烟草综合应用研究进展

1、烟草各部位的综合利用烟草废次物的综合利用转基因烟草的利用前景展望1.1 烟叶 烟叶约占烟草生物产量的一半，是烟草生产的主产品，主要作为卷烟工业的主要原料供人们吸食。但因其各种化学成分的含量高，也是多种功效的工业原料，可以制成食品、饲料、医药及农药等许多产品。 舒特希思在美国化学会发表研究报告烟草除去尼古丁等毒素后，可制成高蛋白粉，每667m2烟草可产56kg高蛋白粉或151kg含50%蛋白的饲料。 其营养价值高于酪蛋白和鸡蛋，可以成为它们的替代物，用于配制精美的糕点，提高营养价值；作乳糖缺乏病人的牛奶代用品，制成白嫩的豆腐。 烟茎富含纤维素，含量为38%45%，纤维质量好，且比一般木材和草类秸

2、秆纤维易于提取有助于卷烟内在品质的提高，有利于卷烟的降焦减害 烟草薄片又称再造烟叶或匀质烟叶，它是烟草工农业生产中的综合利用产物该技术是将整个卷烟生产过程中废弃的烟梗、烟末以及部分低档次烟叶采用不同加工方法处理，制备成性状接近或优于天然烟叶的产品，再应用于卷烟生产它不仅有效降低卷烟的生产成本，还有利于卷烟的降焦减害1.2 烟茎 烟茎可制纸。制得的烟草栽培用纸不仅具有较好的保温、保湿、遮光、透气性，又能促进烟苗生长，且是绿色环保的可替代塑料薄膜的烟草栽培用纸 烟草中纤维素含量较高，且碳元素含量也较高，所以烟秆主要被用来制取活性炭及纤维板和刨花板。 烟茎含N2.5%-3%，P2O50.5%-0.8

3、%，K2O 3%-5.5%，MgO 0.12%，这些含量是一般植物茎类含量的几倍乃至10多倍，经适当的处理可制作极好的元素有机肥料或烟用特征元素肥料。1.3烟草花蕾、腋芽 烟草打顶所弃的花蕾含有丰富的香精香料，是天然植物香源之一，经提取可作为极好的烟草香精香料。 用烟草花蕾制作的香膏新产品，能增加烟气浓度，提高卷烟香味，改善吃味，减轻梗丝木质气息，对改善膨胀梗丝和薄片的色泽有一定效果。 烟草腋芽是高植物蛋白源，比一般植物叶片中的蛋白质和微量元素含量要高几倍，用1%的石灰水处理后可成为极好的猪饲料；也可从中提取制药工业所需的特殊蛋白和高级饲料蛋白。1.4 烟籽 烟籽因含油脂较高可用于榨油，烟籽出

4、油率为25%，浸提法出油率可达30%。烟籽油可作油漆、肥皂、医药及其它化工产品原料。 烟籽榨油后的饼粕为烟籽饼，其含蛋白质高达29.7%，因此可作为畜禽蛋白质饲料资源加以开发利用。 烟草废弃物(waste tobacco)是指未能用于制烟的烟草组成部分(制烟包括了用下脚料制造的膨胀烟丝与薄片等)，包括烟茎(又称烟秆、烟秆、烟梗)、无法进行卷烟加工的低等级或者等外级烟叶、烟草植株的上部烟叶、烟花、烟种、叶脉(烟筋)、腋芽、卷烟企业积存的烟末、烟根、根出条。2.1 烟碱 烟碱在天然烟叶中的含量较高，一般可达12%-16%，而在烟梗中的含量稍低一些，大约为5%-7%。 高纯度的天然烟碱在医药工业上用

5、于研制治疗心血管、皮肤、蛇毒、虫咬伤和无名肿毒等疾病的药物；用烟碱制得的柠檬酸烟碱还是生产高级香烟品质改良剂的主要组份。 目前在国内市场上，含量为98的天然烟碱的售价已达8万元吨以上，国际市场上每千克100美元左右。 烟碱通常是指烟草碱及其类似生物碱的总称。自然界中存在最丰富的烟碱有烟草碱、假木贼碱和原烟草碱3种。2.2 茄尼醇 大量的研究结果表明，茄尼醇具有较强的抗癌生物活性，是合成治疗心血管疾病、抗癌、抗溃疡等药物的中间体，如作为合成辅酶Q10和维生素K2的侧链，在医学上用途广泛。 由于国内茄尼醇精制工艺较为落后，无法达到制药工业原料要求，只能以3万元吨左右低价出售给日本，日本加工成95

6、纯度再返销给我国。 2003年7月22日，从废弃烟叶中提取茄尼醇合成辅酶Q10、年产3吨的一条龙工业化生产线建成。此项目由云南高新创业投资有限公司出资1200万元参与，与云南大学组织技术力量潜心研发辅酶Q10的合成工艺，历时三年。预计每年会给云南烟农带来数千万的收入21。2.3烟酸 从烟草中提取出烟碱后，将烟碱进一步氧化反 应制备烟酸是本综合利用研究的重要内容。烟酸、烟 维生素E酯、烟酸胴醇脂是降血脂的重要药物，烟 酸还可制备烟酰胺，它是维生素K类药物。2.4 果胶 烟叶中果胶含量较大，烤烟一般可达6%-7%。 肖厚荣等利用混酸萃取和乙醇沉淀法从烟梗中提取果胶，提取率达12.4%左右，脱色效果

7、理想。2.5利用烟草废弃物提取植物蛋白的技术发展趋势 美国科学家发现烟草的蛋白质含量10.68，与玉米、甘蔗等作物的白蛋质含量相当按当时美国大豆种植产量水平测算，每亩密植烟草获取的植物蛋白约是大豆的4倍。 据美国科学家最近的研究表明，从烟草中制取的食用蛋白其营养价值高于酪蛋白和鸡蛋，可以成为它们的替代物，用于配制精美的糕点，提高营养价值2.6可制烟草薄片 烟草薄片又称再造烟叶或匀质烟叶，它是烟草工农业生产中的综合利用产物该技术是将整个卷烟生产过程中废弃的烟梗、烟末以及部分低档次烟叶采用不同加工方法处理，制备成性状接近或优于天然烟叶的产品，再应用于卷烟生产它不仅能使烟叶原料最大限度地得到应用，有

8、效降低卷烟的生产成本，而且可以在一定程度上使卷烟物理性能和化学成分按人们的意愿和要求得到调整和改善，从而有助于卷烟内在品质的提高，有利于卷烟的降焦减害2.7烟梗直接切丝工艺 烟叶中约含有25的烟梗，烟梗纤维素含量较高，经膨胀工艺生产的梗丝使用在卷烟产品上，不仅可降低原料消耗，而且能够降低卷烟焦油含量、平衡烟气、改善烟支燃烧性能5 ESS是一种新型的梗丝处理技术，由英DICKINSONIEGG公司研发的ESS工艺是和传统的梗丝处理方法完全不同的处理工艺经过ESS设备处理后产品呈颗粒状，富有弹性，填充能力强，而且与传统的梗丝相比，ESS梗丝的降焦效果更加显著目前这种设备已被江苏中烟工业公司徐州卷烟

9、厂国内第一家引进，生产的产品在卷烟配方中已经得到应用 转基因烟草更是取得了其他植物难以比拟的巨大成就，已经成功地作为生物反应器应用于多种药用蛋白、抗体以及疫苗的生产。3.1 药用蛋白 转基因烟草被成功表达生产其他多种医用蛋白质，如-干扰素、人胰岛素、人生长激素、葡萄脑苷脂酶和水蛙素等，其中值得重视的是葡萄脑苷脂酶和人体外激素的产生。葡萄脑苷脂酶用于人类Gaucher氏病的临床治疗，是世界上最昂贵的药物之一。现在利用转基因烟草则可大量且低成本地生产葡萄脑苷脂酶。此外，韩国研究者利用转基因烟草生产人的胰岛素；北京大学已将对早中期妊娠引产极为有效的天花粉蛋白基因导入烟草并成功表达该种蛋白。1999年

10、，美国学者宣称他们成功地将人体必需基因导入烟草以生产人体血液成分。3.2 抗体 抗体是由人或动物免疫系统产生的免疫性球蛋白，通过与侵染性抗原结合达到抵御病原感染的目的。抗体的医用潜力无疑是巨大的，但由于抗体的大批量生产非常困难，从而限制了它的临床应用。 Hiutt等1989年首先在烟草中表达重组抗体6Dd，其表达量达烟叶总蛋白量的1.3%。按照这种表达水平，美国只需将其烟草种植面积的1%用来种植这种转基因烟草，就可以生产出270kg的6Dd抗体，足以供给27万癌症患者1年治疗之用。3.3 疫苗 国内李缨等也成功地将乙肝表明抗原基因在烟草中表达。 转基因烟草亦被成功生产大量用于预防人和动物疾病的

11、疫苗。美国的Arntzen等获得表达乙型肝炎表面抗原（HbsAg）的转基因烟草，并证明这种抗原与从人血清和酵母中诱导获得的抗原几乎相同，可以作为乙肝疫苗使用。Roy Curtis等成功利用转基因烟草生产防御龋齿细菌的疫苗。4 前景展望 提取烟碱，茄尼醇，烟酸，烟酰胺，果胶技术含量高，决定售价的主要是提取物的纯度，适宜大规模资金技术投入，能做到高纯度利润巨大。活性炭技术含量也很高，这一类利用最好由国家或者企业立项研究，投资开厂。纤维板，刨花板，植物蛋白技术含量低，小规模资金即可开动。不具备工业化处理条件的地方可以用作肥料，饲料或者驱虫药。相信随着人类对烟草吸用、饲用、药用以及食用等多种用途的综合开发利用，烟草作物必将为人类做出巨大的贡献，烟草的未来也将呈现出无穷的生机。 烟草的综合利用是烟草行业21世纪的重要研究方向，也是烟草农业与卷烟工业可持续发展的必然要求。从烟草中提取烟碱、茄尼醇、泛酮等用作制药原料；从烟草中提取高纯度烟草蛋白质、烟草糖，也可能成为解决人类21世纪粮食问题的一种途径。随着基因工程的进步以及“烟医合作”的深入，利用转基因烟草生产治疗癌症的生物药物和防治其它疾病的疫苗已成为高科技发展的前沿课题。因此，合理开发、综合利用，使烟草不仅作为卷烟工业原料，而且主要成为化工、食品以及医药的重要原料，这样整个烟草的生产将会产生巨大的经济效益和良好的社会效益与生态效益。