我國烤煙茄尼醇含量及其與煙草和煙氣主要化學成分的相關性

杜詠梅，張懷寶，張忠鋒*，馬雁軍，侯小東，王曉婷，蒯 雁，李丹丹

（1.中國農業科學院煙草研究所，青島 266101；2.上海煙草集團有限責任公司技術中心北京工作站，北京 101121；3.山東中煙工業有限責任公司技術中心，青島 266101）

我國烤煙茄尼醇含量及其與煙草和煙氣主要化學成分的相關性

杜詠梅1，張懷寶1，張忠鋒1*，馬雁軍2，侯小東1，王曉婷3，蒯 雁1，李丹丹1

（1.中國農業科學院煙草研究所，青島 266101；2.上海煙草集團有限責任公司技術中心北京工作站，北京 101121；3.山東中煙工業有限責任公司技術中心，青島 266101）

為明確我國烤煙茄尼醇含量狀況及其與煙葉品質的關系，選取 2010—2011 年代表產區煙葉 266 份，分析了總茄尼醇、游離茄尼醇、游離茄尼醇/總茄尼醇的比值數據特征以及產區、部位、品種間的差異，研究了茄尼醇與煙草和煙氣主要化學成分的相關性。結果表明，我國烤煙總茄尼醇、游離茄尼醇含量分別為 0.21%～3.48%、0.10%～2.19%；北方煙區烤煙總茄尼醇含量顯著低于其他煙區，但游離茄尼醇比例較高；上部葉茄尼醇含量顯著大于中、下部葉；紅花大金元相對云煙97、云煙 87、K326 具有較低的總茄尼醇含量；烤煙茄尼醇含量與煙葉質量評價指標（石油醚提取物、環己烷提取物、總生物堿、丙二酸、還原糖等）及煙氣安全性指標（焦油、一氧化碳、苯并芘、苯酚、氨氣、氰化氫、NNK）呈極顯著相關，茄尼醇含量高的煙葉，其主流煙氣有害成分釋放量顯著較高。

烤煙；茄尼醇；煙草化學成分；煙氣有害成分；相關性

relationship

茄尼醇是合成心血管疾病、抗癌、抗潰瘍等新型藥的不可替代的中間體[1-2]。煙草是茄尼醇含量最豐富的植物，也是目前提取茄尼醇的主要原料[2]。我國是煙草生產大國，作為提取茄尼醇的主要原料，有關煙草茄尼醇提取、純化[2]技術的研究較多，產地、部位[3]、品種[4]及環境因子[5]對烤煙茄尼醇含量的影響也有報道，但是，我國烤煙茄尼醇含量現狀及其不同生態區域烤煙茄尼醇含量差異還未見報道。另外，Schlotzhauer 等[6]報道煙草石油醚提取物中的茄尼醇熱裂解對卷煙煙氣稠環芳烴貢獻達30%。因此，作為卷煙原料，煙草茄尼醇可能是卷煙安全性的不利因素。但目前有關烤煙茄尼醇含量與煙葉質量及安全性指標關系的研究卻報道較少。本試驗擬通過研究我國烤煙茄尼醇含量在不同種植區域、不同部位、不同品種之間的差異，明確我國烤煙茄尼醇含量狀況，通過研究烤煙茄尼醇含量與煙葉其他主要化學成分及煙氣焦油和7項主要有害成分（一氧化碳、苯并芘、苯酚、巴豆醛、氰化氫、氨氣、NNK）釋放量的相關性，揭示烤煙茄尼醇與煙葉品質的關系，為煙草資源的綜合開發利用提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料

2010—2011 年，選取我國不同種植區域主產煙區代表烤煙樣品 266 份，樣品涉及 17 個烤煙生產省（直轄市），37 個代表產地，4 個烤煙等級（B2F、C3F、C3L、X2F），每份樣品 10 kg。

另外，選擇烤煙品種 K326、紅花大金元、云煙 87、云煙 97 為試驗材料，在云南曲靖宣威熱水鎮種植。每品種 3 次重復，每重復至少種植 667 m2，隨機區組設計。大田常規栽培。調制后分別選取 C3F等級樣品 10 kg。

1.2 方法

1.2.1 樣 品 制 備 由 外 觀 鑒 定 專 家 根 據 GB 2623—92《烤煙》對選擇樣品進行等級平衡、鑒定及品質評價后，選取代表等級煙葉 3～5 kg，去筋，切絲（0.9±0.1）mm，取 100 g 煙絲烘干后制成 60目粉末，用于測定化學成分，其余煙絲卷制成單料卷煙，卷煙參數為：醋酸纖維濾嘴（無激光打孔），煙支規格（25+59）mm*24.4 mm，煙紙[中煙摩迪（江門）紙業有限公司生產]定量 29 g/m2，透氣度60 cu。卷制過程中，煙支單支重根據其煙絲填充值（根據行業標準 YC/T 152—2001 卷煙 煙絲填充值的測定）進行調整。

1.2.2 檢測指標及方法 總糖、還原糖、總氮、總生物堿均應用連續流動法檢測（檢測依據分別為：YC/T 159—2002 、 YC/T 159—2002 、 YC/T 161—2002、YC/T 160—2002）；鉀：火焰光度法（ YC/T 217—2007 ）； 氯 ： 電 位 滴 定 法 （ YC/T 153—2001）；醚提物：重量法（YC/T 176—2003）；環己烷提取物：參考戴亞等[7]方法重量法檢測；果膠：重量法[8]；粗纖維素：重量法，參考茶葉標準（GB/T 8310—2002）；多酚：高效液相色譜法（YC/T 202—2006）；非揮發有機酸及高級脂肪酸：采用硫酸甲醇溶液甲酯化，氣質聯用檢測[9]。

茄尼醇測定：參照文獻[10]，進一步優化提取條件后，超高效液相色譜檢測。儀器條件為，色譜柱：BEH C18 1.7 um 2.1*50 mm，流動相：甲醇+乙腈=50+50，流速：0.5 mL/min，柱溫：30 ℃，檢測波長：208 nm。

主流煙氣焦油、總生物堿、一氧化碳、苯并芘、苯酚、巴豆醛、氰化氫、氨氣、NNK分別根據以下標準測定：GB/T 19609—2004、GB/T 23355—2009、GB/T 21130—2007 、 GB/T 21130—2007 、 YC/T 255—2008、YC/T 254—2008、YC/T 403—2011、YC/T 377—2010、GB/T 23228—2008。代表樣品有害成分釋放量以單位質量煙絲主流煙氣有害成分釋放量計算。

2 結 果

2.1 代表烤煙茄尼醇含量基本數據特征

由表1看出，代表烤煙樣品總茄尼醇、游離茄尼醇、游離茄尼醇/總茄尼醇比值分布范圍分別為：0.21%～3.48%、0.1%～2.19%、0.18～0.85，平均值分別為 1.37%、0.72%、0.51，煙草總茄尼醇、游離茄尼醇含量及游離茄尼醇/總茄尼醇比值均存在較大變異。

表1 代表烤煙樣品茄尼醇含量基本數據特征Table 1 Statistic of solanesol content of representative samples

2.2 不同種植區域烤煙茄尼醇含量差異

由表2看出，我國不同烤煙種植區域中部煙葉總茄尼醇、游離茄尼醇差異極顯著，游離茄尼醇占總茄尼醇比例差異顯著。北方煙區總茄尼醇及游離茄尼醇平均含量均最低，但游離茄尼醇比例較高，黃淮煙區烤煙總茄尼醇含量最高，長江中上游煙區、西南煙區烤煙游離茄尼醇含量及游離茄尼醇比例較高。

表2 不同種植區域中部烤煙茄尼醇含量Table 2 Solanesol content in tobacco middle leaves among different areas

2.3 不同部位烤煙茄尼醇含量差異

由表3看出，不同部位烤煙總茄尼醇、游離茄尼醇以及游離茄尼醇占總茄尼醇比例差異極顯著，三者均是上部葉＞中部葉＞下部葉，其中上部葉總茄尼醇、游離茄尼醇含量極顯著大于中下部葉，中、下部葉總茄尼醇、游離茄尼醇含量差異不顯著，游離茄尼醇/總茄尼醇比值在三部位之間均存在極顯著差異。

表3 不同部位烤煙茄尼醇含量Table 3 Solanesol content in tobacco leaves among differentpositions

2.4 不同品種烤煙茄尼醇含量差異

根據不同品種烤煙茄尼醇含量的方差分析結果（表4），品種間茄尼醇含量差異顯著，云煙 97煙葉茄尼醇含量最高，紅花大金元煙葉茄尼醇含量最低。

表4 不同品種烤煙茄尼醇含量Table 4 Solanesol content in tobacco leaves among differentvarieties

2.5 烤煙茄尼醇與其主要化學指標的相關性

由表5看出，煙草總茄尼醇、游離茄尼醇與主要化學指標的相關性是一致的，二者與總糖、還原糖、棕櫚酸、硬脂酸呈極顯著負相關，與總氮、總生物堿、環己烷提取物、醚提物、丙二酸、草酸、亞油酸呈極顯著正相關，其中，與還原糖、總生物堿、環己烷提取物、石油醚提取物、丙二酸相關系數較高。

2.6 烤煙茄尼醇與煙氣主要有害成分釋放量的相關性

由表6看出，根據簡單相關分析結果，除巴豆醛外，煙草總茄尼醇、游離茄尼醇與主流煙氣焦油、煙堿、一氧化碳、苯并芘、苯酚、氨氣、氰化氫、NNK釋放量均存在極顯著正相關關系，其中，與焦油、煙堿、苯酚的相關系數較大。進一步通過方差分析看出（表7），不同茄尼醇含量范圍烤煙主流煙氣主要有害成分釋放量差異顯著，隨茄尼醇含量增加，主流煙氣焦油、煙堿、一氧化碳、苯并芘、苯酚、氨氣、氰化氫、NNK 釋放量均呈顯著增加趨勢，其中，主流煙氣煙堿、苯酚、NNK隨茄尼醇含量變異幅度較大，茄尼醇含量大于 2.0%范圍烤煙煙氣煙堿、苯酚、NNK 平均釋放量是茄尼醇含量小于 0.8%范圍烤煙的2倍以上。

表5 烤煙茄尼醇與其主要化學指標簡單相關分析Table 5 Simple correlation analysis between the content of solanesol and main chemical components of tobacco leaves

表6 煙草茄尼醇與主流煙氣主要有害成分簡單相關分析Table 6 Simple correlation analysis between the content of solanesol in row tobacco and the amount of main harmfulcomponents in main stream smoking of row tobacco

表7 不同茄尼醇含量范圍烤煙主流煙氣主要有害成分差異Table 7 Difference of major harmful components in main stream smoking of raw tobacco among various value ranges of the content of solanesol in raw tobacco

3 討 論

代表烤煙樣品總茄尼醇含量范圍為 0.21%～3.48%，生態條件、煙葉部位、品種對茄尼醇含量均有極顯著影響。本研究獲得的我國烤煙茄尼醇的變異范圍高于有關國外資料報道[11]的烤煙茄尼醇含量范圍（1%～2%），這與我國烤煙種植區域生態條件差異較大有關。我國烤煙茄尼醇寬泛的變異范圍，為煙草資源的多用途利用提供了原料基礎。

總茄尼醇與煙草石油醚、環己烷提取物存在極顯著正相關關系（相關系數分別為 0.669、0.621），這與茄尼醇是煙草石油醚、環己烷提取物的主要組成成分有關。煙草石油醚、環己烷提取物被認為是煙草香氣成分的重要來源，也是煙氣有害成分的貢獻者，是煙葉質量評價的主要指標[7,11-13]。煙草總茄尼醇與還原糖的相關系數為-0.707，與總生物堿、丙二酸的相關系數分別為 0.592、0.630。在如此大的樣本數量情況下，煙草茄尼醇含量與這些指標仍能得到如此好的相關性，可能是某種內在代謝機制所決定的生化過程在起作用。還原糖、總生物堿是烤煙質量評價的常規指標，丙二酸也是影響烤煙感官品質的主要化學指標[9,14]。因此，烤煙茄尼醇含量與目前影響煙葉品質的主要化學指標密切相關。

根據本文研究結果，紅花大金元烤煙品種總茄尼醇含量顯著較低，這與趙春建等[4]的研究結果存在差異。可能與茄尼醇檢測方法差異有關。從趙春建等[4]描述的茄尼醇提取方法看出，其測定的茄尼醇為游離茄尼醇，而非總茄尼醇。

隨烤煙茄尼醇含量升高，除巴豆醛外，主流煙氣焦油、一氧化碳、苯并芘、苯酚、氨氣、氰化氫、NNK釋放量均呈顯著升高趨勢。茄尼醇與主流煙氣其他有害成分高度相關的原因，一方面可能由于茄尼醇為某些有害煙氣（如苯并芘、苯酚、一氧化碳）的前體物，另一方面，可能由于茄尼醇與某些有害煙氣成分的前體物高度相關有關（如：茄尼醇與NNK的主要前體物生物堿呈極顯著正相關）。

綜合以上分析看出，茄尼醇與煙草品質及安全性指標均密切相關，茄尼醇是煙氣安全性的不利因素。對于卷煙原料，較低的茄尼醇含量可以提高煙氣安全性，但從煙草茄尼醇資源利用的角度，煙草茄尼醇含量高，可以降低茄尼醇的提取利用成本，提高煙草的綜合利用價值。我國烤煙茄尼醇含量變異范圍較大，在實際應用中，可通過煙草不同用途對茄尼醇含量的不同要求，選擇烤煙產地、品種、部位。另外，在目前國家煙草專賣局實施的煙草等級結構優化工作中，對于不適用等級的煙葉，尤其是上部不適用等級煙葉，可利用其茄尼醇含量高的特點，用作提取煙草茄尼醇的原料，從而減少浪費，提高煙草資源的綜合利用價值。

4 結 論

我國烤煙茄尼醇含量變異范圍廣，生態條件、煙葉部位、品種對茄尼醇含量均有顯著影響。茄尼醇與煙草主要質量指標及煙氣有害成分釋放量相關性密切，茄尼醇含量高的烤煙，其煙氣主要有害成分釋放量顯著較高。在實際應用中，可通過煙草不同用途對茄尼醇含量的不同要求，選擇烤煙產地、品種、部位，提高煙草資源的綜合利用價值。

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Solanesol Content in Flue-cured Tobacco Leaves and its Correlations with Main Chemical Components of Leaf and Mainstream Smoking

DU Yongmei1, ZHANG Huaibao1, ZHANG Zhongfeng1*, MA Yanjun2, HOU Xiaodong1, WANG Xiaoting3, KUAI Yan1, LI Dandan1
(1. Tobacco Research Institute, CAAS, Qingdao 266101, China; 2. Beijing Working Station, Technical Center of Shanghai Tobacco Group Co., Ltd., Beijing 101121, China; 3. China Tobacco Shandong Industrial Corporation, Qingdao 266101, China)

In order to investigate the characteristic of the solanesol content and the relationship between the content of solanesol and main chemical components of tobacco leaf and mainstream smoking of flue-cured tobacco, 266 samples of flue-cured tobacco from 2010 to 2011 year in representative area in China were collected to determine the content of total and free solanesol, the ratio of free solanesol to total solanesol, and those difference among flue-cured tobacco from different ecological regions and different leaf positions and different varieties, and relationship between the content of solanesol and main chemical components of raw tobacco and its mainstream smoking. The results showed that contents of total and free solanesol ranged from 0.21% to 3.48%, and from 0.10% to 2.19%. The average content of total solanesol from north region was lower than any other tobacco regions, but its ratio of free solanesol to total solanesol was the highest. The content of solanesol in tobacco leaves from upper position was higher. The content of solanesol in tobacco variety Hongda was higher than those from Yun97, Yun87, and K326. The content of solanesol in tobacco was significantly corrected to that of petroleum ether extract, cyclohexane extract, total alkaloid, and malonic acid, the same to the amount of mainstream smoking of tar, nicotine, carbon monoxide, benzpyrene, phenol, ammonia, hydrogen cyanide, and NNK. With the solanesol content increased, harmful components in mainstream smoke increased extremely.

flue-cured tobacco; Solanesol; chemical components of raw tobacco; harmful ingredients of mainstream smoking;

S572.01

1007-5119（2014）06-0054-05

10.13496/j.issn.1007-5119.2014.06.011

國家煙草專賣局重點項目“烤煙煙葉原料安全性評價體系研究”（110200902063）；中國農業科學院基本科研業務費預算增量項目“煙草中的有益物質及其生物活性研究”（2013ZL026）

杜詠梅，女，碩士，研究員，主要從事煙草有益活性成分及其綜合利用研究。E-mail：duyongmei6909@163.com *通信作者，E-mail：zhangzhongfeng@caas.cn

2014-05-14

2014-10-08