烟草生物碱

1.19-1.88
1.6-2.71
1.69-2.33
1.33-1.53
1.38-1.60
三、烟气烟碱变化情况
16.6%直接转移到主流烟气中
烟碱
N2 860℃
37%转移到支流烟气中 18%沉积在烟蒂中 30%热解为复杂化合物
第五节 烟草主要生物碱对烟质的影响
一、烟碱对烟质的影响 二、烟草特有亚硝胺
四种主要生物碱含量在烟叶类型间变化： 白肋烟＞烤烟＞香料烟
我国香料烟和白肋烟中烟碱向降烟碱转化问题比较突出 影响烟叶色泽和吸食品质
H
二、不同类型卷烟主要生物碱含量及组成比例
表4.4我国不同类型卷烟烟丝生物碱含量（2001）
烤烟型 混合型 外向型
烟碱
总生物碱
烟碱
总生物碱
烟碱
总生物碱
1.15-1.80
4.2
五、学习生物碱的重要意义
1、生物碱在植物系统分类上的应用 2、生物碱的药用价值 3、开发植物性杀虫剂 4、烟草生物碱是烟草生理强度的物质基础
1、生物碱在植物系统分类上的应用
各种植物由于新陈代谢类型的不同，产生了各种不同的化学 物质——生物碱类、甙类、萜类等等。这些化学成分在植物 中的遗传和变异与植物系统位置和环境条件密切相关。据此 形成了植物的化学分类学。
人们对吗啡碱的研究发展了异喹啉类生物碱的研究，并导 致了镇痛药杜朗丁（dolantien）的发现。
1810年西班牙医生Gomes从金鸡纳树皮中分得结晶，以后证 明主要式奎宁和辛可宁的混合物。
喹啉碱
此后，人们对植物碱的研究产生了极大兴趣，越来越多的 植物碱被发现
表4.1生物碱发现种类年代表
年代
1952 1962 1972 1997
亲缘关系相近的植物种类往往具有相似的生理生化特征
异喹啉类生物碱主要分布于多心皮类及其近缘类植物的一 些科中： 如木兰科、睡莲科、马兜铃科、防已科、毛莨科、小檗 科、罂栗科、芸香科等。 小檗碱在中国主要分布在5个科（小檗科、防已科、毛莨科、 罂粟科、芸香科）16个属的多种植物中
莨菪烷类生物碱主要集中分布于茄科茄族中的天仙子亚族、 茄参亚族及曼陀罗族植物中
第二节 烟草中的生物碱
一、烟草生物碱的种类 二、烟草生物碱的存在状态与影响因素 三、烟株内生物碱分布
一、烟草生物碱的种类
烟草生物碱是一个类群，包括近50种物质，存在于约60 多个不同种的烟草中，它们的个别成分也存在于烟草以外的 某些植物。烟草生物碱按照其分子结构划分主要有两类：
1、 吡啶与氢化吡咯相结合的化合物
低等生物：
麦角菌
四、生物碱分类
1、按来源分：茄科生物碱、毛茛科生物碱、百合科生物碱 和罂粟科生物碱等等
2、按生理作用分：降压生物碱、驱虫生物碱、镇痛生物碱
3、按化学结构分：异喹啉类、喹啉类、喹唑类、吡咯烷类 莨菪烷类、百部生物碱类、喹喏里西定类 二萜类、吲哚类、大环生物碱类等等。
表 生 物 碱 类 型 及 其 基 本 结 构
乌头碱aconitine
乌头（毛茛科）
在欧洲，1806年德国科学家F.Serturner首次从鸦片中分 离出来吗啡碱(morphine），因具有碱性，称之为植物碱
吗啡碱
罂粟
1897年德国拜耳制药公司化学合成专家菲 历克斯· 霍夫曼首次合成二乙酰吗啡，商品 名：海洛英（heroin）。这项新药被视为 治疗气喘、下泻，胃溃疡、糖尿病与镇痛 的药物，由于药效快速强劲，甫一上市即 获消费者好评。可惜当时无人知道吗啡碱 的严重成瘾性，而海洛英的状况更甚于吗 啡碱。
常见的糖配体是鼠李糖、半乳糖和葡萄糖 当烟株损伤、病源微生物侵染时，糖苷生物碱含量迅速上 升，并可促成绿原酸和咖啡酸等酚类物质的生物合成功能。
2、生物碱积累的影响因素 2.1品种 不同的烟草类型或品种积累的主要生物碱种类和数量差别 很大：50％-60％烟草品种的主要生物碱是烟碱，30％-40 ％烟草品种的主要生物碱是降烟碱，还有4个烟草品种的 主要生物碱是假木贼碱，没有一个烟草品种的主要生物碱 是新烟草碱。不同品种生物碱总量变化也很大。
第四章
烟草生物碱
第四章 烟草生物碱
第一节 生物碱概述 第二节 烟草中的生物碱 第三节 烟草主要生物碱结构和性质 第四节 我国烟叶和卷烟主要生物碱含量及组成比例 第五节 烟草主要生物碱对烟质的影响
第一节 生物碱概述
一、生物碱定义 二、生物碱发现 三、生物碱分布 四、生物碱分类 五、学习生物碱的重要意义
田间快速检测烟碱
2.5 烟碱的毒性
纯烟碱有剧毒：一此性内服40mg以上致人亡死
微量吸入具有提神镇静作用
游离烟碱毒性大于结合态的烟碱
开发杀虫剂
各种脂肪酸与烟碱形成的盐溶于水后有杀虫活性
烟碱盐水溶液的杀虫活性依次为：
碱性溶液>中性溶液>酸性溶液
2.6
烟碱的挥发性
游离烟碱易挥发，结合态烟碱没有挥发性
一般情况下，含量最高的生物碱往往是主要有效成分， 但也有例外：
乌头碱是乌头的主要成分，但是乌头强心止痛成分并不 是乌头碱，而是含量极微的去甲乌药碱
百部为止咳杀虫中药，其主要生物碱只有杀虫作用
抗癌药长春新碱和美登素也分别是长春花和美登木的微 量成分
植物碱属于次生代谢产物
次生代谢产物与植物的生存竞争有关，是植物 化学防御机制中的有效物质
一、烟碱的结构和性质
二、其他生物碱的结构和性质
一、烟碱的结构和性质
1烟碱的结构
1561年法国驻葡萄牙大使琼· 尼可特（Jean Nicot）把黄花烟 草献给法国皇后卡萨林，开始作为观赏植物种在花园里,发现 其中有一种刺激性物质,将其命名为nicotine
1825年，瑞士化学家培柯特 （A. Pikete）首次从烟草中 分离出nicotine。
苦参碱植物杀虫剂已经大规模生产，品种很多
藜芦碱作用于钠离子通道，可以防治十字花科蔬菜菜青虫 毒扁豆碱是广谱低毒杀虫剂，抑制胆碱酯酶的活性，阻断正 常神经传导 烟碱是广谱杀虫剂，作用于软体昆虫效果尤佳 苦皮藤素生物碱杀虫剂对叶螨有较好的防治效果
4、烟草生物碱是烟草生理强度的物质基础
烟碱作用于人的中枢神经系统，通过传导而提供最强烈的生 理感受 烟碱结合在大脑的乙酰胆碱受体上，对大脑产生多种作用， 是 吸烟成瘾的关键因素。
研究表明烟草总生物碱含量由2个位点的基因控制，栽 培种为二显性，低生物碱种表现为纯合隐性
2.2栽培因素
2.2.1 氮素营养 烤烟：生物碱含量与总氮正相关 白肋烟：生物碱含量与总氮含量无明显关系
2.2.2 打顶抹杈 打顶抹杈，烟叶中生物碱含量高 2.2.3 土壤类型和水分供应 土壤肥沃粘重，烟叶生物碱含量高；疏松沙质土：低 土壤pH＝6对烟叶烟碱形成最有利 土壤湿度低，烟碱低 2.2.4 气温和日照时数与生物碱含量正相关，降雨量表现 负相关
3 沉淀作用
4 显色反应
7 烟碱的降解
8 稳定性
2.1 碱性及成盐作用
烟碱是弱碱性化合物
能与大多数无机酸和有机酸反应生成盐（结合态烟碱）
在碱性条件下结合态烟碱会分解产生游离态烟碱 游离态烟碱的碱性大于结合态烟碱
烟叶中烟碱的提取方法 ：
稀酸溶液将烟碱以结合态形式提取出来（HCl) 强碱条件下将烟碱以游离态形式提取出来(NaOH)
2 .2 氧化作用
观看动画
空气氧气 浓HNO3 紫外线
KMnO4
wenku.baidu.com烟碱应该避光保存
烟碱氧化产物
烟碱氧化产物(续)
2.3 沉淀作用
观看动画
烟碱的沉淀剂：能使烟碱沉淀的试剂。
硅钨酸 磷钨酸 苦味酸 碘-碘化钾
酸性条件下进行
2. 4 显色反应
观看动画
生物碱显色剂：能使生物碱显色的试剂。 碘 化 铋 钾 显 色
烟碱易溶于水，也能溶于乙醇、乙醚及轻质石油等 有机溶剂。
结合烟碱在水中的溶解度较游离烟碱高；
烟碱有潮解性，在60℃以下能与水反应生成水合物；
烟碱对259nm波段的短波光（即紫外光）具有最大 吸收能力，并且在一定范围内其吸光度与烟碱的含 量成正比
2.化学性质
1 碱性、成盐作用 2 氧化作用 5 毒性作用 6 挥发性
2、生物碱的药用价值
2.1 抗肿瘤：喜树碱和喜树次碱对白血病和胃癌有疗效
葫芦巴碱治疗宫颈癌
美登素、长春新碱和野百合碱也有抗癌作用 2.2作用于神经系统：吗啡碱、杜朗丁镇痛 普鲁卡因为局部麻醉药 鹿尾草碱、广玉兰碱和环长绿黄杨碱降压 去甲乌药碱起强心作用
2.3抗菌消炎：百部生物碱杀虫、黄连素消炎
3、开发植物性杀虫剂
三、生物碱分布
生物碱在植物中分布较广泛，尤以双子叶植物为多
单子叶植物、少数裸子植物和低等植物麦角菌中也会 含有生物碱 有些海洋生物、微生物和昆虫代谢产物中也发现有生 物碱
毛茛科
茄科
防己科
双子叶植物 罂粟科
茜草科
豆科
马钱科
夹竹桃科
单子叶植物
百合科
石蒜科 兰 科
红豆杉科 裸子植物
三尖杉科
麻黄科 粗榧科
一、烟碱对烟质的影响
（一）烟碱对烟草及其制品的色、香、味的影响
（二）烟碱的生理和药理作用
（三）烟碱的独特作用
（一）烟碱对烟草及其制品的色、香、味的影响
1．烟碱对烟叶色泽的影响
烟碱去甲基酶
烟碱具有随着水蒸气蒸发而不分解的特性
从烟叶中提取烟碱的理论依据之一 常温下烟碱的挥发性并不强 生长的高温季节烟碱能从烟叶中挥发出来 在加工过程中，高温和水分蒸发会造成烟碱损失
2.7烟碱的降解
烟叶中的烟碱在陈化和发酵过程中因为酶或非酶作用 而易发生降解转化
降解产物
烟酸 麦斯明 氧化烟碱 烟酰胺 吡啶 吡咯衍生物
2.8 烟碱的稳定性
密封完整的纯烟碱试剂在低温储存过程中降解缓慢，仅 有少量降解产物:cotinine和myosmine
水是烟碱储存的主要影响因子
2.9 亚硝化反应
烟碱及其它生物碱在酸性条件下可以与亚硝基衍生物NO2、 N2O3、 N2O4发生亚硝化反应生成烟草特有亚硝胺（TSNAs）
二、其它烟草生物碱的结构和性质
2、 吡啶环与吡啶或氢化吡啶环相结合的化合物
烟草主要生物碱种类
烟草中四种最主要的生物碱
烟草生物碱中，以烟碱为最重要，它约占烟草生物碱总量 的95%以上，其次是去甲基烟碱、新烟草碱、假木贼碱等
二、烟草生物碱的存在状态与影响因素
1、存在状态 烟草生物碱通常是与无机酸或有机酸结合成盐而存在于烟草 体中，少量以游离碱的状态存在，也有少数生物碱分别以糖 苷、酯或酰胺的状态存在。
一、生物碱定义
生物碱（alkaloids ）：是一类存在于生物体内的含氮有机化 合物(蛋白质、肽类、氨基酸、氨、氨基糖、核苷酸、核酸和 VB除外)，一般含有杂环，具有碱性并表现出生理活性。
1来自烟草
N CH3
2具有碱性，可以与酸形成盐 3含有杂环 4有生理活性
N
nicotine
二、生物碱发现
在中国，17世纪初《白猿经》记述了从乌头中提炼出砂糖样 毒物做箭毒用，从现在观点分析，它应该是乌头碱。
表4.3烟草和性质结构
注：引自徐汉虹.杀虫植物与植物性杀虫剂，北京：中国农业出版社，2001.
第四节 我国烟叶和卷烟主要生物碱 含量及组成比例
一、不同类型烟叶主要生物碱含量及组成比例 二、不同类型卷烟主要生物碱含量及组成比例 三、烟气中烟碱变化情况
一、不同类型烟叶主要生物碱含量及组成比例
烟草（Nicotiana tabacum）栽培品种主要有四种生物碱： 烟碱、降烟碱、新烟草碱和假木贼碱，其中烟碱含量最高， 其他三种碱所占比例一般不超过6％
发现生物碱种类
950 1107 3443 6000 （ 100 多科， 400 多种植物）
生物碱类化合物大多具有生物活性，是许多药用 植物的有效成分。
吗啡 ——镇痛 可待因——止咳 罂粟碱——松弛平滑肌 阿托品——解痉挛
麻黄碱——平喘作用 小檗碱——抗菌、消炎作用 莨菪碱——解痉和解有机磷中毒 长春新碱——抗癌
1893年，培聂尔（Pinner）完全以化学方法最早确定 nicotine的化学结构
1928年，Spath和Bretschneider用化学合成法证实了这种 结构
N
CH3
N
nicotine
烟碱是由一个吡啶环和一个氢化吡咯环构成的生物碱
2 烟碱的性质
2.1物理性质
纯烟碱在室温下为无色油状液体，沸点246.1℃，比重 D420=1.00925，具有左旋性； 有强烈的刺激性，味辛辣；
三、烟株内生物碱分布
1不同器官间：叶＞根＞中脉＞茎＞花＞果实 2部位：对与打顶烟叶：上＞中＞下 对不打顶烟叶：下＞中＞上 3成熟度：随成熟度增加而增加
4一片叶：叶尖和叶缘高于叶基和叶中部 测定整片叶平均生物碱含量的最佳取样部位：距叶尖1\3 向下（叶基）取3-6cm的横切面
第三节 烟草主要生物碱结构和性质