一次采收對烤煙上部葉成熟度及煙堿和去甲基煙堿含量的影響

彭玉富，郜海民，王根發(fā)，程向紅，孫九喆，于建春

(1.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，河南 鄭州450000；2.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南 鄭州450016)

一次采收對烤煙上部葉成熟度及煙堿和去甲基煙堿含量的影響

彭玉富1，郜海民2，王根發(fā)1，程向紅1，孫九喆1，于建春1

(1.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，河南 鄭州450000；2.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南 鄭州450016)

研究了一次采收對烤煙上部葉成熟度及煙堿、去甲基煙堿含量的影響。結(jié)果表明，一次采收可以提高上部煙葉的田間成熟度，與對照相比，上部6片煙葉一次采收有助于提高頂1～3片煙葉的煙堿含量，而使頂4～6片煙葉的煙堿含量降低。一次采收使上部煙葉去甲基煙堿含量明顯降低，降幅達44.00%～67.21%，頂4～6片煙葉去甲基煙堿含量的降幅大于頂1～3片煙葉，并使上部煙葉煙堿轉(zhuǎn)化率明顯降低。

烤煙，上部煙葉；煙堿；去甲基煙堿；煙堿轉(zhuǎn)化率

煙草生物堿中以煙堿含量最高，約占煙草生物堿總量的95%以上，其次是去甲基煙堿(又稱降煙堿)。 煙堿是使煙草具有商品價值的主要因素，其作用是產(chǎn)生生理強度，使吸食者感覺興奮，但含量過高損害人體健康[1-3]。 烤煙中的去甲基煙堿如果含量過高，會造成煙葉顏色不正常，呈櫻紅色，影響外觀質(zhì)量，并可使煙草的香味變壞。與煙堿相比，降煙堿具有較大的不穩(wěn)定性，在煙葉調(diào)制和陳化過程中易于發(fā)生生化變化形成一系列降煙堿的衍生物，主要反應(yīng)包括降煙堿的氧化形成麥斯明(Myosmine)，?；磻?yīng)生成一系列含有1～8 個碳原子?；孽；禑焿A，以及亞硝化反應(yīng)形成N-亞硝基降煙堿(NNN)。麥斯明和?；禑焿A的產(chǎn)生可直接改變煙葉和煙氣化學(xué)成分的組成和含量，對煙葉的香味品質(zhì)產(chǎn)生不利影響[1-4]。ROBERTS等[5-6]研究發(fā)現(xiàn),在熱解過程中降煙堿產(chǎn)生麥斯明及吡啶化合物，使煙氣具有堿味、鼠臭味等異味。控制較低水平的去甲基煙堿不僅是因為其作為NNN的前體物質(zhì)對人體具有潛在的致癌性，而且最新研究表明，去甲基煙堿本身對人體的健康也具有直接的負面影響[7]?？緹熒喜繜熑~包括上二棚和頂葉，約占單株產(chǎn)量的40%，在煙葉原料生產(chǎn)中占有十分重要的地位[8]。朱尊權(quán)[9]指出，為得到烤干、烤黃、烤好香味的成熟煙葉，田間長熟是基礎(chǔ)；而分次采收，最后3片葉不能正常發(fā)育，上部煙留5～6片葉一次性采收，可以幫助頂葉正常成熟。近年來，國內(nèi)對上部煙葉采收方式進行了大量研究[10-11]，改善了上部煙葉的香氣品質(zhì)，提高了其工業(yè)可用性。但采收方式對上部煙葉煙堿、去甲基煙堿含量及其相互轉(zhuǎn)化的影響尚未見報道。本試驗是在現(xiàn)有栽培措施的基礎(chǔ)上，對頂部6片煙葉成熟一次采收，研究一次采收對上部煙葉成熟度、煙堿、去甲基煙堿含量和煙堿轉(zhuǎn)化率等方面的影響,為烤煙煙堿去甲基化反應(yīng)機制的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1試驗設(shè)計

本研究共設(shè)計2個不同地域的田間試驗，分別在許昌市襄城縣和三門峽市靈寶市進行。試驗地選擇在當?shù)噩F(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)示范園區(qū)內(nèi)。當煙株采收到上部葉僅剩6片葉(從上至下分別編號標記為頂1～6)時，進行不同方式采收試驗處理。設(shè)1個試驗處理(T)和1個對照處理(CK)。

試驗處理(T)：當頂部1葉達到以黃為主，主脈全白發(fā)亮和側(cè)脈的大部分(2/3以上)發(fā)白，葉面有明顯的黃色成熟斑等充分成熟特征時一次性采收頂部6片葉。采收時分兩組，一組為頂1～3，另一組為頂4～6。

對照處理(CK)：頂部6片煙葉按當?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)方案規(guī)定進行分2次采收。

樣品制備：每個處理每次取16株，每株按頂1～3和頂4～6分為2組，4株為一個混合樣，4次重復(fù)。各混合樣分別掛牌標記采收方式、組別及取樣日期。每類混合樣編成2 竿，一起裝入烤房二棚烘烤,烘烤方法嚴格按三段式烘烤工藝進行。從初烤煙葉中取混合樣2.0 kg測定煙堿和去甲基煙堿含量。

1.2試驗面積及煙葉生產(chǎn)技術(shù)措施

襄城縣試驗面積3 333.3 m2，品種選用中煙100，于2014-05-05移栽，行距120 cm，株距50 cm，單株留葉22片。土壤為潮土，土壤肥力中等，pH值為7.45，土壤有機質(zhì)含量為18.3 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為48.89，8.51，141.23 mg·kg-1。試驗用氮量為52.5 kg·hm-2，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=1∶1.5∶3，m(基):m(追)=7∶3。田間管理措施按當?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉標準化操作規(guī)程進行。

靈寶市試驗面積3 333.3 m2，品種選用云煙87，于2014-05-20移栽，行距120 cm，株距50 cm，單株留葉22片。試驗地土壤為立黃土，土壤肥力中等，pH值為7.51，土壤有機質(zhì)含量16.8 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為63.01,12.63,181.36 mg·kg-1．試驗用氮量為55.5 kg·hm-2，m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=1∶2∶3，m(基):m(追)=7∶3。田間管理措施按當?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉標準化操作規(guī)程進行。

1.3生物堿測定方法

備用樣品放入烘箱內(nèi)，在不高于40 ℃的條件下干燥5 h，然后粉碎過60目篩，稱取0.1 g煙葉樣品，用無水乙醚萃取，加0.5 mL 2 mol·L-1NaOH濕潤，再加5 mL乙醚震蕩1 h提取生物堿；氣相色譜儀為Agilent-6890，監(jiān)測器為FID，具體操作和參數(shù)設(shè)定按BURTON等[7]的方法進行。轉(zhuǎn)移上清液1 mL于色譜瓶中，用氣相色譜儀進行煙堿和去甲基煙堿含量測定。

1.4煙堿轉(zhuǎn)化率

煙堿轉(zhuǎn)化率/(g·kg-1)=去甲基煙堿含量/(煙堿含量+ 去甲基煙堿含量)[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1不同采收方式對烤煙上部葉田間成熟度的影響

一次采收對上部煙葉田間成熟度的影響結(jié)果列于表1。結(jié)果表明，達到一次采收處理(T)要求的田間成熟特征，要延長上部煙葉田間生長發(fā)育時間，一般需要延長15 d左右，襄城縣延長17 d，靈寶市延長13 d。一次采收處理(T)上部煙葉的成熟特征明顯，主要體現(xiàn)為葉面顏色黃色明顯，多呈淡黃～淺黃，黃白色成熟斑塊多；主脈發(fā)白發(fā)亮的程度增加，支脈變白比例增加，葉尖下勾程度增加。

表1 不同采收方式對烤煙上部葉田間成熟特征的影響Table 1 Effects of different harvesting methods on the upper leaf maturity

綜合來看，通過一次采收上部6片煙葉，可以提高上部煙葉的田間成熟度，特別是提高頂部1～3片煙葉的田間成熟度。

2.2不同采收方式對上部煙葉煙堿含量的影響

一次采收對上部煙葉煙堿含量影響的結(jié)果列于表2。

表2 不同采收方式對上部煙葉煙堿含量的影響Table 2 Effect of different harvesting methods on nicotine content of upper leaves g·kg-1

由表2可以看出，一次采收方式(T)的頂1～3片煙葉煙堿含量高于分次采收(CK)(增加9.83%～11.49%)，主要是由于一次采收比分次采收要晚采收15 d左右，這段時間煙株根系合成煙堿持續(xù)積累，這與趙明欽等[11]的隨成熟度提高煙堿有升高的結(jié)論一致。頂4～6片煙葉煙堿含量稍低于分次采收，降低幅度為1.12%～7.63%。究其原因可能在煙葉成熟后期存在煙堿再分配或轉(zhuǎn)化過程。

2.3不同采收方式對上部煙葉去甲基煙堿含量的影響

一次采收方式對上部煙葉去甲基煙堿含量的影響結(jié)果列于表3。

表3 不同采收方式對上部煙葉去甲基煙堿含量的影響Table 3 Effect of different harvesting methods on nornicotine content of upper leaves g·kg-1

由表3可以看出，一次采收(T)使得上部煙葉去甲基煙堿含量明顯降低，降幅為44.0%～67.21%。不同部位煙葉去甲基煙堿含量降幅不同，頂4～6片煙葉去甲基煙堿含量的降幅大于頂1～3片煙葉。不同產(chǎn)區(qū)煙葉去甲基煙堿含量的變化趨勢一致，但襄城縣下降幅度大于靈寶市。

2.4不同采收方式對上部煙葉煙堿轉(zhuǎn)化率的影響

一次采收對上部煙葉煙堿轉(zhuǎn)化率的影響結(jié)果列于表4。

表4數(shù)據(jù)表明，一次采收(T)使上部煙葉的煙堿轉(zhuǎn)化率明顯降低，降幅達48.83%～61.90%。不同產(chǎn)區(qū)的下降幅度不一樣，襄城縣大于靈寶。頂4～6片煙葉去甲基煙堿含量的降幅大于頂1～3片煙葉。煙堿轉(zhuǎn)化率反映煙葉中煙堿向去甲基煙堿轉(zhuǎn)化的能力，煙堿轉(zhuǎn)化率高表明煙葉中有較多的煙堿轉(zhuǎn)化為去甲基煙堿。表4中數(shù)據(jù)表明，一次采收能夠有效地降低上部煙葉中煙堿向去甲基煙堿的轉(zhuǎn)化。較低的煙堿轉(zhuǎn)化率有利于提高上部煙葉的安全性。

表4 不同采收方式對上部煙葉煙堿轉(zhuǎn)化率的影響Table 4 Effect of different harvesting methods on nicotine conversion rate of upper leaves %

3 結(jié)論與討論

本試驗表明，通過一次采收上部6片煙葉，可以提高上部煙葉的田間成熟度，特別是提高頂部1～3片煙葉的田間成熟度。一次采收(T)使頂1～3片煙葉煙堿含量增加，而使頂4～6片煙葉煙堿含量降低。一次采收使上部煙葉去甲基煙堿含量明顯降低，頂4～6片煙葉去甲基煙堿含量的降幅大于頂1～3片煙葉。一次采收使得上部煙葉煙堿轉(zhuǎn)化率明顯降低。頂4～6片煙葉去甲基煙堿含量的降幅大于頂1～3片煙葉。

煙堿去甲基過程是煙草體內(nèi)重要的次生代謝反應(yīng)之一，人們對煙堿去甲基反應(yīng)機制的研究由來已久。去甲基煙堿是消耗了煙堿而產(chǎn)生的，煙堿向去甲基煙堿的轉(zhuǎn)化主場所是葉片[4，7]。本次試驗發(fā)現(xiàn)，當頂部葉達到以黃為主，主脈全白發(fā)亮和側(cè)脈的大部分(2/3以上)發(fā)白，葉面有明顯的黃色成熟斑等充分成熟特征時一次性采收頂部6片葉，可以提高上部煙葉成熟度。隨著上部煙葉成熟度的提高，煙葉煙堿保持較高水平(頂1～3片葉煙堿增加，頂4～6片葉煙堿含量略有降低)，而去甲基煙堿含量顯著降低(降幅在46.15%～66.67%)，煙堿轉(zhuǎn)化率也顯著降低。這一現(xiàn)象說明，煙葉成熟過程中可能存在去甲基煙堿向煙堿的轉(zhuǎn)化過程，即煙堿至去甲基煙堿“轉(zhuǎn)化”的逆過程。TSO等[13]的研究結(jié)果也得出類似的結(jié)論，他們將番茄幼苗嫁接于煙草根部，用15N 標記，結(jié)果根和苗中都發(fā)現(xiàn)含有大量剩留15N 的生物堿，而去甲基煙堿中剩留15N的原子百分比遠多于煙堿中所含的，尤以根部為甚。這些數(shù)據(jù)表明，去甲基煙堿能在根部生成，而不都是從煙堿途徑形成的。也同樣說明，去甲基煙堿可能是煙堿的前體。

[1] 王瑞新.煙草化學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,2003.

[2] 左天覺 ．煙草的生產(chǎn)、生理和生物化學(xué)[M]．上海：上海遠東出版社，1993．

[3] 解瑩瑩 ，王凌，韓錦峰，等．烤煙中的煙堿和去甲基煙堿[J]．中國煙草科學(xué)，2004(2)：38-41．

[4] 史宏志，李超，謝子發(fā)，等．白肋煙達白雜交種及其親本的煙堿轉(zhuǎn)化率分析[J]．河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，42(3)：255-258．

[5] 史宏志,張建勛．煙草生物堿[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2004．

[6] ROBERTS D L.Natural tobacco flavor [J].Recent Adv Tob Sci,1988,14：49-81.

[7] 安佰義，席景會，楊朔，等．煙草去甲基尼古丁產(chǎn)生的機理[J]．植物學(xué)通報，2007，24(4)：544-552．

[8] 趙銘欽,蘇長濤,姬小明,等.不同成熟度對烤后煙葉物理性狀、化學(xué)成分和中性香氣成分的影響[J] 華北農(nóng)學(xué)報，2008，23(3):146-150.

[9] 朱尊權(quán).提高上部煙葉可用性是促 “卷煙上水平”的重要措施[J]．煙草科技，2010(6)：5-9.

[10] 簡永興，伍厚國，鄒國林，等.不同采收方式對烤煙上部煙葉厚度與煙堿含量的影響[J].作物雜志，2007 (5):31-33.

[11] 許自成,黃平俊,蘇富強,等.不同采收方式對烤煙上部葉內(nèi)在品質(zhì)的影響[J] 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報，2005(11):13-17.

[12] 趙永利，史宏志,楊興有,等．白肋煙煙堿轉(zhuǎn)化率與生物堿含量及新煙草堿/降煙堿值的關(guān)系[J]．河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009，43(2)：135-138．

[13] TSO T C,JEFFREY R N.Studies on tobacco alkaloids.Ⅱ.The formation of nicotine and nornicotine in tobacco supplied with15N[J].Plant Physiol,1957,32:86-92.

(責(zé)任編輯：常思敏)

Effectsofpickingsixupperleavesatthesametimeonmaturity,nicotineandnornicotinecontentofflue-curedtobacco

PENG Yufu1，GAO Haimin2,WANG Genfa1，CHENG Xianghong1，SUN Jiuzhe1,YU Jianchun1

(1.Technology Center of China Tobacco,Henan Industrial Co.Ltd.Zhengzhou 450000,China;2.Golden Leaf Production and Manufacturing Center of China Tobacco,Henan Industrial Co.Ltd.Zhengzhou 450016,China)

Effects of picking six upper leaves at the same time on maturity,nicotine and nornicotine of flue-cured tobacco were studied．The results showed as follows:Compared with CK,the treatment (picking six upper leaves at the same time) can improve the maturity degree of upper leaves.The treatment had increased the content of nicotine in top 1～3(position 20 to 22),but decreased the content of nicotine in top 4～6(position 17 to 19).The treatment significantly decreased the contents of nornicotine of upper leaves by 44.0%～67.21%.The degree of decrease for nornicotine in top 4～6 was higher than that of top 1～3.The treatment significantly decreased the nicotine conversion rate of upper leaves too.

flue-cured tobacco; upper leaves；nicotine ;nornicotine; nicotine conversion rate

S 572

：A

2015-11-01

河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司項目(HNZY102013002)

彭玉富(1974-)，男，河南信陽人，高級工程師，碩士，主要從事煙草原料研究。

于建春(1967-)，男，河南駐馬店人，高級工程師。

1000-2340(2016)03-0295-04