煙草降堿技術(shù)研究進(jìn)展

　　摘要 煙堿是煙草重要的生物堿之一，其含量直接影響煙葉品質(zhì)及其安全性。簡(jiǎn)要概述了煙堿與吸煙健康的關(guān)系，綜述了在基因育種、農(nóng)業(yè)操作及調(diào)制烘烤等方面上煙草降堿技術(shù)的研究成果。
　　關(guān)鍵詞 煙草；降堿技術(shù)；安全性；研究進(jìn)展
　　中圖分類號(hào) S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2013）11-0019-02
　　生物堿廣泛存在于植物界中，是植物的次生代謝產(chǎn)物，大多生物堿具有顯著的毒性作用[1]。近年來，隨著人們生活水平的提高，吸煙健康已成為全社會(huì)普遍關(guān)注的熱點(diǎn)問題，降堿減害的重要性也日益突出，成為眾多煙草科研工作者非常關(guān)注和廣泛研究的課題。為此，筆者收集近年來行業(yè)在基因育種、農(nóng)業(yè)農(nóng)事操作及調(diào)制烘烤3個(gè)方面降堿技術(shù)的研究成果，以供參考。
　　1 煙草生物堿與吸煙健康
　　煙草生物堿是一類特殊的含氮化合物，主要包括煙堿、去甲基煙堿、新煙草堿和假木賊堿。據(jù)研究，煙堿含量約占煙草生物堿總量的95%以上，通常是以結(jié)合鹽的形式而存在于煙草體中，少量以游離堿或以糖苷、酯、酰胺的狀態(tài)存在，煙堿含量直接影響煙草制品的生理強(qiáng)度、煙氣特征和安全性，是影響煙葉質(zhì)量的重要要素。有研究表明，煙堿含量與煙葉燃燒后的焦油生成量呈極顯著相關(guān)關(guān)系[2]，由此可見，煙堿不僅直接毒害吸煙者身體，也間接通過增加焦油生成量對(duì)吸煙者健康產(chǎn)生危害。大田生產(chǎn)期間，煙草植物體為避免受煙堿的毒害作用，往往發(fā)生煙堿次級(jí)結(jié)構(gòu)修飾，通過甲基化和氧化作用，生成新的煙堿衍生物，為煙草中特有潛在致癌物質(zhì)N-亞硝胺（TSNA）提供前體物質(zhì)，進(jìn)一步危害吸煙者健康。因此，降堿是降低吸煙危害、保障吸煙者健康的有效途徑之一。
　　2 降堿技術(shù)
　　2.1 基因育種
　　煙堿的生成量受多個(gè)基因控制，屬于多基因遺傳，且存在著加性、顯性及其加性的上位效應(yīng)等多基因間互作[3]，煙堿的遺傳特性為煙草培育低堿品種奠定了理論基礎(chǔ)。有研究表明[4]，焦油與煙堿呈遺傳上的正相關(guān)，育成的低焦油是以降低煙堿為代價(jià)，即培育低煙堿品種可有效降低焦油給吸煙者的健康帶來的危害。國(guó)外富鉀低焦油煙草育種研究開始于20世紀(jì)60年代，至今已取得了多項(xiàng)成果，例如美國(guó)的烤煙品種ZT99等；國(guó)內(nèi)此方面的研究起步相對(duì)較晚，但也取得了突破性成果，劉洪祥等[5]選育出的烤煙品種中煙98是國(guó)內(nèi)較優(yōu)質(zhì)的低煙堿低焦油品種。
　　2.2 農(nóng)業(yè)農(nóng)事操作方面
　　2.2.1 均衡施肥。氮素供應(yīng)水平直接影響煙葉煙堿含量，孫學(xué)永等[6]研究指出，在一定范圍內(nèi)氮肥的施用量與煙葉煙堿含量呈正相關(guān)關(guān)系，即適當(dāng)減少氮肥施用量，可有效降低煙堿含量。韓錦峰等[7]通過研究指出，施用不同形態(tài)氮肥對(duì)煙堿合成與積累有較大影響，主要表現(xiàn)為NH4+-N較NO3--N更有利于根系合成煙堿和煙葉煙堿的積累，因此適當(dāng)減少氮肥施用量，或增加NO3--N氮肥比例，均可有效降低煙葉煙堿含量。磷肥施用量對(duì)煙葉煙堿含量有顯著影響，主要原因?yàn)檫m當(dāng)增施磷肥，可以縮短煙葉成熟時(shí)間，從而減少煙堿積累量。鉀素也能夠直接影響煙葉煙堿含量，相關(guān)研究表明，煙葉鉀含量與煙堿含量呈顯著負(fù)相關(guān)[8]，即增施鉀肥既可以改善煙葉品質(zhì)，也可以降低煙堿含量，提高煙葉安全性。此外，中、微量元素對(duì)煙草煙堿積累也有著重要作用。Muldder[9]研究指出，缺乏或過量的Mg、Cu、B、Fe、Mn等中微量元素都能影響煙葉煙堿合成與積累。因此，均衡施肥不僅是保證煙株正常生長(zhǎng)發(fā)育的需要，也是降低煙葉煙堿的有效措施。
　　2.2.2 栽培措施。種植密度和培土方式等栽培措施也能影響煙葉煙堿含量。種植密度對(duì)煙堿的積累影響很大，總的趨勢(shì)表現(xiàn)為在一定范圍內(nèi)隨密度增大，煙葉煙堿含量可明顯降低。簡(jiǎn)永興等[10]研究有表明，增加種植密度可抑制新生根系生長(zhǎng)，減少煙株平均氮素吸收量，從而降低根系煙堿合成的能力。另外，合理的培土起壟方式對(duì)也能達(dá)到降堿目的，趙銘欽等[11]在不同起壟方式對(duì)烤煙生長(zhǎng)影響的研究中指出，起壟種植煙葉的煙堿含量明顯高于平地種植煙葉，其原因之一是起壟栽培可以改善煙株根系的根際環(huán)境，促進(jìn)根系發(fā)育，提高根系煙堿的合成能力。因此，根據(jù)當(dāng)?shù)責(zé)焻^(qū)生態(tài)條件選擇適宜的種植方式也是降低煙葉煙堿含量的途徑之一。
　　2.2.3 打頂抹杈。打頂抹杈是煙草栽培過程中重要的農(nóng)事操作，也是影響煙葉煙堿含量最重要的農(nóng)業(yè)栽培措施。打頂使煙株由生殖生長(zhǎng)向營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變，改變了煙株原有的庫(kù)源關(guān)系，從而致使打頂后煙堿積累量急劇增加[12-14]，其主要原因就是打頂抑制煙株頂端生長(zhǎng)，促進(jìn)新生根分化，從而導(dǎo)致煙堿合成旺盛；同時(shí)打頂抹杈造成的機(jī)械損傷，也是煙堿合成量增多的原因之一。有關(guān)研究表明，適當(dāng)推遲打頂時(shí)間和留杈煙，是降低上部煙葉煙堿含量的有效措施，推遲打頂?shù)闹苯有��?yīng)就是抑制新生根生長(zhǎng)，促進(jìn)煙葉落黃，使得煙株較高且節(jié)距較長(zhǎng)，中下部煙葉水、氣、肥等要素條件得到改善，從而降低煙堿合成量[15]。留杈煙在一定條件下能增加煙堿庫(kù)容量，改變煙株打頂后生長(zhǎng)中心，加速煙葉分層落黃成熟，從而達(dá)到降堿目的。
　　2.2.4 噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑能有效降低煙堿的合成和積累[16]，相關(guān)研究表明能有效降低煙葉煙堿含量的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑主要包括生長(zhǎng)素類（IAA、NAA、2，4-D）、赤霉素類（GA3）和脫落酸（ABA），但它們的作用機(jī)理不同[17-19]。打頂后噴施IAA和2，4-D主要抑制煙堿生物合成關(guān)鍵酶活性從而降低煙堿合成量[20]，而外源噴施ABA具有增加煙堿含量的趨勢(shì)[21]。相關(guān)試驗(yàn)研究結(jié)果證明，打頂后噴施生長(zhǎng)素有利于促進(jìn)鉀離子向煙葉積累，從而抑制硝酸還原酶和轉(zhuǎn)換酶活性，致使煙葉煙堿含量降低[22-23]；郭芳軍等[23]則認(rèn)為噴施IAA增強(qiáng)了煙株碳代謝能力，減弱根系活力，從而降低煙堿合成量。
　　2.3 烘烤調(diào)制
　　調(diào)制過程中溫、濕度條件影響調(diào)制后煙葉煙堿含量[24]。相關(guān)研究表明，烘烤前期溫度對(duì)煙堿含量影響較大，高溫變黃能有效降低烤后煙堿含量，低溫變黃反而增加烤后煙堿含量，主要原因?yàn)榍捌跍囟雀�，去甲基酶活性較高，煙堿降解較多[25]。符再德等[26]研究表明，不同品種、不同含水率的煙葉經(jīng)烘烤調(diào)制后，煙堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低程度不同，低溫烘烤可提高煙葉中煙堿分布的均勻性。因此，優(yōu)化烘烤工藝、提高烘烤調(diào)制技術(shù)水平對(duì)改善煙葉對(duì)降低煙堿含量、改善煙葉品質(zhì)有重要作用。

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