專利名稱：一種提高煙草次生代謝產(chǎn)物含量和香氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙草生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于次生代謝調(diào)控原理提高煙草次生代謝產(chǎn)物含量和香氣品質(zhì)的方法及煙草增香誘導(dǎo)劑。
背景技術(shù)：
在生物體內(nèi)，利用初生代謝產(chǎn)物為原料，通過一系列生化反應(yīng)進(jìn)一步合成某些非生長發(fā)育所必需的小分子化學(xué)物質(zhì)，稱為次生代謝。植物次生代謝產(chǎn)物從化學(xué)結(jié)構(gòu)上可簡要分為酚類化合物(芳香族)、萜類化合物和含氮有機物三大類；其產(chǎn)物種類繁多，如黃酮類、單寧類、萜類、留類及其甙、生長素類、生物堿類、有機酸類、醇類、酮類、酯類、烷烴等。煙草中的主要香味成分如揮發(fā)油、石油醚提取物、腺毛分泌物等，多屬煙草次生代謝產(chǎn)物。因此，次生代謝是煙草香味成分生物合成的 重要途徑，煙草次生代謝的加強將有利于香味成分的形成與積累。
次生代謝是植物在長期進(jìn)化中與環(huán)境相互作用的結(jié)果。近來的研究發(fā)現(xiàn)，植物次生代謝產(chǎn)物具有多種重要生物學(xué)功能，植物次生代謝調(diào)控與機體抗性、信號傳導(dǎo)、適應(yīng)性調(diào)節(jié)、生長發(fā)育以及植物的花色香味等現(xiàn)象有關(guān)。誘導(dǎo)子(elicitor)是植物抗病生理過程中誘發(fā)植物產(chǎn)生抗性反應(yīng)或自身防御反應(yīng)的因子，能引起植物產(chǎn)生和積累次生代謝產(chǎn)物。因此，可以通過誘導(dǎo)因子調(diào)控次生代謝，提高次生代謝產(chǎn)物產(chǎn)量。
由于植物次生代謝物具有廣泛的開發(fā)應(yīng)用價值，如藥物、香料和化工原料等，對人類的生產(chǎn)生活具有重要作用，在利用誘導(dǎo)因子調(diào)控次生代謝，提高次生代謝產(chǎn)物產(chǎn)量領(lǐng)域的研究越來越多，成為植物生物技術(shù)研究的熱點，已形成了許多成熟的應(yīng)用技術(shù)。迄今為止，全世界已對近1000種植物進(jìn)行了次生代謝產(chǎn)物誘導(dǎo)研究，生產(chǎn)的天然產(chǎn)物包括藥品、 香料、色素、食品、化妝品等500多種。
例如，茄尼醇是藥物合成的重要原料，它本身具有抗菌、消炎和止血作用，同時也是輔酶Qltl和維生素K2的側(cè)鏈。目前世界許多發(fā)達(dá)國家已生產(chǎn)和應(yīng)用的輔酶Qltl，依賴高純度的茄尼醇作為原料。茄尼醇是植物中普遍存的次生代謝產(chǎn)物之一，煙葉、馬鈴薯葉和桑葉中含量突出，尤其是煙葉中茄尼醇高達(dá)0.3% 3%。因此，從煙草(尤其是廢次煙草)中提取茄尼醇，是目前獲得重要醫(yī)藥原料茄尼醇的主要途徑之一。但在通過次生代謝調(diào)控原理提高煙葉中茄尼醇等重要次生代謝產(chǎn)物含量方面，至今尚缺乏有效應(yīng)用技術(shù)。
胡群等研究了植物毒素類似物6-取代茚滿酰異亮氨酸共軛物對煙草揮發(fā)性成分及吸味品質(zhì)的影響(煙草科技，2007，6 35-38)，結(jié)果表明，6-取代茚滿酰異亮氨酸共軛物對個別香氣成分有提高作用，對煙草吸味品質(zhì)略有改善。
專利申請(申請?zhí)?8116814. O)公開了一種類胡蘿卜素誘導(dǎo)劑2_ 二氨基乙基-4-甲苯基醚鹽(MPTA)的合成方法及其在煙草中應(yīng)用，將其與醇類溶劑配成溶液后施加在煙葉上，放置數(shù)天后可提高類胡蘿卜素含量。專利申請(申請?zhí)?00810140819. 2)也公開了一種通過誘導(dǎo)類胡蘿卜素合成提高煙葉香氣品質(zhì)的方法，它是通過在煙株或煙葉表面施加類胡蘿卜素合成誘導(dǎo)劑MPTA或2-(4-氯苯硫)三乙胺(CPTA)，提高煙葉中類胡蘿卜素含量、以達(dá)到改善煙葉外觀質(zhì)量和香氣品質(zhì)的目的。上述兩項專利都是基于共同的原理，利用番茄紅素環(huán)化酶抑制劑2-(4-氯苯硫)三乙胺(CPTA)或MPTA(不屬于誘導(dǎo)子)，抑制番茄紅素的環(huán)化，從而使番茄紅素(屬無環(huán)類胡蘿卜素)積累。但由于環(huán)化是番茄紅素向有環(huán)類胡蘿卜素轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵步驟，因此，該方法雖然可以促進(jìn)煙葉中無環(huán)類胡蘿卜素番茄紅素的積累，但卻抑制和降低了有環(huán)類胡蘿卜素如胡蘿卜素的積累(S. Al-Babil1. CPTA Modulates Levels of Carotenogenic Proteins and their mRNAs and Affects Carotenoid and ABA Content as well as Chromoplast Structure in Narcissus pseudonarcissus Flowers. Plant Biology, 1999，1:607-612)。而已知番爺紅素本身并無增香作用，其環(huán)化產(chǎn)物有環(huán)類胡蘿卜素如β_胡蘿卜素、葉黃素、隱黃質(zhì)等才是煙葉重要香氣成分β -大馬酮、β - 二氫大馬酮、β -紫羅蘭酮、氧化異佛爾酮、巨豆三烯酮等的前體物。 可見，抑制番茄紅素的環(huán)化將抑制煙葉中重要香氣成分有環(huán)類胡蘿卜素衍生物或降解物的形成，有可能對煙草香氣產(chǎn)生負(fù)面影響。發(fā)明內(nèi)容·
本發(fā)明的目的在于提供一種基于次生代謝誘導(dǎo)原理，通過增強煙草次生代謝，有·效提高煙草中次生代謝產(chǎn)物含量和香氣品質(zhì)的方法；本發(fā)明的另一目的在于提供一種煙草增香誘導(dǎo)劑及其使用方法。
本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案是一種提高煙草次生代謝產(chǎn)物和香氣的方法，其特征在于在煙株生長的任何時期或煙葉采收后，向煙株或煙葉施加次生代謝誘導(dǎo)子。所述次生代謝誘導(dǎo)子可誘導(dǎo)煙草次生代謝產(chǎn)物合成，使煙草中的至少一種次生代謝產(chǎn)物含量增加。所述次生代謝誘導(dǎo)子包含水楊酸類誘導(dǎo)子和/或茉莉酸類誘導(dǎo)子中的一種或多種的混合物。所述的水楊酸類誘導(dǎo)子包含水楊酸、水楊酸甲酯、乙酰水楊酸、水楊酸鹽中的一種或多種。所述的茉莉酸類誘導(dǎo)子包含茉莉酸、茉莉酸鹽、茉莉酸酯、甲基茉莉酸、甲基茉莉酸酯、2，3-二羥丙基茉莉酸、二氫茉莉酸及其鹽、二氫茉莉酸酯、茉莉酸結(jié)構(gòu)類似物中的一種或多種；所述茉莉酸結(jié)構(gòu)類似物優(yōu)選冠菌素(COR)。
本發(fā)明所述的次生代謝誘導(dǎo)子還可進(jìn)一步包含多糖類誘導(dǎo)子。所述多糖類誘導(dǎo)子包含殼聚糖、殼寡糖、幾丁寡糖、果膠酸、果膠酸鹽、葡萄糖醛酸、葡萄糖醛酸鹽、寡聚半乳糖醛酸、寡聚半乳糖醛酸鹽、半乳糖醛酸、半乳糖醛酸鹽、葡聚糖、果聚糖、甘露聚糖、異麥芽低聚糖、低聚甘露糖、纖維素降解物、半纖維素降解物、果膠降解物中的一種或多種的混合物。 所述多糖類誘導(dǎo)子中的纖維素降解物、半纖維素降解物、果膠降解物、幾丁質(zhì)降解物等，可采用常規(guī)水解或酶解方法自行制備。
本發(fā)明方法中，水楊酸類誘導(dǎo)子和茉莉酸類誘導(dǎo)子的施用濃度一般為O. 001% O. 1% ;多糖類誘導(dǎo)子的施用濃度一般為O. 01% I %。配制誘導(dǎo)子溶液所用溶劑優(yōu)選水、 乙醇中的一種或兩者混合使用，并配入適量表面活性劑或助劑。配制時，根據(jù)誘導(dǎo)子種類及溶解性特點進(jìn)行合理調(diào)配。對于水楊酸類誘導(dǎo)子和茉莉酸類誘導(dǎo)子，可先用少量的無水乙醇溶解，再與水溶液調(diào)配。也可以以吐溫為助劑，配置成適當(dāng)濃度的母液備用。
向煙株或煙葉施加次生代謝誘導(dǎo)子采用下述任意一種方法或幾種方法結(jié)合使用
(I)葉面噴施法將次生代謝誘導(dǎo)子溶液均勻噴灑于煙葉上下表面，以葉面噴濕為度。
(2)莖頂淋澆法將次生代謝誘導(dǎo)子溶液淋澆于莖頂部，延煙莖緩慢流下，使溶液分布于煙莖表面和煙腋，以煙莖表面和煙腋淋濕為度。
(3)灌根法將次生代謝誘導(dǎo)子溶液延莖基部澆灌于根部，每株10 50ml。
上述誘導(dǎo)子可配制成溶液直接使用，也可制成煙草增香誘導(dǎo)劑使用。將次生代謝誘導(dǎo)子、助劑和溶劑按比例混合配制，即得到本發(fā)明煙草增香誘導(dǎo)劑，通?？梢允且簯B(tài)，也可以是固態(tài)。如果所選用的次生代謝誘導(dǎo)子均是固態(tài)組分，也可不加助劑和溶劑，直接混配即可得到本發(fā)明粉末狀或顆粒狀固態(tài)煙草增香誘導(dǎo)劑。本發(fā)明所述煙草增香誘導(dǎo)劑的主要成分為可激發(fā)煙草植株產(chǎn)生香氣成分的次生代謝誘導(dǎo)子。原料按質(zhì)量計包含如下組分
次生代謝誘導(dǎo)子O.1 % 100 %
溶劑O 99. 9%
助劑O 99. 9%
例如，所述的煙草增香誘導(dǎo)劑包含以下按質(zhì)量計的組分

在使用時，用適當(dāng)?shù)闹鷦┖腿軇煵菰鱿阏T導(dǎo)劑稀釋10 10000倍，在煙株生長的任何時期或煙葉采收后，采用葉面噴施法、莖頂淋澆法或灌根法施加于煙葉或煙株。
采用本發(fā)明所述的次生代謝誘導(dǎo)子或煙草增香誘導(dǎo)劑處理煙草，可使煙草中的次生代謝產(chǎn)物普遍增加，這些成分包括煙草生物堿、多酚、茄尼醇、輔酶Q10、香葉醇、芳樟醇、 冷杉醇、橙花醇、苯乙醇、茄酮、大馬酮、紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、類胡蘿卜素、 β -胡蘿卜素、西柏三烯-二醇(CBT- 二醇)、西柏三烯-醇(CBT-醇，黑松醇)、氧化香樹烯、石竹烯、職烯、菔烯、新植二烯、朽1檬烯、β -4,8,13-杜法三烯-1,3- 二醇[I, 5,9-Trime thyl-12- (1-methylethyl) -4,8,13_cyclotetradecatriene-1, 3-diol]、布藜烯[1,2,3,5, 6, 7,8,8a-0ctahydro-l, 4-dimethyl-7-(1-methylethenyl) -azulene]中的一種或多種。
本發(fā)明方法可適用于各種類型的煙草作物，如烤煙、白肋煙、香料煙等。也可用于其它與香氣或次生代謝產(chǎn)物有關(guān)的經(jīng)濟作物，如果樹、茶樹、中草藥植物、花卉等。
本發(fā)明的優(yōu)點是
1、提供了一種基于次生代謝調(diào)控，促進(jìn)煙草次生代謝產(chǎn)物含量普遍提高的有效方法，可顯著增加煙草揮發(fā)油、石油醚提取物、腺毛分泌物等含量，提高煙草香氣品質(zhì)。
2、本發(fā)明方法可促進(jìn)煙草中某些重要天然產(chǎn)物的合成與積累，如醫(yī)藥、化工原料茄尼醇、輔酶Q10、多酚、杜法三烯-1，3-二醇、茄酮等，為進(jìn)一步提高煙草中重要天然產(chǎn)物的產(chǎn)率，利用煙草生物合成、提取醫(yī)藥、化工原料提供了新方法。
3、本發(fā)明方法在提高煙草次生代謝產(chǎn)物含量和香氣的同時，可激活煙株防疫系統(tǒng)，增強煙株抗蟲、抗病、抗逆性。
4、本發(fā)明所制備的煙草增香誘導(dǎo)劑可廣泛用于各種類型的煙草作物，以及其它與水楊酸茉莉酸甲酯O. 1% 99. 9%O. 1% 99. 9%殼寡糖乙醇吐溫O 99.8% O 99. 8% O 99. 8%香氣或次生代謝產(chǎn)物有關(guān)的經(jīng)濟作物，如果樹、茶樹、中草藥植物、花卉等，有廣闊的應(yīng)用前旦-5^ O具體實施方式
下面將通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，這些描述并不是要對本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的限定。對本發(fā)明內(nèi)容的技術(shù)特征所做的等同替換，或相應(yīng)的改進(jìn)，仍屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
實施例一
取市售茉莉酸甲酯試劑O.1kg,向茉莉酸甲酯中加入O. 2kg乙醇，攪拌溶解后，再加入O. 05kg吐溫和965kg水，混合均勻，即得到本發(fā)明煙草次生代謝誘導(dǎo)子溶液，其中茉莉酸甲酯濃 度約100mg/L。于煙草移栽后I個月，均勻噴灑于葉面，以葉面濕露為準(zhǔn)。煙草增香誘導(dǎo)劑處理后10天，取樣測定煙葉揮發(fā)性香氣成分含量及相關(guān)指標(biāo)。結(jié)果表明，該煙草增香誘導(dǎo)劑使煙草腺毛分泌物含量提高了 40%、石油醚提取物提高了 38%、多酚化合物含量提高了 48%、類胡蘿卜素含量提高了 32%。該煙草增香誘導(dǎo)劑對煙葉中重要揮發(fā)性香氣成分含量的提高效應(yīng)見表I，可以看出，該煙草增香誘導(dǎo)劑可全面提升煙草致香物質(zhì)含量與總量。同時，測定結(jié)果還表明，該煙草增香誘導(dǎo)劑可使煙葉中苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性提高3倍，多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)活性提高近I倍，表明該煙草增香誘導(dǎo)劑可在提高煙草致香物質(zhì)含量的同時，增強煙株抗逆性。
表I煙草增香誘導(dǎo)劑處理對煙草葉片中主要次生代謝產(chǎn)物含量的影響
權(quán)利要求
1.一種提高煙草次生代謝產(chǎn)物含量和香氣的方法，其特征在于在煙株生長的任何時期或煙葉采收后，向煙株或煙葉施加次生代謝誘導(dǎo)子。所述次生代謝誘導(dǎo)子可誘導(dǎo)煙草次生代謝產(chǎn)物合成，使煙草中的至少一種次生代謝產(chǎn)物含量增加。所述次生代謝誘導(dǎo)子包含水楊酸類誘導(dǎo)子和/或茉莉酸類誘導(dǎo)子中的一種或多種的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高煙草次生代謝產(chǎn)物含量和香氣的方法，其特征在于所述的水楊酸類誘導(dǎo)子包含水楊酸、水楊酸甲酯、乙酰水楊酸、水楊酸鹽中的一種或多種。所述的茉莉酸類誘導(dǎo)子包含茉莉酸、茉莉酸鹽、茉莉酸酯、2，3_二羥丙基茉莉酸、甲基茉莉酸、甲基茉莉酸酯、二氫茉莉酸及其鹽、二氫茉莉酸酯、茉莉酸結(jié)構(gòu)類似物中的一種或多種；所述茉莉酸結(jié)構(gòu)類似物優(yōu)選冠菌素(COR)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高煙草次生代謝產(chǎn)物含量和香氣的方法，其特征在于所述的次生代謝誘導(dǎo)子還包含多糖類誘導(dǎo)子。所述多糖類誘導(dǎo)子包含殼聚糖、殼寡糖、幾丁寡糖、果膠酸、果膠酸鹽、葡萄糖醛酸、葡萄糖醛酸鹽、寡聚半乳糖醛酸、寡聚半乳糖醛酸鹽、半乳糖醛酸、半乳糖醛酸鹽、葡聚糖、果聚糖、甘露聚糖、異麥芽低聚糖、低聚甘露糖、纖維素降解物、半纖維素降解物、果膠降解物中的一種或多種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、或3所述的一種提高煙草次生代謝產(chǎn)物含量和香氣的方法，其特征在于水楊酸類誘導(dǎo)子和茉莉酸類誘導(dǎo)子的施用濃度為O. 001% O. 1% ;多糖類誘導(dǎo)子的施用濃度為O. 01% 1%。配制誘導(dǎo)子溶液所用溶劑優(yōu)選水、乙醇中的一種或兩者混合使用，并配入適量表面活性劑或助劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高煙草次生代謝產(chǎn)物含量和香氣的方法，其特征在于向煙株或煙葉施加次生代謝誘導(dǎo)子采用下述任意一種方法或幾種方法結(jié)合使用 (1)葉面噴施法將次生代謝誘導(dǎo)子溶液均勻噴灑于煙葉上下表面，以葉面噴濕為度。
(2)莖頂淋澆法將次生代謝誘導(dǎo)子溶液淋澆于莖頂部，延煙莖緩慢流下，使溶液分布于煙莖表面和煙腋，以煙莖表面和煙腋淋濕為度。
(3)灌根法將次生代謝誘導(dǎo)子溶液延莖基部澆灌于根部，每株10 50ml。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高煙草次生代謝產(chǎn)物含量和香氣的方法，其特征在于所述利用次生代謝誘導(dǎo)子誘導(dǎo)煙草合成的次生代謝產(chǎn)物包含煙草生物堿、多酚、茄尼醇、輔酶Q10、香葉醇、芳樟醇、冷杉醇、橙花醇、苯乙醇、茄酮、異佛爾酮、氧化異佛爾酮、香葉基丙酮、大馬酮、紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯、巨豆三烯酮、類胡蘿卜素、胡蘿卜素、類異戊二烯、類西柏烷、西柏三烯-二醇(CBT-二醇)、西柏三烯-醇(CBT-醇，黑松醇)、職烯、菔烯、新植二烯、氧化香樹烯、石竹烯、β -4,8,13-杜法三烯-1, 3-二醇[1,5,9-Trimethyl-12-(1-methylethyl) -4,8,13_cyclotetradecatriene-1, 3-diol]、布藜烯[I, 2, 3, 5，6,7,8,8a-0ctahydro-l, 4-dimethyl-7-(1-methylethenyl) -azulene]、朽1 樣烯中的一種或多種。
7.一種煙草增香誘導(dǎo)劑，其特征在于該煙草增香誘導(dǎo)劑的主要成分為可激發(fā)煙草植株產(chǎn)生香氣成分的次生代謝誘導(dǎo)子。原料按質(zhì)量計包含如下組分 次生代謝誘導(dǎo)子O.1 % 100% 溶劑O 99. 9% 助劑O 99. 9% 所述的次生代謝誘導(dǎo)子包含水楊酸類誘導(dǎo)子和/或茉莉酸類誘導(dǎo)子中的一種或多種的混合物。所述的水楊酸類誘導(dǎo)子優(yōu)選水楊酸、水楊酸甲酯、乙酰水楊酸、水楊酸鉀中的一種或多種。所述的茉莉酸類誘導(dǎo)子優(yōu)選茉莉酸、茉莉酸甲酯、甲基茉莉酸、甲基茉莉酸酯、二氫茉莉酸丙酯、茉莉酸鉀中的一種或多種。所述溶劑優(yōu)選水、乙醇中的一種或兩者混合使用，所述助劑優(yōu)選表面活性劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種煙草增香誘導(dǎo)劑，其特征在于所述的次生代謝誘導(dǎo)子還包含多糖類誘導(dǎo)子。所述多糖類誘導(dǎo)子優(yōu)選殼寡糖、幾丁寡糖、果膠酸、果膠酸鹽、葡萄糖醛酸、寡聚半乳糖醛酸、半乳糖醛酸、甘露聚糖、纖維素降解物、果膠降解物中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的煙草增香誘導(dǎo)劑，其特征在于所述的煙草增香誘導(dǎo)劑包含以下按質(zhì)量計的組分水楊酸O. 1% 99. 9%茉莉酸甲酯0.1% 99. 9%殼寡糖O 99. 8%乙醇O 99. 8%吐溫O 99. 8%
10.根據(jù)權(quán)利要求7 9任意一項所述的煙草增香誘導(dǎo)劑，其特征在于使用時，將煙草增香誘導(dǎo)劑稀釋10 10000倍，在煙株生長的任何時期或煙葉采收后，采用葉面噴施法、莖頂淋澆法或灌根法施加于煙葉或煙株。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提高煙草次生代謝產(chǎn)物和香氣的方法，是在煙株生長的任何時期或煙葉采收后，采用葉面噴施法、莖頂淋澆法或灌根法向煙株或煙葉施加水楊酸類誘導(dǎo)子和/或茉莉酸類誘導(dǎo)子中的一種或多種的混合物，誘導(dǎo)煙草次生代謝產(chǎn)物合成。該方法不僅可顯著增加煙草揮發(fā)油、石油醚提取物、腺毛分泌物等含量，提高煙草香氣品質(zhì)，而且可提高煙草中某些重要天然產(chǎn)物如茄尼醇的產(chǎn)率，為天然產(chǎn)物的提取提供高含量原料。同時，該方法還可激活煙株防疫系統(tǒng)，增強煙株抗蟲、抗病、抗逆性。
文檔編號A01G1/00GK102986391SQ20111026551
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者朱大恒, 席宇, 高明, 杜雷, 趙高嶺 申請人:鄭州大學(xué)