賀州曬黃煙主要生物堿含量與其評吸質(zhì)量的相關(guān)性研究

王麗麗，湯朝起，王以慧，竇玉青，曹建敏，張義志，丁睿，王允白

1 農(nóng)業(yè)部煙草類作物質(zhì)量控制重點實驗室，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，山東省青島市嶗山區(qū)科苑四路11號，266101；

2 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京市海淀區(qū)中關(guān)村南大街12號，100081；

3 上海煙草集團有限責(zé)任公司，上海市楊浦區(qū)長陽路717號，200082；

4 山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，山東省濟南市將軍路171號，250013

煙草生物堿是一類特殊的含氮有機堿性物質(zhì)，它不僅是煙草重要的品質(zhì)要素，而且規(guī)定了煙草作為一種商品的特質(zhì)[1]。煙草栽培品種中主要生物堿有：煙堿、降煙堿、新煙草堿和假木賊堿[1-3]。生物堿的含量和組成比例是煙葉的重要質(zhì)量要素，直接影響煙草制品的生理強度、煙氣特征和安全性[3]。目前，學(xué)者對生物堿的研究重點主要是烤煙和白肋煙[4-15,17]，對曬黃煙生物堿的研究局限于含量和組成[1,16]，對曬黃煙生物堿含量與評吸質(zhì)量關(guān)系的研究報道較少。

賀州是廣西壯族自治區(qū)曬黃煙生產(chǎn)主產(chǎn)區(qū)，也是我國曬黃煙主產(chǎn)區(qū)之一，具有優(yōu)質(zhì)曬黃煙生產(chǎn)所需的優(yōu)越的自然生態(tài)條件和社會基礎(chǔ)。賀州曬黃煙煙葉品質(zhì)優(yōu)良，受到許多卷煙工業(yè)企業(yè)的認可和青睞，在多種名優(yōu)卷煙配方中使用。本文研究了賀州曬黃煙煙葉主要生物堿含量的差異及與其評吸質(zhì)量的相關(guān)性，以期為明確特色，提高可用性提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1 實驗材料 2011年在賀州曬黃煙主要產(chǎn)區(qū)的8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)采集曬黃煙樣品51個，其中上部（B2）、中部(C2)、下部(X1)煙葉各17個。煙葉抽去主脈，切絲，一部分卷制成無濾嘴卷煙，用于評吸，另一部分在60℃烘干后磨碎，過40目篩后裝袋待測。

1.1.2 實驗試劑 煙堿(純度≥98.0%)、降煙堿(純度≥95.0%)、假木賊堿(純度≥98.0%)和新煙草堿（純度≥98.0%）。正十六烷（純度≥98.5%），甲基叔丁基醚（純度≥99.0%），氫氧化鈉(純度≥96.0%），實驗用水為去離子水。

1.1.3 實驗儀器 Agilent 6890氣相色譜儀（帶FID檢測器）；BS224S型電子天平（d=0.1 mg）；LD5-2A型離心機；GL-88B型旋轉(zhuǎn)振蕩儀。

1.2 實驗方法

1.2.1 生物堿提取方法 準(zhǔn)確稱取0.2 g煙末（精確至0.0001 g）置于15 mL試管中，加入正十六烷內(nèi)標(biāo)溶液50 μL，10%NaOH溶液1.5 mL及甲基叔丁基醚3 mL，充分振蕩，室溫放置過夜后，吸取上層萃取液過濾膜，進GC分析。

1.2.2 感官評吸 評吸指標(biāo)由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所評吸委員會專家依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)YC/T138-1998和農(nóng)業(yè)部備案方法NY/YCT 008-2002進行評吸。

1.2.3 色譜條件 色譜柱：DB-5（ 60.0 m×320 μm，1 μm）；進樣口溫度：250 ℃，進樣量：1 μL，不分流進樣；檢測器：FID，檢測器溫度：300 ℃；載氣（N2）恒流，1.7 mL/min；助燃氣：空氣，350 mL/min，氫氣，40 mL/min；尾吹氣（N2）：10 mL/min；程序升溫：110 ℃下保持5 min，然后以10 ℃/min的速率升至185 ℃，保持0 min，最后以6 ℃/min的速率升至250 ℃，保持 10 min。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析主要運用 Excel2010和DPS v7.05軟件進行。總生物堿是指煙堿、降煙堿、假木賊堿、新煙草堿的總和；煙堿轉(zhuǎn)化率（%）=［降煙堿含量/（煙堿含量+ 降煙堿含量）］×100[6-10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 賀州曬黃煙煙葉主要生物堿含量與組成

主要生物堿含量描述統(tǒng)計結(jié)果見表1。表1表明，賀州曬黃煙煙葉主要生物堿含量的變異幅度較大，變異系數(shù)均超過22%；其中，降煙堿變異幅度最大。主要生物堿中煙堿含量最高，占總生物堿比例超過90%，且占比穩(wěn)定。賀州曬黃煙主要生物堿含量由高到低的排列順序是煙堿、新煙草堿、降煙堿和假木賊堿，占總生物堿含量的平均值分別是92.3%，4.45%，2.59% 和 0.624%。

煙堿向降煙堿的轉(zhuǎn)化可直接導(dǎo)致煙葉香味品質(zhì)的下降和煙葉中有害成分含量的增加。史宏志等[1，7]將煙堿轉(zhuǎn)化率大于5%的白肋煙煙株定為煙堿轉(zhuǎn)化株,后有研究[8-10]將此標(biāo)準(zhǔn)降低為2.5%-3%，但是目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對于曬黃煙還沒有進行這方面的研究。賀州曬黃煙煙堿轉(zhuǎn)化率在1.72% -3.86%之間，其中74.5%的曬黃煙煙堿轉(zhuǎn)化率低于3%，由此可以推斷賀州曬黃煙煙堿轉(zhuǎn)化能力較低，對煙葉香味品質(zhì)影響不大。

表1 賀州曬黃煙生物堿含量與組成

2.2 不同部位曬黃煙煙葉生物堿含量

對不同部位煙葉生物堿含量進行差異比較，結(jié)果見表2 。由表2 數(shù)據(jù)可知，主要生物堿及總生物堿含量均隨著部位的降低而減少。上部葉和中部葉主要生物堿含量（新煙草堿除外）和總生物堿含量差異顯著（P＜0.05），上部葉和下部葉、中部葉和下部葉的主要生物堿含量和總生物堿含量差異均達到0.01顯著水平，這表明，隨著煙葉部位的降低，煙葉主要生物堿和總生物堿含量的減小幅度在增大。煙堿轉(zhuǎn)化率也隨著煙葉部位的降低而減小，上部葉和下部葉差異達到0.01顯著水平，中部葉和下部葉差異達到0.05顯著水平。三個部位間，煙堿占總生物堿百分比（煙堿率）差異不大，均達到92%以上。

2.3 曬黃煙煙葉主要生物堿與評吸質(zhì)量的簡單相關(guān)分析和偏相關(guān)分析

表2 不同部位煙葉生物堿含量差異比較 （%）

表3 主要生物堿與評吸指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)

對賀州曬黃煙生物堿含量與評吸指標(biāo)分值進行簡單相關(guān)分析和偏相關(guān)分析，相關(guān)系數(shù)匯總于表3。從簡單相關(guān)分析可以看出，煙堿和降煙堿與評吸指標(biāo)中的刺激性和質(zhì)量檔次存在（極）顯著的負相關(guān)，與勁頭存在極顯著的正相關(guān)；進一步做偏相關(guān)分析可以看出煙堿與刺激性、質(zhì)量檔次和勁頭的偏相關(guān)沒達到顯著性，降煙堿與刺激性存在極顯著負相關(guān)，與勁頭存在極顯著正相關(guān)，這與簡單相關(guān)分析結(jié)果不完全一致，表明煙堿對刺激性、質(zhì)量檔次和勁頭的間接作用較大，直接作用較小，而降煙堿對刺激性和勁頭間接和直接作用都較大，對質(zhì)量檔次間接作用較大，直接作用較小。

在簡單相關(guān)中假木賊堿與刺激性存在極顯著的負相關(guān)，與勁頭存在極顯著的正相關(guān)；進一步做偏相關(guān)可以看出假木賊堿與余味和得分存在顯著正相關(guān)，與勁頭存在顯著負相關(guān)，與簡單相關(guān)分析結(jié)果不一致，這表明，假木賊堿對勁頭的間接和直接作用都較大，對余味和得分的直接作用較大，間接作用較小，對刺激性的間接作用較大，直接作用較小。

在簡單相關(guān)分析中新煙草堿除與勁頭存在極顯著正相關(guān)外，與其它評吸指標(biāo)均呈（極）顯著負相關(guān)性。在偏相關(guān)分析中新煙草堿除與雜氣相關(guān)性沒有達到顯著外，與其它評吸指標(biāo)的相關(guān)性均達到（極）顯著，與簡單相關(guān)分析的結(jié)果基本一致。

簡單相關(guān)分析中，四種生物堿與刺激性得分呈極顯著負相關(guān)，與勁頭得分呈極顯著正相關(guān)。由于感官評吸打分時刺激性得分與刺激性大小呈反比，即煙葉刺激性越大得分越低，所以，賀州曬黃煙煙葉刺激性和勁頭隨著生物堿含量的升高而增大。無論是簡單相關(guān)分析，還是偏相關(guān)分析，新煙草堿與香氣質(zhì)、香氣量、余味、雜氣、得分、質(zhì)量檔次的相關(guān)程度均高于其它生物堿，達到低度相關(guān)（0.3≤|r|＜0.5[18]），降煙堿與刺激性和勁頭的相關(guān)程度則高于其它生物堿，達到中度相關(guān)（0.5≤|r|＜0.8[18])，這說明新煙草堿和降煙堿與評吸質(zhì)量的相關(guān)性比較大。

2.4 曬黃煙煙葉主要生物堿與評吸質(zhì)量的逐步回歸分析和通徑分析

為進一步探明賀州曬黃煙主要生物堿與感官評吸質(zhì)量的相關(guān)性，將生物堿含量和評吸指標(biāo)分值做逐步回歸分析，并對回歸模型進行顯著性檢驗，均達到極顯著水平。建立生物堿：煙堿（X1）、降煙堿（X2）、假木賊堿（X3）和新煙草堿（X4）與評吸指標(biāo)：香氣質(zhì)（Y1）、香氣量（Y2）、余味（Y3）、雜氣（Y4）、刺激性（Y5）、得分（Y6）、質(zhì)量檔次（Y7）和勁頭（Y8）的逐步回歸方程如下所示：

引入各逐步回歸方程的主要生物堿有降煙堿、假木賊堿和新煙草堿，說明這三種生物堿與評吸質(zhì)量的相關(guān)性較大；在一定程度上，二者之間的相關(guān)性可以反映生物堿對評吸質(zhì)量的影響作用，因此，主要生物堿中，對評吸質(zhì)量影響較大的是降煙堿、假木賊堿和新煙草堿。逐步回歸方程的偏回歸系數(shù)數(shù)值的大小直接反映生物堿對評吸指標(biāo)的影響程度，在各評吸指標(biāo)的逐步回歸方程中，X3的偏回歸系數(shù)均最大，表明假木賊堿與各評吸指標(biāo)的相關(guān)性要大于其他生物堿，在一定程度上，假木賊堿對評吸質(zhì)量的影響要大于其他生物堿。

在逐步回歸分析的基礎(chǔ)上，進一步對生物堿含量和評吸指標(biāo)得分做通徑分析，直接通徑系數(shù)數(shù)值的大小可以反映生物堿對評吸質(zhì)量影響程度的大小，數(shù)值的正負可以反映生物堿對評吸質(zhì)量的影響是正效應(yīng)還是負效應(yīng)。從表4可以看出，各生物堿對煙葉香氣質(zhì)、余味、雜氣、得分和質(zhì)量檔次的影響作用為：假木賊堿〉從新煙草堿〉降煙堿；對香氣量的影響作用為：新煙草堿〉假木賊堿；對刺激性的影響作用為：降煙堿〉假木賊堿〉新煙草堿；對勁頭的影響作用為：降煙堿〉假木賊堿〉新煙草堿〉煙堿。其中，假木賊堿對各評吸指標(biāo)的影響均表現(xiàn)為正效應(yīng)；降煙堿和新煙草堿對勁頭的影響表現(xiàn)為正效應(yīng)，對其他評吸指標(biāo)的影響均表現(xiàn)為負效應(yīng)。

表4 主要生物堿與評吸指標(biāo)的直接通徑系數(shù)

主要生物堿中，降煙堿與刺激性和勁頭的直接通徑系數(shù)最大（見表4），表明降煙堿對曬黃煙煙葉的刺激性和勁頭的影響作用大于其他生物堿，這與簡單相關(guān)分析和偏相關(guān)分析結(jié)果一致；假木賊堿與香氣質(zhì)、余味、雜氣、得分和質(zhì)量檔次的直接通徑系數(shù)大于新煙草堿和這幾個評吸指標(biāo)的直接通徑系數(shù)，表明假木賊堿對評吸指標(biāo)中的香氣質(zhì)、余味、雜氣、得分和質(zhì)量檔次的影響作用大于新煙草堿，這與簡單相關(guān)分析和偏相關(guān)分析結(jié)果不一致，可能是由于假木賊堿含量較低，做相關(guān)分析時結(jié)果受到其他生物堿的干擾，具體原因還有待做進一步研究。

3 討論

本文研究的51個賀州曬黃煙樣品煙堿平均含量為2.94%，介于優(yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)要求的烤煙煙堿含量（1.5%-3.5%）和白肋煙煙堿含量（2.0%-4.5%）[1]范圍之間；總生物堿平均含量為3.19%，低于史宏志等[11]研究的白肋煙總生物堿平均含量（4.03%），高于烤煙總生物堿平均含量（2.56%）；煙堿占總生物堿的比例為90.6%-95.4%，略低于烤煙中煙堿占總生物堿的比例（94%-96%）[1]。賀州曬黃煙主要生物堿含量由大到小的依次是煙堿、新煙草堿、降煙堿和假木賊堿，這與程森等[12]，高志強等[13]研究的烤煙中主要生物堿含量規(guī)律一致，與廉蕓蕓等[14]、史宏志等[11]研究結(jié)果（烤煙）不完全一致；這主要是因為烤煙和曬黃煙是兩種不同的煙葉類型，煙葉生物堿含量存在一定的差異；煙葉采集自不同的產(chǎn)區(qū)，不同的生態(tài)環(huán)境、土壤類型和栽培措施等也會造成生物堿含量的差異。賀州曬黃煙煙堿轉(zhuǎn)化率在1.72% -3.86%之間，其中74.5%的曬黃煙煙堿轉(zhuǎn)化率低于3%，但是目前還沒有判定曬黃煙煙堿轉(zhuǎn)化株的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有待做進一步研究。

程森等[11]，高志強等[17]研究認為烤煙主要生物堿中煙堿對評吸質(zhì)量的影響最大，這與本研究結(jié)果不完全一致。賀州曬黃煙的煙堿含量僅與評吸指標(biāo)中的刺激性、質(zhì)量檔次和勁頭三個指標(biāo)的得分達到顯著相關(guān)，并且相關(guān)系數(shù)數(shù)值也沒有達到最大，這表明賀州曬黃煙主要生物堿中對評吸質(zhì)量影響最大的不是生物堿。通過簡單相關(guān)、偏相關(guān)和逐步回歸分析均能看出，賀州曬黃煙新煙草堿含量與其評吸質(zhì)量的相關(guān)性較大，降煙堿含量與煙葉刺激性和勁頭的相關(guān)程度大于其他生物堿；在逐步回歸分析中，假木賊堿與評吸質(zhì)量的相關(guān)程度也較大，表明賀州曬黃煙主要生物堿中對評吸質(zhì)量影響較大的是這三種生物堿。高志強等[17]也指出，微量生物堿對烤煙評吸質(zhì)量的影響不容忽視。因此，微量生物堿與評吸質(zhì)量相關(guān)性的研究也應(yīng)受到重視，特別是在曬黃煙方面，微量生物堿對評吸質(zhì)量影響作用的研究還是一個空白，有待做更多的研究和探討。

4 結(jié)論

本文研究了賀州曬黃煙生物堿含量與其評吸質(zhì)量的相關(guān)性，對煙草生物堿研究是一個補充。由于煙葉化學(xué)成分種類繁多，影響煙葉評吸質(zhì)量的因素也很多，所以二者之間的相關(guān)性只能反映生物堿對評吸質(zhì)量在一定程度上的影響作用。因此，在以后的研究中，有待對煙葉更全面的化學(xué)成分與評吸質(zhì)量的相關(guān)性進行更深入的研究和探討。

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