降烟碱萃取率达89.67%，显著高于正辛醇、N-N-二仲辛基乙酰胺与仲辛醇组合。进一步在仲辛醇用量不变的条件下，改变D2EHPA用量，如图3所示，乳状液膜体系的降烟碱萃取率在用量为5%之前波动上升，可能是由于膜载体用量增大，导致待测物的萃取通量增大；在用量为5%之后降烟碱萃取率极速下降，可能是由于膜载体用量过高时，有机膜相的黏度增加，从而导致传质阻力增大，致使降烟碱萃取率下降（梁锋，2007）。5%D2EHPA与3%仲辛醇作为复合膜载体能有效促进传递降烟碱的作用，降烟碱萃取率在3个组合中最高。综合考虑，膜载体D2EHPA用量也作为后续正交试验的考察因素之一。

2.2.3表面活性剂种类及用量的选择表面活性剂可直接影响乳状液膜的稳定性，选择合适的表面活性剂能有效防止乳液破乳及膜相组分迁移至内外水相。分别用3%Span 80、3%Tween 80和3%T154作为表面活性剂进行试验，结果表明，Tween 80在相同制乳条件下无法制得稳定乳状液膜；Span 80在相同制乳条件下富集后外水相吸光度不降反升；用T154作表面活性剂效果最佳，其良好的乳化作用及抗水解能力能有效稳定液膜体系。

当T154用量从1%增至3%时，乳状液膜体系的降烟碱萃取率显著增加；从3%增至6%时，降烟碱萃取率显著降低（图4）。这可能是因为当T154用量较少时，乳状液膜的稳定性降低，随着迁移时间发生改变，液膜破裂导致待测物的迁移受到影响（梁锋，2007）；当T154用量过多时，乳状液膜黏度增大，不利于待测物的迁移传输。当T154用量为3%时，降烟碱萃取率最高。因表面活性剂T154用量的变化会引起降烟碱萃取率发生大幅变化，故选取表面活性剂T154用量作为正交试验的考察因素之一。

2.2.4内水相HCl浓度的选择如图5所示，内水相HCl浓度过高或过低时均会导致降烟碱萃取率降低，HCl浓度为0.5 mol/L时，降烟碱萃取率最高。可能是因为过强的酸性条件会破坏乳状液膜的稳定性，导致乳状液膜破裂的概率增加，从而使降烟碱萃取率降低。而在弱酸环境下乳状液膜的传质动力较弱，导致降烟碱萃取效率较低。因此，选择体系最佳内水相HCl浓度为0.5 mol/L。内水相HCl浓度的改变在很大程度上影响乳状液膜的萃取效率，故将其作为后续正交试验的考察因素之一。

2.2.5油内比的选择由图6可知，油内比与乳状液膜的稳定性密切相关，随着油内比的降低，降烟碱萃取率呈先上升后下降的变化趋势，当油内比为10∶8时降烟碱萃取率达最高值。油内比过高会导致膜相的厚度变大，使传质阻力增加，渗透率降低，故乳状液膜体系的降烟碱萃取率降低；而油内比过低会使乳状液膜的稳定性变差，在制乳过程中发生破乳分层等现象，从而导致乳状液膜体系的降烟碱萃取率显著降低。

2.2.6迁移时间的选择迁移时间过短会导致乳状液膜无法与待测溶液充分作用并发生迁移，从而使得降烟碱萃取率过低；迁移时间过长，会使乳状液滴破裂，待测物质流出，从而导致其萃取率下降。随着迁移时间的延长，乳状液膜体系的降烟碱萃取率呈先上升后下降的变化趋势，当迁移时间为2.5 min时降烟碱萃取率最高（图7）。

2.2.7乳水比的选择试验结果表明，乳水比为2∶8和2∶12时，外水相存在一定程度的乳化现象，从而导致降烟碱萃取率表现为负值。如图8所示，随着乳水比的降低，乳状液膜体系的降烟碱萃取率呈先显著升高后逐渐降低再略有升高的变化趋势，当乳水比为2∶25时，降烟碱萃取率达最高值，显著高于其他乳水比。这是由于乳水比过高时体系内乳液较黏稠，降低了与外水相的接触面积，使体系萃取率较低；乳水比过低时，待测物质无法充分迁移进入液膜内，无法达到较好的迁移作用，从而导致降烟碱萃取率下降。此外，在试验过程中发现乳水比过高或过低均会引起外水相溶液浑浊，对后期通过紫外分光光度仪测定吸光度造成影响，从而导致计算得到的降烟碱萃取率低。

2.2.8综合分析通过单因素试验确定最佳乳状液膜体系：表面活性剂为3%T154，膜载体为3%仲辛醇和5%D2EHPA，内水相HCl浓度为0.5 mol/L，外水相pH为13，油内比为10∶8，按照乳水比2∶25对0.05 mg/mL降烟碱/烟碱标准样品进行分离富集，迁移富集2.5 min，降烟碱和烟碱的萃取率最高分别为91.42%和85.07%，实现了乳状液膜体系对高浓度烟碱样品中目标组分的有效分离富集。为提高萃取率，寻找更优乳状液膜体系，基于单因素优化试验结果进一步开展正交试验。

2.3正交优化试验结果

基于单因素优化试验结果并通过查阅相关文献（梁锋，2007），选取外水相pH（A）、膜载体D2EHPA用量（B）、表面活性剂T154用量（C）和内水相HCl浓度（D）4个因素进行正交试验。结果（表2）表明，各因素对乳状液膜体系的降烟碱萃取率影响程度依次为A=Cgt;Bgt;D，由极差结果分析可得最佳乳状液膜体系为A3B2C2D5，即外水相pH为11，膜载体D2EHPA用量4%，表面活性剂T154用量2%，内水相HCl浓度0.6 mol/L。综合正交优化试验各因素得出的结果，确定最佳乳状液膜体系：表面活性剂为2%T154，膜载体为3%仲辛醇和4%D2EHPA，内水相HCl浓度

g

0.6 mol/L，外水相pH为11，油内比10∶8，按照乳水比2∶25对0.05 mg/mL降烟碱标准样品进行分离富集，迁移富集2.5 min，计算得到降烟碱萃取率为89.26%。对比单因素试验与正交优化试验的乳状液膜最佳体系，虽然外水相pH、表面活性剂T154用量、膜载体D2EHPA用量和内水相HCl浓度这4个因素的最优水平存在一定差距，但整体萃取效率偏差较小，2个体系的降烟碱萃取率均在90.00%左右，以单因素试验优化的乳状液膜体系效果更佳。

2.4乳状液膜对烟草提取物中烟碱的分离富集

2.4.1高效液相色谱工作曲线优化后确定的最佳色谱条件：色谱柱为ZORBAX SB-C18（4.6 mm×150 mm，5μm）；流动相A为甲醇，流动相B为0.02 mol/L磷酸缓冲液（用磷酸调pH至6左右），进行梯度洗脱，梯度条件：在0～12 min内A由60%呈线性变化到80%，12～15 min内A由80%呈线性变化到60%，处理2 min；流速1.0 mL/min；检测波长260 nm；进样量5.0μL；柱温25℃。

对浓度分别为0.1、0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0和10.0 mg/mL的烟碱标准溶液进行色谱分离鉴定，以各组分的峰面积对浓度进行回归分析，重复进样5次，计算得到线性回归方程A=4666.35c+133.96（r=0.9995），保留时间的相对标准偏差（RSD）为0.086%，峰面积的RSD为1.260%。本方法的线性范围宽，且对组分的测定具有很高的重现性，也表明在本研究中采用峰面积对烟草提取物中烟碱进行定量分析可行。

2.4.2烟草提取物中烟碱的分离在优化的色谱条件下，先对烟草提取物溶液进行分析，通过加标法对烟碱的谱峰进行定性识别；然后采用优化的降烟碱乳状液膜体系分离富集烟草提取物中的烟碱，分别测定分离后内、外水相的烟碱含量。如图9所示，由烟草提取物的高效液相色谱分析工作曲线计算得到烟草提取物溶液中烟碱初始浓度为2.46 mg/mL，占烟草提取物总量的4.92%，通过乳状液膜体系分离富集后外水相中烟碱浓度为0.62 mg/mL，乳状液膜体系对烟草提取物中烟碱的萃取率为74.80%。静电破乳后测得内水相中烟碱浓度为5.34 mg/mL，是初始外水相中烟碱浓度的2.17倍，实现了烟草样品中烟碱的有效富集。

3讨论

乳状液膜分离技术综合固体膜分离法和溶剂萃取法的特点，将萃取与反萃取合二为一，具有选择性强、通量大、成本低和适用性强等特点（刘艳，2017；王斌等，2019）。乳状液膜体系的萃取率与外水相pH、内水相浓度、表面活性剂种类及用量、膜载体种类及用量、油内比、迁移时间和乳水比9个因素密切相关。因此，筛选适宜的外水相pH、内水相浓度、表面活性剂种类及用量、膜载体种类及用量等因素至关重要。

在单因素试验中，外水相最佳pH为13，与王献科和李玉萍（2001）采用液膜法提取烟草中尼古丁的结果相同，均为碱性环境；膜载体仲辛醇与D2EHPA最佳用量分别为3%和5%，与王献科和李玉萍（2001）的研究结果类似；表面活性剂T154最佳用量为3%，与董鹏雄（2019）采用乳状液膜法脱除焦炉烟气中的焦油所选表面活性剂种类一致；内水相HCl最佳浓度为0.5 mol/L，HCl浓度过高或过低均会使液膜体系的萃取率降低，与周皓等（2009）报道的乳状液膜提取分离荷莲豆碱结果一致；油内比和乳水比的减小均导致乳状液膜体系的萃取率呈先上升后下降的变化趋势，与梁锋（2007）采用乳状液膜法分离富集中草药中生物碱的研究结果一致；迁移时间过短使得萃取率较低，迁移时间过长则因液膜稳定性被破坏，从而导致萃取率降低，最佳迁移时间为2.5 min。通过单因素试验优化，确定了最佳乳状液膜体系，对降烟碱和烟碱的萃取率（91.42%和85.07%）较王献科和李玉萍（2001）对浓度为0.05 mg/mL降烟碱和烟碱标样的萃取率（71.68%和70.97%）有所提高，实现了乳状液膜体系对高浓度烟碱样品的有效分离富集。

为进一步筛选获得更优的乳状液膜体系，本研究在单因素试验优化的基础上，进行4因素5水平的正交试验。结果表明，4个因素对乳状液膜体系的萃取率影响程度排序为外水相pH=表面活性剂T154用量gt;膜载体D2EHPA用量gt;内水相HCl浓度。正交试验选取的优化对象均为影响乳状液膜体系稳定性及分离效率的传统影响因素，推测所选取的4个因素并非真正影响烟碱液膜分离体系萃取率的关键因素，从而导致正交优化试验确定的各个水平均较单因素试验存在偏差（Imdad and Dohare，2024；Razo-Lazcano etal.，2024），且正交优化结果略差于单因素试验，降烟碱萃取率仅为89.26%。因此，本研究选取单因素优化结果为最佳液膜体系。此外，该研究结果提示需进一步筛选发现能真正改变烟碱乳状液膜体系萃取效率的关键因素，为未来的乳状液膜分离过程研究提供参考。

通过高效液相色谱仪分析检测，本研究优化得到的乳状液膜体系对烟草提取物中烟碱的萃取率可达74.80%，且萃取后内水相中烟碱浓度为原样品浓度的2.17倍，其对烟草提取物中高浓度烟碱表现出较好的分离富集效果。但目前高压静电破乳后可获得的内水相体积仍较少，后续需进一步优化完善破乳方法及条件，提高乳状液膜的破乳效率和破乳后所得内水相的体积，并进一步寻找影响液膜稳定性的关键因素，为乳状液膜体系应用到对实际样品中烟碱的分离富集提供更多可能。

4结论

本研究以降烟碱为模板分子，通过单因素及正交试验优化并构建了烟草提取物中烟碱的乳状液膜分离体系：表面活性剂T154用量3%，膜载体仲辛醇用量3%、D2EHPA用量5%，内水相HCl浓度0.5 mol/L，外水相pH为13，油内比10∶8，乳水比2∶25，迁移富集2.5 min。该体系能快速有效地分离富集烟草提取物中的高浓度烟碱，表现出较好的应用潜力。

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