烟草降碱技术研究进展

　　摘要 烟碱是烟草重要的生物碱之一，其含量直接影响烟叶品质及其安全性。简要概述了烟碱与吸烟健康的关系，综述了在基因育种、农业操作及调制烘烤等方面上烟草降碱技术的研究成果。
　　关键词 烟草；降碱技术；安全性；研究进展
　　中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）11-0019-02
　　生物碱广泛存在于植物界中，是植物的次生代谢产物，大多生物碱具有显著的毒性作用[1]。近年来，随着人们生活水平的提高，吸烟健康已成为全社会普遍关注的热点问题，降碱减害的重要性也日益突出，成为众多烟草科研工作者非常关注和广泛研究的课题。为此，笔者收集近年来行业在基因育种、农业农事操作及调制烘烤3个方面降碱技术的研究成果，以供参考。
　　1 烟草生物碱与吸烟健康
　　烟草生物碱是一类特殊的含氮化合物，主要包括烟碱、去甲基烟碱、新烟草碱和假木贼碱。据研究，烟碱含量约占烟草生物碱总量的95%以上，通常是以结合盐的形式而存在于烟草体中，少量以游离碱或以糖苷、酯、酰胺的状态存在，烟碱含量直接影响烟草制品的生理强度、烟气特征和安全性，是影响烟叶质量的重要要素。有研究表明，烟碱含量与烟叶燃烧后的焦油生成量呈极显著相关关系[2]，由此可见，烟碱不仅直接毒害吸烟者身体，也间接通过增加焦油生成量对吸烟者健康产生危害。大田生产期间，烟草植物体为避免受烟碱的毒害作用，往往发生烟碱次级结构修饰，通过甲基化和氧化作用，生成新的烟碱衍生物，为烟草中特有潜在致癌物质N-亚硝胺（TSNA）提供前体物质，进一步危害吸烟者健康。因此，降碱是降低吸烟危害、保障吸烟者健康的有效途径之一。
　　2 降碱技术
　　2.1 基因育种
　　烟碱的生成量受多个基因控制，属于多基因遗传，且存在着加性、显性及其加性的上位效应等多基因间互作[3]，烟碱的遗传特性为烟草培育低碱品种奠定了理论基础。有研究表明[4]，焦油与烟碱呈遗传上的正相关，育成的低焦油是以降低烟碱为代价，即培育低烟碱品种可有效降低焦油给吸烟者的健康带来的危害。国外富钾低焦油烟草育种研究开始于20世纪60年代，至今已取得了多项成果，例如美国的烤烟品种ZT99等；国内此方面的研究起步相对较晚，但也取得了突破性成果，刘洪祥等[5]选育出的烤烟品种中烟98是国内较优质的低烟碱低焦油品种。
　　2.2 农业农事操作方面
　　2.2.1 均衡施肥。氮素供应水平直接影响烟叶烟碱含量，孙学永等[6]研究指出，在一定范围内氮肥的施用量与烟叶烟碱含量呈正相关关系，即适当减少氮肥施用量，可有效降低烟碱含量。韩锦峰等[7]通过研究指出，施用不同形态氮肥对烟碱合成与积累有较大影响，主要表现为NH4+-N较NO3--N更有利于根系合成烟碱和烟叶烟碱的积累，因此适当减少氮肥施用量，或增加NO3--N氮肥比例，均可有效降低烟叶烟碱含量。磷肥施用量对烟叶烟碱含量有显著影响，主要原因为适当增施磷肥，可以缩短烟叶成熟时间，从而减少烟碱积累量。钾素也能够直接影响烟叶烟碱含量，相关研究表明，烟叶钾含量与烟碱含量呈显著负相关[8]，即增施钾肥既可以改善烟叶品质，也可以降低烟碱含量，提高烟叶安全性。此外，中、微量元素对烟草烟碱积累也有着重要作用。Muldder[9]研究指出，缺乏或过量的Mg、Cu、B、Fe、Mn等中微量元素都能影响烟叶烟碱合成与积累。因此，均衡施肥不仅是保证烟株正常生长发育的需要，也是降低烟叶烟碱的有效措施。
　　2.2.2 栽培措施。种植密度和培土方式等栽培措施也能影响烟叶烟碱含量。种植密度对烟碱的积累影响很大，总的趋势表现为在一定范围内随密度增大，烟叶烟碱含量可明显降低。简永兴等[10]研究有表明，增加种植密度可抑制新生根系生长，减少烟株平均氮素吸收量，从而降低根系烟碱合成的能力。另外，合理的培土起垄方式对也能达到降碱目的，赵铭钦等[11]在不同起垄方式对烤烟生长影响的研究中指出，起垄种植烟叶的烟碱含量明显高于平地种植烟叶，其原因之一是起垄栽培可以改善烟株根系的根际环境，促进根系发育，提高根系烟碱的合成能力。因此，根据当地烟区生态条件选择适宜的种植方式也是降低烟叶烟碱含量的途径之一。
　　2.2.3 打顶抹杈。打顶抹杈是烟草栽培过程中重要的农事操作，也是影响烟叶烟碱含量最重要的农业栽培措施。打顶使烟株由生殖生长向营养生长转变，改变了烟株原有的库源关系，从而致使打顶后烟碱积累量急剧增加[12-14]，其主要原因就是打顶抑制烟株顶端生长，促进新生根分化，从而导致烟碱合成旺盛；同时打顶抹杈造成的机械损伤，也是烟碱合成量增多的原因之一。有关研究表明，适当推迟打顶时间和留杈烟，是降低上部烟叶烟碱含量的有效措施，推迟打顶的直接效应就是抑制新生根生长，促进烟叶落黄，使得烟株较高且节距较长，中下部烟叶水、气、肥等要素条件得到改善，从而降低烟碱合成量[15]。留杈烟在一定条件下能增加烟碱库容量，改变烟株打顶后生长中心，加速烟叶分层落黄成熟，从而达到降碱目的。
　　2.2.4 喷施生长调节剂。喷施生长调节剂能有效降低烟碱的合成和积累[16]，相关研究表明能有效降低烟叶烟碱含量的生长调节剂主要包括生长素类（IAA、NAA、2，4-D）、赤霉素类（GA3）和脱落酸（ABA），但它们的作用机理不同[17-19]。打顶后喷施IAA和2，4-D主要抑制烟碱生物合成关键酶活性从而降低烟碱合成量[20]，而外源喷施ABA具有增加烟碱含量的趋势[21]。相关试验研究结果证明，打顶后喷施生长素有利于促进钾离子向烟叶积累，从而抑制硝酸还原酶和转换酶活性，致使烟叶烟碱含量降低[22-23]；郭芳军等[23]则认为喷施IAA增强了烟株碳代谢能力，减弱根系活力，从而降低烟碱合成量。
　　2.3 烘烤调制
　　调制过程中温、湿度条件影响调制后烟叶烟碱含量[24]。相关研究表明，烘烤前期温度对烟碱含量影响较大，高温变黄能有效降低烤后烟碱含量，低温变黄反而增加烤后烟碱含量，主要原因为前期温度高，去甲基酶活性较高，烟碱降解较多[25]。符再德等[26]研究表明，不同品种、不同含水率的烟叶经烘烤调制后，烟碱质量分数降低程度不同，低温烘烤可提高烟叶中烟碱分布的均匀性。因此，优化烘烤工艺、提高烘烤调制技术水平对改善烟叶对降低烟碱含量、改善烟叶品质有重要作用。

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