全 文 ：中国生态农业学报 2015年 10月 第 23卷 第 10期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Oct. 2015, 23(10): 12681276


* 湖北省烟草专卖局项目(027Y2011-055)资助
李宗平, 主要从事烟草良种繁殖与低危害烟叶品种改良研究工作。E-mail: li63@163.com
收稿日期: 20150313 接受日期: 20150702
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.150293
不同调制方法对烟草烟碱转化及 TSNA的影响*
李宗平 覃光炯 陈茂胜 张俊杰 彭 灏 吴哲宽 杨丽萍
(湖北省烟草科学研究院/中国烟草白肋烟试验站 武汉 430030)
摘 要 为进一步明确调制方式对不同品种(系)烟草烟碱转化和特有亚硝胺(TSNA)的影响, 采用裂区试验设
计, 以白肋烟[B37LC(低烟碱转化)品系、B37HC(高烟碱转化)品系]、马里兰烟[Md609LC(低烟碱转化)品系、
Md609HC(高烟碱转化)品系]、烤烟(‘云烟 87’、‘K326’)和晒烟(‘深色公会晒黄烟’、‘浅色公会晒黄烟’)等 4 种烟
草类型的 8份材料为主处理, 烤制、晾制和晒制 3种调制方法为副处理, 进行了生物碱和 4种 TSNA含量检测与
研究。结果表明: 品种(系)是影响生物碱含量、烟碱转化率和 4种 TSNA含量的主要因素, N亚硝基降烟碱(NNN)
是 4 种烟草类型的主要 TNSA, 所占比例在 54.35%~97.36%。不同烟草类型中以白肋烟、马里兰的 HC 品系与
LC 品系间差异最大, 其中 LC 品系的 NNN 含量比 HC 品系下降 90.93%和 91.54%。3 种调制方法中, 烟碱含量
为烤制>晒制>晾制, 降烟碱及烟碱转化率则为晾制>晒制>烤制; 除 N-亚硝基假木贼碱(NAB)含量烤制显著高于
晾制外, NNN、4-(N-甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)、N-亚硝基新烟碱(NAT)及 TSNA总量均为晾制
>晒制>烤制, 差异达显著或极显著水平; 调制方法对白肋烟、马里兰烟的 HC品系影响最大, 对 LC 品系影响最
小。综合认为: 在烟叶特别是白肋烟、马里兰烟生产上积极推广烟碱转化率低的品种, 同时努力改善调制条件、
改进调制工艺是降低烟叶 TSNA含量、提高烟叶安全性的关键措施。
关键词 白肋烟 马里兰烟 烟碱转化类型 调制方式 生物碱 TSNA
中图分类号: S56 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2015)10-1268-09
Effects of curing methods on conversion rate of nicotine and
TSNAs contents of tobacco
LI Zongping, QIN Guangjiong, CHEN Maosheng, ZHANG Junjie, PENG Hao, WU Zhekuan, YANG Liping
(Hubei Province Tobacco Research Institute, CNTC Burley Tobacco Experimental Station, Wuhan 430030, China)
Abstract Tobacco alkaloids and nitrite are the main precursors of tobacco-specific nitrosamines (TSNA). Nitrite is formed by
nitrate reduction reaction in tobacco leaves. Nicotine, nornicotine, anatabine and anabasine react with nitrous acid to form
4-(N-methyl nitrosamines)-1-(3-pyridyl)-1-butyl ketone (NNK), N-nitrosonornicotine (NNN), N-nitroso new nicotine (NAT)
and N-nitroso false horsetail alkali (NAB), 4 main forms of TSNAs. Nicotine is the main tobacco alkaloid. Although
nornicotine content is usually very low, the transformation of nicotine to nornicotine can occur through tobacco gene mutation,
which activates and greatly increases the contents of nornicotine, NNN and total TSNA. The conversion of nicotine to
nornicotine and nitrite reduction reactions occur during the processes of tobacco curing and storage. This is especially the case
for the formation and accumulation of TSNA during the period of curing. In order to further clarify effects of tobacco types
and varieties, curing methods on TSNA, TSNA contents and nicotine variations during curing were analyzed. The study used
split-plot experimental design involving 4 tobacco types (burley, Maryland tobacco, flue-cured tobacco and sun-cured tobacco)
and 8 varieties (lines) [B37LC (low nicotine conversion line) and B37HC (high nicotine conversion line) of burley; Md609LC
(low nicotine conversion line) and Md609HC (high nicotine conversion line) of Maryland tobacco; ‘Yunyan87’ and ‘K326’ of
flue-cured tobacco varieties; ‘dark sun cured tobacco’ and ‘light colored sun cured tobacco’ of sun-cured tobacco varieties]
with 3 curing methods (flue-curing, air-curing and sun-curing) as secondary treatments. Then the 4 TSNA and alkaloid
contents in leaves under both the main and secondary treatments were investigated. The results showed that tobacco varieties
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(lines) were the main factor influencing alkaloid content, nicotine conversion rate and contents of 4 kinds of TSNA. Nornicotine
contents and nicotine conversion rates of HC lines of Maryland tobacco and burley tobacco were highest, and those of HC
lines was lowest. NNN was the main TSNA in all the tobacco types, accounting for 54.35%ԟ97.36% of total TSNA. It was
followed by NAT (2.33%ԟ38.46%), NNK (0.17%ԟ5.47%) and NAB (0.14%ԟ5.92%). Comparison of different tobacco types in
terms of proportions of four forms of TSNA showed that NNN was highest in HC lines of burley tobacco and Mayland tobacco,
accounting for 93.93% and 96.99% of total TSNA content. Compared with HC lines, LC lines fell by 90.93% and 91.54% in
NNN contents, respectively, in burley and Maryland tobacco. The contents of NNK, NAT and NAB in HC lines were higher
than in LC lines, although the difference was smaller than that of NNN. Comparison of 3 curing methods showed that nicotine
content of flue-cured tobacco was greater than that of sun-cured which was in turn greater than that of air-cured tobacco. The
nornicotine content and conversion rate of nicotine were highest for air-cured tobacco, followed by sun-cured tobacco and then
flue-cured tobacco. Except NAB, the contents of NNN, NNK, NAT and total TSNA in flue-cured tobacco were significantly
higher than those of air-cured tobacco, which were in turn significantly higher than those of sun-cured tobacco. Also while
total TSNA content of air-cured tobacco was 41.85% higher than that of flue-cured tobacco, NNN content of air-cured tobacco
was 45.45% higher than that of flue-cured tobacco. Curing method had greatest impact on HC lines and minimal impact on LC
lines of burley tobacco and Maryland tobacco. It was beneficial to decrease TSNA content and promote tobacco safety to plant
low nicotine conversion varieties of burley tobacco and Maryland tobacco and improve curing conditions.
Keywords Burley tobacco; Maryland tobacco; Nicotine conversion type; Curing method; Alkaloid; TSNA
(Received Mar. 13, 2015; accepted Jul. 2, 2015)
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N-亚硝基降烟碱(NNN)、N-亚硝基新烟碱(NAT)、
N-亚硝基假木贼碱 (NAB)和 4-(N-甲基亚硝胺
基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)等4种含量较高 , 其
中NNN、NNK具有较强的致癌性, NAT和NAB致癌
性较弱。大量研究表明, TSNA在鲜叶含量极低, 甚
至检测不到。为此多数假设认为, TSNA是在烟叶调
制和储藏过程中, 烟草中的硝酸盐被微生物还原为
亚硝酸盐以及氮氧化物(NOX), 然后与烟草生物碱
作用形成的。烟草生物碱中的烟碱、降烟碱、新烟
草碱和假木贼碱, 分别与亚硝酸发生亚硝化反应生
成NNK、NNN、NAT和NAB[16]。经长期的自然进
化和人为选择, 普通烟草(Nitotiana tobacum)的生物
碱以烟碱为主, 含量一般占总生物碱含量的93%以
上; 降烟碱属仲胺类的生物碱, 主要由烟碱去甲基
形成, 亦称去甲基烟碱, 一般不超过总生物碱含量
的3.5%, 因含量低、作用不明, 1980年才开始引起人
们的关注[14]。正常情况下, 烟草栽培品种不具备烟
碱向降烟碱转化的能力, 但一些烟株因返祖性基因
突变形成烟碱去甲基能力, 致使这些转化株的降烟
碱和NNN含量会大幅度上升。因此, 去除烟株群体
中的转化株, 可以显著减少烟叶的降烟碱含量, 进
而大幅度降低烟叶TSNA含量[510]。史宏志等[11]研究
认为我国主要烟叶类型烟草特有TSNA水平排序为:
白肋烟>沙姆逊香料烟>烤烟>巴斯马香料烟, 在白
肋烟和香料烟中, NNN和NAT为主要的TSNA, 约占
总 TSNA的 96%, 且在 TSNA总量较高的烟样中 ,
NNN占有较大比例。调制是烟叶生产的重要环节 ,
亦是烟叶品质形成的关键阶段。不同烟草类型的烟
叶因产品目标、调制原理、方式及对温度湿度等环
境条件要求的不同, 内在化学成分及香型风格迥异,
同时也不同程度地影响烟碱转化和TNSA的形成和
积累[12,5,12]。有研究认为具有烟碱转化能力的烟株
在绿叶中即可开始烟碱转化, 但在收获前转化程度
较低, 烟碱转化主要发生在调制过程的前3个星期,
变黄末期后变化较小 [1315]。Bush[16]认为在晾房中,
增加相对湿度, 可使烟叶中TSNA含量显著升高。李
宗平等[17]发现在白肋烟晾制过程中温、湿度对烟碱
转化率有十分重要的影响 , 且温度的影响大于湿
度。汪安云 [18]发现 , 在相同栽培条件下 , 白肋烟
‘TN86’在住房式晾房的TSNA含量比简易晾房高
46.8%, 且以NNN含量最多。潘建斌等[19]认为, 烤烟
低温拉长变黄处理烤后烟叶的TSNA含量最高 , 其
次为低温变黄, 高温变黄最低; 密集烤房对TSNA含
量的影响最大, 水泥预制板平板式换热器烤房影响
较小; 烤烟烟叶内TSNA含量与硝酸盐、亚硝酸盐含
量均显著或极显著正相关。宫长荣等[20]在烤烟调制
初期和变黄过程中用频率为2 450 MHz的微波对烟
叶处理, 结果表明在烟叶变黄后对烟叶进行微波处
理效果优于对鲜烟叶进行处理, 以微波处理90 s最
为明显。但不同烟草类型、不同调制方式对烟碱转
化和TSNA的影响效应及两者的互作效应等方面的
研究鲜见报道。
本研究旨在通过对不同烟草类型、不同调制方法
的生物碱及 TSNA含量研究, 分析比较影响 TSNA含
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量的主导因素 , 进一步明确不同调制方法对烟叶
TSNA含量的影响规律, 为低危害烟叶生产提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料
试验以白肋烟的 B37LC(低烟碱转化品系 )、
B37HC(高烟碱转化品系), 烤烟的‘云烟 87’、‘K326’,
马里兰烟的 Md609LC(低烟碱转化品系)、Md609HC
(高烟碱转化品系), 晒黄烟的‘深色公会晒烟’、‘浅色
公会晒烟’等 4 种烟草类型的 8 份品种(系)为材料。
其中低、高烟碱转化品系是对原始品种经过人为多
代系统选择后形成的稳定品系, 低转化品系的平均
烟碱转化率<5%, 高转化品系平均>50%。其他则为
未经过选择的常规品种。
1.2 试验方法
1.2.1 处理设计
采用裂区试验设计。主处理 A为品种(系), 副处
理 B为调制方式。具体处理水平设计如下:
主处理 A: A1, 白肋烟 B37LC; A2, 白肋烟
B37HC; A3, 烤烟‘云烟 87’; A4, 烤烟‘K326’; A5, 马
里兰烟 Md609LC; A6, 马里兰烟 Md609HC; A7, 晒
烟‘深色公会晒烟’; A8, 晒烟‘浅色公会晒烟’。
副处理 B: B1, 整株晾制; B2, 剥叶单叶烘烤;
B3, 剥叶单叶晒制。
共 8个主处理, 3个副处理, 3次重复, 每个重复
40株。
晾制在专用晾房内 16~32 ℃的自然温度下进行,
其中凋萎期的相对湿度在 75%~80%, 时间 68 d; 变
黄、变褐期相对湿度 70%~75%, 时间 18~22 d; 干筋
期相对温度 40%~50%, 11~13 d; 晾制周期 3545 d。
烤制即烘烤, 在试验专用烤房内进行, 其中变黄阶
段的干球温度控制在 35~42 ℃, 湿球温度 33~37 ℃,
时间 48~72 h; 定色阶段干球温度控制在 45~55 ℃,
湿球温度37~39 ℃, 时间约36~48 h; 干筋阶段干球温
度 55~68 ℃, 湿球温度 40~43 ℃, 时间 24~36 h; 烘
烤时间周期是 120~160 h。晒制在自然环境下, 白天
阳光下直晒与夜晚晒棚内挂晾反复交替进行, 时间
周期大约 5~25 d。具体工艺流程和技术操作分别按
白肋烟晾制技术规程[21]、烤烟烘烤技术规程[22]和湖
北省地方名晒烟栽培制调技术规程进行。
1.2.2 田间种植方法
试验在湖北省烟草研究院恩施良种繁殖基地进
行。为排除非处理因素的干扰, 试验采用统一的种
植规格(1.2 m×0.55 m)、施肥量(187.5 kg·hm2)、肥料
配比(N︰P2O5︰K2O=1︰1.5︰2)、打顶时期(初花)、
留叶数(22 片)和成熟采收。其他生产栽培技术参照
白肋烟、烤烟、马里兰烟、地方名晒烟相关技术规
程执行。
1.2.3 取样
烟叶出现成熟特征后, 按处理进行采收、调制。
调制结束后取每处理所有烟株的中部叶 2片(由下至
上 14~15 叶位 )制成混合样 , 用于检测生物碱及
TSNA含量。
1.2.4 检测方法
由湖北省烟草科学研究院化验检测中心进行生
物碱及 TSNA含量检测。
生物碱测定: 取样 0.20 g于 100 mL具塞锥形瓶
中, 加入 5 mL的 10%氢氧化钠溶液及 20 mL含有一
定浓度喹啉(内标物)二氯甲烷/甲醇(V︰V=3︰1)混
合萃取液, 震荡提取 1 h后静置 1 h, 取有机相无水
硫酸钠干燥后过 0.22 mm滤膜, 滤液收集至 2 mL色
谱瓶, 采用 Agilent 7890A气相色谱仪及 FID检测器
测定烟碱及降烟碱含量 , 具体操作和参数设定按
Burton 等[23]的方法进行。根据测定结果计算烟碱转
化率, 公式为:
烟碱转化率=[降烟碱含量/(烟碱含量+降烟碱含
量)]×100% (1)
TSNA测定: 按照刘万峰等[24]的方法, 取0.20 g粉
碎过筛后样品于100 mL锥形瓶中, 加入0.2 mL 4种
TSNA的氘代化合物作为内标, 并加入100 mmol·L1醋
酸铵溶液19.8 mL, 震荡提取1 h后过0.22 mm滤膜,
所得滤液采用Agilent 6460A三重四级杆液质联用仪
测定N-亚硝基降烟碱(NNN)、N-亚硝基新烟碱(NAT)、
N-亚硝基假木贼碱(NAB)和4-(N-甲基亚硝胺基)-1-
(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)含量。
1.2.5 数据分析
试验数据采用 DPS 7.0 软件进行方差分析和各
处理间的最小显著差异(LSD)多重比较。
2 结果与分析
2.1 不同处理对烟草生物碱及烟碱转化率的影响
经方差分析, 品种(系)、调制方式和品种(系)×
调制方式的效应均达显著水平(P<0.05), 且F值为降
烟碱>烟碱转化率>烟碱。其中品种(系)效应最大。
在品种(系)处理中烟碱含量除B37HC与Md609HC、
‘云烟87’与‘K326’差异不显著外 , 其他材料间的差
异达显著和极显著水平 , 平均值排序为Md609LC>
B37LC>‘深色公会晒烟’>‘K326’>‘云烟87’>‘浅色公
会晒烟 ’>Md609HC>B37HC; 降烟碱含量除 ‘云烟
87’、‘深色公会晒烟’、‘浅色公会晒烟’差异不显著外,
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其他品种(系)间的差异达显著和极显著水平, 均值
以Md609HC、B37HC品系最高, 分别为47.83 mg·g1
和45.55 mg·g1, 其他均在3.00 mg·g1以下。烟碱转
化率的变化趋势与降烟碱含量一致。同一烟草类型
的HC品系与LC品系比较, 马里兰HC品系的烟碱含
量比LC品系减少55.13%, 降烟碱含量和烟碱转化率
则增加19.93倍和17.39倍; 白肋烟HC品系的烟碱含
量比LC品系减少51.40%, 降烟碱含量和烟碱转化率
则增加19.63倍和16.23倍。
调制方式的3个水平间的烟碱、降烟碱含量和烟
碱转化率差异均达极显著水平。其中烟碱含量为烤
制>晒制>晾制, 降烟碱含量、烟碱转化率则晾制>晒
制>烤制。3种调制方式间的差异均小于品种(系)。
调制方式对所有品种(系)的烟碱、降烟碱含量和
烟碱转化率均存在一定的影响, 以白肋烟B37HC、
马里兰烟Md609HC受调制方法的影响较大 , 其次
是烤烟和晒烟品种 , 白肋烟B37LC、马里兰烟
Md609LC受调制方法的影响最小。烟碱含量总体变
化趋势呈烤制>晒制>晾制, 除‘云烟87’的3种调制方
式差异不显著外, 其他品种(系)均达显著或极显著
水平 ; 降烟碱和烟碱转化率总体变化趋势则呈晾
制>晒制>烤制, 除B37HC和Md609HC的3种调制方
式差异达极显著水平外, 其他品种(系)的差异不显
著。详见表1。
表 1 不同调制方式对不同品种(品系)烟草生物碱及烟碱转化率的影响
Table 1 Effects of different curing methods on contents of alkaloids and conversion rate of nicotine of different varieties (lines) of
tobacco
品种(品系)
Variety (or line)
调制方式
Curing method
烟碱
Nicotine (mg·g1)
降烟碱
Nornicotine (mg·g1)
转化率
Conversion rate (%)
烤制 Flue-curing 60.05±0.92aA 2.29±0.01 3.67±0.06
晾制 Air-curing 57.78±0.93bB 2.35±0.01 3.91±0.07
B37LC
晒制 Sun-curing 59.38±0.74aAB 2.32±0.01 3.76±0.03
烤制 Flue-curing 39.98±0.48aA 33.94±0.08cC 45.97±1.89cC
晾制 Air-curing 20.44±0.16cC 53.19±0.09aA 72.24±0.13aA
B37HC
晒制 Sun-curing 25.71±0.39bB 49.52±0.31bB 65.83±0.21bB
烤制 Flue-curing 41.94±0.42 1.27±0.01 2.94±0.03
晾制 Air-curing 40.90±0.93 1.38±0.01 3.27±0.09
云烟 87
Yunyan 87
晒制 Sun-curing 41.55±0.27 1.34±0.02 3.12±0.02
烤制 Flue-curing 42.76±0.35a 1.11±0.02 2.53±0.05
晾制 Air-curing 41.38±0.26b 1.21±0.03 2.84±0.04
K326
晒制 Sun-curing 42.71±0.42a 1.18±0.01 2.69±0.05
烤制 Flue-curing 65.83±0.52aA 2.36±0.03 3.46±0.01
晾制 Air-curing 63.66±0.25bB 2.44±0.02 3.69±0.02
Md609LC
晒制 Sun-curing 64.13±0.47bAB 2.39±0.01 3.59±0.01
烤制 Flue-curing 28.83±0.20aA 32.73±0.02cC 42.75±0.12cC
晾制 Air-curing 19.38±0.33cC 57.70±0.03aA 74.86±0.31aA
Md609HC
晒制 Sun-curing 23.67±0.04bB 53.06±0.06bB 69.15±0.06bB
烤制 Flue-curing 48.22±0.65aA 1.33±0.01 2.68±0.04
晾制 Air-curing 45.68±0.19bB 1.42±0.04 3.01±0.07
深色公会晒烟
Dark sun cured tobacco
晒制 Sun-curing 47.51±0.40aA 1.39±0.01 2.84±0.00
烤制 Flue-curing 41.46±0.36aA 1.27±0.01 2.97±0.01
晾制 Air-curing 39.18±0.16bB 1.36±0.04 3.35±0.08
浅色公会晒烟
Light colored sun cured
tobacco 晒制 Sun-curing 41.11±0.66aA 1.33±0.02 3.13±0.04
B37LC 59.07bB 2.32dC 3.78cC
B37HC 28.71gF 45.55bB 61.34bB
云烟 87 Yunyan 87 41.46eDE 1.33eD 3.11dDE
K326 42.28dD 1.17fE 2.69eE
Md609LC 64.54aA 2.40cC 3.58cCD
Md609HC 28.96gF 47.83aA 62.25aA
深色公会晒烟
Dark sun cured tobacco
47.14cC 1.38eD 2.85deE
品种效应
Variety effect
浅色公会晒烟
Light colored sun cured tobacco
40.58fE 1.32eD 3.15dDE
烤制 Flue-curing 48.01aA 9.54cC 13.37cC
晾制 Air-curing 41.05cC 15.13aA 20.90aA
调制效应
Curing effect
晒制 Sun-curing 43.22bB 14.07bB 19.27bB
不同大小写字母表示调制方法间或品种(系)间在 0.01和 0.05水平差异显著, 下同。Different capital and lowercase letters indicate significant
difference among treatments or varieties (lines) at 0.01 and 0.05 levels, respectively. The same below.
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2.2 不同处理对烟草 TSNA含量的影响
4种TSNA及其总量的品种(系)、调制方式和品
种(系)×调制方式的效应均达显著水平(P<0.05), 且
品种(系)效应大于调制方式及品种(系)×调制方式效
应。其中NNN和TSNA总量的处理方差最大, 其次是
NAT, NNK和NAB最小。
各处理间的多重比较结果如表2所示。品种(系)
的NNN平均含量和TSNA总量大小排序为B37HC>
Md609HC>B37LC>Md609LC>‘深色公会晒烟’>‘浅
色公会晒烟 ’>‘云烟87’>‘K326’ , 除 ‘云烟87’和
表 2 不同调制方式对不同品种(品系)烟草亚硝胺及其组分含量的影响
Table 2 Effects of different curing methods on contents of nitrosamine and its components of different varieties (lines) of tobacco
ng·g1
品种(品系)
Variety (or line)
调制方式
Curing method
NNN NNK NAT NAB 总量 Total
烤制 Flue-curing 1 080.80±15.62cB 40.82±0.84bB 634.31±5.72cC 31.11±0.94bB 1 787.04±18.06cC
晾制 Air-curing 1 227.84±10.00aA 43.62±0.39aA 720.84±9.31aA 30.52±1.03bB 2 022.82±11.09aA
B37LC
晒制 Sun-curing 1 172.68±10.00bA 41.42±0.87bB 710.70±5.07bB 33.35±1.91aA 1 958.15±6.21bB
烤制 Flue-curing 10 351.59±30.00cC 39.30±1.37bB 613.43±3.88cC 45.21±1.04aA 11 049.53±27.38cC
晾制 Air-curing 15 736.11±60.00aA 45.03±0.05aA 840.79±14.59aA 44.11±0.40aA 16 666.04±68.03aA
B37HC
晒制 Sun-curing 12 307.19±101.49bB 44.54±1.35aA 751.74±10.46bB 32.22±1.98b B 13 135.69±90.15bB
烤制 Flue-curing 353.73±5.01cC 32.93±0.98bB 189.23±11.70 25.69±0.97aA 601.58±14.69cC
晾制 Air-curing 537.75±1.58aA 35.82±0.21aA 200.98±9.63 26.23±0.50aA 800.78±8.13aA
云烟 87
Yunyan 87
晒制 Sun-curing 423.55±6.00bB 33.61±0.41bAB 194.74±10.27 21.06±1.30bB 672.96±2.84bB
烤制 Flue-curing 347.56±10.44cC 29.71±1.14bB 183.74±1.57bB 35.30±0.33bB 596.31±10.46cC
晾制 Air-curing 483.64±8.66aA 32.67±0.90aA 225.42±7.00aA 38.68±0.23aA 780.41±15.25aA
K326
晒制 Sun-curing 412.55±10.03bB 32.02±1.89AB 213.58±5.07aA 31.47±0.87cC 689.62±11.98bB
烤制 Flue-curing 985.45±4.48cB 22.74±0.45 249.38±12.00bB 22.51±0.34aA 1 280.08±10.11cB
晾制 Air-curing 1 122.42±9.79aA 23.75±0.37 272.19±0.01aA 22.34±0.87aAB 1 440.70±9.97aA
Md609LC
晒制 Sun-curing 1 065.89±29.70bA 22.94±0.89 284.52±12.47aA 20.22±1.18bB 1 393.57±41.66bA
烤制 Flue-curing 10 348.85±9.33cC 23.72±0.55bB 304.31±7.06cC 22.51±0.15 10 699.39±17.06cC
晾制 Air-curing 15 174.26±10.05aA 26.30±0.21aA 363.93±5.90aA 21.65±0.95 15 586.14±16.95aA
Md609HC
晒制 Sun-curing 12 003.56± 9.60bB 25.39±0.36abAB 338.14±20.26bB 22.32±0.09 12 389.41±17.48bB
烤制 Flue-curing 552.85±10.05bB 34.82±2.60 352.98±5.18bAB 26.96±1.31aA 967.61±17.26bB
晾制 Air-curing 714.50±3.05aA 36.03±0.74 374.81±10.63aA 24.76±0.09bB 1 150.10±6.93aA
深色公会晒烟
Dark sun cured
tobacco
晒制 Sun-curing 576.13±16.29bB 36.39±0.52 341.75±9.63bB 23.86±0.88bB 978.13±14.92bB
烤制 Flue-curing 488.54±9.69bB 34.11±0.07cB 345.46±0.39bB 30.77±0.08aA 898.88±9.31bB
晾制 Air-curing 652.85±4.93aA 38.29±0.94aA 384.79±10.11aA 25.70±0.49bB 1 101.63±5.18aA
浅色公会晒烟
Light colored sun
cured tobacco
晒制 Sun-curing 506.55±9.78bB 36.08±0.54bAB 346.63±4.81bB 30.66±0.73aA 919.92±11.84bB
B37LC 1 160.44cC 41.95bA 688.62bB 31.66cC 1 922.67cC
B37HC 12 798.30aA 42.96aA 735.32aA 40.51aA 13 617.09aA
云烟 87 Yunyan 87 438.34gG 34.12dC 194.98gG 24.33fE 691.77gG
K326 414.58gG 31.47eD 207.58fF 35.15bB 688.78gG
Md609LC 1 057.92dD 23.14gF 268.70eE 21.69gF 1 371.45dD
Md609HC 12 508.89bB 25.14fE 335.46dD 22.16gF 12 891.65bB
深色公会晒烟
Dark sun cured
tobacco
614.49eE 35.75cB 356.51cC 25.19eE 1 031.95eE
品种效应
Variety effect
浅色公会晒烟
Light colored sun
cured tobacco
549.31fF 36.16cB 358.96cC 29.04dD 973.48fF
烤制 Flue-curing 3 063.67cC 32.27cC 359.11cC 30.01aA 3 485.05cC
晾制 Air-curing 4 456.17aA 35.19aA 422.97aA 29.25bA 4 943.58aA
调制效应
Curing effect
晒制 Sun-curing 3 558.51bB 34.05bB 397.73bB 26.90cB 4 017.18bB
NNN: N-亚硝基降烟碱; NAT: N-亚硝基新烟碱; NAB: N-亚硝基假木贼碱; NNK: 4-(N-甲基亚硝胺基)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮。下同。NNN: N-
nitrosonornicotine; NAT: N-nitroso neonicotinoids; NAB: N-nitroso anabasine; NNK: 4-(n-methyl nitrite amine)-(3-pyridyl)-1-ketone. The same below.
第 10期 李宗平等: 不同调制方法对烟草烟碱转化及 TSNA的影响 1273


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‘K326’差异不显著外, 其他6份材料间差异均达极显
著水平; NNK和NAT除‘深色公会晒烟’与‘浅色公会
晒烟’间差异不显著外, 其他品种(系)均达显著或极
显著水平 , 其中NNK含量排序为B37HC>B37LC>
‘浅色公会晒烟’>‘深色公会晒烟>‘云烟87’>‘K326’>
Md609HC>Md609LC, NAT为B37HC>B37LC>‘浅色
公会晒烟’>‘深色公会晒烟’>Md609HC>Md609LC>
‘K326’>‘云烟87’; NAB除Md609LC与Md609HC间差
异不显著外, 其他品种(系)均达极显著水平, 排序为
B37HC>K326>B37LC>‘浅色公会晒烟 ’>‘深色公会
晒烟’>‘云烟87’>Md609HC>Md609LC。不同烟草类
型比较 , 白肋烟、马里兰烟的NNN及TSNA总量最
高 , 晒烟次之 , 烤烟最低 ; NAT白肋烟>晒烟>马里
兰烟>烤烟; NNK、NAB含量为白肋烟>晒烟>烤烟>
马里兰烟。同一类型烟草的不同烟碱转化率品系
间比较 , 白肋烟、马里兰烟的HC品系NNN平均为
12 798.30 ng·g1和12 508.89 ng·g1, LC品系平均为
1 160.44 ng·g1和1 057.92 ng·g1, LC品系比HC品系
下降90.93%和91.54%, 但仍高于其他品种; NNK、
NAT和NAB同样表现为HC品系高于LC品系 , 但差
异小于NNN。
3种调制处理间的差异虽小于品种(系), 但达到
显著或极显著水平。除NAB含量表现烤制显著高于
晾制外, NNN、NNK、NAT和TSNA总量均表现为晾
制极显著高于晒制, 晒制极显著高于烤制。晾制比
烤制TSNA总量高41.85%, NNN含量高45.45%, NAT
高17.78%, NNK高9.05%, NAB则下降2.53%。
3种调制方式对各品种(系)的影响除Md609LC、
‘深色公会晒烟 ’的NNK含量、 ‘云烟87’的NAT和
Md609HC的NAB含量差异不显著外 , 其他均达显
著和极显著水平。其中晾制对白肋烟B37HC和马里
兰烟Md609HC影响最大, 对B37LC、Md609LC则最
小, 晒制与烤制比较结果与晾制相似, 但增减幅度
较小。
不同处理4种TSNA占其总量的比例如表3所示,
NNN是 4种烟草类型的主要TNSA, 所占比例在
54.35%~97.36%; 其 次 是 NAT, 占 2.33%~38.46%;
NNK和NAB所占比例较小 , 分别为0.17%~5.47%和
0.14%~5.92%。不同品种(系)比较, NNN的比例以白
肋烟和马里兰烟的HC品系最高 , 分别为93.93%和
96.99%, 其次是LC品系 , 分别为60.36%和77.13%,
烤烟、晒烟品种占56.23%~62.96%; NAT所占比例大
小排序为白肋烟B37LC≈晒烟 >烤烟 >马里兰烟
Md609LC>白肋烟 B37HC和马里兰烟Md609HC;
NNK及NAB的比例烤烟在3%~5%, 相对较高, 其次
是晒烟、白肋烟和马里兰烟的LC品系, 白肋烟和马
里兰烟的HC品系均在1%以下。
不同调制处理间的4种TSNA所占总量的比例除
‘云烟87’NNN含量晾制比烤制增加8.35%外, 其他差
异均较小。总体趋势是NNN所占比例为晾制>晒制>
烤制, NAT、NNK和NAB则为烤制>晒制>晾制。
表 3 不同调制方式对不同品种(品系)烟草亚硝胺组分占
总量比例的影响
Table 3 Effects of different curing methods on proportions of
four components to total nitrosamine content of different
varieties (lines) of tobacco %
品种(品系)
Variety (or line)
调制方式
Curing method
NNN NNK NAT NAB
烤制 Flue-curing 60.48 2.28 35.50 1.74
晾制 Air-curing 60.70 2.16 35.64 1.51
晒制 Sun-curing 59.89 2.12 36.29 1.70
B37LC
平均 Average 60.36 2.18 35.82 1.65
烤制 Flue-curing 93.68 0.36 5.55 0.41
晾制 Air-curing 94.42 0.27 5.04 0.26
晒制 Sun-curing 93.69 0.34 5.72 0.25
B37HC
平均 Average 93.93 0.32 5.40 0.30
烤制 Flue-curing 58.80 5.47 31.46 4.27
晾制 Air-curing 67.15 4.47 25.10 3.28
晒制 Sun-curing 62.94 4.99 28.94 3.13
云烟 87
Yunyan 87
平均 Average 62.96 4.93 28.19 3.52
烤制 Flue-curing 58.29 4.98 30.81 5.92
晾制 Air-curing 61.97 4.19 28.88 4.96
晒制 Sun-curing 59.82 4.64 30.97 4.56
K326
平均 Average 60.03 4.57 30.14 5.10
烤制 Flue-curing 76.98 1.78 19.48 1.76
晾制 Air-curing 77.91 1.65 18.89 1.55
晒制 Sun-curing 76.49 1.65 20.42 1.45
Md609LC
平均 Average 77.13 1.69 19.59 1.58
烤制 Flue-curing 96.72 0.22 2.84 0.21
晾制 Air-curing 97.36 0.17 2.33 0.14
晒制 Sun-curing 96.89 0.20 2.73 0.18
Md609HC
平均 Average 96.99 0.19 2.60 0.17
烤制 Flue-curing 57.14 3.60 36.48 2.79
晾制 Air-curing 62.13 3.13 32.59 2.15
晒制 Sun-curing 58.90 3.72 34.94 2.44
深色公会晒烟
Dark sun cured
tobacco
平均 Average 59.39 3.46 34.55 2.44
烤制 Flue-curing 54.35 3.79 38.43 3.42
晾制 Air-curing 59.26 3.48 34.93 2.33
晒制 Sun-curing 55.06 3.92 37.68 3.33
浅色公会晒烟
Light colored
sun cured
tobacco
平均 Average 56.23 3.71 36.87 2.98
烤制 Flue-curing 69.56 0.93 10.30 0.86
晾制 Air-curing 72.61 0.71 8.56 0.59
平均
Average
晒制 Sun-curing 70.46 0.85 9.90 0.67
1274 中国生态农业学报 2015 第 23卷


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3 讨论与结论
白肋烟、马里兰烟、晒烟和烤烟是在长期的烟
叶栽培过程中, 由于使用要求、栽培措施和自然环
境等方面的差异, 形成的遗传背景、生产方式、调
制方法、质量特征、品质特点和产品用途各异的烟
草类型[23,7]。烟碱向降烟碱转化问题是Jeffrey和Tso
1955年在烤烟上最早发现, 调制后呈“樱桃红”色泽
的烟叶降烟碱含量大幅度增加, 烟碱含量相应降低,
香味较劣, 出售等级低下, 因此, “樱桃红”作为一种
不良品质特征, 比较容易鉴别和纯化, 所以目前生
产上烤烟品种的转化株少、平均转化率低。白肋烟
烟叶调制后呈深棕色, 极易掩盖发生烟碱转化后烟
叶的色素变化和表达, 以致烟株群体中形成和积累
了大量的转化株, 平均转化率较高[12,5,711]。马里兰
烟的转化株积累过程与白肋烟相似。本研究中各品
种均是在同等栽培、调制条件下进行比较, 从而有
效地排除了品种与调制方法的互作效应, 真实地反
映了不同烟草类型和品种(系)间的生物碱、烟碱转化
率、TSNA差异, 其结果与已报道结论基本一致[911]。
白肋烟HC与LC品系、马里兰烟HC与LC品系均为人
为多代选择的稳定品系 , HC品系的烟碱转化率达
50%~75%, 而LC品系的转化率在5%以下 , 转化率
的差异导致HC品系的烟碱含量比LC品系巨幅减少,
而降烟碱则呈近20倍的增加。因降烟碱和亚硝酸是
TSNA形成的主要前体物 , 在同等环境条件下亚硝
酸含量是相对稳定的, 降烟碱含量的增加则成了影
响TSNA形成的直接原因[12]。在本研究中白肋烟和
马里兰烟HC品系的平均NNN含量比LC品系增长
11.03~11.82倍 , 与前人报道的烤烟 ‘NC95’中降烟
碱和NNN之间的相关系数为0.95[25]、我国烟叶和卷
烟中的NNN与降烟碱的相关系数达0.863 3[6]等结
论基本一致。为此认为 , 烟叶生物碱和TSNA含量
的差异主要由烟碱转化率决定, 烟碱转化率的高低
则由不同的遗传基因所控制。
本研究结果认为, 不同调制方法对烟碱含量的
影响为烤制>晒制>晾制, 降烟碱含量、烟碱转化率
则为晾制>晒制>烤制, 且以白肋烟 HC、马里兰烟
HC更突出。晾制处理的 4种 TSNA及其总含量最高,
其次是晒制, 烤制最低。其中晾制比烤制的 TSNA
总量、NNN 增长幅度最大 , 分别增长 41.85%和
45.45%, 不同品种(系)间比较同样以白肋烟 HC、马
里兰烟 HC 增幅最大。烤制完全是在人为增温、强
制性排湿的条件下进行, 温度要求较高、湿度较低、
时间较短; 晾制则完全是在自然温度、湿度条件下在
晾房内缓慢进行, 相对烤制其温度较低、湿度大、时
间周期特别是凋萎至变褐期较长、干燥速度慢; 晒
制是在自然条件下半晒半晾的干燥过程, 其温度高
于晾制、低于烤制, 湿度高于烤制、低于晾制, 时间
也比晾制短比烤制长[6,2122]。前人众多研究结果认为
烟碱向降烟碱转化主要发生在调制前期的变黄阶
段, 是烟碱去甲基酶直接催化的结果, TSNA 的另
一前体物亚硝酸盐亦是在调制阶段随微生物活动
逐步旺盛、亚硝酸盐还原反应逐渐加速而不断积
累[1,34,2627]。3种调制方法比较不难发现晾制的相对
较低的温度和较长的调制时间比晒制和烤制更有利
于叶内大分子物质降解、细胞膜透性的增大和电解
质外渗, 为微生物活动和去甲基酶、亚硝酸还原酶
活性的提高提供了更有利的条件, 进而导致调制后
烟叶的 TSNA含量较高[2830]。有报道认为去甲基酶
在 30 ℃活性最高, 40 ℃时活性下降 60%[1]。在白肋
烟调制的第 4 和 7 周烟叶中的 TSNA 和亚硝酸含量
最高, NNN含量快速增长发生在晾制 14 d后的变黄
期和棕色过程 [2]。也有研究发现 , 白肋烟在高温
(32 ℃)高湿(83%)的晾制条件下可导致烟叶中亚硝
酸盐和 TSNA 成几十倍甚至上百倍的增加, 显著积
累时间是调制的第 2至 3周[31]。张树堂等[32]研究认
为烤烟调制的温度、湿度对硝酸还原酶(NR)活性也
有较大的影响, 低湿、高温下酶活性下降较快, 高
湿、低温则酶活性下降较慢, 适当降低空气和叶表
湿度有利于降低烤后烟叶中的 TSNA含量。
本研究中NNN在4种烟草类型中所占TNSA总
量的比例最大, 且白肋烟、马里兰烟>晒烟>烤烟; 其
次是NAT, 白肋烟>晒烟、马里兰烟>烤烟; NNK和
NAB所占比例较小。与史宏志等[11]的白肋烟和香料
烟NNN和NAT为主要的TSNA, 烤烟中NNN、NAT和
NNK含量水平相差较小, 且以NAT含量相对较高的
结论基本一致。但与刘万峰等[3]综述报道烤烟中占
主要地位的TSNA是NNK, 白肋烟中的为NNN的报
道有一定的出入, 其原因尚需进一步研究。
综上所述, 笔者认为, 不同基因型(即品种或品
系)是决定烟草生物碱和 TSNA 含量的主要因素 ,
不同调制方法影响烟碱转化率的表达和 TSNA 的最
终形成, 烟叶中的 TSNA 含量高低是品种和调制条
件共同作用的结果。在今后的烟叶特别是白肋烟、
马里兰烟生产中积极选育和推广种植烟碱转化率低
的品种, 是降低降烟碱、TSNA 含量, 提高烟叶安全
性和综合品质的技术关键, 同时, 努力改善调制设施
和探索新的调制工艺是降低 TSNA的有效措施。
第 10期 李宗平等: 不同调制方法对烟草烟碱转化及 TSNA的影响 1275


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