CN104761425A - 从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法，用PEG聚合物和无机盐的水溶液配制成PEG聚合物质量分数20％～30％、无机盐质量分数15％～25％的双水相萃取液，然后结合闪式提取器提取废弃烟末颗粒中的游离氨基酸，提取液虹吸分离后真空浓缩，再用盐酸处理过的强酸性阳离子交换树脂纯化后真空浓缩至干，得到氨基酸纯品。本发明从废弃烟末中提取游离氨基酸，效率高，方法简单，试剂成本低；本发明采用闪式提取结合双水相萃取技术提取分离烟草工业废弃烟末中的游离氨基酸，较传统方法，闪式提取不需要多次提取过程，使用溶剂较少，节省时间，双水相萃取技术较单一的溶剂提取效果更好，所得氨基酸纯度通常为96％左右。

Description

从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法

技术领域

本发明的实施方式涉及烟草领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法。

背景技术

烟草工业企业在卷烟生产过程中，要经过松散、切丝、烘丝、卷制等诸多工序，才能将烟叶卷成香烟，期间有大量的低于3mm的烟末颗粒产生，这些烟末颗粒因无法直接加入卷烟中，一般当废弃物处理。据测算，1Kg烟叶会产生的工业废弃烟末约50g，我国烟叶年产量300万吨，每年产生的工业废弃烟末1.5万吨，如果直接丢弃，不仅浪费，而且会对环境造成污染。

氨基酸是烟叶中的重要化合物，是组成蛋白质的基本单位，醇化后的烟叶中游离态的含量一般对于干基重来说约为8～25mg/g，从食品和营养的角度，烟叶蛋白质的氨基酸组成和含量相当丰富、均衡。氨基酸及其衍生物广泛应用与医药、食品、农业等领域，具有较高的应用价值。

目前，文献报道的从烟草中提取分离游离氨基酸仅限于传统的方法，如：醇提法、水提法、超声波水提法、乙醇微波萃取法等，其相关提取的研究报道也少。田浩等从生产烟碱及茄尼醇后的烟叶废渣为原料，采用酸水解及活性炭脱色处理提取氨基酸。刘荣森以烤烟杀青叶为原料，在50℃的水浴中用蒸馏水提取，并使用732型阳离子交换柱进行纯化。这些报道中所采用的方法大致相同，即使用稀酸或乙醇在加热或借助超声等一些物理辅助的方式多次提取，所涉及的步骤较多，所需溶剂量大，成本较大，提取效率较低，且会在提取的过程中溶入大量的多糖、烟碱、蛋白质、色素等杂质，不利于后期的分离纯化。

闪式提取是近年来出现的一种用于植物软、硬材料快速提取的新型提取技术。依靠高速机械剪切力和超动分子渗滤技术，在室温及溶剂存在下数秒钟内把植物的根、茎、叶、花、果实等物料破碎至细微颗粒，并使有效成分迅速达到组织内外平衡，通过过滤达到提取之目的。该技术能最大限度保护植物有效成分，不会受热破坏，溶剂用量小，提取时间短，效率高，目前该技术广泛用于药材中有效成分的提取。双水相萃取技术(Aqueous tw o-phase ex t ract ion,ATPE)是指把两种聚合物或一种聚合物与一种盐的水溶液混合在一起，聚合物与聚合物之间或聚合物与盐之间的不相溶性形成两相，是近年来引人注目，有前途的新型分离技术，与传统的萃取及其他分离技术相比具有操作条件温和、处理量大、易于连续操作、靶向性高等优点，已广泛应用于生物工程(其中包括萃取分离抗生素、酶、分离提纯蛋白质和萃取其他生物活性物质)生物分析和金属分离等方面。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法，以期望高效率地提取烟末中的氨基酸，并获得纯度较高的氨基酸。

为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：

一种从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法，它包括以下步骤：

(1)将PEG聚合物加入到无机盐的水溶液中，配制成PEG聚合物质量分数为20％～30％、无机盐质量分数为15％～25％的双水相萃取液；

(2)将废弃的烟末颗粒放入闪式提取器中，按照闪式提取料液质量比为1:10加入配置好的双水相萃取液，在闪式提取器的内刀刃转速为25000r/min及室温条件下萃取30～60s，除去残渣，得到滤液，将滤液静置分相，烟草中游离氨基酸被萃取到上层；

(3)将双水相的上层提取液吸取出来，将所述上层提取液进行真空浓缩，得到5～10ml浓缩液；

(4)将浓缩液缓慢倒入用盐酸处理过的强酸性阳离子交换树脂中，使氨基酸与树脂结合，停留15min后，先用蒸馏水洗涤交换柱除去杂质，然后用氨水洗脱交换柱，得到洗脱液，将洗脱液真空浓缩至干，得到氨基酸纯品。

所述闪式提取料液质量比是指废弃的烟末颗粒和双水相萃取液的质量之比。

为了获得更好的提取效果，从而提取出较多的氨基酸，步骤(1)所述双水相萃取液中，PEG聚合物质量分数为20％，无机盐质量分数为20％。

为了提取更多的氨基酸并提高氨基酸的纯度，步骤(1)所述PEG聚合物为PEG4000。

为了提取更多的氨基酸并提高氨基酸的纯度，步骤(1)所述无机盐水溶液为硫酸铵的水溶液。

进一步的技术方案是，步骤(2)所述静置的时间为3h。静置3h可以使滤液分相完全，便于后期对上层提取液进行虹吸。

更进一步的技术方案是，步骤(3)所述将双水相的上层提取液吸取出来的方式是虹吸。采用虹吸的方式分离上层提取液不仅方法简单，而且分离效果好。

更进一步的技术方案是，步骤(3)所述真空浓缩的温度为70℃。在该温度条件下，既能够加快真空浓缩的速率，又可以保证浓缩液中的氨基酸等物质性质稳定。

更进一步的技术方案是，步骤(4)所述蒸馏水的体积为浓缩液的10～15倍，洗涤速度为3ml/min。

更进一步的技术方案是，步骤(4)所述氨水的浓度为4mol/L,体积为浓缩液的10～20倍，洗脱速度为3ml/min。

洗涤液或洗脱液的种类会影响洗涤或洗脱的效果，而用量除了影响效果外，也会直接影响到下一步骤的真空浓缩所需的时间，采用上述洗涤液或洗脱液以及流速、用量，既可以达到较好的洗涤或洗脱效果，又为真空浓缩步骤节省时间，最终所得氨基酸纯品的纯度较高，可达94％以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：本发明从废弃烟末中提取游离氨基酸，效率高，方法简单，试剂成本低；本发明采用闪式提取结合双水相萃取技术提取分离烟草工业废弃烟末中的游离氨基酸，较传统方法，闪式提取不需要多次提取过程，使用溶剂较少，节省时间，双水相萃取技术较单一的溶剂提取效果更好，所得氨基酸纯度可达94％以上，通常为96％左右。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

1)将60g PEG4000加入到240g 25％的硫酸铵水溶液中，搅拌使其溶解，配制成300g的双水相萃取液。

2)将30g烟草工业废弃的烟末颗粒放入闪式提取器中，加入步骤1)中配制的双水相萃取液，启动闪式提取器，闪式提取器的内刀刃转速为25000r/min，在室温下萃取30s。

3)萃取后过滤除去残渣，得到滤液，静置3h分相，烟草中游离氨基酸被萃取到上层。

4)采用虹吸的方式，将双水相的上层提取液吸取出来，在70℃真空条件下将提取液浓缩到5ml。

5)将浓缩液缓慢倒入用盐酸处理过的强酸性阳离子交换树脂柱中，使氨基酸与树脂结合，停留15min后，先用75ml的蒸馏水以3ml/min的速度洗涤交换柱杂质除去杂质，然后用100ml4mol/L的氨水以3ml/min的速度洗脱交换柱，将收集的洗脱液真空浓缩至干，得到氨基酸样品0.437g，氨基酸含量检测为95.6％。

6)本实施例中，用氨基酸自动分析仪采用离子交换色谱-茚三酮柱后衍生法测定样品中氨基酸的含量。

实施例2

1)将75gPEG4000加入到225g20％的硫酸铵水溶液中，搅拌使其溶解，配制成300g的双水相萃取液。

2)将30g烟草工业废弃的烟末颗粒放入闪式提取器中，加入步骤1)中配制的双水相萃取液，启动闪式提取器，闪式提取器的内刀刃转速为25000r/min，在室温下萃取45s。

3)萃取后过滤除去残渣，得到滤液，静置3h分相，烟草中游离氨基酸被萃取到上层。

4)采用虹吸的方式，将双水相的上层提取液吸取出来，在70℃真空条件下将提取液浓缩到8ml。

5)将浓缩液缓慢倒入用盐酸处理过的强酸性阳离子交换树脂柱中，使氨基酸与树脂结合，停留15min后，先用80ml的蒸馏水以3ml/min的速度洗涤交换柱杂质除去杂质，然后用120ml4mol/L的氨水以3ml/min的速度洗脱交换柱，将收集的洗脱液真空浓缩至干，得到氨基酸样品0.415g，氨基酸含量检测为96.4％。

6)本实施例中，用氨基酸自动分析仪采用离子交换色谱-茚三酮柱后衍生法测定样品中氨基酸的含量。

实施例3

1)将90gPEG4000加入到210g 25％的硫酸铵水溶液中，搅拌使其溶解，配制成300g的双水相萃取液。

2)将30g烟草工业废弃的烟末颗粒放入闪式提取器中，加入步骤1)中配制的双水相萃取液，启动闪式提取器，闪式提取器的内刀刃转速为25000r/min，在室温下萃取60s。

3)萃取后过滤除去残渣，得到滤液，静置3h分相，烟草中游离氨基酸被萃取到上层。

4)采用虹吸的方式，将双水相的上层提取液吸取出来，在70℃真空条件下将提取液浓缩到10ml。

5)将浓缩液缓慢倒入用盐酸处理过的强酸性阳离子交换树脂柱中，使氨基酸与树脂结合，停留15min后，先用120ml的蒸馏水以3ml/min的速度洗涤交换柱杂质除去杂质，然后用150ml4mol/L的氨水以3ml/min的速度洗脱交换柱，将收集的洗脱液真空浓缩至干，得到氨基酸样品0.438g，氨基酸含量检测为94.2％。

6)本发明中，用氨基酸自动分析仪采用离子交换色谱-茚三酮柱后衍生法测定样品中氨基酸的含量。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (9)

1.一种从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)将PEG聚合物加入到无机盐的水溶液中，配制成PEG聚合物质量分数为20％～30％、无机盐质量分数为15％～25％的双水相萃取液；

(2)将废弃的烟末颗粒放入闪式提取器中，按照闪式提取料液质量比为1:10加入配置好的双水相萃取液，在闪式提取器的内刀刃转速为25000r/min及室温条件下萃取30～60s，除去残渣，得到滤液，将滤液静置分相，烟草中游离氨基酸被萃取到上层；

(3)将双水相的上层提取液吸取出来，将所述上层提取液进行真空浓缩，得到5～10ml浓缩液；

(4)将浓缩液缓慢倒入用盐酸处理过的强酸性阳离子交换树脂中，使氨基酸与树脂结合，停留15min后，先用蒸馏水洗涤交换柱除去杂质，然后用氨水洗脱交换柱，得到洗脱液，将洗脱液真空浓缩至干，得到氨基酸纯品。

2.根据权利要求1所述的从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法，其特征在于步骤(1)所述双水相萃取液中，PEG聚合物质量分数为20％，无机盐质量分数为20％。

3.根据权利要求1或2所述的从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法，其特征在于步骤(1)所述PEG聚合物为PEG4000。

4.根据权利要求1或2所述的从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法，其特征在于步骤(1)所述无机盐水溶液为硫酸铵的水溶液。

5.根据权利要求1所述的从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法，其特征在于步骤(2)所述静置的时间为3h。

6.根据权利要求1所述的从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法，其特征在于步骤(3)所述将双水相的上层提取液吸取出来的方式是虹吸。

7.根据权利要求1所述的从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法，其特征在于步骤(3)所述真空浓缩的温度为70℃。

8.根据权利要求1所述的从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法，其特征在于步骤(4)所述蒸馏水的体积为浓缩液的10～15倍，洗涤速度为3ml/min。

9.根据权利要求1所述的从烟草工业废弃烟末中提取游离氨基酸的方法，其特征在于步骤(4)所述氨水的浓度为4mol/L,体积为浓缩液的10～20倍，洗脱速度为3ml/min。