王娟娟1，2，3，陈荣峰1，许自成2，范家霖3，田占军4，耿 峰1，陈云堂3，
（1． 河南省科学院博士后科研工作站，郑州 450002；2． 河南农业大学烟草学院，郑州 450002；3． 河南省科学院同位素研究所有限责任公司/河南省核农学重点实验室，郑州 450015；4． 天昌国际烟草有限公司，河南 许昌 461000）
摘要：采用电子束辐照技术对烤烟烟叶进行处理，探讨其对烟叶化学成分的影响。结果表明，1～7 kGy剂量的电子束辐照没有影响初烤烟叶中还原糖和总糖的含量，但显著影响了烟碱、总氮、石油醚提取物的含量以及糖碱比、氮碱比等化学指标；1～7 kGy剂量的电子束辐照对复烤烟叶中的还原糖、总糖、烟碱、总氮、石油醚提取物含量以及氮碱比等化学指标无显著影响，＞3 kGy剂量的电子束辐照对复烤烟叶的糖碱比有一定的影响；而＞1 kGy剂量的电子束辐照就能有效控制烟叶霉变。因此，采用电子束辐照技术对初烤烟叶进行杀菌防霉是不可行的，而对复烤烟叶是可行的。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ：烤烟；电子束；辐照；化学成分
中图分类号：TS44； S124＋．1； TS41＋1 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2015）06－1383-03
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.06.026
Effects of Electron Beam Irradiation on Chemical Components of Flue-Cured Tobacco
WANG Juan－juan1，2，3，CHEN Rong－feng1，XU Zi－cheng2，FAN Jia－lin3，TIAN Zhan－jun4，GENG Feng1，CHEN Yun－tang3
（1． Postdoctoral Research Center， Henan Academy of Sciences， Zhengzhou 450002， China； 2． College of Tobacco Science， Henan Agricultural University， Zhengzhou 450002， China； 3． Isotope Institute Co．， Ltd．， Henan Academy of Sciences / Key Laboratory of Nuclear Agriculture， Zhengzhou 450015， China； 4． Tianchang International Tobacco Co．， Ltd， Xuchang 461000， Henan， China）
Abstract： Effects of different dosages of electron beam irradiation on chemical components of flue-cured tobacco leaves were studied． The results showed that 1 to 7 kGy did not significantly changes the reducing sugar and total sugars of green leaves. Nicotine， total nitrogen， petroleum ether extract， the ratio of reducing sugar to nicotine and total nitrogen－to－nicotine ratio of the irradiated samples were significantly changed． The reducing sugar and total sugars， nicotine， total nitrogen， petroleum ether extract and the ratio of total nitrogen to nicotine of redried tobacco were not significantly changed by 1 to 7 kGy irradiation． The ratio of reducing sugar to nicotine increased significantly compared to the control with irradiation at a dose ＞3 kGy． A dose up to 1 kGy was effective for the fungal decontamination of redried tobacco. It is not feasible to use electron beam irradiation to sterilize predried tobacco but feasible for redried tobacco．
Key words： flue－cured tobacco； electron beam； irradiation； chemical components
收稿日期：2014－11－18
基金项目：国家公益性行业（农业）科研专项（201103007）；河南省创新型科技人才队伍建设工程项目（豫科人事2009－2）；郑州市科技创新团队
计划项目（郑科计2014－2）
作者简介：王娟娟（1983－），女，山西文水人，助理研究员，博士，主要从事农产品辐照保鲜与加工研究，（电话）13526700804（电子信箱）
wjjuan1983422@163．com；通信作者，陈云堂，男，研究员，主要从事核技术应用研究，（电话）13592611697（电子信箱）chyt1015@163．com。
电子束辐照是电离辐射的一种，其原理是利用电子加速器产生的电子束（最大能量10 MeV）对农产品与食品进行加工处理，在能量的传递和转移过程中产生强大的物理、化学和生物效应，从而达到杀灭虫卵及微生物、推迟成熟、抑制发芽、延长货架期等目的。与传统的食品保鲜方法相比，不存在化学残留；与γ射线辐照相比，不存在放射性污染；其装置安全，自动化程度高，能够连续快速加工，可实现对辐照食品的流水线生产［1］，并且是在常温条件下进行，所以目前其他的保鲜方法无法替代它，是一种绿色的食品保鲜加工技术。研究表明，采用电子束辐照技术处理烟叶可以有效地杀灭霉菌，从而达到烟叶安全贮存的目的［2，3］，但对烟叶辐照后其内在质量变化的研究尚未见报道，为此，试验探讨了电子束辐照对烟叶化学成分的影响，旨在为烟叶辐照防霉技术的开发与应用提供科学依据。
1 材料与方法
1．1 材料
试验材料取自河南省卢氏县2011年所产的C3F初烤烟叶和B3F复烤烟叶，各15 kg，样品分装在自封袋中带回实验室。
1．2 方法
1．2．1 辐照处理 辐照处理采用天津滨海北方辐照技术有限公司的威视ISO750电子直线加速器，能量为7．5 MeV。试验设置的辐照剂量分别为0（CK）、1、3、5、7 kGy，共5个处理。辐照结束后立即取各处理烟叶进行检测。
1．2．2 测定项目和方法 将所有样品置于鼓风干燥箱中40 ℃干燥至恒重，粉碎过筛，待用。在烟叶化学成分的测定方面，按文献［4］的方法测定烟叶的水溶性糖含量，按文献［5］的方法测定烟叶的烟碱含量，按文献［6］的方法测定烟叶的总氮含量，烟叶石油醚提取物的含量参照文献［7］的方法测定，仪器为Auto Analyzer 3连续流动化学自动分析仪。
1．3 统计分析
试验数据采用SPSS 16．0软件进行方差分析，用Tukey法进行多重比较。
2 结果与分析
2．1 电子束辐照对初烤烟叶化学成分的影响
糖类物质是烟叶形成香气物质的重要前提，它与其他化学成分的协调平衡可提高烟叶的香气质和香气量［8］。糖类物质在烟支燃吸时能产生酸性反应，可抑制烟气中碱性物质的碱性，使烟气的酸碱平衡适度，降低刺激性，产生令人满意的吃味。因此，研究不同剂量辐照对烟叶中总糖含量的变化动态影响就具有重要的意义。烟叶中的还原糖对烟气的醇和性与芳香性具有一定的影响，但还原糖含量过高会造成烟味平淡、香气不足，降低吸味品质［9］。烟碱是烟草中最重要的氮化物，但含量过高会导致烟气粗糙、刺激性增加，烟碱含量的高低主要影响卷烟的劲头和浓度［9］。总氮含量是衡量烟叶品质的重要指标之一；在燃吸时，烟叶中的氮化物影响烟气的酸碱度、香气浓度，氮化物过多会造成烟气刺激性增强、香气质变差［10］。所以研究烟叶中的还原糖、总糖、烟碱、总氮含量及比例，将对卷烟质量产生重要的影响。试验里电子束辐照对初烤烟叶化学成分的影响情况分别见表1和图1。从表1可见，初烤烟叶经不同剂量电子束辐照后，其中的还原糖和总糖含量与对照相比差异不显著（P＞0．05）；但烟碱含量有不同程度地增加，与对照相比产生了显著差异（P＜0．05），其中以3 kGy剂量处理的烟碱含量增加最多，由原来的2．02％提高到了2．64％；总氮含量也有不同程度地增加，其中3、5、7 kGy剂量辐照后，总氮含量显著高于对照（P＜0．05）。从图1可见，电子束辐照处理对初烤烟叶的糖碱比具有显著的影响（P＜0．05），辐照处理的糖碱比均有不同程度地下降，以3 kGy剂量处理的糖碱比下降最多，相比对照下降了25．49％。而氮碱比在辐照处理后，与对照相比大都没有显著差异（P＞0．05），只在辐照剂量1 kGy处理后，氮碱比较对照显著降低（P＜0．05）。由此可见，电子束辐照对初烤烟叶的化学成分指标存在一定的显著影响。
2．2 电子束辐照对复烤烟叶化学成分的影响
电子束辐照对复烤烟叶化学成分的影响情况分别见表2和图2。由表2可知，1～7 kGy剂量的电子束辐照不影响复烤烟叶的还原糖、总糖、烟碱和总氮的含量（P＞0．05）。由图2可知，复烤烟叶的糖碱比随着辐照剂量的增加表现出明显的增加趋势，5、7 kGy剂量的辐照使复烤烟叶的糖碱比分别比对照提高了4．73％、5．43％，差异显著（P＜0．05）；而1、3 kGy剂量的辐照与对照的糖碱比差异不显著（P＞0．05）；在氮碱比方面，1～7 kGy剂量的电子束辐照对复烤烟叶的氮碱比影响不明显。由此可见，1～3 kGy剂量电子束辐照对复烤烟叶化学成分指标没有显著影响。
2．3 电子束辐照对烟叶石油醚提取物的影响
烟叶石油醚提取物是用石油醚作溶剂对烟叶样品进行抽提得到的混合物，主要包括挥发油成分、油脂、类脂、甾醇、萜类等。烟叶石油醚提取物含量高时，其香气物质较多，同时烟叶油分也足，所以烟叶石油醚提取物视为衡量烟草品质和香气的重要指标。但由于石油醚提取物中对烟叶香味有利和不利的物质共存，所以其只与烟叶的香气量有关，而与香气质无关［11］。试验里电子束辐照对初烤烟叶和复烤烟叶石油醚提取物含量的影响情况见图3。从图3可见，电子束辐照后，初烤烟叶的石油醚提取物含量发生了明显变化，3、5、7 kGy剂量的辐照处理使初烤烟叶的石油醚提取物含量分别比对照提高了24．32％、19．85％、20．58％，差异显著（P＜0．05），而1 kGy剂量处理与对照的石油醚提取物含量相差不显著（P＞0．05）。但1～7 kGy剂量的电子束辐照处理没有显著影响复烤烟叶的石油醚提取物含量（P＞0．05）。
上述结果表明，电子束辐照对初烤烟叶的化学成分指标有所影响，1～3 kGy剂量的电子束辐照对复烤烟的化学成分指标无太大影响，这可能是初烤烟叶含水量较高的原因所致，辐照对食品中化学成分的改变主要是由水的间接作用引起的，含水量大时化学成分变化会增大［12］。
3 小结
前期研究［2，3］表明，＞1 kGy剂量的电子束辐照能有效杀死烟叶中的霉菌，防止烟叶霉变，当辐照剂量为3 kGy以下时，烟叶吸食品质无显著变化。本研究表明，1～7 kGy剂量的电子束辐照显著影响了初烤烟叶中烟碱、总氮以及石油醚提取物的含量、糖碱比和氮碱比等化学成分指标，1～3 kGy剂量的电子束辐照对复烤烟叶中还原糖、总糖、烟碱、总氮以及石油醚提取物含量、糖碱比和氮碱比等化学成分指标无显著影响。可见，适宜的辐照剂量不会影响复烤烟的内在质量。为此，采用电子束辐照技术对初烤烟进行防霉是不可行的，而对复烤烟进行防霉是切实可行的。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献：
［1］ 哈益明，施惠栋，王 峰，等．电子束食品辐照的研究现状与应用特点［J］．核农学报，2007，21（1）：61－64．
［2］ 陈云堂，范家霖，郭东权，等．一种烟叶及其制品的绿色防霉方法：中国，101632490A［P］．2010－01－27．
［3］ 王娟娟，陈云堂，田占军，等．电子束辐照对烟叶杀菌效果及感官质量的影响［J］．湖北农业科学，2013，52（12）：2844－2847．
［4］ YC/T 159－2002，烟草及烟草制品水溶性糖的测定 连续流动法［S］．
［5］ YC/T 160－2002，烟草及烟草制品总植物碱的测定 连续流动法［S］．
［6］ YC/T 161－2002，烟草及烟草制品总氮的测定 连续流动法［S］．
［7］ YC－T 176－2003，烟草及烟草制品石油醚提取物的测定［S］．
［8］ 刘国顺．国内外烟叶质量差距分析和提高质量技术途径探讨［J］．中国烟草学报，2003，9（S）：54－58．
［9］ 周冀衡，朱小平，王彦亭．烟草生理与生物化学［M］．合肥：中国科学技术大学出版社，1996．
［10］ 朱大恒，韩锦峰，张爱萍，等．自然醇化和人工发酵对烤烟化学成分变化的影响比较研究［J］．烟草科技，1999（1）：3－5．
［11］ 王瑞新．烟草化学［M］．北京：中国农业出版社，2003．114－121．
［12］ 谢 芳，哈益明，王 锋．辐照降解技术应用及影响因素分析［J］．核农学报，2008，22（1）：70－73．