張 奇，何達(dá)海，余澤民，丁克毅

(西南民族大學(xué)化學(xué)與環(huán)境保護(hù)工程學(xué)院，四川 成都 610041)

煙堿俗稱尼古丁(nicotine)，是煙草中的主要成分之一.其含量的高低是煙草商業(yè)價(jià)值的直接體現(xiàn).如何通過(guò)科學(xué)種植從而提高煙草中煙堿的含量成為煙草種植業(yè)的關(guān)鍵課題.相關(guān)研究表明:煙堿含量的大小受到多方因素的影響.煙草生長(zhǎng)地的緯度和地理方位[1-2]、相對(duì)濕度、平均日照時(shí)長(zhǎng)、晝夜溫差、降水量、生長(zhǎng)期平均氣溫[3]、土壤的有機(jī)質(zhì)(含氮量)[4-5]以及人工施用氮肥[6]都會(huì)對(duì)煙堿的含量產(chǎn)生積極影響.

烤煙是武陵山片區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物之一，該地區(qū)年均烤煙種植面積可達(dá)70余萬(wàn)畝，產(chǎn)量140余萬(wàn)擔(dān).農(nóng)戶戶均種植10多畝，畝均凈收入約3500元，是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民脫貧增收的重要途徑之一.在武陵山片區(qū)，每年中秋前后采收烤煙，烤煙秸稈則被遺留在田間，這些秸稈高1.5 m左右，地上部分重約1 kg/株(含頂部的殘次煙葉、煙花等).如果按每畝種植600株計(jì)算，煙稈產(chǎn)量可達(dá)在600 Kg.煙稈既不能焚燒也不能作為肥料，因而成了煙農(nóng)的一種負(fù)擔(dān).若能對(duì)其進(jìn)行資源開發(fā)再利用，不僅能獲得非常有價(jià)值的天然化工原料和醫(yī)藥中間體——煙堿，而且還能增加煙農(nóng)的收入.

煙草中煙堿的提取制備工藝主要有超聲提取法[7]、微波輔助提取法[8]、超臨界CO2提取法[9]以及乙醇室溫提取法[10]，等.根據(jù)煙堿的理化性質(zhì)，人們開發(fā)出如下檢測(cè)方法，它們是氣相色譜法[11]、紅外光譜法[12]、注射電位法[13]、溶劑浮選光度法[14]、荷移光度法[15]、高濃度煙堿的旋光光度法[16]、火焰原子吸收光譜間接測(cè)定法[17]以及高效液相色譜法[18]等.目前工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)煙堿的提取主要集中在煙葉上，對(duì)煙稈的研究鮮有報(bào)道[19].以采自武陵山片區(qū)的湖南龍山、鳳凰、花垣、吉首，以及重慶彭水、武隆等6個(gè)縣市的煙稈為樣本，參考課題組前期提取工藝研究[20]，用95%乙醇室溫浸泡的方法提取并制備煙堿粗提物，通過(guò)高效液相色譜法檢測(cè)粗提物中煙堿的含量，探究不同地域采集的煙稈中煙堿含量隨海拔高度、緯度的變化，以期為有針對(duì)性地選取某一地域的煙稈進(jìn)行煙堿提取提供參考，同時(shí)也為最佳種植地域的劃分提供實(shí)驗(yàn)依據(jù).

1 儀器與材料

1.1 主要儀器

電子天平型號(hào)AL104，為上海統(tǒng)舒電子科技有限公司產(chǎn)品，粉碎機(jī)型號(hào)HX-200產(chǎn)自浙江永康溪岸五金藥具廠)，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀申光SGW-1為上海申生科技有限公司生產(chǎn)，超聲波清洗器KQ-300E為江蘇曙峰企業(yè)有限公司產(chǎn)品)，高效液相色譜分析儀 Agilent1200為安捷倫公司產(chǎn)品.

1.2 主要材料

95%乙醇產(chǎn)自天津博迪化工股份有限公司，甲醇由天津博迪化工股份有限公司提供，磷酸氫二鈉為天津博迪化工股份有限公司產(chǎn)品，煙堿對(duì)照品購(gòu)于四川金牛試劑有限公司，煙稈則采集于武陵山片區(qū)6個(gè)不同縣市，本實(shí)驗(yàn)中所用試劑除非特別說(shuō)明均為分析純.

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 煙稈煙堿的浸提法

將煙稈樣品曬干后，切成2 cm左右的小段，用HX-200型高速中藥粉碎機(jī)粉碎，得煙稈粉末.隨后將20 g煙稈粉末加入500 mL錐形瓶中，按固—液比1:20加入乙醇浸泡13天后，抽濾，濾渣用100 mL乙醇洗滌2次，合并濾液，真空回收乙醇得煙稈浸膏.按照高效液相色譜條件檢測(cè)浸膏中煙堿的含量.其主要流程為:煙稈→乙醇浸提→浸膏→HPLC檢測(cè).

2.2 樣品的測(cè)定

2.2.1 色譜條件

色譜柱:Gemini 5u C18柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)；流動(dòng)相A為甲醇，流動(dòng)相B為0.02 mol/L磷酸氫二鈉緩沖液，A:B ＝60:40；流速設(shè)置為1 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)設(shè)定為259 nm；柱溫為30℃；進(jìn)樣量為20 μL.

2.2.2 對(duì)照品溶液的制備

對(duì)照品貯備液:精密稱取煙堿10 mg，少量甲醇溶解，置于10 mL容量瓶中，加蒸餾水稀釋至刻度，經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾，得1 mg/mL的煙堿對(duì)照品貯備液，置于4℃冰箱保存待用.

2.2.3 供試品溶液的制備

供試品溶液:分別精密稱取6個(gè)不同產(chǎn)地的煙稈浸膏200 mg，甲醇溶解，置于100 mL容量瓶中，加蒸餾水稀釋至刻度，經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾，得2 mg/mL的煙堿供試品溶液，置于4℃冰箱保存待用.

2.2.4 煙堿標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制

精密吸取煙堿對(duì)照品貯備液0.5，1.0，1.5，2.0、2.5和3.0 mL，分別置于10 mL容量瓶中，加蒸餾水稀釋至刻度，經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾，取濾液，按照2.2.1的色譜條件進(jìn)行HPLC分析，以煙堿濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)進(jìn)行回歸分析得標(biāo)準(zhǔn)曲線方程.

2.2.5 煙稈中煙堿的含量測(cè)定

將2.2.3中所配制的待測(cè)溶液按照2.2.1的色譜條件檢測(cè)，按如下公式計(jì)算煙稈中煙堿的含量(Y，%):

式中:c為煙稈中煙堿的質(zhì)量濃度，單位為mg/mL，由回歸方程計(jì)算；V為供試品溶液的總體積，單位為mL；m為煙粉末質(zhì)量，單位為g.

3 結(jié)果與討論

3.1 不同地域煙稈中煙堿的含量

按上述提取和測(cè)定方法，武陵山區(qū)6個(gè)縣市煙稈中煙堿的含量檢測(cè)結(jié)果見表1.

表1 采自6個(gè)武陵山片區(qū)縣市的煙稈中煙堿的含量Table 1 Nicotine contents in tobacco stem from six counties of Wulingmountain area

武陵山片區(qū)6個(gè)不同縣市的煙稈中煙堿的含量范圍在0.608% ～1.846% 之間(如表1所示)，重慶彭水采集的煙稈中煙堿含量明顯高于其它產(chǎn)地，高達(dá)1.846%，湖南花垣采集的煙稈中煙堿含量最低，僅為0.608%.

烤煙植株中煙葉或煙稈中的煙堿含量取決于遺傳因素、生態(tài)因素和栽培技術(shù)的共同作用.隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前人們雖然已經(jīng)可以通過(guò)基因重組和基因突變等方法改變遺傳因素，同時(shí)開發(fā)更為科學(xué)的栽培技術(shù)對(duì)農(nóng)作物的口感和主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量加以調(diào)控，但作為影響煙葉和煙稈中煙堿含量的生態(tài)環(huán)境因素，如緯度、海拔、溫度、以及地勢(shì)地形等多方面的復(fù)雜因，卻是難以認(rèn)為控制的.這其中的維度和海拔是十分重要的環(huán)境因素，本文探討了樣品采集地的海拔高度和緯度與其煙堿含量的關(guān)聯(lián)性.

3.2 煙稈中煙堿含量隨種植地域海拔高度的變化情況

樣品采集地的海拔高度從高到低依次為重慶彭水、湖南鳳凰、湖南吉首、重慶武隆、湖南花垣、湖南龍山.其煙稈中煙堿含量隨海拔高度變化如圖1所示.

由圖1可以看出，煙稈中煙堿的含量隨產(chǎn)地海拔高度的增高而呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，6個(gè)產(chǎn)地中，來(lái)源于重慶彭水(采集地海拔高度為1210 m)的煙稈中煙堿的含量最高，達(dá)到1.846%；湖南花垣(采集地海拔高度為870 m)與湖南龍山(采集地海拔高度為930 m)海拔高度相差不大、其煙稈中煙堿含量差異也不明顯.可見，海拔高度對(duì)煙稈中煙堿的含量影響較顯著.

3.3 煙稈中煙堿含量隨種植地緯度的變化情況

一般來(lái)說(shuō)，采樣地點(diǎn)的緯度與烤煙生長(zhǎng)期的平均溫度、日照等因素有關(guān)，從而可能影響到煙稈中煙堿的含量.由表1中數(shù)據(jù)繪制的樣品采集地的煙桿中煙堿含量隨其緯度的變化如圖2所示.

圖1 不同產(chǎn)地?zé)煻捴袩焿A含量隨海拔高度的變化Fig.1 The relationship of nicotine contents in tobacco stem with altitudes

圖2 不同產(chǎn)地?zé)煻捴袩焿A含量隨緯度的變化Fig.2 The relationship of nicotine contents in tobacco stem with latitudes

由圖2可以看出，6個(gè)產(chǎn)地?zé)煻捴袩焿A的含量隨緯度的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)，其中重慶彭水產(chǎn)地的緯度在6個(gè)不同產(chǎn)地中最高，其煙稈中煙堿的含量最高，為1.846%，由折線圖變化趨勢(shì)可以看出，樣品采集地的煙稈中煙堿的含量與緯度與無(wú)明顯關(guān)聯(lián).

4 結(jié)論

室溫浸提法提取武陵山區(qū)6個(gè)縣市煙稈中的煙堿，HPLC法檢測(cè)其煙稈中煙堿的含量.得出如下結(jié)論:

(1)武陵山區(qū)6個(gè)不同縣市出產(chǎn)的煙稈中煙堿的含量差異較大，范圍在0.608% ～1.846% 之間，重慶彭水縣的煙稈中煙堿含量顯著高于其它縣市，高達(dá)1.846%，湖南花垣縣的煙稈中煙堿含量最低，僅為0.608%.

(2)采自6個(gè)不同縣市的煙稈中煙堿的含量，隨產(chǎn)地海拔高度的增大呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)；而樣品采集地的緯度與煙堿含量大小無(wú)明顯關(guān)聯(lián)性.

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