?植煙土壤因子對烤煙煙葉中角鯊烯積累的影響?

摘 要：對2013年采自廣東省10個生態(tài)區(qū)的18個煙葉樣品和采自廣西省22個生態(tài)區(qū)的22個煙葉樣品中角鯊烯含量進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：廣東省和廣西省生態(tài)區(qū)煙葉中角鯊烯平均含量分別為24.57和18.44 mg/kg;不同等級煙葉中B2F等級角鯊烯含量高于C3F和X2F;所取樣品中以廣東省馬市鎮(zhèn)砂泥田種植的K326品種的B2F等級煙葉的角鯊烯含量最高，為39.63 mg/kg;含有砂質(zhì)，質(zhì)地疏松，pH值中性偏弱酸性的植煙土壤有利于煙葉中角鯊烯的積累，同時土壤中微量元素Zn含量豐富也有利于角鯊烯的積累。

關(guān)鍵詞：烤煙煙葉;土壤生態(tài)因子;角鯊烯;積累

中圖分類號：S572 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）02-0038-05

Effects of Soil Factors on Accumulation of Squalene in Flue-Cured Tobacco Leaf

JIN Ya-bo1，LUO Bao-xiong2，YUAN Liang3，JIANG Ding-xin3，WEI Jian-yu1，ZHOU Xiao-feng1

（1. China Tobacco Guangxi Industrial Co. Ltd.， Nanning 530001， PRC; 2. Hechi Tobacco Company， Hechi 547000， PRC; 3. Ministry of Education’s Key Laboratory of Natural Pesticide and Chemical Biology， Laboratory of Insect Toxicology， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， PRC）

Abstract：This study was conducted to determine squalene in flue-cured tobacco leaf in major tobacco production areas in Southern China， the substance in flue cured tobacco leaf was extracted by Soxhlet extractor with petroleum ether， and then squalene was separated and determined by gas chromatography/mass spectrometry （GC/MS） with selected ion monitoring. The average content of squalene in flue-cured tobacco in the production areas of Guangdong was 24.57 mg/kg， and that of Guangxi was 18.44 mg/kg. The content of squalene in the B2F grade of flue-cured tobacco leaf generally was higher than that of the C3F or X2F grade. The highest content of squalene in flue-cured tobacco leaf was 39.63mg/kg in the B2F-graded leaf of the variety K326 cultivated in Mashi town of Guangdong with sand mud field soil. The neutral to slightly acidic porous sandy soil was conducive to accumulation of squalene in flue-cured tobacco leaf， and so was the Zn element in soil.

Key words：flue-cured tobacco leaf; soil ecological factor; squalene; accumulation

角鯊烯常溫下為無色油狀液體，是一種高度不飽和脂肪族烴類化合物。最初由日本化學(xué)家Tsujimoto于1906 年在黑鯊魚肝油中發(fā)現(xiàn)[1]。1914年被命名為Squalene，其化學(xué)名稱為2，6，10，15，19，23-六甲基-2，6，10，14，18，22-二十四碳六烯，屬開鏈三萜類化合物，又稱魚肝油萜，也稱鯊烯。1976年，研究者確定了角鯊烯的單晶結(jié)構(gòu)[2]，自此其生物作用逐漸被人們所認(rèn)識。研究表明，角鯊烯不僅具有促進(jìn)新陳代謝、活化細(xì)胞、強化內(nèi)臟的作用，還具有強烈的抗氧化作用，能有效防止細(xì)胞老化和癌變，并提高機(jī)體免疫力，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、美容、化妝品等各個領(lǐng)域[3]。目前，市場上的角鯊烯主要來自于深海鯊魚肝油。但研究發(fā)現(xiàn)，油脂不皂化物中也含有角鯊烯，尤其在橄欖油、棕櫚油及其脫臭餾出物中含量較多，而菜籽油、大豆油、米糠油、棉籽油等植物油中也含有一定量的角鯊烯[4-5]。由于角鯊烯廣闊的應(yīng)用前景，人們不斷探索鯊魚以外的角鯊烯天然資源以及人工化學(xué)合成方法，以期獲得更多的角鯊烯[6]。

角鯊烯是煙草三萜中的主要化合物，Alan等[5]

1961年從煙氣中分離檢測出了角鯊烯。John等[6]在2013年首次報道了采用超臨界二氧化碳流體萃取技術(shù)，利用GC-MS檢測方法，可以從Kentucky烤煙中檢測到角鯊烯。在烤煙中，角鯊烯是一種香氣物質(zhì)或香氣物質(zhì)的前體物質(zhì)，可以直接改善煙草吃味，對提高煙草品質(zhì)有很重要作用。研究表明，萜類的角鯊烯代謝與煙株對由臭氧引起的氣候斑的抗性有關(guān)，進(jìn)而影響煙葉的品質(zhì)[7]。

前期研究發(fā)現(xiàn)廣東烤煙煙氣中含有一定量的角鯊烯[8]。在此基礎(chǔ)上，筆者對2013年采自廣東省10個生態(tài)區(qū)的18個煙葉樣品和采自廣西省22個生態(tài)區(qū)的22個煙葉樣品中角鯊烯含量進(jìn)行了分析研究，以期探索氣候、栽培土壤、烤煙品種及煙葉品級對煙葉角鯊烯含量的影響，為進(jìn)一步篩選和培育優(yōu)質(zhì)的高角鯊烯含量烤煙提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試烤煙樣品由廣東省煙草公司和廣西煙草公司提供，種植地區(qū)和等級見表1和2。將煙葉樣品于55℃烘箱烘干后，粉碎過40目篩，干燥條件下儲存?zhèn)溆谩?/p>

主要儀器有Agilent 5975 GC-MS（美國）、Heidolph"Hei-VAP Advantage ML旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（德國）、SHZ-D （Ⅲ） 循環(huán)水式真空泵（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）、T-1000型電子天平（美國雙杰兄弟有限公司）、HG7-A型恒溫干燥箱（北京試驗設(shè)備廠）、DWY-100X型電動植物粉碎機(jī)（四川中科）;25 mm（0.45 μm）過濾器（美國）和組裝索氏提取器（美國）。主要試劑有角鯊烯標(biāo)準(zhǔn)品（純度98%，美國Sigma公司）、石油醚（分析純）和無水硫酸鈉（分析純）等。

1.2 試驗方法

1.2.1 檢測樣品制備 稱取過40目篩的煙葉粉末20 g，用濾紙包裹裝入索氏提取器內(nèi)，將水浴溫度恒定為75℃，往提取器中加入200 mL石油醚（60～90℃）回流加熱4 h，用無水硫酸鈉干燥石油醚層，取石油醚提取液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，得黃色煙葉提取物，用石油醚定溶至50 mL，密封，置于-4℃冰箱中保存，待測。

1.2.2 GC-MS分析條件 GC-MS分析條件參考文獻(xiàn)方法[8]，作相應(yīng)改動。氣相色譜條件：HP-5MS毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm），柱溫150℃，程序升溫15℃/min至290℃，恒溫15 min;載氣為高純He;進(jìn)口溫度300℃;分流比20∶1;溶劑切除1.5 min;進(jìn)樣量0.5 μL。質(zhì)譜條件：GC/MS接口溫度290℃;離子源溫度235℃;電離方式EI源;電離電壓70 eV;質(zhì)量掃描范圍30～500 amu;SCAN（全掃描）檢測。

1.2.3 不同生態(tài)區(qū)烤煙煙葉樣品采集 2013年，在廣東省不同生態(tài)區(qū)采集18個烤煙煙葉樣品，其中C3F和B2F等級煙葉分別18個樣;同年，在廣西省不同生態(tài)區(qū)的采集22個烤煙煙葉樣品，其中C3F等級和B2F等級煙葉分別22個樣，X2F等級煙葉6個樣。對所采集的煙葉樣品進(jìn)行角鯊烯的定性和定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉中角鯊烯成分的定性和定量分析

角鯊烯是一種高度不飽和烴類化合物，分子量大，沸點高（280℃），難揮發(fā)。因此，研究選用HP-5MS耐高溫（350℃）低流失彈性石英毛細(xì)管柱，進(jìn)樣口溫度設(shè)為300℃，程序升溫，使角鯊烯得到良好的分離度，并與烤煙煙葉中其他組分得到完全分離，總離子流圖如圖1和圖2所示，角鯊烯出峰時間為8.463 min。角鯊烯含量采用外標(biāo)法，以一定量角鯊烯標(biāo)準(zhǔn)品峰面積，計算煙葉中角鯊烯含量。

通過質(zhì)譜全掃描SCAN方式得到角鯊烯標(biāo)樣和樣品質(zhì)譜圖，確認(rèn)其中的角鯊烯標(biāo)樣和烤煙煙葉中角鯊烯的質(zhì)譜圖（圖3）。由于角鯊烯在烤煙煙葉中含量較低，為提高檢測靈敏度，減少基質(zhì)中其他組分對測定的干擾，選擇離子監(jiān)測模式能獲得良好的信噪比，根據(jù)角鯊烯的質(zhì)譜圖，研究選擇SIM模式，檢測離子角鯊烯的質(zhì)荷比（m/z）為69、81、95、137，可為烤煙煙葉中角鯊烯含量進(jìn)行較好的定性和定量分析。

2.2 不同生態(tài)區(qū)種植的煙葉角鯊烯含量的比較

由表1可知，廣東省10個生態(tài)區(qū)種植的烤煙，煙葉中角鯊烯平均含量為24.57 mg/kg，其中最高的為馬市鎮(zhèn)砂泥田種植的K326品種的B2F等級，其含量為39.63 mg/kg。總體來看，B2F等級煙葉中角鯊烯平均含量為26.75 mg/kg，比C3F等級煙葉高4.36 mg/kg，差異顯著。種植的3個烤煙品種中，K326煙葉的角鯊烯平均含量最高，為29.64 mg/kg，其次為粵煙97，平均含量為25.11 mg/kg，云煙87的最低，平均含量為17.35 mg/kg;其中，K326和粵煙97之間的差異不顯著，但與云煙87的差異顯著。

由表2可知，廣西省22個生態(tài)區(qū)種植的烤煙，煙葉中角鯊烯平均含量為18.44 mg/kg，其中含量最高的為河池都安的B2F等級煙葉，為30.82 mg/kg。B2F、C3F和X2F這3種不同等級煙葉的角鯊烯含量分別為21.81、16.71和12.43 mg/kg，差異均達(dá)顯著水平。百色、河池和賀州這3個不同生態(tài)區(qū)種植的煙葉角鯊烯含量分別為19.38、18.57和17.59 mg/kg，差異未達(dá)顯著水平。

2.3 不同植煙土壤生態(tài)因子與煙葉中角鯊烯含量的關(guān)系

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，廣東省植煙區(qū)包含4種不同類型的土壤，分別為紅火泥地、牛肝土田、砂泥田和紫色土田。其中，紅火泥地的土壤為壤土或粘壤土，保肥性能較佳，土壤肥力中上，N及Mo、Mn等含量豐富，P、K比較缺乏，pH值4.6～7.8;牛肝土田的土壤為粉砂質(zhì)粘壤土或粉砂質(zhì)粘土，保肥能力強，N、P及Zn、Mo、Mn含量豐富，K比較缺乏，pH值3.7～7.6;砂泥田的土壤為壤土和粘壤土，供肥性能好，N、P及Mo、Mn含量豐富，K比較缺乏，pH值3.4～5.8;紫色土田的土壤以粉粒與砂粒為主，保水保肥能力較差，N缺乏，P、K及Zn、Mo、Mn豐富，pH值4.0～8.1[9-10]。從圖4中可以看出，紅火泥地、牛肝土田、砂泥田和紫色土田種植的煙葉中角鯊烯平均含量分別為22.06、27.49、22.39和26.29 mg/kg;其中，牛肝土田和紫色土田種植的煙葉角鯊烯平均含量顯著高于砂泥田和紅火泥田種植的煙葉。這說明含砂質(zhì)，質(zhì)地疏松，中性偏酸性的土壤有利于角鯊烯的積累，土壤中微量元素Zn含量豐富也有利于角鯊烯的積累。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，廣西省植煙區(qū)包含4種不同類型的土壤，分別為砂泥田、紅壤、水稻土和石灰性水稻土。其中，砂泥田N、P及Ca、Mn、Cu含量豐富，K比較缺乏，pH值5.0～5.5;紅壤N、P及Ca、Mn、Cu含量豐富，K比較缺乏，pH值6.0～7.9;水稻土N、P及Ca、Mn、Cu含量豐富，K比較缺乏，pH值5.0～6.5;石灰性水稻土N、P及Mn、Cu含量豐富，K比較缺乏，pH值6.0～7.9[11-12]。由圖5可知，砂泥田、紅壤、水稻土和石灰性水稻土種植的煙葉中角鯊烯平均含量分別為24.33、20.27、18.73和17.85 mg/kg;其中，砂泥田種植的煙葉角鯊烯平均含量顯著高于紅壤、水稻土和石灰性水稻土種植的煙葉。這說明土壤含砂質(zhì)，疏松，偏弱酸性有利于煙葉中角鯊烯的積累。

3 結(jié) 論

試驗結(jié)果表明，廣東省的煙葉樣品角鯊烯含量普遍高于廣西省煙葉;不同煙葉等級中B2F等級煙葉的角鯊烯含量高于C3F和X2F等級的;不同生態(tài)區(qū)和不同烤煙品種的煙葉角鯊烯含量存在顯著性差異;含有砂質(zhì)，質(zhì)地疏松，pH值中性偏弱酸性的植煙土壤有利于煙葉中角鯊烯的積累，同時土壤中微量元素Zn含量豐富也有利于角鯊烯的積累，這與梁新華[13]報道的中、低濃度的Zn元素和中濃度的Mo元素對甘草中角鯊烯的積累有顯著的促進(jìn)作用一致。試驗結(jié)果表明，土壤中Zn元素對煙葉中角鯊烯具有促進(jìn)積累作用，而Mo元素作用不明顯，可能與土壤中Mo的含量有關(guān)，值得進(jìn)一步研究。

據(jù)報道，食用橄欖油及其含有的角鯊烯成分可有效抑制羥甲基戊二酰輔酶A還原酶活性，從而降低肺癌發(fā)病率[14]。因此，進(jìn)一步研究角鯊烯抑制羥甲基戊二酰輔酶A還原酶的作用機(jī)理，可為充分利用煙葉中的角鯊烯降低由吸煙引起的肺癌發(fā)病率提供理論依據(jù)。

目前，從煙葉中分析鑒定的化合物超過3 000種，從煙氣中鑒定的化合物超過4 000種。其中，像β-胡蘿卜素、三萜類、角鯊烯等是香氣物質(zhì)或香氣前體物質(zhì)，其含量的改變可以直接影響煙草吃味，同時這些物質(zhì)還是煙葉中的天然抗氧化劑，對烤煙的品質(zhì)和安全性具有重要的意義。目前，烤煙的質(zhì)量評價主要依靠評吸等經(jīng)驗方法，主觀性較強。而對烤煙特殊化學(xué)成分的分析可以幫助人們綜合客觀地評價煙葉品質(zhì)，為指導(dǎo)優(yōu)質(zhì)煙葉田間生產(chǎn)提供理論依據(jù)[15]。因此，建議將烤煙煙葉中角鯊烯的含量作為評價優(yōu)質(zhì)煙葉指標(biāo)之一。

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