煙草及其有效成分在多領域中的應用與研究進展

張思孟

摘 要：茄科煙草屬植物原產(chǎn)于美洲、大洋洲及南太平洋的某些島嶼，目前已確定的煙草屬植物約為67種。煙葉是煙草工業(yè)中重要的原料，因此煙草作為一種重要的經(jīng)濟作物仍在世界各地廣泛種植，煙草全株可做農(nóng)業(yè)殺蟲劑，藥用可做麻醉、發(fā)汗、鎮(zhèn)靜和催眠劑。在李瑩等人“煙草中主要生物活性成分的研究進展”一文中表明煙草的活性成分主要有茄尼醇、煙堿、綠原酸、蘆丁、功能蛋白、活性多糖等。

關鍵詞：煙草;種植面積;有效成分

引言

我國煙草種植歷史悠久，煙草資源種類十分豐富。近年來，煙草除了用于生產(chǎn)卷煙、斗煙、雪茄煙之外，在其他領域的應用報道逐漸增多。煙草中多種有效成分的挖掘應用與深入研究，使煙草對人類的貢獻越來越大。本文對煙草在多領域的應用與研究進展進行了綜述，歸納總結了其不同的應用價值，旨在為煙草的進一步研究提供科學依據(jù)。

1煙草中生物活性成分的類型

煙葉中的化學成分是多種多樣和極為復雜的，可分為有機成分和無機成分。無機成分包括水和礦物質(zhì)，有機成分可分為：碳水化合物、生物堿類、芳香族化合物、萜類化合物等。目前已在煙草中發(fā)現(xiàn)的生物活性成分主要有煙堿、茄尼醇、功能蛋白、活性多糖、綠原酸、蘆丁等。

2生物技術領域的應用

煙草是典型的基因工程模式植物，1982年Chilton通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出世界上第一例轉(zhuǎn)基因煙草，這種轉(zhuǎn)基因煙草能抵抗卡那霉素，從此煙草由于其生長周期短、相似度高等特點開啟了生命技術領域的研究。轉(zhuǎn)基因煙草研究主要包括優(yōu)化煙草的抗病、抗蟲、抗逆等性狀以及基因功能的研究。至今為止已將煙草花葉病毒（TMV）、馬鈴薯Y病毒（PVY）、黃瓜花葉病毒（CMV）、苜?；ㄈ~病毒（AMV）及煙草脆裂病毒（TRV）的外殼蛋白基因、幾丁質(zhì)酶基因、抗菌肽基因、蘇云金芽孢桿菌殺蟲蛋白基因（Bt）、蛋白酶抑制基因等上百種外源基因轉(zhuǎn)入煙草獲得表達。陳建權等將天山雪蓮中的9硬脂酰-ACP脫飽和酶基因SiSAD轉(zhuǎn)入到煙草中，經(jīng)低溫處理后發(fā)現(xiàn)其抗寒性明顯高于野生型煙草。張生翾等運用農(nóng)桿菌介導法將抗霜霉病哈密瓜中的AT2基因轉(zhuǎn)化到煙草中，對轉(zhuǎn)基因煙草進行抗病性鑒定，結果表明轉(zhuǎn)入AT2基因后，煙草對赤星病等真菌性病害的抗性顯著增強。

3生物農(nóng)藥的開發(fā)

植物源殺蟲劑是從植物的根、莖、葉、花或者種子中提取具備殺蟲活性的有效成分，進一步加工而成。煙草植株中含有大量煙堿，煙堿能夠抑制乙酰膽堿酯酶的活性，對寄生蟲的乙酰膽堿受體有很強的親和性，使乙酰膽堿不能正常傳導、阻斷神經(jīng)、窒息死亡。利用煙堿生產(chǎn)的植物源農(nóng)藥對農(nóng)業(yè)常見害蟲具有薰蒸、胃毒、觸殺等功能，因其具有高效、低殘留、對環(huán)境安全等特點，已被應用于糧食作物、經(jīng)濟作物以及牧草等領域的病蟲害防治。20世紀80年代中期德國Bayer公司開發(fā)出第一種新煙堿類殺蟲劑-吡蟲啉，是目前全球市場占有率最高的殺蟲劑之一，以吡蟲啉為代表的新煙堿類殺蟲劑因殺蟲活性高、殺蟲譜廣、對哺乳動物和水生動物毒性低、成為新農(nóng)藥創(chuàng)制的重要熱點，此后相繼開發(fā)出烯啶蟲胺、啶蟲脒、噻蟲嗪、噻蟲啉、啶蟲脒和呋蟲胺一系列煙堿類殺蟲劑。

3藥用價值

3.1多酚類物質(zhì)

酚類物質(zhì)是植物次生代謝的主要產(chǎn)物，煙草中的酚類物質(zhì)包括單寧類、黃酮類、花色素類和簡單酚衍生物。這些多酚類物質(zhì)對煙草的生長發(fā)育、抗逆性、調(diào)制色澤、香氣質(zhì)等方面有重要影響。其中綠原酸、蕓香苷是最主要的多酚類物質(zhì)，含量可達總酚量的80%以上。有研究表明，在煙草生長過程中，這兩種主要的酚類物質(zhì)含量隨著葉齡的增加而增大，在煙株不同部位的含量表現(xiàn)為上部葉>中部葉>下部葉。高等級的煙葉中多酚含量較高，綠原酸、蕓香苷的含量也較高。綠原酸的化學名稱是3-O-咖啡基-D-奎尼酸，屬單寧類，具有多種生物活性，是一種有效的酸性抗氧化劑。目前，綠原酸在醫(yī)藥、食品中得到廣泛應用，研究表明它具有抗菌、消炎利膽、治愈創(chuàng)傷的作用，具有較強的抑制突變的能力和抗腫瘤的作用。在抗艾滋病、胃潰瘍的研究中具有一定的效果。蕓香苷也叫做蘆丁，是由己糖或戊糖與多酚槲皮素組成的黃酮類化合物，蕓香苷具有消炎、止咳、抗病毒的作用，同時能夠維持血管的抵抗力，醫(yī)學上己經(jīng)開始用作治療腦溢血、動脈硬化等心腦血管類疾病。

3.2茄尼醇

煙草是茄尼醇含量最為豐富的植物，茄尼醇化學名稱為9-聚異戊二烯伯醇，白色或淡黃色的粉末，是合成維生素K2和輔酶Q10的醫(yī)藥中間體，同時也是抗過敏藥物和抗癌藥物的合成原料。由于茄尼醇是長鏈半萜烯醇化合物，其合成難度大，目前主要通過煙葉來生產(chǎn)。杜詠梅等通過對不同產(chǎn)區(qū)的266份烤煙進行提取測定，發(fā)現(xiàn)其總茄尼醇含量為0.21%～3.48%，游離茄尼醇含量為0.10%～2.19%。應用茄尼醇還可以合成治療心腦血管疾病的藥物以及泛醌類物質(zhì)。

3.3煙草精油

煙草精油是從煙草中提取的具有煙草特征香氣的一類化合物，其主要成分為萜烯類、醛類、揮發(fā)性酸類、酯類、芳香環(huán)類等。煙草中精油含量極低，煙葉中約為0.1%左右，目前煙草精油主要作為增香劑反添加于煙草中彌補降焦處理而損失的香味，關于煙草精油其他方面的應用研究較少。Stojanovic等研究發(fā)現(xiàn)煙草精油對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌有一定的抑制作用。張春濤等通過超臨界萃取氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法對煙草精油的化學成分進行分析，共分離鑒定出共60多種化學成分。

3.4煙草蛋白

煙草中的蛋白質(zhì)含量十分豐富，如白肋煙其蛋白質(zhì)含量高達20.48%。煙草中的蛋白質(zhì)包含兩類，一類為可溶性蛋白，另一類為不可溶性蛋白，其中可溶性蛋白是由葉綠體蛋白和其他可溶性蛋白質(zhì)的復合物組成。FⅠ蛋白對肝病引起的腦功能障礙、降低血清膽固醇有一定的治療作用。煙草中蛋白質(zhì)是煙株生長發(fā)育過程中的重要物質(zhì)基礎，成熟煙葉中蛋白質(zhì)含量的高低嚴重影響煙草的品質(zhì)。煙草蛋白除了具有這些基本功能外，還可作為原料生產(chǎn)蛋白食品、功能性食品、醫(yī)藥學研究輔助材料等。例如，有研究者認為煙葉蛋白所含的氨基酸種類豐富，可制成人造奶油。硒是人體的重要微量元素之一，補充硒蛋白可減少人體因缺硒造成的多種疾病，煙葉中的硒蛋白已被制成多種保健食品用以提高人體的免疫力。

4肥料能源的開發(fā)應用

煙草在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量煙草秸稈，既不適用做飼料，也不能直接還田，因此研制煙草秸稈生物有機肥是近年來的研究方向。施河麗等采用煙草秸稈生物有機肥對土壤進行改良，通過試驗證明施用有機肥1 500～3 000kg·hm-2改良土壤效果較好。煙草秸稈還可以替代煤、石油、天然氣等不可再生資源作為能源物質(zhì)，崔志軍等、郭仕平等對煙草秸稈氣化代替煤炭烘烤煙葉進行了研究，發(fā)現(xiàn)此方法既可節(jié)約煤炭資源，同時也提高烘烤煙葉的品質(zhì)。煙草秸稈中半纖維素、木質(zhì)素含量較高，灰分含量較低，經(jīng)過特殊工藝處理可制成活性炭。柏松等通過自制工藝生產(chǎn)煙草活性炭，電鏡結果顯示，活性炭存在豐富的孔隙結構，具有較好的吸附能力。

結語

煙草活性物質(zhì)的研究對進一步開發(fā)利用煙草奠定了堅實的基礎，煙堿和煙草茄尼醇作為重要的藥物中間體已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和應用，煙株、煙葉及其提取物、煙草秸稈等將為醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、生物化學、能源等方面提供原材料，為人類的生產(chǎn)、生活、研究作出巨大貢獻。

參考文獻：

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