白肋烟烟碱转化率与TSNA含量及烟叶评吸质量的关系

向修志，李宗平，覃光炯，陈茂胜，彭 灏，杨丽萍（.恩施州烟草公司恩施市烟叶公司，湖北 恩施 445000；.湖北省烟草科学研究院，中国烟草白肋烟试验站，湖北 武汉 430030）



白肋烟烟碱转化率与TSNA含量及烟叶评吸质量的关系

向修志1，李宗平2，覃光炯2，陈茂胜2，彭 灏2，杨丽萍2
（1.恩施州烟草公司恩施市烟叶公司，湖北 恩施 445000；2.湖北省烟草科学研究院，中国烟草白肋烟试验站，湖北 武汉 430030）

摘 要：为进一步明确白肋烟烟碱转化对烟草特有亚硝胺（TSNA）及烟叶感官评吸质量的影响，以不同烟碱转化率类型的白肋烟品系为材料，进行了生物碱、TSNA含量检测和原烟感官质量评吸。结果表明：低转化（LC）品系生物碱以烟碱为主，高转化（HC）品系则以降烟碱为主，LC品系比HC品系烟碱含量高107.78%，降烟碱含量则减少93.74%，烟碱转化率下降93.28%。HC品系以亚硝基降烟碱（NNN）含量为主，LC品系以亚硝基新烟草碱（NAT）为主，LC品系的NNN和TNSA总量分别比HC品系下降86.43%和66.61%，但NAT和4-（甲基亚硝胺）-1-（3-毗啶）-1-丙酮（NNK）、亚硝基假木贼碱（NAB）含量及其占TSNA总量的比例高于HC。LC品系的原烟感官评吸质量在香型风格、杂气等方面均优于HC品系，HC品系怪味突出。TSNA总量、NNN与降烟碱及烟碱转化率呈正向直线相关，与烟碱存在负向对数相关；NNK与烟碱的存在正向相关、与降烟碱及烟碱转化率存在负向对数相关；与降烟碱的相关系数均大于转化率和烟碱。为此认为，积极选育和推广种植烟碱转化率低的LC品系，是降低白肋烟TSNA含量和提高烟叶品质的有效措施，同时兼顾对NNK、NAB及NAT的选择与控制亦很有必要。

关键词：白肋烟；生物碱；烟碱转化；亚硝胺；感官质量

烟草特有亚硝胺（TSNA）是影响人体健康的主要有害物质之一。在目前已鉴定出的8种TSNA中，以亚硝基降烟碱（NNN）、亚硝基新烟草碱（NAT）、亚硝基假木贼碱（NAB）和4-（甲基亚硝胺）-1-（3-毗啶）-1-丙酮（NNK）含量最高。其中，NNN和NNK对人体具有明显的致癌活性［1-3］。生物碱和亚硝胺是TSNA生物合成的直接前体物，烟碱、降烟碱、新烟碱和假木贼碱在硝酸还原酶的作用下分别与亚硝酸发生反应生成NNK、NNN、NAT和NAB。降烟碱主要由烟碱脱去甲基而形成，通常以降烟碱与生物碱的比例来判断烟碱去甲基能力的强弱，即烟碱转化率。普通烟草（N. tabacum）受双隐性基因型（ctctcscs）控制而不具有烟碱去甲基能力，但在长期种植中，少数植株发生基因突变，提高了烟碱转化能力，导致烟株群体烟碱含量显著降低，降烟碱含量大幅增加，以白肋烟等晾晒烟较为突出。因此，人们通常把减少烟碱向降烟碱的转化以及降低降烟碱含量作为控制和减少TSNA的有效措施［2-3］。

国内外在TSNA的形成和积累及与前体物的关系等方面的研究已有不少报道。Chamberlain等［4］认为烟碱与降烟碱的比值与不同烤烟中NNN含量无显著的相关性，但烟草总生物碱与调制烟草中NNN含量正相关，NNN的含量随降烟碱含量的增加而增加。Mirjana等［5］发现烤烟NC95中的NNN含量随烟草生物碱总量的增加而增加，降烟碱和NNN之间的相关系数为0.950 0，新烟草碱和NAT之间的相关系数为0.760 0。我国学者史宏志等［6］报道，我国烟叶和卷烟中的TSNA含量与降烟碱含量呈显著正相关，其中NNN与降烟碱的相关性最大，相关系数达0.863 3。

研究旨在通过对白肋烟不同转化率类型材料的烟碱转化率、TSNA含量检测及原烟感官质量评吸，进一步分析烟碱转化率、降烟碱含量与TSAN含量、感官质量的关系，为深入开展以降低TSNA含量为目标的白肋烟新品种选育和品种改良研究提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

8份白肋烟单株选择品系、2份无分离杂合F1组合，按烟碱转化率的高低分为HC品系（高转化，转化率＞50%）、MC品系（中转化，转化率20%～50%）和LC品系（低转化，转化率＜5%）3组。

HC品系：A（B21-5-10）、B（B37-4-20-15）和C（B37-4-9-20）。

LC品系：D（B21-30-13-19）、E（B21-30-10-3）、F（B37-4-19-5）、G（B37-4-7-10）、H（MsB21-12 -30-10-3）和I［（304×LAB21）F1］。

MC品系：J［（304×LAB21）F1］。

1.2 材料种植

试验在湖北省烟草科学研究院恩施良种繁育基地进行。每份材料种植50株，田间一次重复顺序排列。种植规格1.2 m×0.55 m，施纯氮量187.5 kg/hm2，N︰P2O5︰K2O为1︰1.5︰2，初花打顶，留叶数22片，成熟采收。其他生产栽培技术参照白肋烟烟叶生产技术规程执行。

1.3 取样及样品处理方法

在烟株团棵期，每株取由下至上第7、第8叶位定型叶2片，按单株编号挂牌上绳，叶面叶背喷雾300倍的乙烯利，保湿晾制5～7 d，待叶片完全变黄后烘干制样，进行生物碱含量及烟碱转化率检测。

根据团棵期取样检测结果，拔出材料中的转化率变异株，平行法选取20株按常规生产技术打顶，成熟整株晾制。晾制结束后，每株取由下至上第14～15叶位、第19～20叶位各2片，每片叶的一半制成混合粉末样品，用于生物碱检测和TSNA检测；另一半叶制成烟丝用于感官质量评吸。

1.4 检测方法

1.4.1 生物碱测定 由湖北省烟草科学研究院化验检测中心按Burton等［7］介绍的方法进行测定，采用Agilent 7890A气相色谱仪及FID检测器测定烟碱及降烟碱含量，根据测定结果计算烟碱转化率，计算公式：烟碱转化率=［降烟碱含量/（烟碱含量+降烟碱含量）］×100%

1.4.2 TSNA检测 参照上海烟草集团按照刘万峰等［8］介绍的方法，采用Agilent 6460A三重四级杆液质联用仪测定4种TSNA含量。

2 结果与分析

2.1 各品系不同部位烟叶生物碱及烟碱转化率分析

表1 各品系不同部位生物碱含量及烟碱转化率比较

根据烟株团棵期下部叶诱导处理烟碱转化率结果，剔除各品系中的转化突变株，正常晾制后的烟叶进行第二次生物碱检测，不同品系间比较结果如表1。由表1可知，各品系平均烟碱含量由高到低依次为LC＞MC＞HC，降烟碱及烟碱转化率由高到低依次为HC＞MC＞LC。HC品系的转化率大于50%，MC和LC品系的烟碱含量高于降烟碱。LC品系的烟碱含量比HC品系高107.78%，降烟碱含量减少93.74%，烟碱转化率下降93.28%；MC品系的烟碱含量比高转化HC品系增加32.47%，降烟碱含量减少59.76%，烟碱转化率下降49.77%。

不同部位比较，LC品系中部叶烟碱含量比HC增加101.82%，上部叶增加113.73%；降烟碱含量中部叶LC比HC则下降95.18%，上部叶下降92.29%；烟碱转化率亦表现相同的趋势。

2.2 不同品系各部位烟叶TSNA含量的比较

从表2中可以看出，不同转化率类型的4种TSNA含量及占TSNA总量的比例不同。HC品系以NNN为主，占TSNA总量的85%以上，其次是NAT占13%左右，NNK和NAB所占比例均1%以下。LC品系则NAT为主占TSNA总量的55%以上，其次是NNN 占35%左右，NAB和NNK所占比例均介于2.68%～5.60%。LC中部叶NNN含量和TSAN总量比HC下降了87.37%和66.97%，上部叶下降了85.49%和66.25%。LC与HC品系相比，LC的NAT、NAB 和NNK含量分别增加了44.18%～46.57%、86.05%～113.51%和150.88%～166.67%。MC品系的TSNA含量以及四种TSNA占TSNA总量的比例均介于HC和LC之间，与HC品系的差异和增减幅度小于LC。

表2 不同品系各部位烟叶TSNA含量比较

2.3 生物碱含量及烟碱转化率与TSNA关系分析

由表3可知，TSNA总量主要受降烟碱含量和烟碱转化率的影响，与两者均呈正向直线相关，相关系数分别为0.962 1和0.949 0；与烟碱含量存在负向对数相关，相关系数0.759 4。NNN与降烟碱及烟碱转化率呈正向直线相关，相关系数分别为0.981 7和0.975 9；与烟碱存在负向对数相关，相关系数0.803 7；原因是降烟碱是NNN主要前体物，而降烟碱的含量又主要取决于烟碱转化率的高低。NAT的前体物是新烟草碱，因此与烟碱、降烟碱及烟碱转化率相关性不大。NAB前体物是假木贼碱，但与烟碱、降烟碱及烟碱转化率相关系数大于NAT。NNK与烟碱的存在正向相关、与降烟碱及烟碱转化率存在负向对数相关，相关系数分别为0.585 2、0.887 1和0.877 9。

进一步分析4种TSNA及其总量间的关系，结果如表4所示。由表4可知，NNN对TSNA总量影响最大，呈正向直线相关，相关系数达0.987 0；其次是NNK，呈负向直线相关，相关系数达0.739 8； NNN与NNK呈负向直线相关，相关系数达0.786 9；NAB与NNK呈正向直线关系，相关系数0.7733；NAT与TSNA总量和其他3种TSNA的相关系数较小。

表3 生物碱及烟碱转化率与TSNA关系分析

表4 4种TSNA相互关系分析

2.4 不同品系原烟感官评吸结果

表5 不同品系原烟感官评吸结果

原烟感官评吸质量是烟叶内在化学成分的集中综合体现。不同烟草类型、不同品种感官评吸质量风格迥异。从表5可以看出，LC品系在香型风格程度、香气量、香气浓度、杂气、劲头及质量档次等多方面优于HC和MC品系，由于HC及MC降烟碱含量较高，鼠臭味明显，严重影响烟叶质量。

3 结论与讨论

LC与HC品系烟叶的生物碱含量、4种TSNA及其总量、原烟感官评吸质量均存在较大差异。由于HC品系50%以上的烟碱转化为降烟碱，降烟碱成为主要生物碱，改变了普通烟草以烟碱含量为主的基本特征。同时，NNN含量随降烟碱含量的增加而大幅上升，原烟感官评吸中亦表现出明显的“怪味”，严重影响烟叶品质和安全性。与前人研究结果一致。原烟感官评吸中的“怪味”是否如报道所言为降烟碱氧化形成麦斯明或是酰化形成酰基降烟碱产生的碱味和鼠臭味［9］，还有待进一步证实。LC品系保持了烟叶原有的烟碱含量，降烟碱含量、烟碱转化率及NNN含量大幅度下降，原烟感官评吸质量和安全性得到明显提高。与已报道的大多数结果一致［10-13］，但与程森等［14］烟碱转化率与感官质量没有显著相关关系的结论相悖。

TSNA总量和NNN与降烟碱及烟碱转化率呈正向直线相关，与烟碱存在负向对数相关，相关系数由高到低依次为降烟碱＞转化率＞烟碱，与报道结果基本一致。各品系的TSNA含量表现出随烟碱转化率变化而变化，其中NNN含量呈HC＞MC＞LC的趋势，NAT、NNK、NAB含量则呈LC＞MC＞HC的趋势。进一步证实了前人在亚硝酸含量相对稳定的条件下，生物碱含量的差异对TSNA的形成起决定性的作用的结论［15］。由于烟碱、降烟碱、新烟碱和假木贼碱分别是NNK、NNN、NAT和NAB的主要前体物，在烟碱向降烟碱转化得到控制后，LC的烟碱含量大幅增加，导致NNK含量提高很好理解，但NAT和NAB含量的增加似乎说明，随转化率和降烟碱的下降，可能促进了新烟碱和假木贼碱的形成与积累。这与前人研究的具有不同烟碱转化能力的烟叶之间，NAT、NNK、NAB含量没有显著差异，主要由亚硝胺含量水平所决定的结论不一致，其原因和机理有待进一步探索。

综上所述认为，在白肋烟生产中，选育、改良和推广生物碱含量及烟碱转化率低的品种，对降低烟草特有亚硝胺，特别是降低对人体健康影响最大的NNN含量是切实有效的。考虑到TSNA在形成与积累过程中的复杂性［16-18］，同时兼顾对NNK、NAB及NAT的选择，并辅之降低氮肥用量、改善调制条件等措施，亦很有必要。

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（责任编辑：成 平）

中图分类号：TS424

文献标识码：A

文章编号：1006-060X（2016）06-0077-05

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2016.06.025

收稿日期：2016-04-07

基金项目：湖北省烟草公司项目（027Y2011-055）

作者简介：向修志（1967-），男，湖北恩施州人，农艺师，主要从事烟草科研与烟叶生产工作。

通讯作者：李宗平

The Relationship of Nicotine Conversion Rate to TSNA Content and to Smoking Quality of Burley Tobacco

XIANG Xiu-zhi1，LI Zong-ping2，QIN Guang-jiong2，CHEN Mao-sheng2，PENG Hao2，YANG Li-ping2
（1. Enshi tobacco companies Enshi tobacco company， Enshi 445000， PRC； 2. Tobacco Research Institute of Hubei Province，Burley Tobacco Experimental Station of CNTC， Wuhan 430030， PRC）

Abstract:To study the effect of nicotine conversion rate on TSNA Content and Smoking Quality of burley tobacco， taking different types of nicotine conversion strain of burley tobacco as materials， the alkaloid and TSNA content were detected， and sensory quality of raw tobacco smoking were tested. The results showed that LC strains mainly nicotine alkaloids， HC strain was mainly nornicotine， nicotine content than HC strain LC lines high 107.78%， content of nornicotine decreased 93.74% ， nicotine conversion rate decreased 93.28%.HC strains with NNN-based， LC strains of NAT-based， LC strains NNN and total TNSA than HC strains respectively decreased 86.43% and 66.61%， but NAT， NNK， NAB content and the proportion of TSNA was higher than HC. LC strains of raw tobacco smoking sensory quality in terms of favor style， impurity gases and other miscellaneous lines were better than HC， HC strains highlight the smell. The total amount of TSNA， NNN associated with nornicotine and nicotine conversion rate was straight forward， the negative logarithm associated with the presence of nicotine； NNK positively correlated with nicotine， and had a negative logarithmic correlation with nornicotine and nicotine conversion； the correlation coeffcient were greater than the conversion rate and nicotine. Therefore， it is effective to reduce the content of TSNA of burley tobacco and improve the quality of tobacco leaves by selecting and planting low nicotine conversion rates of LC strains ， and it is necessary to choice and control contents of NNK， NAB and NAT .

Key words:burley tobacco； alkaloid； nicotine to nornicotine conversion； TSNA； sensory quality