贺州晒黄烟主要生物碱含量与其评吸质量的相关性研究

王丽丽，汤朝起，王以慧，窦玉青，曹建敏，张义志，丁睿，王允白

1 农业部烟草类作物质量控制重点实验室，中国农业科学院烟草研究所，山东省青岛市崂山区科苑四路11号，266101；

2 中国农业科学院研究生院，北京市海淀区中关村南大街12号，100081；

3 上海烟草集团有限责任公司，上海市杨浦区长阳路717号，200082；

4 山东中烟工业有限责任公司，山东省济南市将军路171号，250013

烟草生物碱是一类特殊的含氮有机碱性物质，它不仅是烟草重要的品质要素，而且规定了烟草作为一种商品的特质[1]。烟草栽培品种中主要生物碱有：烟碱、降烟碱、新烟草碱和假木贼碱[1-3]。生物碱的含量和组成比例是烟叶的重要质量要素，直接影响烟草制品的生理强度、烟气特征和安全性[3]。目前，学者对生物碱的研究重点主要是烤烟和白肋烟[4-15,17]，对晒黄烟生物碱的研究局限于含量和组成[1,16]，对晒黄烟生物碱含量与评吸质量关系的研究报道较少。

贺州是广西壮族自治区晒黄烟生产主产区，也是我国晒黄烟主产区之一，具有优质晒黄烟生产所需的优越的自然生态条件和社会基础。贺州晒黄烟烟叶品质优良，受到许多卷烟工业企业的认可和青睐，在多种名优卷烟配方中使用。本文研究了贺州晒黄烟烟叶主要生物碱含量的差异及与其评吸质量的相关性，以期为明确特色，提高可用性提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

1.1.1 实验材料 2011年在贺州晒黄烟主要产区的8个乡镇采集晒黄烟样品51个，其中上部（B2）、中部(C2)、下部(X1)烟叶各17个。烟叶抽去主脉，切丝，一部分卷制成无滤嘴卷烟，用于评吸，另一部分在60℃烘干后磨碎，过40目筛后装袋待测。

1.1.2 实验试剂 烟碱(纯度≥98.0%)、降烟碱(纯度≥95.0%)、假木贼碱(纯度≥98.0%)和新烟草碱（纯度≥98.0%）。正十六烷（纯度≥98.5%），甲基叔丁基醚（纯度≥99.0%），氢氧化钠(纯度≥96.0%），实验用水为去离子水。

1.1.3 实验仪器 Agilent 6890气相色谱仪（带FID检测器）；BS224S型电子天平（d=0.1 mg）；LD5-2A型离心机；GL-88B型旋转振荡仪。

1.2 实验方法

1.2.1 生物碱提取方法 准确称取0.2 g烟末（精确至0.0001 g）置于15 mL试管中，加入正十六烷内标溶液50 μL，10%NaOH溶液1.5 mL及甲基叔丁基醚3 mL，充分振荡，室温放置过夜后，吸取上层萃取液过滤膜，进GC分析。

1.2.2 感官评吸 评吸指标由中国农业科学院烟草研究所评吸委员会专家依据标准YC/T138-1998和农业部备案方法NY/YCT 008-2002进行评吸。

1.2.3 色谱条件 色谱柱：DB-5（ 60.0 m×320 μm，1 μm）；进样口温度：250 ℃，进样量：1 μL，不分流进样；检测器：FID，检测器温度：300 ℃；载气（N2）恒流，1.7 mL/min；助燃气：空气，350 mL/min，氢气，40 mL/min；尾吹气（N2）：10 mL/min；程序升温：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 数据处理 数据的统计分析主要运用 Excel2010和DPS v7.05软件进行。总生物碱是指烟碱、降烟碱、假木贼碱、新烟草碱的总和；烟碱转化率（%）=［降烟碱含量/（烟碱含量+ 降烟碱含量）］×100[6-10]。

2 结果与分析

2.1 贺州晒黄烟烟叶主要生物碱含量与组成

主要生物碱含量描述统计结果见表1。表1表明，贺州晒黄烟烟叶主要生物碱含量的变异幅度较大，变异系数均超过22%；其中，降烟碱变异幅度最大。主要生物碱中烟碱含量最高，占总生物碱比例超过90%，且占比稳定。贺州晒黄烟主要生物碱含量由高到低的排列顺序是烟碱、新烟草碱、降烟碱和假木贼碱，占总生物碱含量的平均值分别是92.3%，4.45%，2.59% 和 0.624%。

烟碱向降烟碱的转化可直接导致烟叶香味品质的下降和烟叶中有害成分含量的增加。史宏志等[1，7]将烟碱转化率大于5%的白肋烟烟株定为烟碱转化株,后有研究[8-10]将此标准降低为2.5%-3%，但是目前还没有统一的标准，对于晒黄烟还没有进行这方面的研究。贺州晒黄烟烟碱转化率在1.72% -3.86%之间，其中74.5%的晒黄烟烟碱转化率低于3%，由此可以推断贺州晒黄烟烟碱转化能力较低，对烟叶香味品质影响不大。

表1 贺州晒黄烟生物碱含量与组成

2.2 不同部位晒黄烟烟叶生物碱含量

对不同部位烟叶生物碱含量进行差异比较，结果见表2 。由表2 数据可知，主要生物碱及总生物碱含量均随着部位的降低而减少。上部叶和中部叶主要生物碱含量（新烟草碱除外）和总生物碱含量差异显著（P＜0.05），上部叶和下部叶、中部叶和下部叶的主要生物碱含量和总生物碱含量差异均达到0.01显著水平，这表明，随着烟叶部位的降低，烟叶主要生物碱和总生物碱含量的减小幅度在增大。烟碱转化率也随着烟叶部位的降低而减小，上部叶和下部叶差异达到0.01显著水平，中部叶和下部叶差异达到0.05显著水平。三个部位间，烟碱占总生物碱百分比（烟碱率）差异不大，均达到92%以上。

2.3 晒黄烟烟叶主要生物碱与评吸质量的简单相关分析和偏相关分析

表2 不同部位烟叶生物碱含量差异比较 （%）

表3 主要生物碱与评吸指标的相关系数

对贺州晒黄烟生物碱含量与评吸指标分值进行简单相关分析和偏相关分析，相关系数汇总于表3。从简单相关分析可以看出，烟碱和降烟碱与评吸指标中的刺激性和质量档次存在（极）显著的负相关，与劲头存在极显著的正相关；进一步做偏相关分析可以看出烟碱与刺激性、质量档次和劲头的偏相关没达到显著性，降烟碱与刺激性存在极显著负相关，与劲头存在极显著正相关，这与简单相关分析结果不完全一致，表明烟碱对刺激性、质量档次和劲头的间接作用较大，直接作用较小，而降烟碱对刺激性和劲头间接和直接作用都较大，对质量档次间接作用较大，直接作用较小。

在简单相关中假木贼碱与刺激性存在极显著的负相关，与劲头存在极显著的正相关；进一步做偏相关可以看出假木贼碱与余味和得分存在显著正相关，与劲头存在显著负相关，与简单相关分析结果不一致，这表明，假木贼碱对劲头的间接和直接作用都较大，对余味和得分的直接作用较大，间接作用较小，对刺激性的间接作用较大，直接作用较小。

在简单相关分析中新烟草碱除与劲头存在极显著正相关外，与其它评吸指标均呈（极）显著负相关性。在偏相关分析中新烟草碱除与杂气相关性没有达到显著外，与其它评吸指标的相关性均达到（极）显著，与简单相关分析的结果基本一致。

简单相关分析中，四种生物碱与刺激性得分呈极显著负相关，与劲头得分呈极显著正相关。由于感官评吸打分时刺激性得分与刺激性大小呈反比，即烟叶刺激性越大得分越低，所以，贺州晒黄烟烟叶刺激性和劲头随着生物碱含量的升高而增大。无论是简单相关分析，还是偏相关分析，新烟草碱与香气质、香气量、余味、杂气、得分、质量档次的相关程度均高于其它生物碱，达到低度相关（0.3≤|r|＜0.5[18]），降烟碱与刺激性和劲头的相关程度则高于其它生物碱，达到中度相关（0.5≤|r|＜0.8[18])，这说明新烟草碱和降烟碱与评吸质量的相关性比较大。

2.4 晒黄烟烟叶主要生物碱与评吸质量的逐步回归分析和通径分析

为进一步探明贺州晒黄烟主要生物碱与感官评吸质量的相关性，将生物碱含量和评吸指标分值做逐步回归分析，并对回归模型进行显著性检验，均达到极显著水平。建立生物碱：烟碱（X1）、降烟碱（X2）、假木贼碱（X3）和新烟草碱（X4）与评吸指标：香气质（Y1）、香气量（Y2）、余味（Y3）、杂气（Y4）、刺激性（Y5）、得分（Y6）、质量档次（Y7）和劲头（Y8）的逐步回归方程如下所示：

引入各逐步回归方程的主要生物碱有降烟碱、假木贼碱和新烟草碱，说明这三种生物碱与评吸质量的相关性较大；在一定程度上，二者之间的相关性可以反映生物碱对评吸质量的影响作用，因此，主要生物碱中，对评吸质量影响较大的是降烟碱、假木贼碱和新烟草碱。逐步回归方程的偏回归系数数值的大小直接反映生物碱对评吸指标的影响程度，在各评吸指标的逐步回归方程中，X3的偏回归系数均最大，表明假木贼碱与各评吸指标的相关性要大于其他生物碱，在一定程度上，假木贼碱对评吸质量的影响要大于其他生物碱。

在逐步回归分析的基础上，进一步对生物碱含量和评吸指标得分做通径分析，直接通径系数数值的大小可以反映生物碱对评吸质量影响程度的大小，数值的正负可以反映生物碱对评吸质量的影响是正效应还是负效应。从表4可以看出，各生物碱对烟叶香气质、余味、杂气、得分和质量档次的影响作用为：假木贼碱〉从新烟草碱〉降烟碱；对香气量的影响作用为：新烟草碱〉假木贼碱；对刺激性的影响作用为：降烟碱〉假木贼碱〉新烟草碱；对劲头的影响作用为：降烟碱〉假木贼碱〉新烟草碱〉烟碱。其中，假木贼碱对各评吸指标的影响均表现为正效应；降烟碱和新烟草碱对劲头的影响表现为正效应，对其他评吸指标的影响均表现为负效应。

表4 主要生物碱与评吸指标的直接通径系数

主要生物碱中，降烟碱与刺激性和劲头的直接通径系数最大（见表4），表明降烟碱对晒黄烟烟叶的刺激性和劲头的影响作用大于其他生物碱，这与简单相关分析和偏相关分析结果一致；假木贼碱与香气质、余味、杂气、得分和质量档次的直接通径系数大于新烟草碱和这几个评吸指标的直接通径系数，表明假木贼碱对评吸指标中的香气质、余味、杂气、得分和质量档次的影响作用大于新烟草碱，这与简单相关分析和偏相关分析结果不一致，可能是由于假木贼碱含量较低，做相关分析时结果受到其他生物碱的干扰，具体原因还有待做进一步研究。

3 讨论

本文研究的51个贺州晒黄烟样品烟碱平均含量为2.94%，介于优质烟生产要求的烤烟烟碱含量（1.5%-3.5%）和白肋烟烟碱含量（2.0%-4.5%）[1]范围之间；总生物碱平均含量为3.19%，低于史宏志等[11]研究的白肋烟总生物碱平均含量（4.03%），高于烤烟总生物碱平均含量（2.56%）；烟碱占总生物碱的比例为90.6%-95.4%，略低于烤烟中烟碱占总生物碱的比例（94%-96%）[1]。贺州晒黄烟主要生物碱含量由大到小的依次是烟碱、新烟草碱、降烟碱和假木贼碱，这与程森等[12]，高志强等[13]研究的烤烟中主要生物碱含量规律一致，与廉芸芸等[14]、史宏志等[11]研究结果（烤烟）不完全一致；这主要是因为烤烟和晒黄烟是两种不同的烟叶类型，烟叶生物碱含量存在一定的差异；烟叶采集自不同的产区，不同的生态环境、土壤类型和栽培措施等也会造成生物碱含量的差异。贺州晒黄烟烟碱转化率在1.72% -3.86%之间，其中74.5%的晒黄烟烟碱转化率低于3%，但是目前还没有判定晒黄烟烟碱转化株的统一标准，有待做进一步研究。

程森等[11]，高志强等[17]研究认为烤烟主要生物碱中烟碱对评吸质量的影响最大，这与本研究结果不完全一致。贺州晒黄烟的烟碱含量仅与评吸指标中的刺激性、质量档次和劲头三个指标的得分达到显著相关，并且相关系数数值也没有达到最大，这表明贺州晒黄烟主要生物碱中对评吸质量影响最大的不是生物碱。通过简单相关、偏相关和逐步回归分析均能看出，贺州晒黄烟新烟草碱含量与其评吸质量的相关性较大，降烟碱含量与烟叶刺激性和劲头的相关程度大于其他生物碱；在逐步回归分析中，假木贼碱与评吸质量的相关程度也较大，表明贺州晒黄烟主要生物碱中对评吸质量影响较大的是这三种生物碱。高志强等[17]也指出，微量生物碱对烤烟评吸质量的影响不容忽视。因此，微量生物碱与评吸质量相关性的研究也应受到重视，特别是在晒黄烟方面，微量生物碱对评吸质量影响作用的研究还是一个空白，有待做更多的研究和探讨。

4 结论

本文研究了贺州晒黄烟生物碱含量与其评吸质量的相关性，对烟草生物碱研究是一个补充。由于烟叶化学成分种类繁多，影响烟叶评吸质量的因素也很多，所以二者之间的相关性只能反映生物碱对评吸质量在一定程度上的影响作用。因此，在以后的研究中，有待对烟叶更全面的化学成分与评吸质量的相关性进行更深入的研究和探讨。

[1] 史宏志，张建勋.烟草生物碱[M].北京：中国农业出版社,2004：1-40.

[2] 中国农业科学院烟草研究所.中国烟草栽培学[M].上海:上海科学技术出版社,2005：70-71.

[3] 王瑞新.烟草化学[M].北京：中国农业出版社,2003:67-83.

[4] 邓小华,周冀衡,赵松义,等.单料烤烟烟气粒相物与质量评价指标间的相关性研究[J].中国烟草科学,2010,31(1):60-64.

[5] 汪修奇,邓小华,李晓忠,等.湖南烤烟化学成分与焦油的相关、通径及回归分析[J].作物杂志, 2010(2):32-35.

[6] 史宏志，李进平，Bush L P,等.烟碱转化率与卷烟感官评吸品质和烟气 TSNA 含量的关系[J].中国烟草学报，2005，11（2）：9-14.

[7] 史宏志，Bush L P，Krauss M.烟碱向降烟碱转化对烟叶麦斯明和 TSNA 含量的影响[J].烟草科技，2004（10）：27-30.

[8] 史宏志,谢子发,李超,等.白肋烟不同品种烟碱转化株比例及转化率株间分布[J]. 西南农业学报,2008,21(3):636-641.

[9] 赵永利,史宏志,杨兴有,等.白肋烟烟碱转化率与生物碱含量及新烟草碱/降烟碱值的关系[J].河南农业大学学报,2009,43(2):135-138.

[10] 史宏志,赵永利,杨兴有,等.白肋烟不同类型转化株烟碱转化率的叶位间和叶点间变异[J].中国烟草学报,2009,15(5):28-32.

[11] 史宏志，黄元炯，刘国顺,等.我国烟草和卷烟生物碱含量和组成比例分析[J].中国烟草学报，2001，7（2）：8-12.

[12] 程森，杜咏梅，张骏,等.烤烟不同生物碱含量特征及其与烟叶内在质量关系研究初报[J].中国烟草科学 ,2009，30（6）：1-4.

[13] 高志强，邓小华，周清明,等.湖南烤烟生物碱含量及其相关性分析[J].湖南农业大学学报,2008, 34(3):288-292.

[14] 廉芸芸，王允白，邱军，等.不同产区烤烟中主要生物碱含量和组成比例分析[J].中国烟草科学 ,2008，29（4）：6-9.

[15] 胡建军，李广才，周冀衡，等.湖南烤烟生物碱含量与其评吸质量的相互关系研究[J].中国烟草学报,2011,17(4):31-36.

[16] 赵晓丹，鲁喜梅，史宏志,等.不同烟草类型烟叶中性致香成分和生物碱含量差异[J].中国烟草科学，2012，33（2）：7-11.

[17] 高志强,邓小华,曾忠平，等.烤烟生物碱与评吸质量的关系[J].中国农学通报，2008，24（6）：82-85.

[18] 汪冬华.多元统计分析与SPSS应用[M].上海：华东理工大学出版社，2010：80-88.