Advance in Nicotine to Nornicotine Conversion in Tobacco

Nicotine to nornicotine conversion in cultivated tobacco was reviewed in four aspects, including the effect on TSNAs formation and flavor quality, genetic control and biochemical process, conversion frequency and time, and the methods for early identification of nicotine converter plant.

3种类型烟草种质资源烟叶生物碱等化学成分差异性分析

为筛选能为科研、生产和育种利用的优异烟草种质资源。对来源于国内外的141份烤烟、18份白肋烟和6份雪茄烟的烟叶常规化学成分和主要生物碱进行检测、比较和聚类分析。结果表明:总糖和还原糖含量以烤烟最高,总氮、烟碱和氧化钾以白肋烟种质最高。总植物碱和烟碱含量以烤烟种质自来黄2243最高,雪茄烟种质Dutch(Ohio)最低;降烟碱和烟碱转化率以烤烟种质平板柳叶最高,以烤烟种质二性子和白肋烟种质Burley11B最低。聚类分析将165份种质分成4类,烤烟种质主要集中在第1和第4类,其主要特征是总糖和还原糖含量较高,烟碱转化率较低;第2类的总糖和还原糖含量低,总氮、总植物碱和氧化钾含量高;第3类的烟碱和总植物碱含量低,降烟碱含量高,烟碱转化率高。不同类型种质资源的化学成分和生物碱差异明显,筛选出的不同梯度烟碱的种质可为烟碱的进一步研究提供材料支撑。

烟草生物碱性状的QTL定位

生物碱是烟草的重要化学成分。为明确烟草生物碱的遗传结构,发掘控制相关性状的主效位点,以烟草品种Y3、K326为亲本,构建大小为271的重组自交系群体。分别于2018、2019和2020年在云南省昆明市石林、玉溪市研和种植群体材料,检测总植物碱(TPA)、烟碱(NIC)、降烟碱(NOR)、假木贼碱(ANAB)和新烟草碱(ANAT)5种生物碱表型。对群体进行基因组测序,构建包含46,129个标记的遗传连锁图谱。利用基于混合线性模型的QTL定位方法及软件QTLNetwork2.0,进行QTL定位分析。共定位15个具有显著加性效应的QTL,加性效应对表型贡献率为0.58%~11.57%。其中4个主效QTL即控制总植物碱的qTPA14、烟碱的qNIC14、假木贼碱的qANAB14和新烟草碱的qANAT14,均可以解释相应性状10%以上的表型变异,且均位于14号连锁群上。6个QTL具有显著的加性与环境互作效应,对表型贡献率为0.80%~1.81%。5对QTL具有显著加性-加性上位性效应,对表型的贡献率为0.15%~2.31%。2对QTL具有显著的上位性与环境互作效应,对表型的贡献率为0.81%~1.16%。研究结果为进一步分离候选基因、解析遗传机理和促进烟草生物碱性状分子改良奠定了基础。

溶剂萃取-毛细管气相色谱法测定烟草中主要生物碱

报道了用毛细管柱气相色谱同时测定烟草中尼古丁、去甲基尼古丁、新烟碱和去氢新烟碱 4种主要生物碱的方法。烟草样品经二氯甲烷 /甲醇 (V/V ,3∶1 )溶剂萃取 ,过一次性滤膜 ,直接进样 ,经HP 5MS毛细管柱分离 ,氮磷检测器 (NPD)检测。该方法简单 ,重现性好 ;4种生物碱相对标准偏差为 1 .5 %～ 3 .4% ;加标回收率为 93 .6%～ 1 0 2 .4%。

贺州晒黄烟主要生物碱含量与其评吸质量的相关性研究

对广西贺州51个晒黄烟样品进行了生物碱含量测定和感官质量评价,并对主要生物碱含量与评吸质量的关系进行了研究。结果表明:51个晒黄烟样品烟碱平均含量为2.94%,总生物碱平均含量为3.19%,均介于优质烟生产要求的烤烟和白肋烟范围之间,主要生物碱含量由大到小依次是烟碱、新烟草碱、降烟碱和假木贼碱;不同部位烟叶主要生物碱及总生物碱含量随着部位的降低而减小;四种生物碱与劲头得分均呈极显著正相关,与刺激性得分均呈极显著负相关;新烟草碱与评吸质量的相关性较大,降烟碱与烟叶刺激性和劲头的相关程度较大。

湖南烤烟生物碱含量及其相关性分析

采集湖南省主产烟区B2F,C3F,X2F共3个等级烟叶样本559个,通过测定烟叶生物碱含量,研究了湖南烤烟生物碱含量的地理分布特征及与生物碱含量之间的相关性.结果表明,湖南烤烟总生物碱和烟碱含量偏高,降烟碱、假木贼碱、新烟草碱和总微量生物碱含量较低;生物碱含量从大到小依次为烟碱、新烟草碱、降烟碱、假木贼碱;烟碱转化率B2F最高,C3F次之,X2F最低;烟叶等级间生物碱含量差异极显著,从大到小依次为B2F,C3F,X2F;3大生态区烤烟的生物碱含量只有C3F烟叶的烟碱差异极显暑和新烟草碱差异显著;3个等级烤烟的烟碱、降烟碱、假木贼碱、新草烟碱含量呈极显著正相关.对烤烟生物碱含量进行趋势面分析,所建立的趋势模型拟合适度的显著性F检验,差异不显著,但具有一定的拟合优度,其3阶趋势面分析图基本能够揭示湖南烤烟生物碱含量空间分布特征及变化趋势,烟碱、降烟碱、假木贼碱以中部最高,向四周递减,新烟草碱是西北、东南部较低.

我国烟草和卷烟生物碱含量和组成比例分析

采用气相色谱法对我国不同产地、不同类型烟叶和卷烟样品４种主要生物碱含量进行了分析测定。白肋烟、烤烟、沙姆逊香料烟和巴斯马香料烟总生物碱平均含量分别为４．０３％、２．５６％、１．５８％和０．２０％。降烟碱含量在４种生物碱中的变异幅度最大，白肋烟和沙姆逊烟叶降烟碱占总生物碱比例的幅度分别为１．５％～１５．５％和１．１％～１２．２％，表明样品中不同程度地存在烟碱向降烟碱转化型烟叶。混合型和雪茄型卷烟总生物碱含量和降烟碱比例大于烤烟型卷烟。

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

研究了达白1号和鄂烟1号生长早期烟碱转化诱导后烟叶及调制后烟叶烟碱转化率与生物碱含量和新烟草碱／降烟碱值（Anat／Nnic）的关系．结果表明，烟碱转化率与烟碱含量呈显著负相关关系，与降烟碱含量呈显著正相关关系，随着烟碱转化率的增加，新烟草碱和假木贼碱含量无显著变化．烟碱转化率与Anat／Nnic存在极显著的幂函数关系．早期诱导烟叶的Anat／Nnic在低于0．8时，烟碱转化率开始显著增加，其对应的烟碱转化率为2．5％；调制后烟叶Anat／Nnic在小于1．1时烟碱转化率显著增加，对应的烟碱转化率为2．8％～2．9％．

烟草中生物碱的提取和分析方法研究进展

综述了国内外烟草中生物碱的提取和分析方法,主要有蒸馏法、超临界流体法、离子交换法、光度法、色谱法、毛细管电泳法等,并对各种方法的优缺点进行了分析。

气-质联用(GC/MS)法测定烟草生物碱的方法优化

采用气相色谱-质谱法(GC/MS),通过优化相关技术参数建立了能够快速准确测定烟草中烟碱和微量生物碱(降烟碱、麦斯明、假木贼碱和新烟草碱)含量的方法.经正交试验确定了超声提取和有机溶剂萃取前处理方法的最佳条件,结果表明:烟碱、降烟碱、麦斯明和假木贼碱的线性范围分别为20～600、30～300、3.2～12、16～60mg/L,检测限分别为0.11、0.09、0.02和0.04mg/kg,回收率介于88.5%～105.4%,相对标准偏差(n=5)介于2.4%～9.2%.该方法具有检测烟草生物碱灵敏度高和重现性好的特点,且操作简便,解决了已有方法存在的生物碱各个组分提取不完全和含量极低的麦斯明检测效果不理想等问题.

烤烟生物碱与评吸质量的关系

以湖南主产烟区B2F、C3F、X2F3个等级的559份烟叶样本为材料,采用简单相关、典型相关和灰色关联度分析方法,研究了烤烟生物碱与烟叶评吸质量评价指标间的关系。结果表明:烤烟烟叶中的烟碱与香气量、浓度、刺激性存在极显著的正相关;而微量生物碱与香气量、浓度、杂气、刺激性存在极显著的正相关,微量生物碱中的假木贼碱、新烟碱分别与余味存在显著的负相关。烟碱对评吸质量的影响最大;假木贼碱、新烟碱与香气量、浓度存在显著的典型相关。微量生物碱对评吸质量的影响不能忽视。

采收和调制方法对晾制白肋烟中一些重要物质的影响

通过６种不同的采收和调制方法对烟草特有的Ｎ－亚硝胺（ＴＳＮＡ）、烟草生物碱、硝酸盐、亚硝酸盐的影响，研究得出与对照整株采收晾制相比，逐叶采收、整株采收叶片划主脉、逐叶采收划主脉、逐叶采收叶肉主脉分离晾制能显著降低叶肉及主脉中烟草特有的Ｎ－亚硝胺含量，亦能降低硝酸盐及亚硝酸盐含量．整株采收划主茎晾制不能降低烟草特有的Ｎ－亚硝胺及硝酸盐、亚硝酸盐．各处理都能显著降低主脉和叶肉中的去甲基烟碱，但对其它烟草生物碱没有影响．

不同产地白肋烟中性香气成分及生物碱组成和含量分析

采用气质联用仪、高效液相色谱仪和气相色谱仪对我国四川、湖北、重庆、云南白肋烟及美国白肋烟中性香气成分、类胡萝卜素及生物碱含量进行了分析测定,结果表明,巨豆三烯酮、香叶基丙酮等重要类胡萝卜素降解产物在美国白肋烟中的含量显著高于国内烟叶,β-大马酮、β-紫罗兰酮、β-二氢紫罗兰酮和氧化异佛尔酮等香气成分含量与国内主产区白肋烟差别不大。西柏三烯二醇主要降解产物茄酮含量国内烟叶一般高于美国烟叶。云南烟叶与其它产地烟叶相比,大多重要的类胡萝卜素降解产物含量较低,但叶黄素、β-胡萝卜素含量以及巨豆三烯酮形成过程的中间产物3-氧化-а-紫罗兰醇的含量显著高于其它产区烟叶。美国烟叶中苯乙醛、苯甲醛含量低于国内烟叶;云南烟叶中糠醛含量明显高于其它产区,其它成分含量各产区比较接近。我国湖北和云南白肋烟烟碱含量高于美国白肋烟,而四川和重庆白肋烟烟碱含量显著低于美国烟叶。我国白肋烟产区除云南外均存在烟碱向降烟碱转化问题,其中四川烟叶烟碱转化率高达62.4%,对其品种进行改良是当务之急。

烟草生物碱:口腔特性及在电子烟烟气中的感官响应

为阐明烟草生物碱对电子烟抽吸特性的影响,考察了8种烟草生物碱具有的嗅觉、味觉和化学感觉特征;并以次生烟碱替代电子烟中的烟碱,评价了8种生物碱在电子烟中的感官响应。依据GB/T22366—2008使用三点选配法(3-AFC)测定烟草生物碱的觉察阈值。结果表明:1烟草生物碱除了具有碱性气息外,还具有烘烤香和花香香气;在FDA限定浓度范围内,烟碱只具有辣感而次生烟碱可能同时具有苦味和辣感,烟碱的觉察阈值最低,为7×10^(-6)mg/m L;2麦斯明、二烯烟碱对电子烟香气有显著的影响;次生烟碱替代电子烟中烟碱后,电子烟喉部劲头和刺激性明显降低,并伴随口腔中甜腻感的降低。因此,不同种类的烟草生物碱会通过本身具有的嗅觉、味觉和化学感觉特征影响电子烟的抽吸特性。

仿生型信号分子对烟草主要生物碱的抑制作用

用源于取食烟草的寡食性昆虫口腔分泌物的仿生型信号分子(BSM)在不同条件下、对不同类型烟草在打顶后进行涂抹处理,并用HPLC检测BSM处理株和对照株烟草主要生物碱的含量,分析探讨BSM在不同条件下对烟草生物碱的调控作用。结果表明:BSM物质对不同类型烟草打顶后叶片上生物碱的积聚有不同程度的抑制作用。BSM对烤烟9717中降烟碱的影响最大,中部和上部分别降低55.78%和63.40%,上部叶各生物碱降幅均大于中部叶,其中烟碱和总生物碱分别降低25.49%和26.28%。BSM浓度对白肋烟中生物碱的抑制效应也有影响,0.1mol/L的BSM对烟碱的影响最大,中、上部叶的降低率分别达22.99%和42.45%,总生物碱则分别降低22.21%和37.73%;0.2mol/L的BSM可使降烟碱的量显著降低,中部和上部叶分别降低62.94%和58.53%。施氮量对BSM的调控作用也有影响,在高的施氮量(9kgN/667m2)下抑制作用更大,可使K326上部叶总生物碱降低34.76%。

烟草生物碱的研究现状

主要讨论了烟草生物碱的种类,烟草生物碱在烟草体内的分布,烟草生物碱的遗传控制,烟碱及其它生物碱的合成机理,烟草生物碱与烟叶品质的关系,烟草生物碱的生理功能,烟草生物碱的其它用途等方面的研究进展,期望通过对烟草生物碱研究发展的回顾,为我国烟叶质量的提高和今后烟草其它利用途径的研究与开发提供一定的信息帮助。

烟草生物碱的毛细管气相色谱分析

以乙醚为萃取剂,正十七烷为内标物,采用气相色谱法测定了不同等级的烤烟和白肋烟烟叶、3种烤烟型卷烟、6种混合型卷烟,以及7种方式处理的同一白肋烟叶组中的烟碱、降烟碱、假木贼碱和新烟草碱的含量,发现降烟碱、假木贼碱和新烟草碱这3种微量生物碱总量因烟叶的类型、等级和处理方式及卷烟类型而异。该法的前处理过程简单,色谱分析时间较短,各生物碱的平均回收率在93 0%～100%之间,RSD均小于4%,是一种快速、简便、准确测定烟叶样品生物碱含量的方法。

连续流动法测定烤烟总植物碱的不确定度

为了评定连续流动法测定烤烟总植物碱的测量不确定度,通过分析测量过程,修订了连续流动法烤烟总植物碱的测定因果关系图,建立了测量不确定度评定的数学模型,确定了其测量不确定度的来源。结果表明:连续流动法测定烤烟总植物碱的测量不确定度主要来源为样品的含水率、连续流动分析仪测定的样品浓度和测量重复性;测量结果的标准不确定度为0.05%,在95%的置信度下,取包含因子为k=2,其扩展不确定度为0.10%。

烟碱转化率与卷烟感官评吸品质和烟气TSNA含量的关系

用具有不同烟碱向降烟碱转化能力的白肋烟鄂烟一号上部叶(2 0 0 3年)和中部叶(2 0 0 4年)分别卷制试验卷烟,研究了烟碱转化率与卷烟感官评吸品质和烟丝及烟气中TSNA含量的关系。同一年份的卷烟样品间总生物碱含量无显著差异,烟碱含量和降烟碱含量呈相反趋势变化,从而形成样品间烟碱转化率的梯度差异。感官评吸由5 -6名评吸专家组成的评吸小组进行。结果表明,随着烟碱转化率的增高,白肋烟风格程度直线下降,香气质逐渐下降,香气量减少,烟气浓度变淡,生理强度下降,杂气有增加的趋势,余味变劣,口腔残余加重,但刺激性有减小的趋势。两年卷烟样品基本表现相同的趋势,但2 0 0 3年样品,由于生物碱水平高,不同样品间烟碱转化率的幅度较大,所以各项评吸指标的变化更为明显。随着烟碱转化水平的增高,烟丝和烟气亚硝基降烟碱(NNN)含量和总的烟草特有亚硝胺(TSNA)含量大幅增加,而其它3种烟草特有亚硝胺含量无较大变化。

我国不同类型烟叶烟碱转化株的比例和转化程度分布

为进一步纯化烟叶群体,提高烟叶品质。对我国5种类型(烤烟、白肋烟、香料烟、马里兰烟和晒红烟)13个主栽品种的烟叶(2003-2004年调制)烟碱转化株的比例和转化程度分布进行了分析测定。白肋烟品种和杂交种存在严重的烟碱向降烟碱转化问题,总转化株占烟株群体的比例除B37外,均在30%以上;烤烟品种烟碱转化问题相对较小,转化株比例低,且多为低转化株,所测品种群体中总转化株的比例不超过7%;香料烟和马里兰烟群体总转化株比例也偏高,分别为10.0%和9.84%,而且有一定比例的高转化株;晒红烟转化株比例较低。