不同預(yù)處理方式對(duì)青煙葉及煙田廢棄物中生物活性物質(zhì)含量的影響

摘要 為支撐青煙葉及煙田廢棄物中生物活性物質(zhì)的提取開(kāi)發(fā)，以福建龍巖及三明產(chǎn)區(qū)田間煙株煙稈、煙杈煙花及底腳葉等廢棄物與正常煙葉，殺青、冷凍及烘烤等不同預(yù)處理方式樣品為試驗(yàn)材料，檢測(cè)了其中茄尼醇、6種酚酸和4種黃酮類(lèi)化合物含量。結(jié)果表明：所有樣品中茄尼醇、綠原酸和蘆丁的含量相對(duì)較高，為3種主要的生物活性物質(zhì)；煙杈煙花及煙稈樣品中的3種主要成分含量均低于0.05%，且殺青處理后變化不大；煙葉中的3種主要成分含量遠(yuǎn)高于煙杈煙花和煙稈，且在殺青或烘烤處理后含量進(jìn)一步提高。底腳葉殺青后的茄尼醇、綠原酸和蘆丁含量與正常煙葉中的含量相當(dāng)，具有進(jìn)一步利用潛力。

關(guān)鍵詞 煙田廢棄物；底腳葉；茄尼醇；綠原酸；蘆?。粴⑶?/p>

中圖分類(lèi)號(hào) TS 49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2024）23-0176-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.23.038

Effects of Different Pretreatment Methods on the Contents of Bioactive Substances in Green Tobacco Leaves and Tobacco Field Wastes

SUN Ya-qing，XU Wei-jie，CHEN Bin et al

（Technology Center of Shanghai Tobacco Group Co.，Ltd.，Shanghai 201315）

Abstract In order to support the extraction and utilization of bioactive substances from green tobacco leaf and tobacco field waste samples，the contents of solanesol，six phenolic acids and four flavonoids in different morphology and pretreatment methods of tobacco from Longyan and Sanming areas of Fujian Province were determined.The results showed that：The contents of solanesol，chlorogenic acid and rutin in all samples were relatively high，and they were the three main bioactive substances.The contents of the three main components in stem，branch and flower samples were all below 0.05%，and there was little change after de-enzyming treatment.The contents of components in leaf samples were much higher than those in stem，branch and flower samples，and further increased after de-enzyming or curing.The contents of solanesol，chlorogenic acid and rutin in bottom leaves after de-enzyming were equivalent to those in leaf samples.Bottom leaves had the potential of utilization.

Key words Tobacco field waste;Bottom leaf;Solanesol;Chlorogenic acid;Rutin;De-enzyming

基金項(xiàng)目 上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（K2019-1-023P）。

作者簡(jiǎn)介 孫亞慶（1994—），男，上海人，助理工程師，碩士，從事煙草原料質(zhì)量分析研究。*通信作者，高級(jí)工程師，碩士，從事煙草配方和工藝研究。

收稿日期 2024-01-10

為優(yōu)化煙葉等級(jí)結(jié)構(gòu)，提高優(yōu)質(zhì)煙葉有效供給能力，目前在烤煙生產(chǎn)的田間環(huán)節(jié)，會(huì)摘除下部2～3片光照不好、營(yíng)養(yǎng)不良及頂部1～2片開(kāi)片不好的不適宜烘烤的煙葉。這部分煙葉多丟棄于田間地頭或是集中焚燒銷(xiāo)毀，易引起周?chē)鸁熖锊∠x(chóng)害的發(fā)生，對(duì)土壤環(huán)境凈化產(chǎn)生不利影響。統(tǒng)計(jì)資料顯示，在采收過(guò)程中，田間不適用煙葉約占青煙葉總量的5%［1］。對(duì)這些廢棄青煙葉進(jìn)行科學(xué)合理的處置利用，不僅可以使得資源價(jià)值達(dá)到最大化，還能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)綠色、清潔、可持續(xù)發(fā)展的煙草農(nóng)業(yè)生態(tài)循環(huán)體系。

盡管不適用于卷煙生產(chǎn)，田間不適用煙葉中所含有的特征化學(xué)成分及生物活性物質(zhì)仍顯示出潛在應(yīng)用價(jià)值，煙草植株中包含的有效物質(zhì)如蘆丁［2］、綠原酸［3］、煙堿和茄尼醇［4］等的綜合利用已經(jīng)得到了廣泛研究。目前，已經(jīng)有研究報(bào)道了初烤原煙［5］、廢棄煙末［6］中生物活性物質(zhì)的提取利用，但對(duì)于田間不適用煙葉、煙稈及煙杈煙花中生物活性物質(zhì)的提取與分析尚未見(jiàn)系統(tǒng)研究。該研究以煙田廢棄物中的底腳葉、煙稈及煙杈煙花和正常生產(chǎn)的青煙葉為主要研究對(duì)象，對(duì)比了不同預(yù)處理方式對(duì)其中生物活性物質(zhì)含量的影響，為煙葉資源多用途綜合利用提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)分別在福建省龍巖市長(zhǎng)汀縣三洲鎮(zhèn)和福建省三明市泰寧縣余上村開(kāi)展。對(duì)于鮮煙樣品，按照正常的生產(chǎn)進(jìn)度，從煙株采摘后，即刻取樣并在-80 ℃冷凍保存。對(duì)于殺青樣品，按照正常的生產(chǎn)進(jìn)度，從煙株采摘后，即刻進(jìn)行殺青處理并在常溫保存。試驗(yàn)樣品信息見(jiàn)表1。

1.1.1 試驗(yàn)儀器。Agilent 1260 HPLC，安捷倫（中國(guó)）有限公司；Agilent 1290 UPLC，安捷倫（中國(guó)）有限公司；API 4000三重四級(jí)桿質(zhì)譜，SCIEX公司；萬(wàn)分之一天平ME104，梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司；百萬(wàn)分之一天平XPR2，梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司；超聲波清洗儀，KQ-300 BD，昆山市超聲儀器有限公司；高速離心機(jī)，SIGMA 3K15，SIGMA。

1.1.2 試驗(yàn)試劑。乙腈和甲醇均為質(zhì)譜純，購(gòu)自Merck公司。甲酸為質(zhì)譜純，購(gòu)自CNW公司。茄尼醇（純度≥95.0%和純度≥90.0%）、新綠原酸（純度≥98.0%）、隱綠原酸（純度≥98.0%）、異綠原酸A（純度≥91.0%）、異綠原酸B（純度≥98.0%）、異綠原酸C（純度≥91.3%）、異槲皮苷（純度≥99.0%）和山柰酚（純度≥98.0%）均購(gòu)自上海詩(shī)丹德標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司。綠原酸（純度≥96.1%）、蘆丁（純度≥91.6%）和水仙苷（純度≥93.1%）均購(gòu)自中國(guó)食品藥品檢定研究院。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備。

1.2.1.1 茄尼醇的供試品制備方法。取樣品0.5 g，精密稱(chēng)定，置具塞錐形瓶中。精密加入甲醇20 mL，稱(chēng)定重量，超聲處理（功率300 W，頻率40 kHz）30 min。取出，放冷，用甲醇補(bǔ)足減失的重量，搖勻，濾過(guò)，即得。

1.2.1.2 酚酸及黃酮類(lèi)化合物供試品制備方法。取樣品0.5 g，精密稱(chēng)定，置具塞錐形瓶中。精密加入50%甲醇20 mL，稱(chēng)定重量，超聲處理（功率300 W，頻率40 kHz）15 min。取出，放冷，用50%甲醇補(bǔ)足減失的重量，搖勻，濾過(guò)，即得。

1.2.2 儀器分析。

1.2.2.1 使用HPLC測(cè)定茄尼醇。色譜柱Agilent Poroshell 120 EC-C18 （4.6×150 mm，2.7 μm）；進(jìn)樣量5 μL；檢測(cè)波長(zhǎng)210 nm；流動(dòng)相比例甲醇∶乙醇（35∶65）；流速0.8 mL/min。

1.2.2.2 使用UPLC-QqQ-MS測(cè)定酚酸和黃酮。色譜柱：Agilent Poroshell 120 EC-C18 （4.6×150 mm，2.7 μm）；柱溫30 ℃；進(jìn)樣量1 μL；流速0.8 mL/min；流動(dòng)相：A相乙腈溶液，B相0.1%甲酸水溶液。

1.2.2.3 質(zhì)譜檢測(cè)模式。多反應(yīng)監(jiān)測(cè)（multiple reaction monitoring，MRM）模式；離子源參數(shù)：氣簾氣10 psi，離子源霧化氣50 psi，離子源加熱輔助氣50 psi，駐留時(shí)間100 ms，噴霧毛細(xì)管電壓5 500 V，離子源溫度500 °C。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析 采用Excel 2013對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 預(yù)處理方式對(duì)茄尼醇含量的影響

試驗(yàn)樣品中茄尼醇的含量見(jiàn)表2。由表2可知，在新鮮未經(jīng)預(yù)處理的條件下，對(duì)于煙田廢棄物，煙杈煙花及煙稈中的茄尼醇含量低于0.01%，底腳葉中的茄尼醇含量為0.020%；對(duì)于正常使用的煙葉，上部葉、中部葉、下部葉中的茄尼醇含量分別為0.684%、0.495%和0.757%，均高于煙田廢棄物中的含量。

對(duì)比不同預(yù)處理方式樣品中的茄尼醇含量（圖1），結(jié)果表明：殺青處理能顯著提升底腳葉中的茄尼醇含量，龍巖和

三明底腳葉殺青樣品茄尼醇含量升高至0.4%以上，是新鮮未經(jīng)預(yù)處理樣品的24倍。對(duì)于下部葉和中部葉，殺青和烘烤樣品中茄尼醇含量較冷凍鮮煙葉稍有下降，龍巖、三明兩地?zé)熑~差異不大。對(duì)于上部葉，殺青和烘烤樣品中茄尼醇含量較冷凍鮮煙葉稍有上升，且龍巖煙葉中的含量高于三明。

2.2 預(yù)處理方式對(duì)酚酸及黃酮含量的影響

試驗(yàn)樣品中酚酸及黃酮的含量見(jiàn)表3。結(jié)果表明，綠原酸和蘆丁分別是酚酸類(lèi)化合物和黃酮類(lèi)化合物中含量較高的代表。在新鮮未經(jīng)預(yù)處理的條件下，對(duì)于煙田廢棄物，煙杈煙花、煙稈和底腳葉中的綠原酸含量低于0.02%，底腳葉和煙稈中的蘆丁含量低于0.03%，煙杈煙花中的蘆丁含量較高達(dá)0.040 1%。對(duì)于正常使用的煙葉，上部葉、中部葉、下部葉中的綠原酸含量為0.017 8%～0.022 1%，部位間差異不大；上部葉、中部葉、下部葉中的蘆丁含量為0.118 2%～0.217 0%，上部葉中的蘆丁含量低于中部葉和下部葉。

對(duì)比了不同預(yù)處理方式樣品中的綠原酸含量（圖2）。結(jié)果表明，除煙杈煙花外，殺青、烘烤處理可明顯提高樣品中綠原酸含量，且烘烤樣品的提升幅度更明顯。此外，三明烘烤煙葉樣品中的綠原酸含量明顯高于龍巖。

對(duì)比了不同預(yù)處理方式樣品中的蘆丁含量（圖3）。結(jié)果表明，與綠原酸含量的變化規(guī)律類(lèi)似，煙葉類(lèi)樣品殺青、烘烤處理可明顯提高樣品中蘆丁含量，且烘烤樣品的提升幅度更明顯。而煙稈殺青后蘆丁含量變化不明顯，煙杈煙花殺青后蘆丁含量則稍有下降。此外，龍巖殺青煙葉樣品中的蘆丁含量稍高于三明。

3 討論

茄尼醇在煙葉及煙草制品中廣泛存在，可以用于合成輔酶Q10、維生素K2等高價(jià)值產(chǎn)物，且具有抗菌、抗炎等生物活性［4］。孫楠等［7］

利用溶劑提取了陜西省商洛市廢次煙葉中的茄尼醇，所得產(chǎn)率為0.10%。張露［8］優(yōu)化了微波輔助提取廢棄煙葉中茄尼醇的方法，在最適條件下得率為0.581%。綠原酸是煙葉中含量最高的酚酸類(lèi)物質(zhì)之一，具有抗氧化、抗菌、抗病毒等多種生理作用［9］。許詩(shī)豪等［10］采用乙醇加熱回流的方法同時(shí)提取煙葉中的綠原酸與蘆?。ㄊ|香苷），2種物質(zhì)的合計(jì)產(chǎn)量為43.17 mg/g（4.32%）。衛(wèi)佳［11］運(yùn)用50%乙醇浸提廢次煙葉，綠原酸產(chǎn)率為0.714%。蘆丁（蕓香苷）是一種天然的黃酮苷及抗氧化劑［12］。李海洋等［2］優(yōu)化了廢棄煙葉中蘆丁的超聲波提取試驗(yàn)條件，得率達(dá)到13.7 mg/g（1.37%）。以上研究報(bào)道的生物活性物質(zhì)提取得率與該研究相近。為了進(jìn)一步提高目標(biāo)物質(zhì)在溶劑中的釋放，可以嘗試采用酶解等方式破壞煙葉組織的細(xì)胞壁。例如，黃振瑞等［13］基于纖維素酶-半纖維素酶聯(lián)用的方法對(duì)煙葉進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng)響應(yīng)面法優(yōu)化后總茄尼醇提取率較空白組提高了158.78%。陳月星等［14］結(jié)合纖維素酶和無(wú)水乙醇聯(lián)合提取廢次煙葉中的綠原酸，提取率為25.863 mg/g（2.59%）。

數(shù)據(jù)表明，對(duì)于煙葉類(lèi)樣品，殺青或烘烤處理能較大程度上提升其中生物活性物質(zhì)的含量。在殺青過(guò)程中，青煙葉將經(jīng)歷較高溫度下的酶促失活和恒溫烘干至恒重的處理。在這個(gè)過(guò)程中，水、酶和適宜的溫度共同作用引發(fā)了非酶促氧化性褐變等化學(xué)反應(yīng)，使得多酚類(lèi)和其他生物活性物質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)化［15］。賓俊等［16］的研究結(jié)果表明，殺青法處理的煙葉中性香氣物質(zhì)種類(lèi)多于冷凍干燥處理和微波干燥處理。閆征等［17］比較了不同殺青方式對(duì)藍(lán)莓葉茶中活性成分的影響，數(shù)據(jù)顯示在殺青處理后樣品中綠原酸含量得到了明顯提高，其中微波殺青的提升效果較優(yōu)。在該研究中，底腳葉在殺青處理后茄尼醇、綠原酸和蘆丁含量均有較大幅度的上升。后續(xù)研究可以進(jìn)一步優(yōu)化殺青處理?xiàng)l件，或采用微波殺青等不同處理方式，以提高生物活性物質(zhì)的產(chǎn)率。

4 結(jié)論

分析了不同預(yù)處理方式對(duì)青煙葉及煙田廢棄物中茄尼醇、綠原酸和蘆丁含量的影響。結(jié)果表明，新鮮未處理的煙杈煙花及煙稈中的茄尼醇、綠原酸和蘆丁含量均低于0.05%，且殺青處理后含量變化不大。對(duì)于煙葉類(lèi)樣品，殺青或烘烤處理能較大程度上提升其中生物活性物質(zhì)的含量，且烘烤樣品的提升幅度更明顯。底腳葉作為煙田廢棄物中的代表，在殺青處理后其中的生物活性物質(zhì)含量與正常生產(chǎn)的煙葉相當(dāng)，具有進(jìn)一步富集利用潛力。

參考文獻(xiàn)

［1］ 封衛(wèi)平，徐志福，胡東陽(yáng)，等.廢棄鮮煙葉綜合利用途徑探索［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（5）：244-245.

［2］ 李海洋，李瑩，李榮華，等.響應(yīng)面法優(yōu)化超聲波輔助提取廢棄煙葉中蘆丁的研究［J］.食品研究與開(kāi)發(fā)，2017，38（5）：80-84.

［3］ 景浩，郭得敏，熊巍.煙葉廢棄物中綠原酸的提取與應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，50（6）：16-20.

［4］ 姚雯，彭健，顧麗莉，等.煙葉中茄尼醇提取純化及應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.煙草科技，2021，54（1）：104-112.

［5］ 邵秀紅，馬柱文，袁清華，等.煙草種質(zhì)資源重要活性成分含量差異研究［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，48（12）：91-99.

［6］ 丁潤(rùn)波，馬斌，花蕾，等.響應(yīng)面分析法優(yōu)化超臨界萃取煙末中的茄尼醇［J］.蘭州文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，35（5）：41-45.

［7］ 孫楠，任有良，孫強(qiáng)強(qiáng)，等.利用洛南廢次煙葉提取茄尼醇的工藝研究［J］.陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，68（7）：53-56.

［8］ 張露.響應(yīng)面法優(yōu)化微波輔助提取煙葉中茄尼醇的工藝研究［J］.杭州化工，2016，46（4）：8-10，27.

［9］ 王慶華，杜婷婷，張智慧，等.綠原酸的藥理作用及機(jī)制研究進(jìn)展［J］.藥學(xué)學(xué)報(bào)，2020，55（10）：2273-2280.

［10］ 許詩(shī)豪，彭曙光，羅井清，等.低次煙葉中綠原酸與蕓香苷提取工藝的研究［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2019，35（1）：57-62.

［11］ 衛(wèi)佳.廢次煙葉中綠原酸提取工藝優(yōu)化及抗氧化性研究［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018（12）：79-84.

［12］ 馬溶，龐廣昌.蘆丁對(duì)現(xiàn)代文明病的作用［J］.食品科學(xué)，2013，34（7）：307-311.

［13］ 黃振瑞，柳穎，黎志德.酶解預(yù)處理工藝在煙葉茄尼醇提取中的應(yīng)用［J］.中國(guó)煙草科學(xué)，2022，43（1）：89-95.

［14］ 陳月星，黃金輝，閻佩云，等.酶法輔助乙醇提取廢次煙葉綠原酸的工藝研究［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022，61（18）：180-184.

［15］ 趙會(huì)納，雷波，丁福章，等.干燥方式對(duì)煙葉樣品干物質(zhì)量、顏色和化學(xué)成分的影響［J］.中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2014，20（4）：28-32，36.

［16］ 賓俊，莫祝翔，嚴(yán)秀芳，等.不同前處理方式對(duì)鮮煙葉主要化學(xué)成分和致香物質(zhì)的影響［J］.江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2021，33（4）：64-68.

［17］ 閆征，吳寒，黃午陽(yáng)，等.殺青工藝對(duì)藍(lán)莓葉茶活性成分及其抗氧化性能的影響［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（5）：184-189.