我国烟草资源西柏三烯二醇含量分析

付秋娟，刘艳华，杜咏梅，王爱华，刘新民

中国农业科学院烟草研究所，植物功能成分研究中心，青岛崂山区科苑经四路11号 266101

西柏三烯二醇是烟草腺毛分泌物中最重要的二萜烯类化学成分，属于类西柏烷化合物，是烟草香味成分的重要前体物[1-4]。西柏三烯二醇使烟草具烤香味、稍甜草药香味、可可香味，含量较高时产生轻微的花香韵，较低时产生淡薄的粉香韵[1,3]。西柏三烯二醇还具有抗肿瘤、神经保护剂、抑菌、杀虫等多种生物活性，在医药、植物源农药领域具有较好的开发前景[4-9]。

据资料报道[1-2]，红花烟草中一般均含有西柏三烯二醇。向章敏等[10]对我国6个地区11个晒晾烟品种的西柏烷二萜醇含量进行了分析，发现不同晾晒烟类型、品种及部位间西柏烷二萜醇含量均存在较大差异，王冬等[11]通过7个品种（系）烤烟西柏三烯二醇代谢差异研究发现，高香气烤烟品系8306西柏三烯二醇含量明显高于其他品种。我国烟草资源丰富，目前，对不同类型、不同品种烟草腺毛分泌西柏三烯二醇含量的系统研究还未见报道。烟草西柏三烯醇类物质含量在叶位间存在差异，但不同研究者对其分布规律的研究结论并不相同[1,3,10,12]。

本研究以我国烟草种质资源核心代表种质为材料，系统分析烟草西柏三烯二醇在不同器官、叶位以及不同类型、品种间含量差异。一方面，为选育富含烟草西柏三烯二醇烟草品种提供研究基础，另一方面，为寻找富含西柏三烯二醇的烟草资源，深度开发烟草西柏三烯二醇在卷烟加香及医药、植物源农药方向的综合利用价值提供研究基础。

1 材料与方法

1.1 烟草材料

本研究所用烟草种质材料均由中国烟草种质资源中期库提供。根据不同研究目的进行的材料选择如下：

1.1.1 烟草不同器官、叶位西柏三烯二醇含量分析

选择香料烟品种沙姆逊（Samsun）为研究对象，于2016年在山东诸城市贾悦镇西洛庄烟草试验站种植。盛花期，选取生长一致的3个植株，分别将花、果、茎、叶分开，其中，茎取其外皮（去掉木质部部分），叶片从第一花枝往下数1～6片作为上部叶、7～12片作为中部叶、13～19作为下部叶。所取以上材料分别进行冷冻干燥，粉碎，过60目筛， 4℃保存，待测。

1.1.2 不同类型烟花西柏三烯二醇含量分析

以烟草种质资源中期库烤烟、晒烟、香料烟、雪茄烟、白肋烟代表种质为研究材料，以上类型代表种质数量分别为238份、238份、31份、19份、14份，共540份。2015-2016年，将烟草材料种植于中国农业科学院烟草研究所即墨试验基地，按当地烤烟栽培方式进行种植，每份材料种植1行，每行25株，随机排列。第一青果期，每份材料选择代表烟株10株，每株采集生长一致接近开放的烟草花蕾2-3朵，混合，冷冻干燥，粉碎，过60目筛，4℃保存，待测。

1.2 实验仪器

超高效液相色谱仪（Waters ACQUITY UPLC H-class，美国Waters公司）；WD-12水浴氮吹仪（杭州奥盛）；KQ-500DA型数控超声波清洗器（昆山舒美）；TDZ 5-WS台式低速离心机（湖南湘仪）；ALPHA 1-4/LD plus冻干机（德国CHRIST）。

1.3 实验试剂

α、β-西柏三烯二醇（实验室制备，根据行业标准推荐方法（GC-FID）测定其纯度为95%）；乙腈（色谱纯，MERCK公司）；乙腈、乙酸乙酯（分析纯，国药）；水为超纯水。

1.4 检测方法

西柏三烯二醇检测采用付秋娟[13]等的方法。

2 结果与分析

2.1 烟草不同器官及叶位西柏三烯二醇含量分析

由图1看出，烟草花中西柏三烯二醇含量均高于其他器官，烟草叶片、茎（外皮）、果实西柏三烯二醇含量差异不大。

图1 沙姆逊（Samsun）香料烟盛花期不同器官的西柏三烯二醇含量Fig.1 Contents of cembratrien-diol in different organs of Samsun spiced tobacco at flowering period

图2 沙姆逊（Samsun）香料烟盛花期不同叶位西柏三烯二醇含量Fig.2 Contents of cembratrien-diol in different leaf positions of Samsun spiced tobacco at flowering period

由图2看出，在烟草同一生长时期，随叶位升高，烟草叶片西柏三烯二醇含量呈升高趋势，其中上部叶与中部叶二者含量差异较小，但明显高于下部叶。西柏三烯二醇含量在不同器官、叶位间的分布差异，可能与烟草的生长发育有关，生长旺盛的叶位和器官，腺毛密度较高，分泌能力较强，西柏三烯二醇含量高。

2.2 不同类型烟花西柏三烯二醇含量分析

2.2.1 不同类型烟花西柏三烯二醇组成及含量特征

根据分析结果，540份烟草代表种质均检测到了西柏三烯二醇，说明西柏三烯二醇普遍存在于栽培烟草中。由表1看出，各类型烟草西柏三烯二醇存在较大变异。

由表2看出，不同烟草类型其α、β-西柏三烯二醇及其总量差异规律是一致的，均表现为烤烟中α、β-西柏三烯二醇及其总量最高，其他类型差异不显著。不同类型烟草α与β-西柏三烯二醇比值也存在显著差异，其中，烤烟、香料烟、雪茄烟比值显著高于白肋烟、晒烟。

表1 不同类型烟花西柏三烯二醇含量变异特征Tab.1 Variation characteristic of content of cembratrien-diol in different tobacco types

表2 不同类型烟花西柏三烯二醇含量差异（LSD）Tab.2 Multiple comparisons for contents of cembratrien-diol flowers in different tobacco types

2.2.2 烟草西柏三烯二醇高效资源筛选

根据代表样品分析结果，我国烟草资源尤其是地方种质西柏三烯二醇含量丰富，代表种质高效资源筛选结果见表3。

由表3看出，根据540份代表烟草种质西柏三烯二醇测定结果，9份种质西柏三烯二醇含量大于2.5%，包括2份烤烟（桃柳子和V2），6份晒烟（织金黑吊把、松川、江苏新沂白种、软骨烟、大都青梗、柳叶老烟）以及1份香料烟（BasmaLlolina）。另外，19份种质西柏三烯二醇含量在2.0%～2.5%，其中11份为烤烟。

2.3 主要烤烟栽培品种西柏三烯二醇组成与含量分析

由表4看出，11份主要烤烟栽培品种均检测到西柏三烯二醇，其中，红大西柏三烯二醇含量最高，达2.09%，是K326品种（1.2%）的1.7倍。

表3 富含西柏三烯二醇的烟草种质Tab.3 Tobacco germplasm resources with high content of cembratrien-diol

表4 主要烤烟栽培品种烟花西柏三烯二醇检测结果Tab.4 Results of content of cembratrien-diol in flower of main flue-cured tobacco

3 讨论

3.1 烟草西柏三烯二醇在烟株中的分布

烟草叶片、叶脉、茎及花器官都被有腺毛，有关烟草叶片西柏三烯二醇研究报道较多[1-3]，很少有研究者关注烟花西柏三烯二醇含量。本研究发现，烟花西柏三烯二醇含量高于其他器官，与刘翠翠[12]的研究结果一致，这可能与烟花为生殖器官，生长代谢旺盛、叶肉细胞分裂能力强、腺毛密度大、腺毛分泌力强有关。烟花中西柏三烯二醇含量丰富，利用烟花分析不同类型、品种西柏三烯二醇含量特征，相对于叶片，有如下优点：一是烟花生长时期一致性更容易掌握，二是烟花体积较小，样品前处理简单，可以更容易通过增加取样烟株，提高取样的代表性，三是可以为烟花大田废弃物的高附加值开发利用提供研究基础。

本研究结果表明，烟草叶片西柏三烯二醇在部位间的含量表现为上部叶＞中部叶＞下部叶，与刘翠翠[12]、Court等[14]的研究结果一致，与向章敏等[10]的研究结果存在差异，向章敏等[10]可能采集的是不同部位的成熟烟叶，西柏三烯二醇存在于烟叶表面，由于烟叶成熟期雨水等原因，上部烟叶表面西柏三烯二醇被冲刷或光照分解较多，从而造成上部叶西柏三烯二醇含量低于中部叶。

3.2 代表香料烟品种西柏三烯二醇含量特征

由于香料烟具有浓郁芳香和纯净吃味的品质特点，在烟草制品中有着特殊的应用价值。芳香型香料烟品种巴斯玛及吃味型品种沙姆逊是我国目前主要栽培品种。根据本研究结果，芳香型品种巴斯玛西柏三烯二醇含量高达2.67%，吃味型品种沙姆逊西柏三烯二醇含量却相对较低，为0.68%。因此，西柏三烯二醇含量可能是香料烟不同品种香气及吃味品质差异的重要化学成分基础。当然，香料烟顺—冷杉醇、蔗糖酯的差异对香料烟香吃味品质也有重要影响[1]。

3.3 主栽烤烟品种西柏三烯二醇含量特征

根据11份主要栽培品种分析结果，红大品种西柏三烯二醇含量最高，红大品种因其清香型风格突出，香气质好，香气量足，而备受工业青睐。因此，较高的西柏三烯二醇含量可能是其质量风格的重要化学成分基础。

3.4 烟草西柏三烯二醇资源利用

烟花是烟草西柏三烯二醇含量最丰富的器官。生产中，可充分利用大田废弃烟花，提取烟草西柏三烯二醇，提取物一方面可以用于烟草制品加香，另一方面，还可以利用西柏三烯二醇在抗肿瘤、神经保护剂、抑菌方面的生物活性，深度开发其作为先导化合物在医药、植物源农药方面的应用价值，拓展烟草的新用途，提高烟草种植的经济效益和社会效益。

本研究分析了我国不同类型烟草西柏三烯二醇含量现状，筛选了富含西柏三烯二醇的烟草资源，为高香气烟草种质选育提供了研究基础。

4 结论

我国烟草资源西柏三烯二醇含量丰富，烟花是烟草西柏三烯二醇含量最丰富的器官。一般栽培烟草种质均含有西柏三烯二醇，烤烟中西柏三烯二醇含量最高，其他类型差异不显著，不同类型烟草α与β-西柏三烯二醇异构体的比值也存在差异。烟草西柏三烯二醇组成及含量差异是不同品种香吃味品质差异的重要化学成分基础。本研究可为高香气烟草品种选育及烟草西柏三烯二醇资源的高附加值开发利用提供研究基础。