烤烟茎秆不同解剖部位热解相互作用及尼古丁催化裂解特性研究

这篇研究聚焦烤烟茎秆(TS)的热解过程，创新性地将其分为皮层(TSH)、木质部(TSX)和髓部(TSP)三个解剖部位，系统研究了其理化特性差异及热解交互作用。通过TGA（热重分析）、固定床热解实验结合DFT（密度泛函理论）计算，揭示了K+/H+对尼古丁裂解的协同催化机制（C4-C7键解离能降低39%），为定向调控高值组分（尼古丁、酚类化合物）提供了理论依据。

　　

研究亮点

• TSH（皮层）富含尼古丁和KCl，TSX（木质部）占茎秆干重67.39 wt%，因其高挥发分成为生物油优势组分

• TSX通过稀释钾浓度延缓小分子裂解，使最大失重率温度从308°C升至338°C

• GC-MS显示550°C时尼古丁得率最高，TSX酚类产量突出，K⁺促进酚类缩合为生物炭（XPS证实sp²碳增加）

• DFT计算揭示K⁺/H⁺协同作用使尼古丁C4-C7键解离能降低39%，生物油中吡啶衍生物增多

结论

本研究揭示了烟草茎秆不同解剖部位的理化特性差异及热解相互作用机制。TSH作为营养运输通道富含尼古丁和KCl；占主导质量的TSX具有更高生物油和酚类得率；储存糖类的TSP含更多美拉德反应前体。TSX中的酚类化合物在TSH/TSP的K⁺催化下发生缩合反应，而K⁺/H⁺协同作用显著促进尼古丁裂解。这些发现为基于解剖异质性的热解产物定向调控提供了新策略。