白肋煙煙堿轉(zhuǎn)化率與TSNA含量及煙葉評吸質(zhì)量的關(guān)系

向修志，李宗平，覃光炯，陳茂勝，彭 灝，楊麗萍（.恩施州煙草公司恩施市煙葉公司，湖北 恩施 445000；.湖北省煙草科學(xué)研究院，中國煙草白肋煙試驗(yàn)站，湖北 武漢 430030）

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白肋煙煙堿轉(zhuǎn)化率與TSNA含量及煙葉評吸質(zhì)量的關(guān)系

向修志1，李宗平2，覃光炯2，陳茂勝2，彭 灝2，楊麗萍2
（1.恩施州煙草公司恩施市煙葉公司，湖北 恩施 445000；2.湖北省煙草科學(xué)研究院，中國煙草白肋煙試驗(yàn)站，湖北 武漢 430030）

摘 要：為進(jìn)一步明確白肋煙煙堿轉(zhuǎn)化對煙草特有亞硝胺（TSNA）及煙葉感官評吸質(zhì)量的影響，以不同煙堿轉(zhuǎn)化率類型的白肋煙品系為材料，進(jìn)行了生物堿、TSNA含量檢測和原煙感官質(zhì)量評吸。結(jié)果表明：低轉(zhuǎn)化（LC）品系生物堿以煙堿為主，高轉(zhuǎn)化（HC）品系則以降煙堿為主，LC品系比HC品系煙堿含量高107.78%，降煙堿含量則減少93.74%，煙堿轉(zhuǎn)化率下降93.28%。HC品系以亞硝基降煙堿（NNN）含量為主，LC品系以亞硝基新煙草堿（NAT）為主，LC品系的NNN和TNSA總量分別比HC品系下降86.43%和66.61%，但NAT和4-（甲基亞硝胺）-1-（3-毗啶）-1-丙酮（NNK）、亞硝基假木賊堿（NAB）含量及其占TSNA總量的比例高于HC。LC品系的原煙感官評吸質(zhì)量在香型風(fēng)格、雜氣等方面均優(yōu)于HC品系，HC品系怪味突出。TSNA總量、NNN與降煙堿及煙堿轉(zhuǎn)化率呈正向直線相關(guān)，與煙堿存在負(fù)向?qū)?shù)相關(guān)；NNK與煙堿的存在正向相關(guān)、與降煙堿及煙堿轉(zhuǎn)化率存在負(fù)向?qū)?shù)相關(guān)；與降煙堿的相關(guān)系數(shù)均大于轉(zhuǎn)化率和煙堿。為此認(rèn)為，積極選育和推廣種植煙堿轉(zhuǎn)化率低的LC品系，是降低白肋煙TSNA含量和提高煙葉品質(zhì)的有效措施，同時兼顧對NNK、NAB及NAT的選擇與控制亦很有必要。

關(guān)鍵詞：白肋煙；生物堿；煙堿轉(zhuǎn)化；亞硝胺；感官質(zhì)量

煙草特有亞硝胺（TSNA）是影響人體健康的主要有害物質(zhì)之一。在目前已鑒定出的8種TSNA中，以亞硝基降煙堿（NNN）、亞硝基新煙草堿（NAT）、亞硝基假木賊堿（NAB）和4-（甲基亞硝胺）-1-（3-毗啶）-1-丙酮（NNK）含量最高。其中，NNN和NNK對人體具有明顯的致癌活性［1-3］。生物堿和亞硝胺是TSNA生物合成的直接前體物，煙堿、降煙堿、新煙堿和假木賊堿在硝酸還原酶的作用下分別與亞硝酸發(fā)生反應(yīng)生成NNK、NNN、NAT和NAB。降煙堿主要由煙堿脫去甲基而形成，通常以降煙堿與生物堿的比例來判斷煙堿去甲基能力的強(qiáng)弱，即煙堿轉(zhuǎn)化率。普通煙草（N. tabacum）受雙隱性基因型（ctctcscs）控制而不具有煙堿去甲基能力，但在長期種植中，少數(shù)植株發(fā)生基因突變，提高了煙堿轉(zhuǎn)化能力，導(dǎo)致煙株群體煙堿含量顯著降低，降煙堿含量大幅增加，以白肋煙等晾曬煙較為突出。因此，人們通常把減少煙堿向降煙堿的轉(zhuǎn)化以及降低降煙堿含量作為控制和減少TSNA的有效措施［2-3］。

國內(nèi)外在TSNA的形成和積累及與前體物的關(guān)系等方面的研究已有不少報道。Chamberlain等［4］認(rèn)為煙堿與降煙堿的比值與不同烤煙中NNN含量無顯著的相關(guān)性，但煙草總生物堿與調(diào)制煙草中NNN含量正相關(guān)，NNN的含量隨降煙堿含量的增加而增加。Mirjana等［5］發(fā)現(xiàn)烤煙NC95中的NNN含量隨煙草生物堿總量的增加而增加，降煙堿和NNN之間的相關(guān)系數(shù)為0.950 0，新煙草堿和NAT之間的相關(guān)系數(shù)為0.760 0。我國學(xué)者史宏志等［6］報道，我國煙葉和卷煙中的TSNA含量與降煙堿含量呈顯著正相關(guān)，其中NNN與降煙堿的相關(guān)性最大，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.863 3。

研究旨在通過對白肋煙不同轉(zhuǎn)化率類型材料的煙堿轉(zhuǎn)化率、TSNA含量檢測及原煙感官質(zhì)量評吸，進(jìn)一步分析煙堿轉(zhuǎn)化率、降煙堿含量與TSAN含量、感官質(zhì)量的關(guān)系，為深入開展以降低TSNA含量為目標(biāo)的白肋煙新品種選育和品種改良研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

8份白肋煙單株選擇品系、2份無分離雜合F1組合，按煙堿轉(zhuǎn)化率的高低分為HC品系（高轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化率＞50%）、MC品系（中轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化率20%～50%）和LC品系（低轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化率＜5%）3組。

HC品系：A（B21-5-10）、B（B37-4-20-15）和C（B37-4-9-20）。

LC品系：D（B21-30-13-19）、E（B21-30-10-3）、F（B37-4-19-5）、G（B37-4-7-10）、H（MsB21-12 -30-10-3）和I［（304×LAB21）F1］。

MC品系：J［（304×LAB21）F1］。

1.2 材料種植

試驗(yàn)在湖北省煙草科學(xué)研究院恩施良種繁育基地進(jìn)行。每份材料種植50株，田間一次重復(fù)順序排列。種植規(guī)格1.2 m×0.55 m，施純氮量187.5 kg/hm2，N︰P2O5︰K2O為1︰1.5︰2，初花打頂，留葉數(shù)22片，成熟采收。其他生產(chǎn)栽培技術(shù)參照白肋煙煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程執(zhí)行。

1.3 取樣及樣品處理方法

在煙株團(tuán)棵期，每株取由下至上第7、第8葉位定型葉2片，按單株編號掛牌上繩，葉面葉背噴霧300倍的乙烯利，保濕晾制5～7 d，待葉片完全變黃后烘干制樣，進(jìn)行生物堿含量及煙堿轉(zhuǎn)化率檢測。

根據(jù)團(tuán)棵期取樣檢測結(jié)果，拔出材料中的轉(zhuǎn)化率變異株，平行法選取20株按常規(guī)生產(chǎn)技術(shù)打頂，成熟整株晾制。晾制結(jié)束后，每株取由下至上第14～15葉位、第19～20葉位各2片，每片葉的一半制成混合粉末樣品，用于生物堿檢測和TSNA檢測；另一半葉制成煙絲用于感官質(zhì)量評吸。

1.4 檢測方法

1.4.1 生物堿測定 由湖北省煙草科學(xué)研究院化驗(yàn)檢測中心按Burton等［7］介紹的方法進(jìn)行測定，采用Agilent 7890A氣相色譜儀及FID檢測器測定煙堿及降煙堿含量，根據(jù)測定結(jié)果計算煙堿轉(zhuǎn)化率，計算公式：煙堿轉(zhuǎn)化率=［降煙堿含量/（煙堿含量+降煙堿含量）］×100%

1.4.2 TSNA檢測 參照上海煙草集團(tuán)按照劉萬峰等［8］介紹的方法，采用Agilent 6460A三重四級桿液質(zhì)聯(lián)用儀測定4種TSNA含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 各品系不同部位煙葉生物堿及煙堿轉(zhuǎn)化率分析

表1 各品系不同部位生物堿含量及煙堿轉(zhuǎn)化率比較

根據(jù)煙株團(tuán)棵期下部葉誘導(dǎo)處理煙堿轉(zhuǎn)化率結(jié)果，剔除各品系中的轉(zhuǎn)化突變株，正常晾制后的煙葉進(jìn)行第二次生物堿檢測，不同品系間比較結(jié)果如表1。由表1可知，各品系平均煙堿含量由高到低依次為LC＞MC＞HC，降煙堿及煙堿轉(zhuǎn)化率由高到低依次為HC＞MC＞LC。HC品系的轉(zhuǎn)化率大于50%，MC和LC品系的煙堿含量高于降煙堿。LC品系的煙堿含量比HC品系高107.78%，降煙堿含量減少93.74%，煙堿轉(zhuǎn)化率下降93.28%；MC品系的煙堿含量比高轉(zhuǎn)化HC品系增加32.47%，降煙堿含量減少59.76%，煙堿轉(zhuǎn)化率下降49.77%。

不同部位比較，LC品系中部葉煙堿含量比HC增加101.82%，上部葉增加113.73%；降煙堿含量中部葉LC比HC則下降95.18%，上部葉下降92.29%；煙堿轉(zhuǎn)化率亦表現(xiàn)相同的趨勢。

2.2 不同品系各部位煙葉TSNA含量的比較

從表2中可以看出，不同轉(zhuǎn)化率類型的4種TSNA含量及占TSNA總量的比例不同。HC品系以NNN為主，占TSNA總量的85%以上，其次是NAT占13%左右，NNK和NAB所占比例均1%以下。LC品系則NAT為主占TSNA總量的55%以上，其次是NNN 占35%左右，NAB和NNK所占比例均介于2.68%～5.60%。LC中部葉NNN含量和TSAN總量比HC下降了87.37%和66.97%，上部葉下降了85.49%和66.25%。LC與HC品系相比，LC的NAT、NAB 和NNK含量分別增加了44.18%～46.57%、86.05%～113.51%和150.88%～166.67%。MC品系的TSNA含量以及四種TSNA占TSNA總量的比例均介于HC和LC之間，與HC品系的差異和增減幅度小于LC。

表2 不同品系各部位煙葉TSNA含量比較

2.3 生物堿含量及煙堿轉(zhuǎn)化率與TSNA關(guān)系分析

由表3可知，TSNA總量主要受降煙堿含量和煙堿轉(zhuǎn)化率的影響，與兩者均呈正向直線相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.962 1和0.949 0；與煙堿含量存在負(fù)向?qū)?shù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)0.759 4。NNN與降煙堿及煙堿轉(zhuǎn)化率呈正向直線相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.981 7和0.975 9；與煙堿存在負(fù)向?qū)?shù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)0.803 7；原因是降煙堿是NNN主要前體物，而降煙堿的含量又主要取決于煙堿轉(zhuǎn)化率的高低。NAT的前體物是新煙草堿，因此與煙堿、降煙堿及煙堿轉(zhuǎn)化率相關(guān)性不大。NAB前體物是假木賊堿，但與煙堿、降煙堿及煙堿轉(zhuǎn)化率相關(guān)系數(shù)大于NAT。NNK與煙堿的存在正向相關(guān)、與降煙堿及煙堿轉(zhuǎn)化率存在負(fù)向?qū)?shù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.585 2、0.887 1和0.877 9。

進(jìn)一步分析4種TSNA及其總量間的關(guān)系，結(jié)果如表4所示。由表4可知，NNN對TSNA總量影響最大，呈正向直線相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.987 0；其次是NNK，呈負(fù)向直線相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.739 8； NNN與NNK呈負(fù)向直線相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.786 9；NAB與NNK呈正向直線關(guān)系，相關(guān)系數(shù)0.7733；NAT與TSNA總量和其他3種TSNA的相關(guān)系數(shù)較小。

表3 生物堿及煙堿轉(zhuǎn)化率與TSNA關(guān)系分析

表4 4種TSNA相互關(guān)系分析

2.4 不同品系原煙感官評吸結(jié)果

表5 不同品系原煙感官評吸結(jié)果

原煙感官評吸質(zhì)量是煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的集中綜合體現(xiàn)。不同煙草類型、不同品種感官評吸質(zhì)量風(fēng)格迥異。從表5可以看出，LC品系在香型風(fēng)格程度、香氣量、香氣濃度、雜氣、勁頭及質(zhì)量檔次等多方面優(yōu)于HC和MC品系，由于HC及MC降煙堿含量較高，鼠臭味明顯，嚴(yán)重影響煙葉質(zhì)量。

3 結(jié)論與討論

LC與HC品系煙葉的生物堿含量、4種TSNA及其總量、原煙感官評吸質(zhì)量均存在較大差異。由于HC品系50%以上的煙堿轉(zhuǎn)化為降煙堿，降煙堿成為主要生物堿，改變了普通煙草以煙堿含量為主的基本特征。同時，NNN含量隨降煙堿含量的增加而大幅上升，原煙感官評吸中亦表現(xiàn)出明顯的“怪味”，嚴(yán)重影響煙葉品質(zhì)和安全性。與前人研究結(jié)果一致。原煙感官評吸中的“怪味”是否如報道所言為降煙堿氧化形成麥斯明或是?；纬甚；禑焿A產(chǎn)生的堿味和鼠臭味［9］，還有待進(jìn)一步證實(shí)。LC品系保持了煙葉原有的煙堿含量，降煙堿含量、煙堿轉(zhuǎn)化率及NNN含量大幅度下降，原煙感官評吸質(zhì)量和安全性得到明顯提高。與已報道的大多數(shù)結(jié)果一致［10-13］，但與程森等［14］煙堿轉(zhuǎn)化率與感官質(zhì)量沒有顯著相關(guān)關(guān)系的結(jié)論相悖。

TSNA總量和NNN與降煙堿及煙堿轉(zhuǎn)化率呈正向直線相關(guān)，與煙堿存在負(fù)向?qū)?shù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)由高到低依次為降煙堿＞轉(zhuǎn)化率＞煙堿，與報道結(jié)果基本一致。各品系的TSNA含量表現(xiàn)出隨煙堿轉(zhuǎn)化率變化而變化，其中NNN含量呈HC＞MC＞LC的趨勢，NAT、NNK、NAB含量則呈LC＞MC＞HC的趨勢。進(jìn)一步證實(shí)了前人在亞硝酸含量相對穩(wěn)定的條件下，生物堿含量的差異對TSNA的形成起決定性的作用的結(jié)論［15］。由于煙堿、降煙堿、新煙堿和假木賊堿分別是NNK、NNN、NAT和NAB的主要前體物，在煙堿向降煙堿轉(zhuǎn)化得到控制后，LC的煙堿含量大幅增加，導(dǎo)致NNK含量提高很好理解，但NAT和NAB含量的增加似乎說明，隨轉(zhuǎn)化率和降煙堿的下降，可能促進(jìn)了新煙堿和假木賊堿的形成與積累。這與前人研究的具有不同煙堿轉(zhuǎn)化能力的煙葉之間，NAT、NNK、NAB含量沒有顯著差異，主要由亞硝胺含量水平所決定的結(jié)論不一致，其原因和機(jī)理有待進(jìn)一步探索。

綜上所述認(rèn)為，在白肋煙生產(chǎn)中，選育、改良和推廣生物堿含量及煙堿轉(zhuǎn)化率低的品種，對降低煙草特有亞硝胺，特別是降低對人體健康影響最大的NNN含量是切實(shí)有效的?？紤]到TSNA在形成與積累過程中的復(fù)雜性［16-18］，同時兼顧對NNK、NAB及NAT的選擇，并輔之降低氮肥用量、改善調(diào)制條件等措施，亦很有必要。

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（責(zé)任編輯：成 平）

中圖分類號：TS424

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-060X（2016）06-0077-05

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.06.025

收稿日期：2016-04-07

基金項(xiàng)目：湖北省煙草公司項(xiàng)目（027Y2011-055）

作者簡介：向修志（1967-），男，湖北恩施州人，農(nóng)藝師，主要從事煙草科研與煙葉生產(chǎn)工作。

通訊作者：李宗平

The Relationship of Nicotine Conversion Rate to TSNA Content and to Smoking Quality of Burley Tobacco

XIANG Xiu-zhi1，LI Zong-ping2，QIN Guang-jiong2，CHEN Mao-sheng2，PENG Hao2，YANG Li-ping2
（1. Enshi tobacco companies Enshi tobacco company， Enshi 445000， PRC； 2. Tobacco Research Institute of Hubei Province，Burley Tobacco Experimental Station of CNTC， Wuhan 430030， PRC）

Abstract:To study the effect of nicotine conversion rate on TSNA Content and Smoking Quality of burley tobacco， taking different types of nicotine conversion strain of burley tobacco as materials， the alkaloid and TSNA content were detected， and sensory quality of raw tobacco smoking were tested. The results showed that LC strains mainly nicotine alkaloids， HC strain was mainly nornicotine， nicotine content than HC strain LC lines high 107.78%， content of nornicotine decreased 93.74% ， nicotine conversion rate decreased 93.28%.HC strains with NNN-based， LC strains of NAT-based， LC strains NNN and total TNSA than HC strains respectively decreased 86.43% and 66.61%， but NAT， NNK， NAB content and the proportion of TSNA was higher than HC. LC strains of raw tobacco smoking sensory quality in terms of favor style， impurity gases and other miscellaneous lines were better than HC， HC strains highlight the smell. The total amount of TSNA， NNN associated with nornicotine and nicotine conversion rate was straight forward， the negative logarithm associated with the presence of nicotine； NNK positively correlated with nicotine， and had a negative logarithmic correlation with nornicotine and nicotine conversion； the correlation coeffcient were greater than the conversion rate and nicotine. Therefore， it is effective to reduce the content of TSNA of burley tobacco and improve the quality of tobacco leaves by selecting and planting low nicotine conversion rates of LC strains ， and it is necessary to choice and control contents of NNK， NAB and NAT .

Key words:burley tobacco； alkaloid； nicotine to nornicotine conversion； TSNA； sensory quality