烟草特有亚硝胺(TSNA)及其前体物研究进展

摘要：含氮化合物是烤烟烟叶中一类十分重要的组分，对烟叶最终质量有决定性影响，其中烟草特有亚硝胺及其前体物生物碱、硝酸盐和亚硝酸盐还对吸烟者的健康有重要的影响。本文综述了烟草特有亚硝胺及其前体物生物碱、硝酸盐和亚硝酸盐的研究进展并对今后的研究方向进行了展望，以期为生产优质低害的烟叶提供参考依据。

关键词： 烟草 烟草特有亚硝胺 进展  

随着人们对吸烟与健康问题的普遍关注，吸烟的安全性越来越受到重视，提高卷烟的安全性显得尤其重要。含氮化合物是烤烟烟叶中一类十分重要的组分，它们不仅具有重要的生理功能，调控着烟叶内的能量代谢和物质转化，对烟叶最终质量有决定性影响，还对吸烟者的健康有重要的影响。生物碱是使烟草具有商品价值的主要因素，但其含量过高损害人体健康；硝酸盐直接影响烟叶的吃味品质；亚硝酸盐主要是在调制期间通过酶和微生物作用将硝酸盐还原而形成的；烟草特有亚硝胺(TSNA)是由硝酸盐、亚硝酸盐和烟草生物碱作为前体物质而形成的一系列致癌物质。因此，在世界性反吸烟运动日趋高涨的形势下，综述烤烟含氮化合物研究进展有着极其重要的现实意义。

1烟草特有亚硝胺(TSNA)的前体物

1.1生物碱

    烤烟生物碱中，以烟碱为最重要，它约占烟草生物碱总量的94％～96％，其次是去甲基烟碱，又称降烟碱，比例为1.5％～2.9％，新烟草碱和假木贼碱的比例分别为1.0％～2.3％和0.4％～0.7％。烟碱是使烟草具有商品价值的主要因素，烟碱的作用是产生生理强度，使吸食者感觉兴奋，但其含量过高损害人体健康。而烤烟中的去甲基烟碱如果含量过高，会造成烟叶颜色不正常，呈樱红色，影响外观质量，并可使烟草的香味变坏^[1]。吕作新^[2]等研究发现烟叶烤后棕红色的出现是由绿原酸氧化后与去甲基烟碱、氨基酸类物质作用形成的。烟碱主要合成于根系，然后通过木质部向烟株地上部运输。烟草生物碱产生于须根和根瘤中，而不产生于芽瘤。但芽瘤有积累生物碱并将烟碱脱去甲基转化为去甲基烟碱的能力^[3]。陆引罡等^[4]研究表明，烤烟不同生育期烟碱的积累强度呈直线上升趋势。合成烟碱所需的肥料氮量呈曲线上升。烟碱的合成在整个生育期呈上升趋势，而用于合成烟碱的氮主要由土壤供给。

1.2 硝酸盐、亚硝酸盐

硝酸盐和亚硝酸盐作为一类重要的含氮化合物，其含量的高低不仅直接影响烟叶的吃味品质，而且影响其它含氮化合物的形成^[17]。亚硝酸盐主要是在调制期间通过酶和微生物作用将硝酸盐还原而形成的。

研究表明^[18]，不同部位鲜烟叶中NO₃^-和NO₂^-含量有很大差异，但经过烘烤后差异却没有鲜叶更明显。NO₂^-在鲜叶中含量较低，烘烤开始后含量逐渐上升，变黄结束时达到最大值，之后含量有所下降，但烤后含量仍比鲜叶高。NO₃^-的变化规律与NO₂^-相似，不同部位烟叶烤后NO₃^-含量表现为中部叶＞上部叶＞下部叶。Burton等^[19]把一篇烟叶分成41块，分析其NO₃^-、NO₂^- 的分布和关系，得出NO₂^-最高出现在叶片基部，朝叶尖方向降低；NO₂^-在支脉周围叶片中的含量比其它部位叶片低。

2 烟草特有亚硝胺(TSNA)

烟草特有亚硝胺(TSNA)是由硝酸盐、亚硝酸盐和烟草生物碱作为前体物质而形成的一系列致癌物质，它主要包括：N-亚硝基去甲基烟碱(NNN)，4-(N-亚硝基甲基氮)-1-(3-吡啶基)-1-丁酮(NNK)，N-亚硝基假木贼碱(NAB)，和N-亚硝基新烟草碱(NAT)。烤烟中TSNA含量一般为0.156～0.42 礸／g。1962年，国际上首次在科技文献中有文章报道烟草中含有亚硝胺及其有潜在的致癌作用。目前，有关TSNA 的致病机制在国内外已有大量报道，但很多都是在动物试验中得到证实，在人体中是否有同样作用还有待研究。

2.1 TSNA的形成

2.2.3 硝酸盐、亚硝酸盐与TSNA

烟草中限制亚硝胺累积的另一因素是硝酸盐。早在1983年就有报道：烟叶和卷烟烟气中的硝酸盐与TSNA含量有明显相关[32]。1989年又报道烟草中的硝酸盐和TSNA之间有显著相关^[33]。1992年，Burton^[19]研究表明：烟叶中TSNA的分布更类似于亚硝酸盐而非烟草生物碱的含量分布，引起TSNA积累的主要因素是亚硝酸盐，而非烟草生物碱和硝酸盐。现在普遍认为，亚硝酸盐才是TSNA最直接的中间体^[34,35,36]。

2.2.4 调制过程与TSNA         

烟叶中的TSNA几乎都是在调制过程中产生的，因此选用适当的调制方式，控制调制过程中的反应条件对降低TSNA含量是非常重要的。热交换式烤房燃烧产生的热气体不与烟叶接触，因而应用热交换式烤房烘烤的烟叶中TSNA含量较低。微生物在TSNA的形成中起着重要作用，在调制过程中改变微生物活性和数量，也必然会影响TSNA的累积。研究证明^[37]调制期叶片表面的湿度与微生物活性在一定范围内呈线性关系，叶表面相对湿度小，微生物活性低，产生的亚硝酸盐和TSNA的量少。因此，调制时适当降低空气和叶表湿度将有利于降低烤后烟叶中的TSNA的量。另一种方式则是在调制过程中加入一些可与亚硝酸盐的分解产物NO和N₂O₃反应的物质^[38]，如抗坏血酸、多酚、类黄酮和半胱氨酸等，从而减少了NO和N₂O₃与烟草生物碱发生亚硝化反应的可能性。魏玉玲^[39]综述了在烟叶的调制过程中采用微波辐射降低TSNA的原理、方法、效果和应用前景。应用美国星科科技公司发明的StarCure^TM技术烘烤烟叶，可以使调制后的烟叶TSNA含量得到显著降低，甚至达到难以检测出其含量的水平^[40]。