張思孟

摘 要：茄科煙草屬植物原產(chǎn)于美洲、大洋洲及南太平洋的某些島嶼，目前已確定的煙草屬植物約為67種。煙葉是煙草工業(yè)中重要的原料，因此煙草作為一種重要的經(jīng)濟(jì)作物仍在世界各地廣泛種植，煙草全株可做農(nóng)業(yè)殺蟲劑，藥用可做麻醉、發(fā)汗、鎮(zhèn)靜和催眠劑。在李瑩等人“煙草中主要生物活性成分的研究進(jìn)展”一文中表明煙草的活性成分主要有茄尼醇、煙堿、綠原酸、蘆丁、功能蛋白、活性多糖等。

關(guān)鍵詞：煙草;種植面積;有效成分

引言

我國煙草種植歷史悠久，煙草資源種類十分豐富。近年來，煙草除了用于生產(chǎn)卷煙、斗煙、雪茄煙之外，在其他領(lǐng)域的應(yīng)用報(bào)道逐漸增多。煙草中多種有效成分的挖掘應(yīng)用與深入研究，使煙草對人類的貢獻(xiàn)越來越大。本文對煙草在多領(lǐng)域的應(yīng)用與研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，歸納總結(jié)了其不同的應(yīng)用價(jià)值，旨在為煙草的進(jìn)一步研究提供科學(xué)依據(jù)。

1煙草中生物活性成分的類型

煙葉中的化學(xué)成分是多種多樣和極為復(fù)雜的，可分為有機(jī)成分和無機(jī)成分。無機(jī)成分包括水和礦物質(zhì)，有機(jī)成分可分為：碳水化合物、生物堿類、芳香族化合物、萜類化合物等。目前已在煙草中發(fā)現(xiàn)的生物活性成分主要有煙堿、茄尼醇、功能蛋白、活性多糖、綠原酸、蘆丁等。

2生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用

煙草是典型的基因工程模式植物，1982年Chilton通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出世界上第一例轉(zhuǎn)基因煙草，這種轉(zhuǎn)基因煙草能抵抗卡那霉素，從此煙草由于其生長周期短、相似度高等特點(diǎn)開啟了生命技術(shù)領(lǐng)域的研究。轉(zhuǎn)基因煙草研究主要包括優(yōu)化煙草的抗病、抗蟲、抗逆等性狀以及基因功能的研究。至今為止已將煙草花葉病毒（TMV）、馬鈴薯Y病毒（PVY）、黃瓜花葉病毒（CMV）、苜蓿花葉病毒（AMV）及煙草脆裂病毒（TRV）的外殼蛋白基因、幾丁質(zhì)酶基因、抗菌肽基因、蘇云金芽孢桿菌殺蟲蛋白基因（Bt）、蛋白酶抑制基因等上百種外源基因轉(zhuǎn)入煙草獲得表達(dá)。陳建權(quán)等將天山雪蓮中的9硬脂酰-ACP脫飽和酶基因SiSAD轉(zhuǎn)入到煙草中，經(jīng)低溫處理后發(fā)現(xiàn)其抗寒性明顯高于野生型煙草。張生翾等運(yùn)用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將抗霜霉病哈密瓜中的AT2基因轉(zhuǎn)化到煙草中，對轉(zhuǎn)基因煙草進(jìn)行抗病性鑒定，結(jié)果表明轉(zhuǎn)入AT2基因后，煙草對赤星病等真菌性病害的抗性顯著增強(qiáng)。

3生物農(nóng)藥的開發(fā)

植物源殺蟲劑是從植物的根、莖、葉、花或者種子中提取具備殺蟲活性的有效成分，進(jìn)一步加工而成。煙草植株中含有大量煙堿，煙堿能夠抑制乙酰膽堿酯酶的活性，對寄生蟲的乙酰膽堿受體有很強(qiáng)的親和性，使乙酰膽堿不能正常傳導(dǎo)、阻斷神經(jīng)、窒息死亡。利用煙堿生產(chǎn)的植物源農(nóng)藥對農(nóng)業(yè)常見害蟲具有薰蒸、胃毒、觸殺等功能，因其具有高效、低殘留、對環(huán)境安全等特點(diǎn)，已被應(yīng)用于糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物以及牧草等領(lǐng)域的病蟲害防治。20世紀(jì)80年代中期德國Bayer公司開發(fā)出第一種新煙堿類殺蟲劑-吡蟲啉，是目前全球市場占有率最高的殺蟲劑之一，以吡蟲啉為代表的新煙堿類殺蟲劑因殺蟲活性高、殺蟲譜廣、對哺乳動物和水生動物毒性低、成為新農(nóng)藥創(chuàng)制的重要熱點(diǎn)，此后相繼開發(fā)出烯啶蟲胺、啶蟲脒、噻蟲嗪、噻蟲啉、啶蟲脒和呋蟲胺一系列煙堿類殺蟲劑。

3藥用價(jià)值

3.1多酚類物質(zhì)

酚類物質(zhì)是植物次生代謝的主要產(chǎn)物，煙草中的酚類物質(zhì)包括單寧類、黃酮類、花色素類和簡單酚衍生物。這些多酚類物質(zhì)對煙草的生長發(fā)育、抗逆性、調(diào)制色澤、香氣質(zhì)等方面有重要影響。其中綠原酸、蕓香苷是最主要的多酚類物質(zhì)，含量可達(dá)總酚量的80%以上。有研究表明，在煙草生長過程中，這兩種主要的酚類物質(zhì)含量隨著葉齡的增加而增大，在煙株不同部位的含量表現(xiàn)為上部葉>中部葉>下部葉。高等級的煙葉中多酚含量較高，綠原酸、蕓香苷的含量也較高。綠原酸的化學(xué)名稱是3-O-咖啡基-D-奎尼酸，屬單寧類，具有多種生物活性，是一種有效的酸性抗氧化劑。目前，綠原酸在醫(yī)藥、食品中得到廣泛應(yīng)用，研究表明它具有抗菌、消炎利膽、治愈創(chuàng)傷的作用，具有較強(qiáng)的抑制突變的能力和抗腫瘤的作用。在抗艾滋病、胃潰瘍的研究中具有一定的效果。蕓香苷也叫做蘆丁，是由己糖或戊糖與多酚槲皮素組成的黃酮類化合物，蕓香苷具有消炎、止咳、抗病毒的作用，同時(shí)能夠維持血管的抵抗力，醫(yī)學(xué)上己經(jīng)開始用作治療腦溢血、動脈硬化等心腦血管類疾病。

3.2茄尼醇

煙草是茄尼醇含量最為豐富的植物，茄尼醇化學(xué)名稱為9-聚異戊二烯伯醇，白色或淡黃色的粉末，是合成維生素K2和輔酶Q10的醫(yī)藥中間體，同時(shí)也是抗過敏藥物和抗癌藥物的合成原料。由于茄尼醇是長鏈半萜烯醇化合物，其合成難度大，目前主要通過煙葉來生產(chǎn)。杜詠梅等通過對不同產(chǎn)區(qū)的266份烤煙進(jìn)行提取測定，發(fā)現(xiàn)其總茄尼醇含量為0.21%～3.48%，游離茄尼醇含量為0.10%～2.19%。應(yīng)用茄尼醇還可以合成治療心腦血管疾病的藥物以及泛醌類物質(zhì)。

3.3煙草精油

煙草精油是從煙草中提取的具有煙草特征香氣的一類化合物，其主要成分為萜烯類、醛類、揮發(fā)性酸類、酯類、芳香環(huán)類等。煙草中精油含量極低，煙葉中約為0.1%左右，目前煙草精油主要作為增香劑反添加于煙草中彌補(bǔ)降焦處理而損失的香味，關(guān)于煙草精油其他方面的應(yīng)用研究較少。Stojanovic等研究發(fā)現(xiàn)煙草精油對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌有一定的抑制作用。張春濤等通過超臨界萃取氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法對煙草精油的化學(xué)成分進(jìn)行分析，共分離鑒定出共60多種化學(xué)成分。

3.4煙草蛋白

煙草中的蛋白質(zhì)含量十分豐富，如白肋煙其蛋白質(zhì)含量高達(dá)20.48%。煙草中的蛋白質(zhì)包含兩類，一類為可溶性蛋白，另一類為不可溶性蛋白，其中可溶性蛋白是由葉綠體蛋白和其他可溶性蛋白質(zhì)的復(fù)合物組成。FⅠ蛋白對肝病引起的腦功能障礙、降低血清膽固醇有一定的治療作用。煙草中蛋白質(zhì)是煙株生長發(fā)育過程中的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，成熟煙葉中蛋白質(zhì)含量的高低嚴(yán)重影響煙草的品質(zhì)。煙草蛋白除了具有這些基本功能外，還可作為原料生產(chǎn)蛋白食品、功能性食品、醫(yī)藥學(xué)研究輔助材料等。例如，有研究者認(rèn)為煙葉蛋白所含的氨基酸種類豐富，可制成人造奶油。硒是人體的重要微量元素之一，補(bǔ)充硒蛋白可減少人體因缺硒造成的多種疾病，煙葉中的硒蛋白已被制成多種保健食品用以提高人體的免疫力。

4肥料能源的開發(fā)應(yīng)用

煙草在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量煙草秸稈，既不適用做飼料，也不能直接還田，因此研制煙草秸稈生物有機(jī)肥是近年來的研究方向。施河麗等采用煙草秸稈生物有機(jī)肥對土壤進(jìn)行改良，通過試驗(yàn)證明施用有機(jī)肥1 500～3 000kg·hm-2改良土壤效果較好。煙草秸稈還可以替代煤、石油、天然氣等不可再生資源作為能源物質(zhì)，崔志軍等、郭仕平等對煙草秸稈氣化代替煤炭烘烤煙葉進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)此方法既可節(jié)約煤炭資源，同時(shí)也提高烘烤煙葉的品質(zhì)。煙草秸稈中半纖維素、木質(zhì)素含量較高，灰分含量較低，經(jīng)過特殊工藝處理可制成活性炭。柏松等通過自制工藝生產(chǎn)煙草活性炭，電鏡結(jié)果顯示，活性炭存在豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，具有較好的吸附能力。

結(jié)語

煙草活性物質(zhì)的研究對進(jìn)一步開發(fā)利用煙草奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，煙堿和煙草茄尼醇作為重要的藥物中間體已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用，煙株、煙葉及其提取物、煙草秸稈等將為醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、生物化學(xué)、能源等方面提供原材料，為人類的生產(chǎn)、生活、研究作出巨大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王志德.中國煙草種質(zhì)資源目錄[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2018.

[2]閆新甫.轉(zhuǎn)基因植物[M].北京：科學(xué)出版社，2003.