米糠中有效成分的提取分離及其對煙草抑芽活性研究

廖勇 公瑞芝 刁朝強(qiáng) 周建云 黃寧 王博 李培強(qiáng) 王秀國

摘要 為減少化學(xué)抑芽劑在煙草上的使用，降低煙葉農(nóng)藥殘留風(fēng)險，研究了從米糠中提取C16-C18和C20-C22活性成分制備煙草抑芽劑，并就其對煙草腋芽抑制效果進(jìn)行研究。結(jié)果表明，米糠提取物制備的2種活性成分具有較好的抑芽效果，施藥20 d后，抑芽效果顯著高于二甲戊靈處理，抑芽率分別為87.80%、88.20%，且制備的2種抑芽劑對煙草外觀質(zhì)量和品質(zhì)不會產(chǎn)生影響。

關(guān)鍵詞 植物源;米糠;煙草;抑芽劑;抑芽率

中圖分類號 S 572文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2022）04-0024-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.04.007

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Study on Extraction and Separation of Effective Components from Rice Bran and Its Bud-inhibiting Activity to Tobacco

LIAO Yong1，GONG Rui-zhi2，DIAO Zhao-qiang1 et al （1.Guizhou Tobacco Company Guiyang Branch，Guiyang，Guizhou 550025;2.Institute of Tobacco Research of CAAS，Qingdao，Shandong 266101）

Abstract In order to reduce the use of chemical bud inhibitors on tobacco and to reduce the risk of pesticide residues in tobacco leaves，we studied the preparation of two active C16-C18 and C20-C22 from rice bran to prepare tobacco bud inhibitors，and studied their inhibitory effects on tobacco axillary buds.The result showed that the two active ingredients prepared by rice bran extract had better inhibitory effects on the buds.After 20 days of application，the inhibitory effect was significantly higher than that of pendimethalin treatment，with the inhibitory rate of 87.80% and 88.20% respectively.Moreover，the two bud inhibitors had no effects on the appearance and quality of tobacco.

Key words Plant-derived;Rice bran;Tobacco;Bud inhibition;Inhibition rate

煙草是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物[1]，據(jù)統(tǒng)計2018年全國煙草種植面積約為105.786萬hm2，雖然種植面積少，但是帶來的經(jīng)濟(jì)效益卻逐年增加，2019年煙草行業(yè)上繳的財政稅收達(dá)到了11 770億元，占國家財政收入的6%～7%，為國家和地方財政增收和經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。

在煙草種植中，為了讓煙草上部葉生長良好，采用打頂來抑制頂端優(yōu)勢是一項(xiàng)必須進(jìn)行的工作[2-3]，打頂可去除頂端優(yōu)勢，阻斷同化物質(zhì)向生殖器官轉(zhuǎn)移，使光合產(chǎn)物向葉片內(nèi)分配，增加葉片干物質(zhì)的積累，提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量。然而打頂后植物內(nèi)生長素會促進(jìn)腋芽的生長，進(jìn)一步消耗煙株養(yǎng)分，影響煙株的增產(chǎn)保質(zhì)[4]。研究發(fā)現(xiàn)，打頂后不進(jìn)行抹杈的煙草，每天平均損失近1%的產(chǎn)量[5];束鴻烈等[6]發(fā)現(xiàn)未經(jīng)抹杈的煙株會加重蟲害發(fā)生和病害侵染，所以打頂后進(jìn)行徹底抹杈是保證煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量的一項(xiàng)重要舉措。

煙株腋芽萌發(fā)力強(qiáng)，抹掉后會很快再生[7]，人工抹杈雖然可行，但需要重復(fù)抹杈，一般7 d需要抹杈1次，導(dǎo)致操作耗時耗力，且操作過程中頻繁接觸不同煙株容易傳播煙草疾病，增加病蟲害發(fā)病率。20世紀(jì)40年代，人們意識到人工抹杈帶來的負(fù)面影響，因此抑芽劑應(yīng)運(yùn)而生[8]。20世紀(jì)40年代末期，美國北卡羅來納州立大學(xué)發(fā)現(xiàn)吲哚乙酸對煙草腋芽具有抑制作用[9]，開啟了從生長素到化學(xué)制劑抑芽劑發(fā)展的征程?，F(xiàn)在市面常見的抑芽劑有氟節(jié)胺、二甲戊靈和仲丁靈，化學(xué)抑芽劑具有操作簡單且1次施藥就可以達(dá)到抑芽效果的優(yōu)勢[10]。但煙草作為一種吸食性產(chǎn)品，降低抑芽劑農(nóng)

殘超標(biāo)風(fēng)險、提高煙草的吸食安全性顯得尤為重要[11]。在當(dāng)前綠色發(fā)展新形勢下，開發(fā)基于植物源先導(dǎo)化合物的綠色抑芽劑[12-13]是搶占我國煙草綠色發(fā)展競爭制高點(diǎn)的迫切需求。米糠是稻谷加工的副產(chǎn)品[14]，含有豐富的功能性成分，如脂肪、蛋白質(zhì)、多糖、纖維等是多種功能性天然產(chǎn)物的來源，每年全世界產(chǎn)生米糠約為0.15億t，因此研究米糠的加工具有堅(jiān)實(shí)的原料基礎(chǔ)[15]。鑒于此，筆者對米糠進(jìn)行提取分離純化，在米糠提取物中分離出C16-C18和C20-C22活性成分，分別制備抑芽劑，驗(yàn)證其抑芽效果，以期得到天然、無污染、無殘留的新型抑芽劑。

1 材料與方法

1.1 米糠的提取試驗(yàn)

1.1.1 試驗(yàn)材料。供試材料包括米糠蠟糊、蒸餾水、氫氧化鈉、丙酮、氯化鈣、乙醇、甲醇、平平加。

1.1.2 精制糠蠟的制備。在高速攪拌下將米糠蠟糊與丙酮混合，直至蠟糊完全分散。將混合液進(jìn)行離心處理，得到含有少量溶劑的固體糠蠟，將糠蠟放入干燥器干燥備用。

1.1.3 糠蠟的提純分離。精確稱取糠蠟1 g，加入3倍體積的蒸餾水，加熱使糠蠟完全熔化，加入10倍體積的10% NaOH溶液，加熱回流10 h，保溫36 h，加入CaCl2飽和水溶液，反應(yīng)2 h，用熱水洗至中性，烘干。用丙酮索式提取16 h，收集索式提取液，室溫下析出晶體，過濾后60 ℃烘干。將得到的產(chǎn)物柱層析分離，得到2種主要物質(zhì)，其碳鏈為C16-C18和C20-C22共2種活性成分。

1.1.4 抑芽劑的制備。通過試驗(yàn)，得到一種合適的試劑配方，即米糠中提取的活性成分5%，乙醇10%～20%，甲醇4%～5%，平平加6%～8%，余量為水，配方中所有物質(zhì)的百分含量之和為100%。

1.2 抑芽試驗(yàn)

1.2.1 試驗(yàn)材料。供試煙草品種為云煙85號，試驗(yàn)在山東省臨沂市沂水縣進(jìn)行。供試藥劑包括C16-C18制劑（以編號A表示）、C20-C22制劑（以編號B表示），對照藥劑為33%二甲戊靈乳油（德國巴斯夫股份有限公司）、25%氟節(jié)胺乳油（浙江禾田農(nóng)藥化工有限公司）。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計。試驗(yàn)共設(shè)計9個處理，具體見表1。每組處理50株煙，隨機(jī)區(qū)組排列。選擇煙株50%花開時期打頂，

同時抹去2 cm以上的腋芽，并于打頂后24 h內(nèi)進(jìn)行施藥，藥液用量均為20 mL/株，采用杯淋法施藥。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計。每小區(qū)隨機(jī)選擇20株煙草，分別在施藥后的10、20、30和40 d調(diào)查有效芽數(shù)（超過2 cm 的活芽），采活芽稱重，計算抑芽率和抑芽效果。依據(jù)以下公式計算抑芽率和抑芽效果。

抑芽率=（對照區(qū)芽數(shù)-處理區(qū)芽數(shù)）∕對照區(qū)芽數(shù)×100%

抑芽效果=（對照區(qū)芽重-處理區(qū)芽重）∕對照區(qū)芽重×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對煙草腋芽的影響

2.1.1 施藥后不同處理煙株腋芽生長情況。米糠提取物制備的2種活性成分具有較好的抑芽效果。從圖1可以看出，2種制劑稀釋5倍且施藥后10～20 d處理的腋芽較小，幾乎不影響煙株上部葉的生長;施藥后30 d制劑開始失去抑芽效果，腋芽處于生長期，快速生長;施藥后40 d腋芽生長明顯，達(dá)到25 cm。2種制劑的抑芽效果略遜于氟節(jié)胺，但通過與圖1中對照M～P的對比顯示，2種制劑對腋芽均具有一定的抑制效果。

2.1.2 不同處理對煙草腋芽抑芽率的影響。統(tǒng)計各煙株芽數(shù)，得出不同處理抑芽劑的抑芽率，可以看出A、B 2種抑芽劑對煙草的腋芽均具有一定的抑制效果。由表2可知，抑芽劑A稀釋5和10倍處理的抑芽率在施藥后10 d均達(dá)到100%，高于市場常用抑芽劑二甲戊靈稀釋50倍（85.20%）和氟節(jié)胺稀釋100倍（86.40%）的抑芽率;抑芽劑B稀釋5和10倍施藥后10 d的抑芽率分別為100%和60.00%。抑芽劑B在稀釋10倍時的有效含量不足以抑制腋芽的生長。施藥后20 d，抑芽劑A稀釋5倍處理的抑芽率為87.80%，稀釋10倍時抑芽率為78.40%;抑芽劑B稀釋5倍處理的抑芽率為88.20%，仍高于其他各處理的抑芽劑，但稀釋10倍的抑芽率降低至41.90%。施藥后30 d，A和B抑芽劑稀釋5倍的抑芽率分別為73.40%和70.30%，低于同期的二甲戊靈稀釋50倍（93.80%）和氟節(jié)胺稀釋100倍（92.20%）的抑芽率。施藥后40 d，抑芽劑A和B稀釋5倍的抑芽率分別為50.00%和49.10%，遠(yuǎn)低于二甲戊靈和氟節(jié)胺處理的抑芽率。綜上所述，制備的米糠抑芽劑雖然對煙草腋芽具有一定的抑制效果，相較于二甲戊靈和氟節(jié)胺，其持效期較短，僅可維持約30 d，但基本滿足煙草生長采收的周期的需要。

2.1.3 不同處理對煙草腋芽抑芽效果的影響。通過采樣統(tǒng)計各煙株腋芽，稱取鮮芽重，得出不同處理抑芽劑的抑芽效果，見表3。由表3可知，抑芽劑A稀釋5和10倍且施藥后10 d的抑芽效果達(dá)到100%;施藥后10 d的抑芽劑B稀釋5和10倍的抑芽效果分別達(dá)到100%和92.10%，2種抑芽劑在施藥后10 d的抑芽效果均高于二甲戊靈稀釋50倍（88.62%）和稀釋100倍（90.74%）及氟節(jié)胺稀釋100倍（88.62%）和稀釋200倍（82.54%）的處理。施藥后20 d，抑芽劑A稀釋5倍的抑芽效果為93.90%，高于二甲戊靈稀釋50倍的83.70%和稀釋100倍的71.40%，但低于氟節(jié)胺稀釋100倍（95.56%）和200倍（93.11%）處理;抑芽劑A稀釋10倍的抑芽效果為75.70%，高于二甲戊靈稀釋100倍的71.40%，低于氟節(jié)胺的抑芽效果。抑芽劑B施藥后20 d稀釋5倍的抑芽效果為71.80%，略高于二甲戊靈稀釋100倍的71.40%;抑芽劑B稀釋10倍的抑芽效果降為39.60%，低于二甲戊靈和氟節(jié)胺的抑芽效果，說明稀釋10倍的抑芽劑B在20 d基本失去抑芽效果。施藥后30 d，抑芽劑A稀釋5和10倍的抑芽效果分別為87.60%和87.40%，抑芽劑B稀釋5和10倍的抑芽效果分別為88.90%和38.50%，抑芽劑A、B的抑芽效果均低于二甲戊靈和氟節(jié)胺的抑芽效果，但抑芽劑A和稀釋5倍的抑芽劑B抑芽效果仍能達(dá)到87.40%。施藥后40 d，抑芽劑A、B的抑芽效果明顯低于二甲戊靈和氟節(jié)胺，這與試驗(yàn)中抑芽率的結(jié)果相一致。

2.2 不同處理對烤煙品質(zhì)的影響

由表4可知，抑芽劑A稀釋10倍處理和抑芽劑B稀釋5倍處理的烤煙重量低于對照;抑芽劑A稀釋10倍、抑芽劑B稀釋5倍和氟節(jié)胺稀釋200倍處理的中上等煙重量低于對照;抑芽劑A和氟節(jié)胺處理的中上等煙比例均低于對照。

2.3 不同處理對烤煙外觀質(zhì)量的影響

通過表5煙葉的外觀質(zhì)量對比，可以得出不同抑芽劑處理的煙株外觀質(zhì)量沒有太大的差異。相較于空白對照，除抑芽劑B稀釋10倍和氟節(jié)胺稀釋200倍的處理外，其余抑芽劑處理都會略微延長煙草成熟期，但是會降低烤煙的油度。

3 結(jié)論與討論

從米糠中分離提取純化2種不同碳鏈長度的活性成分（C16-C18和C20-C22）制備成煙草抑芽劑并進(jìn)行大田試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其對煙草的腋芽具有一定的抑制作用。其中C16-C18制備的抑芽劑稀釋5和10倍時均具有較好的抑芽效果，C20-C22制備的抑芽劑稀釋5倍時也具有較好的抑芽效果，但稀釋10倍時的抑芽效果較差，這可能是由于與C16-C18相比，C20-C22抑芽活性較低導(dǎo)致，加大有效成分用量可達(dá)到理想的抑芽效果。2種抑芽劑持效期大約為30 d，基本可以維持打頂至煙葉采收的時間跨度。這2種抑芽劑在施藥前14 d抑芽效果優(yōu)于二甲戊靈和氟節(jié)胺，在20 d后抑芽效果低于二甲戊靈和氟節(jié)胺，原因可能是C16-C18和C20-C22具有觸殺效果，不具有內(nèi)吸性，表現(xiàn)為前期效果好;隨著施藥時間的延長，附著在腋芽處的活性成分被沖刷或降解，濃度降低，失去抑芽效果。

為了使抑芽劑更符合實(shí)際生產(chǎn)的需要，下一步應(yīng)考慮將有效成分進(jìn)行化學(xué)改性，增強(qiáng)內(nèi)吸性以保證抑芽劑較長時間穩(wěn)定的發(fā)揮藥效，另一種途徑是改變制劑性質(zhì)，加強(qiáng)制劑的附著性和滲透性，減少農(nóng)藥損失及對環(huán)境的污染。研究人員應(yīng)以新的農(nóng)藥安全觀為導(dǎo)向謀發(fā)展，努力實(shí)現(xiàn)綠色、精準(zhǔn)、高效的農(nóng)藥制備。

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