煙草分析ppt課件教學(xué)教程

1、1第四章 合氮化合物2 煙草中含氮化合物包括蛋白質(zhì)、游離氨基酸、生物堿、硝酸鹽和其他含氮雜環(huán)化合物等。含氮化合物對(duì)煙草的感官評(píng)吸質(zhì)量和吸煙者的健康都有重要影響，歷來受到人們的至視。3第一節(jié)氨基酸羧酸分子中烴基上的一個(gè)或幾個(gè)氫原了被氨基所取代的化合物叫做氨基酸。根據(jù)氨基酸基和羧基的相對(duì)位置，可分為氨基酸、氨基酸、氯基酸等。種種不同來源的蛋白質(zhì)水解后得到的氨基酸，絕大多數(shù)都是氨基酸。 氨基酸可看成是羧酸分子中烴基上的氫原子被氨基取代而生成的化合物。4a氨基酸具有如下的通式：5 一、氨基酸的結(jié)構(gòu)和分類 組成蛋白質(zhì)的氨基酸按其結(jié)構(gòu)可分為三大類，即脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和雜環(huán)族氨基酸。脂肪族氨基酸又

2、可分為：一氨基一羧基酸(中性型氨基酸)、一氨基二羧基酸(酸性型氨基酸)、二氨基一羧基酸(堿性型氨基酸)、含硫氨基酸及酰氨型氨基酸。氨基酸可以按照系統(tǒng)命名法，以羧酸為母體，氨基為取代基來命名。但是氨基酸還通常按其來源或性質(zhì)以俗名來稱呼。6現(xiàn)將組成蛋白質(zhì)較為常見的氨基酸的結(jié)構(gòu)、名稱、分類列于下表：78910 其中甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、絲氨酸、蘇氨酸為一氨基一羧基酸、天冬氯酸、谷氨酸為氨基二羧基酸，精氨酸、賴氨酸為二氨基一羧基酸，蛋氨酸、半胱氨酸、胱氨酸為含硫氨基酸，天冬酰胺、谷氨酰胺為酰胺型氨基酸，苯丙氨酸、酪氨酸為芳香族氨基酸，組氨酸、色氰酸為雜環(huán)亞氨基酸，脯氨酸為雜環(huán)亞氨基酸。11

3、12 二、氨基酸的性質(zhì) (一)物理性質(zhì) 氨基酸根據(jù)其構(gòu)型的不同，可分為D型與L型， 碳原子的構(gòu)型與D甘油醛相同的稱為D型，與L甘油醛相同的稱為L型。13例如：14 它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上的差別雖不大，但其生理功能則可有很大的不同。在動(dòng)植物體中的酶系統(tǒng)只能促進(jìn)L型氨基酸的代謝變化，一般D型氨基酸不被動(dòng)植物所利用。動(dòng)植物體蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的氨基酸都是L型的，只有某些微生物活動(dòng)的產(chǎn)物有D丙氨酸的存在。15 氨基酸大都是無色結(jié)晶形固體。除胱氨酸及胳氨酸外，它們都可溶于水；除脯氨酸及半胱氨酸外，一般都難溶于有機(jī)溶劑。不同的溶解度可用于分離有關(guān)的氨基酸。除甘氨酸之外，氨基酸都有旋光性；氨基酸的旋光性有左旋的，也有右旋

4、的，但以左旋的比較多。有些氨基酸具有甜味，有些有苦味，有些則無味。味精是谷氨酸的鈉鹽，它具有鮮味。16（二）兩性性質(zhì)和等電點(diǎn) 羧酸分子中含有羧基，能與堿作用生成鹽，酯化生成酯。胺類分子中含有氨基，亦能與酸作用生成鹽，?；甚０罚c亞硝酸作用生成含經(jīng)基的化合物(醇或酚)。氨基酸分子中既含有羧基，又含有氨基，因此，它也能進(jìn)行與羧酸和胺類相似的那些反應(yīng)。此外，由于氨基酸分子中氨基和羧基的相互影響，又顯示其特殊性質(zhì)兩性性質(zhì)。它是兩性性質(zhì)的化合物。17例如氨基酸分子中含有羧基，它能與堿生成鹽：18氨基酸不但能與酸或堿作用生成鹽，并且同一分子內(nèi)的羧基及氨基亦能作用而生成鹽。這種同一分子內(nèi)生成的鹽叫做內(nèi)鹽

5、。19（三)化學(xué)性質(zhì)1、與亞硝酸的反應(yīng) 氨基酸能與亞硝酸作用生成經(jīng)基酸和水，并放出氮?dú)狻?02、與水合茚茍三酮反應(yīng) 氨基酸的水溶液能與水合茚三酮反應(yīng)生成藍(lán)紫色的化物，同時(shí)放出二氧化碳。21 3、氧化反應(yīng) 氨基酸分子中的氨基可被過氧化氫或高錳酸鉀氧化，氧化反應(yīng)后首先生成亞氨基酸，亞氨基酸再水解而成酮酸與氨。其反應(yīng)如下：22三、煙草中的氨基酸 鮮煙葉中主要的游離氨基酸是天冬氨酸、谷氨酸、脯氨酸和亮氨酸，它們加起來占總游離氨基酸的6575。胱氨酸和色氨酸在煙葉中僅有微量存在。所有單個(gè)氨基酸含量的最低點(diǎn)均在打頂前后。游離氨基酸含量隨施氮肥量增加而增加。23 (一）分布特點(diǎn)1、不同煙草品種氨基酸含量不同

6、 烤煙中游離氨基酸總量較白肋煙低，而脯氨酸和天冬酰胺含量較多。白肋煙天冬酰胺和天冬氨酸含量顯著較高(表31)，這體現(xiàn)了白肋煙的特點(diǎn)。2425 2、不同氨用量煙草中氨基酸含量不同 史宏志等研究結(jié)果表明：煙葉總氨基酸含量隨施氨量的增加明顯增加。在同一施氮水平上，增加有機(jī)氨比例，總氨基酸含量下降。韓錦鋒等研究表明，隨氮用量的增加，煙株根系中氨基酸總量升高，各種游離氨基酸含量則有增有減，有的變化不大，而與煙堿合成有關(guān)的4種氨基酸含量比對(duì)照都有大幅度提高。26 3、煙株不同根際pH葉片中氨基酸含量不同 陳建軍等研究結(jié)果表明，隨根際pH升高，葉片脯氨基的含量增加直至pH8.0，而后下降;苯丙氨酸和蘇氨酸的

7、變化無規(guī)律性，絲氨酸含量呈降低趨勢(shì);亮氨酸含量變化里單峰曲線，峰值在pH6.5處；丙氨酸的含量變化為雙峰曲線，峰值分別在pH 6.5和pH7.5處。27 4、煙草葉片不同發(fā)育過程氨基酸含量不同 符云鵬等結(jié)果表明，同一部位煙葉的總氨基酸含量隨葉齡的增長而下降，煙葉達(dá)工藝成熟時(shí)，中、上部煙葉總氨基酸下降至最低，下部煙葉在葉齡60d時(shí)下降至最低；煙葉工藝成熟時(shí)又有所升高。但同一部位的煙葉總氨基酸含量在不同發(fā)育階段下降的幅度不同。28隨葉片發(fā)育，游離氨基酸含量與總氨基酸含量變化規(guī)律有所不同。下部煙葉在葉齡40d之前，隨葉齡增長游離氨基酸含量大幅度下降，40一50d其含量有所上升，到60d下降至最低，到

8、工藝成熟時(shí)又有所升高。中、上部煙葉在30d之前，隨葉齡增長游離氨基酸含量下降，3040d有所升高，40d之后又開始下降，到煙葉成熟時(shí)游離氨基酸降至最低。上述研究結(jié)果可能與不同部位煙葉氮代謝的強(qiáng)弱及蛋白質(zhì)含量的高低有關(guān)。2930 5、不同成熟度煙葉氨基酸含量不同 在煙葉成熟過程中，同一部位煙葉隨著成熟度的增加，總游離氨基酸、氨基酸含量下降，達(dá)到工藝成熟前后又開始上升，與Amadori化合物合關(guān)的氨基酸總和也隨著成熟度的增加發(fā)生有規(guī)律的”v”形變化。31 6、不同調(diào)制階段煙葉氨基酸的含量不同 烤煙烘烤過程中，從鮮葉到干筋期，總游離氨基酸含量逐漸增加，尤其以變黃中期最為明顯，從干筋期后各種氨基酸均降

9、低。白肋煙在調(diào)制過程中，氨基酸增加的時(shí)間與蛋白質(zhì)迅速水解的時(shí)間相吻合，蛋白質(zhì)水解完成氨基酸停止增加。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)停止水解，煙葉呈最大變黃時(shí)，總游離氨基酸開始下降。在煙葉調(diào)制過程中各種氨基酸的變化差異很大，一些氨基酸減少，另一些氨基酸則增加，最終導(dǎo)致調(diào)制過程中氨基酸總量的增加。327發(fā)酵或陳化過程煙葉氮基酸含量的變化 經(jīng)發(fā)酵或陳化的煙葉，氨基酸含量大為減少，但有利于煙葉香味的物質(zhì)種類明顯增加。33 (二)煙草葉片發(fā)育過程中總氨基酸含量的變化總氨基酸含量的多少標(biāo)志著植物體內(nèi)氮代謝的強(qiáng)弱及蛋白質(zhì)含量的高低。從表42可知，同一部位煙葉的總氨基酸含量隨葉齡的增長而下降。通過相關(guān)分析表明，葉齡與總氨基酸含量呈

10、顯著的負(fù)相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別-0.9900(下)、-0.9895(中)、-0.900(上)。下部葉總氨基酸含量隨葉齡增長而下降較快，中部葉自葉齡20d、上部葉30d之后下降幅度較大，說明中上部葉氮代謝持續(xù)的時(shí)間較下部葉長。34表42還表說明，葉齡相同部位不同，總氨基酸含量有異。葉齡10d時(shí)，總氨基酸含量表現(xiàn)為下上，中，至葉齡60d時(shí)則為上下中。煙葉達(dá)工藝成熟時(shí)，中、上部煙葉總氨基酸含量降至最低，且相互間比較接近，下部葉則明顯高于中上部葉，這與目前生產(chǎn)中下部葉采收成熟度偏低有關(guān)。烘烤后，中、上部葉總氨基酸含量較烤前明顯增加。3536 (三)煙草葉片發(fā)育過程中氨基酸組分的變化從煙草不同部位煙葉中氨

11、基酸各組分分析結(jié)果可以看出(表43)，煙草葉片中組成蛋白質(zhì)的氨基酸有18種，這與前人的研究結(jié)果一致，不論是哪個(gè)部位的煙葉，均以谷氨酸和大冬氨酸的含量最高，尤其是在幼嫩的葉片中。烤煙中含量較多的氨基酸還有亮氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸，色氨酸和胱氨酸的含量最低。3738 上表表明，烤煙中組成蛋白質(zhì)的氨基酸中有16種氨基酸酸含量隨葉齡增長而減少，其中以天冬氨酸減少最多，中部葉成熟時(shí)天冬氨酸的含量僅為葉齡10d時(shí)的13.5，其次是谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸，而胱氨酸和色氨酸隨葉片發(fā)育變化不大。煙葉烘烤后，各氨總酸組分都有所增加，以脯氨酸增加的幅度最大，其次是大冬氨酸和谷氨酸。39 (四)烤煙葉片發(fā)育過程中游離

12、氨基酸含量的變化游離氨基酸既是合成蛋白質(zhì)的原料，又是蛋白質(zhì)降解的產(chǎn)物。在葉片發(fā)育初期，游離氨基酸含量高，則蛋白質(zhì)合成強(qiáng)度大，葉面積擴(kuò)展速度快。當(dāng)葉片基本定型之后，若游離氨基酸含量高，蛋白質(zhì)仍保持較強(qiáng)的合成能力，則對(duì)煙葉品質(zhì)不利。在烘烤過程中，蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生的游離氨基酸發(fā)生互變作用及脫羧、氧化脫氨、脫羧脫氨作用，引起羧基化合物增加，對(duì)改善煙葉品質(zhì)，特別是對(duì)增加煙葉香氣特性足非常重要的。4041對(duì)煙草葉片發(fā)育過程中游離氨基酸總量的測(cè)定結(jié)果決明，隨葉片發(fā)育，游離氨基酸含量的變化與總氨基酸含量變化規(guī)律有所不同。下部葉在葉齡40d之前，隨葉齡增長游離氨基酸含量大幅度下降；4050d其含量有所上升，可能是

13、大田生育前期中期氣候較為干旱，致使下部葉早衰，蛋白質(zhì)分解加強(qiáng)，50d之后游離氨基酸含量又下降。中、上部葉在葉齡30d之前，隨葉齡增長游離氨基酸含量下降；3040d有所升向，可能與氮代謝此時(shí)合所增強(qiáng)有關(guān)；40d之后又開始減少，到煙葉成熟時(shí)游離氨基酸降至最低。烘烤后煙葉中游離氨基酸含量較烤前增加，是由于烘烤過程中蛋白質(zhì)降解所致。42在調(diào)制過程中，煙草蛋白質(zhì)部分水解為游離氨基酸，調(diào)制后煙葉中的游離氨基酸見表45；氨基酸在調(diào)制過程中參與許多復(fù)雜的化學(xué)反對(duì)。另外，在煙草中還發(fā)現(xiàn)許多不常見的氨基酸，至少有48種，已如前述。434445 第二節(jié) 蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)是含氮的高分子化合物，它的相對(duì)分子質(zhì)量很大。各種

14、蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量有很大的差異，一般從1萬左右到幾百萬，也有大至幾千萬的。所有蛋白質(zhì)都含有C、H、O、N四種元素，多數(shù)蛋白質(zhì)含有少量的硫，有些蛋白質(zhì)含有磷，若干特殊蛋白質(zhì)還含有鐵、銅、錳、鋅和碘等。蛋白質(zhì)的種類非常多，但不論其來源如何，蛋白質(zhì)的元素組成變動(dòng)范圍卻不很大。4647 生物體組織中所含的氮，絕大部分存在于蛋白質(zhì)中，蛋白質(zhì)含氮量變化的幅度不大，一般以其平均值16計(jì)算。因此生物樣品中每克氮的存在，就表示樣品大約含蛋白質(zhì)100/16，即6.25gx。這個(gè)數(shù)值稱為蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換系數(shù)。蛋白質(zhì)含量(g/100)每克樣品中含氮克數(shù)6.2510048一、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(一)蛋白質(zhì)分子中安基酸的連接方式蛋

15、白質(zhì)分子中的氨基酸是通過肽鍵連接起來的 。肽鍵的形成可以看做是氨基酸與氨基酸之間彼此通過羧基和氨基脫水縮合而成的。4950 由兩個(gè)分子的氨基酸通過肽鍵連接而成的產(chǎn)物稱為二肽。二肽兩端仍有游離的羧基與氨基，可以繼續(xù)與另一分子氨基酸縮合而成三肽。同理，可再生成四肽、五肽以至多肽。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本形式就是由數(shù)目很多的各種氨基酸通過肽鍵連接而成的多肽長鏈。肽長鏈可用下式表示：5152氨基酸之間經(jīng)安基及羧基相互連接形成多肽長鏈后，氨基酸分子中的其他基團(tuán)如丙氨酸的甲基、額氨酸的異丙基、絲氨酸的羥甲基等，就成為多肽長鏈上的側(cè)鏈。如：5354二、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) (一)蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)溶于水時(shí)，是以單分

16、子狀態(tài)分散的，但由于蛋白質(zhì)是高分子化食物，粒子比較大，直徑一般在1100nm之間，它屬于膠體質(zhì)點(diǎn)范圍之內(nèi)。它分散在溶液中具有布朗運(yùn)動(dòng)、丁道爾現(xiàn)象、電泳現(xiàn)象、不透過半透膜以及具有吸附能力等膠體溶液的特性。一個(gè)活細(xì)胞主要是由水分和蛋白質(zhì)粒子所形成的膠體體系，它和細(xì)胞的生命活動(dòng)關(guān)系非常密切。在一般情況下，若這種體系遭受破壞，則嚴(yán)重影響新陳代謝的正常進(jìn)行，甚至導(dǎo)致生命的死亡。55蛋白質(zhì)溶液是一種高分子溶液。蛋白質(zhì)溶液的穩(wěn)定性是由于具備了下列兩個(gè)條件：1.粒子外圍有水膜 蛋白質(zhì)分子表面有許多親水基團(tuán)，這就使蛋白質(zhì)粒子高度水化，并形成了一層水膜，對(duì)蛋白質(zhì)粒子起到保護(hù)作用。因此，碰撞時(shí)就不易聚合而產(chǎn)生沉淀。

17、2.粒子帶電荷 蛋白質(zhì)分子表面上存在許多可電離的基團(tuán)，故在堿性溶液中蛋白質(zhì)成為陰離子；在酸性溶液中成為陽離子。因此，在只有一定pH值的溶液中，蛋白質(zhì)分子一般都帶有負(fù)性電荷（只有在等電點(diǎn)時(shí)蛋白質(zhì)分子成中性)。由于同性電荷的相互排斥，使蛋白質(zhì)粒子間保持一定距離，不易聚集沉淀。56 （二)蛋白質(zhì)的兩性性質(zhì)蛋白質(zhì)分子中含有不少可電離基團(tuán)，如羧基、氨基、酚羧基等。這些可電離基團(tuán)有些是酸性的，有些是堿性的。因此，蛋白質(zhì)與氨基酸一樣呈兩性反應(yīng)，亦各有其等電點(diǎn)。加入堿溶液至等電點(diǎn)的堿時(shí)，蛋白質(zhì)成為陰離子；加入酸液至等電點(diǎn)酸時(shí)，蛋白質(zhì)成為陽離子；若溶液達(dá)到一定的pH值時(shí)，蛋白質(zhì)的酸性電離與堿性電離相等，這個(gè)pH

18、值就是這種蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。57 各種蛋白質(zhì)由于其氨基酸組成的不同，故各有其自己的等電點(diǎn)(表47)。含有較多酸性氨基酸(如谷氨酸、天冬氨酸等)的蛋白質(zhì)，其等電點(diǎn)較低；含有較多堿性氨基酸(如精氨酸、賴氨酸等)的蛋白質(zhì)，其等電點(diǎn)較高。大多數(shù)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)接近于5左右，故在動(dòng)、植物組織中(pH近于7)，蛋白質(zhì)大都成為陰離子。5859 蛋白質(zhì)由于在等電點(diǎn)時(shí)所帶電荷正負(fù)相等，因而蛋白質(zhì)分子間的排斥力減弱，水化能力也減弱，導(dǎo)致喪失水膜，易于沉淀析出。因此，在等電點(diǎn)時(shí)蛋白質(zhì)的溶解性最小。這一性質(zhì)可用于蛋白質(zhì)和酶的分離提純；此外，蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)，其理化性質(zhì)有特殊表現(xiàn)，例如：溶液的導(dǎo)電能力最小，滲透壓、黏度、膨

19、潤性也較小。60 (三)蛋白質(zhì)的沉淀作用在蛋白質(zhì)溶液中加入適當(dāng)?shù)脑噭?，破壞它的水膜或中和它的電荷，就很容易使蛋白質(zhì)變得不穩(wěn)定而發(fā)生沉淀現(xiàn)象。在日常生活中，蛋白質(zhì)沉淀的現(xiàn)象是很多的，如豆?jié){中加入少量鹽鹵而析出豆腐花，熱牛乳中加入稀醋酸后有蛋白質(zhì)結(jié)絮而析出沉淀。引起蛋白質(zhì)沉淀的方法很多。鹽析法和加脫水劑法是分離制備蛋白質(zhì)制劑、制品時(shí)常用的方法。此外還可調(diào)節(jié)溶液的pH值，使達(dá)到該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)而失去電荷，蛋白質(zhì)即沉淀下來。61 科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)際中，使蛋白質(zhì)沉淀一般有兩個(gè)目的：一是為了制備有生物活性的蛋白質(zhì)制劑；二是為了去掉某些雜蛋白。上述方法主要用于前者，這些方法所得蛋白質(zhì)沉淀仍具生物活性。此外，

20、還可用加熱法使蛋白質(zhì)凝固；用重金屬鹽(如汞、銀、銅鹽)或磷酸鹽、二氯醋酸和生物堿等沉淀劑都可使蛋白質(zhì)沉淀。但這些方法往往使蛋白質(zhì)失去生物活性，且不能再重新溶解，故不宜制備具有活性的蛋白質(zhì)制劑。而在分析測(cè)定某樣品中非蛋白質(zhì)成分，以及中止酶的作用時(shí)，則常用到這些方法。62 1、鹽析法 在蛋白質(zhì)水溶液中加入無機(jī)鹽(如硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等)后，可產(chǎn)生兩種現(xiàn)象。在鹽濃度較低時(shí)，蛋白質(zhì)溶解度以增加的趨勢(shì)為主，蛋白質(zhì)易溶解，稱為鹽溶現(xiàn)象。這是由于蛋白質(zhì)顆粒上吸附某種無機(jī)鹽離子后，使蛋白質(zhì)顆粒帶同種電荷而相互排斥，并與水分子作用加強(qiáng)，從而溶解度增加。當(dāng)鹽濃度增高(如飽和或半飽和程度)時(shí)，蛋白質(zhì)溶解度降低的

21、趨勢(shì)起決定作用，便易發(fā)生沉淀。這種由于加入一定的鹽而使蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀的作用稱為鹽析現(xiàn)象。63鹽析的具體過程是，先將蛋白質(zhì)溶液的pH值調(diào)至等電點(diǎn)，使其溶解度達(dá)到最低，然后加入固體硫酸銨(或其飽和水溶液)，并達(dá)到一定濃度(以飽和百分比表示)。這時(shí)該蛋白質(zhì)即從溶液中析出，經(jīng)過濾或離心分離，透析去鹽，即得該蛋白質(zhì)制品。由于各種蛋白質(zhì)所帶電荷不同，相對(duì)分子質(zhì)量不同，在高濃度的鹽溶液中溶解度不同。因此一個(gè)含有幾種蛋白質(zhì)的混合液，就可用不同濃度的硫酸銨來使其中各種蛋白質(zhì)先后分別沉淀下來，達(dá)到分離提純的目的，這種方法稱為分級(jí)沉淀。64 2、有機(jī)溶劑法 在蛋白質(zhì)溶液中，加入較多量與水相溶的有機(jī)溶劑，由于這些溶劑

22、與水親和力大，能奪取蛋白質(zhì)顆粒上的水膜，使蛋白質(zhì)的溶解度降低而沉淀。常用有機(jī)溶劑有乙醇、丙酮等。由于有機(jī)溶劑往往能使蛋白質(zhì)變性失活，因此用有機(jī)溶劑來沉淀蛋白質(zhì)時(shí)宜用稀濃度有機(jī)溶劑并在低溫下操作。加入有機(jī)溶劑時(shí)要攪拌均勻，以防局部濃度過高而引起失活。用有機(jī)溶劑得到的蛋白質(zhì)不宜在有機(jī)溶劑中放置過久，要立即加水溶解。由于使不同種蛋白質(zhì)沉淀所需的有機(jī)溶劑的濃度不同，因此通過調(diào)節(jié)溶劑的濃度也可使混合蛋白質(zhì)達(dá)到分級(jí)沉淀的目的。65 3、凝膠過濾法 凝膠過濾法又稱分子篩層析法，適用于水溶性高分子物質(zhì)的分離，如蛋白質(zhì)、酶、核酸、激素、病毒及多糖等，廣泛用于生化分析和測(cè)定上。操作簡(jiǎn)便，分離迅速，重復(fù)性高，是分離

23、純化的重要技術(shù)之一。這種方法主要是根據(jù)被分析物的相對(duì)分子質(zhì)量不同，通過一固定相(即凝膠)構(gòu)成的柱進(jìn)行層析來達(dá)到分離純化目的。由于凝膠顆粒只有微孔結(jié)構(gòu)，像只篩子，故稱分子篩。6667 (四)蛋白質(zhì)的水解 蛋白質(zhì)可以被酸、堿和蛋白酶催化水解，使蛋白質(zhì)分子斷裂，相對(duì)分子量逐漸變小，水解成相對(duì)分子質(zhì)量不等的肽段和氨基酸段。根據(jù)蛋白質(zhì)的水解程度，有完全水解和不完全水解兩種情況。68 1、酸水解法 目前從蛋白質(zhì)制取L型氨基酸或測(cè)定蛋自質(zhì)中氨基較成分時(shí)，大多情況下都采用酸水解法。酸水解法的優(yōu)點(diǎn)是：鹽酸本身可用加熱的方法蒸發(fā)除去，水解徹底，能全部轉(zhuǎn)變?yōu)榘被?，且不引起消旋作用，?duì)大多數(shù)氨基酸很少破壞。其缺點(diǎn)是

24、：營養(yǎng)價(jià)值較高的色氨酸幾乎全被破壞，含羧基的絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸也部分被破壞。水解過程中，氨接酸與碳基化合物(如糖)作用生成黑色物質(zhì)，使溶液呈黑色。69 2、酶水解法 用酶水解蛋白質(zhì)時(shí)，通常有胰酶制品、胰漿或微生物的蛋白酶制劑等。由于條件溫和，絕大部分氨基酸不受破壞。但它不宜用來制取氨基酸，這是因?yàn)槊阜ㄋ獾鞍踪|(zhì)在體外進(jìn)行時(shí)，既要較長時(shí)間，水解又不完全，單用某一種蛋白酶是不可能把蛋白質(zhì)全部水解成氨基酸的。高等動(dòng)物消化蛋白質(zhì)就是在溫和條件，由體內(nèi)多種蛋白酶協(xié)同進(jìn)行水解，才能將蛋白質(zhì)全部水解成氨基酸。故酶法常用于蛋白質(zhì)的不完全水解以制取水解蛋白。微生物培養(yǎng)基中用的蛋白陳、醫(yī)藥上用的水解蛋白針劑和

25、口服粉劑都是用酶法或稀酸法制得的蛋白質(zhì)不完全水解產(chǎn)物。70 3、堿水解法 對(duì)于蛋白質(zhì)的水解作用，除酸法、酶法外，還可用堿法。一般用6mol/l氫氧化鈉煮沸6h，即可使蛋白質(zhì)完全水解。但堿水解法缺點(diǎn)很多，主要是會(huì)使氨基酸產(chǎn)生消旋作用，產(chǎn)物中有L型和D型兩種氨基酸，還有很多氨基酸如絲氨酸、蘇級(jí)酸、精氨酸、賴氨酸、骯氨酸等被破壞，故一般不能用來制備L型氨基酸。71 (五)蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng) 由于蛋白質(zhì)分子中含有肽鍵和氨基酸的各種側(cè)鏈基團(tuán)，因此它能與各種不同的試劑作用，生成有色的物質(zhì)。這種顏色反應(yīng)廣泛地應(yīng)用于蛋白質(zhì)的定性和定量分析。 1、黃色反應(yīng) 在蛋白質(zhì)溶液中加入濃硝酸時(shí)，蛋白質(zhì)先沉淀析出，加熱則變成

26、姜黃色沉淀。這是苯丙氨酸、色氨酸等含苯環(huán)的氨基酸所特有的反應(yīng)，硝酸與這些氨基酸中的苯環(huán)形成黃色的硝基化臺(tái)物。7273 蛋白質(zhì)溶液中加入氫氧化鈉溶液后，若逐滴加入0.5硫酸銅溶液，則出現(xiàn)紫包成紫紅色。這個(gè)反應(yīng)是由于蛋白質(zhì)中含有肽鍵結(jié)構(gòu)所引起的，從三肽到一切蛋出質(zhì)都由此反應(yīng)，肽鍵越多顏色越深，呈色是由于生成銅的絡(luò)合物。所以二縮脲反應(yīng)可用于蛋白質(zhì)的定性和定量分析，也可用于測(cè)定蛋白質(zhì)的水解程度。7475 三、煙草蛋白質(zhì) 過去，人們往往把注意力集中在提高作物結(jié)實(shí)器育的蛋白質(zhì)含量上，較少關(guān)注植物葉蛋白的開發(fā)和利用，隨著對(duì)葉蛋白研究的不斷深入，人們逐漸認(rèn)識(shí)到植物葉蛋白是世界上最豐富的蛋白資源，是解決當(dāng)今世界

27、人口日益膨脹問題的一個(gè)新的食用來源。 一些研充結(jié)果表明，植物葉蛋白尤以煙草葉片中可溶件蛋白含量最高，并具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值。76 煙草葉片中的蛋白質(zhì)，分為可溶性蛋白和不溶性蛋白?？扇苄缘鞍缀筒蝗苄缘鞍滓话愀髡家话胱笥摇？扇苄缘鞍字械囊话胱笥沂且环N單獨(dú)的叫葉綠體蛋白質(zhì)(即F蛋白)，另一半為所有其他可溶蛋白質(zhì)的復(fù)合物(即F蛋白)。就F蛋白的提取方法來看，早期研究工作者所提取的F蛋白往往帶有顏色和味道、并且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，投資大，產(chǎn)量低，人們難以接受。 F蛋白的提取技術(shù)，相對(duì)比提取F蛋白要簡(jiǎn)單得多，國內(nèi)外在這方面亦進(jìn)行了研究和探討，并已步入了應(yīng)用研究。77 (一) F蛋白質(zhì)約分子結(jié)構(gòu) 組分F蛋

28、白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量力550000，由8個(gè)大亞基和8個(gè)小亞基組成(LS和SS)，排列成雙層結(jié)構(gòu)，每層有4個(gè)大亞基和4個(gè)小亞基構(gòu)成。大亞基由3個(gè)多肽所組成，每個(gè)多肽的相對(duì)分子質(zhì)量為55000。每個(gè)小亞基分解成為兩個(gè)多肽，每個(gè)多肽的相對(duì)分子質(zhì)量力12500。78 (二) F蛋白的分離和提取根據(jù)煙葉蛋白的特性，全面系統(tǒng)地分折和研究了簡(jiǎn)捷大量提取F蛋白的關(guān)鍵措施，重點(diǎn)考慮和解決了以下兩個(gè)方面的關(guān)鍵問題。在提取煙葉的可溶蛋白時(shí)，粗提液極易褐變，嚴(yán)重影響蛋白的提取與分離。為此，經(jīng)過多次研究和探索，發(fā)現(xiàn)新鮮煙葉經(jīng)亞硫酸鈉溶液處理后再加入防褐變劑，可大大減少提取液的褐變程度。研究得出F蛋白的多種物理化學(xué)特性與其

29、他蛋白的差異，如鹽溶性、耐熱性、對(duì)一些化學(xué)試劑的反應(yīng)等方面的差異，可以初步的將F蛋白和其他蛋白分離開。79 根據(jù)解決煙葉中分離與提取F蛋白的關(guān)鍵技術(shù)措施，經(jīng)過多次較大規(guī)模的提取試驗(yàn)，將整個(gè)分離與提取過程大致分三個(gè)步驟：第一步為粗提取，即最大限度地將煙葉中可溶蛋白提取出來，減少提取液的褐變；第二步為分離步驟，去掉有色物質(zhì)及其他非蛋白物質(zhì)，并將F蛋白與其他蛋白分離開來；第三步為提取，分別將F蛋白和F蛋由提取出來。其技術(shù)流程如圖49所示。采用該技術(shù)流程可獲得純凈的F蛋白結(jié)晶，同時(shí)亦可大量提取F蛋白。8081 (三)可溶性葉蛋白質(zhì)含量與葉綠素含量的比較 組分F蛋白質(zhì)與葉綠素的比例隨植物種和發(fā)育階段而變

30、化。在所用的溫室培植的幼年煙株中(移栽后6周)，根據(jù)對(duì)煙草屬4個(gè)種的分析，組分F蛋白質(zhì)與葉綠素之比為810mg比1mg。這些煙葉中約含同量的組分F蛋白質(zhì)；然而組分F和組分F蛋白質(zhì)含量之比可能也有變化，要現(xiàn)其生長發(fā)育的階段而定。8283 (四)可溶性蛋白質(zhì)的成分及其可能用途 高純度的F蛋白不含任何其他成分的污染，完全具有制藥的潛勢(shì)，在臨床應(yīng)用上它適合于腎功能失調(diào)和手術(shù)后的病人使用，能促使病人早日康復(fù)。另外，煙葉中的蛋白是含硒的蛋白質(zhì)，它能消除動(dòng)物體內(nèi)的自由基、防護(hù)紅細(xì)胞溶血、保護(hù)動(dòng)物免于化學(xué)性肝損傷、降低血清中丙二醛的含量等功用。所以F蛋白既是人們消耗的高級(jí)營養(yǎng)補(bǔ)品和保健食品添加劑，又是一種行之

31、有效的藥品。此外，煙葉的F蛋白，亦有較高的營養(yǎng)品質(zhì)，它是一種很好的動(dòng)物飼料添加劑。84 煙葉中的蛋白質(zhì)對(duì)卷煙的品質(zhì)幾乎沒有什么貢獻(xiàn)，相反，它是卷煙小很多對(duì)人們有害成分的前體。如喹啉是F蛋白的主要氧化產(chǎn)品；一些氨基酸如谷氨酸、色氨酸和賴氨酸在高溫燃燒時(shí)，同樣會(huì)產(chǎn)生一些對(duì)人體不利的誘變因子。根據(jù)煙葉均質(zhì)化調(diào)制理論，在煙葉調(diào)制之前提取出煙葉中的可溶蛋白，可降低煙葉中的蛋白質(zhì)含量，有利于生產(chǎn)較安全的卷煙產(chǎn)品；同時(shí)亦可大量獲得高營養(yǎng)品質(zhì)的F蛋白。85第三節(jié) 氨、酰胺、胺類 一、氨 (一)氨的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)86氨是有刺激性的無色氣體，沸點(diǎn)33.42 。氨氣會(huì)強(qiáng)烈地刺激人的黏膜而引起中毒。氨易溶于水，氨的水溶液

32、即是氨水。在氨水體系中是NH3與水以氫鍵相聯(lián)結(jié)的水合物NH3 H2O，此水合物部分電離為NH41及0H。87 (二)煙草中的氨蛋白質(zhì)和氨基酸分解代謝產(chǎn)生氨。煙草在生長發(fā)育過程中，植株積累的氨是比較低的，多量的氨會(huì)產(chǎn)生氨害。但是在調(diào)制過程中由于蛋白質(zhì)的水解，氨基酸的氧化分解，使煙葉中氨的含量逐漸增加。調(diào)制初期產(chǎn)生的氨用于合成酰胺而儲(chǔ)藏。隨著調(diào)制過程的進(jìn)行，煙葉失去生命活力，各種形式的含氮化合物如蛋白質(zhì)、氨基酸、酰胺、胺類最終的氧化分解均產(chǎn)生氨，煙葉中氨的濃度極大地增加，迅速增加的氨在煙葉中穩(wěn)定下來。調(diào)制期間雖有氨的損失，但是氨的濃度持續(xù)增長，說明氨在煙葉中的保留大于揮發(fā)作用。88調(diào)制結(jié)束煙葉中氨

33、的含量：烤煙約0.019，白肋煙約為0.0159，馬里蘭煙約為0.130，香料煙約為0.105。在以后的陳化、發(fā)酵等加工過程中煙葉內(nèi)的氨將不斷產(chǎn)生，也不斷揮發(fā)。89二、酰胺（一)酰胺的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 羧酸分子中的羧基上除去羥基后所剩余的基團(tuán) 稱為酰基。酰胺是酰基和氨基結(jié)合而成的化臺(tái)物。酰胺既可以看做是羧酸的衍生物，也可以看做是氨或胺的衍生物。9091 酰胺幾乎全部都是有良好結(jié)晶的固體，有固定的熔點(diǎn)。除甲酰胺外，其他酰胺都具有較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，這是分子間氫鍵使分子締合的結(jié)果。酰胺也可以和水分子間形成氫鍵，因此含5個(gè)以下碳原子的酰胺均可溶于水。芳香族酰胺僅微溶于水或難溶于水。92 1、酸堿性 氨基的堿

34、性取決于氮原子上未共用電子對(duì)與質(zhì)子的結(jié)合能力。在酰胺分子中，氮原子上電子云密度的降低一方面使氮原子與質(zhì)子的結(jié)合能力減弱，從而減弱其堿性；另一方面又加大了NH鍵極性，從加增強(qiáng)了其酸性。因此，酰胺實(shí)際上是一類呈中性或接近中性的化合物。93 2、水解反應(yīng) 酰胺可以發(fā)生水解反應(yīng)，生成羧酸和氨。這一反應(yīng)既可在酸性溶液中進(jìn)行，也可以在堿性溶液中進(jìn)行。因?yàn)轷０返乃猱a(chǎn)物中包括一個(gè)酸性化合物和一個(gè)堿性化合物，所以無論在堿性溶液中或酸性溶液中，水解反應(yīng)都能進(jìn)行到底。9495 3、脫水反應(yīng) 將酰胺與強(qiáng)脫水劑如P2O5共熱時(shí)，酰胺發(fā)生分子內(nèi)部的脫水反應(yīng)，而生成相應(yīng)的睛。964、霍夫曼反應(yīng) 用溴的堿性溶液處理酰胺時(shí)，

35、生成比酰胺少一個(gè)碳原子的伯胺。這個(gè)反應(yīng)通常叫做霍夫曼反應(yīng)。利用這個(gè)反應(yīng)可以制取伯胺，同時(shí)也是從碳鏈上除去一個(gè)碳原子的有效方法。97 (二)煙草中的酰胺在煙草生長發(fā)育過程中，谷氨酰胺和天冬酰胺是主要的酰胺類化合物，他們是胺在植株體內(nèi)的貯存形式。 煙葉中的馬來酰胺和琥珀酰胺是煙草打頂后使用的化學(xué)抑芽劑馬來酰胺的降解產(chǎn)物。燃吸期間，煙氣中的睛可能部分水解生成酰胺，或者酰胺脫水生成睛。9899三、胺類 胺是氨的烴基衍生物，可視為氨分子中的一個(gè)或多個(gè)氫原子被烴基取代后產(chǎn)物。按照胺分子中氮原子上烴基數(shù)目的多少，胺又可分為伯胺、仲胺和叔胺：100 胺與氨相似，也是弱堿，在水中的解離度不大。甲胺、乙胺等脂肪胺

36、的堿性稍強(qiáng)于氨。這時(shí)由于烷基的供電子效應(yīng)，增強(qiáng)了氮原子上的電子云密度，從而增加了它對(duì)質(zhì)子的吸引力，因而堿性增強(qiáng)。同理，仲胺的堿性強(qiáng)于伯胺，叔胺的堿性強(qiáng)子仲族。在氣態(tài)的確如此，但在水溶液中因受溶劑的影響，叔胺的堿性反而弱于仲胺。這主要是由于叔胺正離子的溶劑化能力比仲胺正離子弱。101芳胺是無色高沸點(diǎn)的液體，或者是低熔點(diǎn)的固體，具有令人不愉快的特殊氣味，毒性較大。脂肪族胺和芳香族胺均類似于氨而顯示堿性，脂肪族胺的堿性比氨強(qiáng)，芳香族胺的堿性比氨弱得多。 胺能和酸成鹽，胺的無機(jī)酸鹽是無臭固體，易溶于水和乙醇，胺鹽遇強(qiáng)堿又能釋放出游離胺。利用此性質(zhì)，可將不溶于水的胺與其他有機(jī)物分離。煙草胺類尤其仲胺與亞

37、硝酸作用生成N亞硝苯胺可能是一類引起癌變的物質(zhì)。胺比較容易被氧化，芳香胺放置時(shí)就能因氧化而帶有黃至紅甚至黑色。102 (二)煙草中的胺類化合物煙葉中的脂肪胺是在調(diào)制期間煙葉中的蛋白質(zhì)、氨基酸通過氧化分解或高溫裂解產(chǎn)生的。吸煙時(shí)，一部分脂肪胺直接轉(zhuǎn)移到煙氣中，煙草在燃吸時(shí)發(fā)生的熱解也可產(chǎn)生胺類，煙堿和其他生物堿也可能是低級(jí)脂肪胺的來源，因?yàn)闊焿A的緩和氧化能產(chǎn)生氨、甲胺和其他一些化合物。脂肪胺很容易與亞硝酸鹽或氮的氧化物作用生成相應(yīng)的亞硝胺。尤其是仲胺和叔胺對(duì)具有致癌活性的亞硝胺的生成有一定作用。103第六節(jié) 含氮化合物對(duì)煙質(zhì)的影響 一、煙草對(duì)氮素的吸收與利用 氮是組成煙草植物體的重要元素，它是煙

38、草根系從土壤中吸收的。土壤中的氮是以無機(jī)物和有機(jī)物的形態(tài)存在，而煙草吸收氮素的形態(tài)。主要是無機(jī)物的NH4+N和NOxN兩種形態(tài)。因此，有機(jī)氮必須經(jīng)過氨化作用或硝化作用轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮或稍態(tài)氮方能被煙草吸收。104煙草將吸收的氮素轉(zhuǎn)化為有合機(jī)物構(gòu)的過程叫做氮素的同化作用，煙草體內(nèi)的同化過程是人物的作用下完成的。煙草要把吸收的無機(jī)態(tài)氮轉(zhuǎn)化為植株的構(gòu)成成分，必須把無機(jī)態(tài)與糖類相結(jié)合形成有機(jī)物；煙草地上部分中，葉是糖類的主要形成器官。葉將形成的糖類輸送到根部，與根吸收的無機(jī)態(tài)氮素產(chǎn)生反應(yīng)轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)氮素，然后根再將這些有機(jī)態(tài)氮素輸送到植株的地上部分。另一種途徑是根吸收的無機(jī)態(tài)氮素直接輸送到地上部分，使之在

39、地上部分轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)。這兩種有機(jī)態(tài)氮的形成，都必須在特定酶的作用下才能進(jìn)行。 最初與無機(jī)態(tài)氮素產(chǎn)生反應(yīng)的主要是糖化謝產(chǎn)生的相對(duì)分子質(zhì)量較小的有機(jī)酸類。有機(jī)酸類與氨結(jié)合形成氨基酸，近一步合成蛋白質(zhì)。105研究結(jié)果得出：煙葉中含16種以上游離氨基酸，但葉脈中缺乏氨酸。在葉片中，隨著葉位層次的提高，總游離氨基酸含量逐漸提高；在葉脈中，頂葉總游離氨基酸含量最高，腳葉次之，腰葉最低。不管是葉片還是葉脈，谷氨酸居其他各種氨基酸含量之首。其次按含量從大到小的順序是：蘇氨酸、絲氨酸、脯氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸等(表419)。106107二、含氮化合物的積累氮素營養(yǎng)條件對(duì)煙草的生長發(fā)育及

40、其最終的產(chǎn)量和質(zhì)量都有重要影響。氮素供應(yīng)適當(dāng)，煙草形成較大的葉片，葉色正常，其產(chǎn)量和質(zhì)量均好。然而，氨素供應(yīng)過多或過少，對(duì)煙株生長發(fā)育和煙草品質(zhì)都是不利的。如果氮素供應(yīng)過多，會(huì)使葉片過大，葉脈粗，葉包深綠，不易落黃，推遲成熟，煙葉中煙堿利和蛋白質(zhì)含量過大，而糖類含量減小，吸味辛辣，吸食品質(zhì)變差。如果氮素供應(yīng)不足，煙草細(xì)胞中的原生質(zhì)、葉綠素及其他含氮化合物的形成受到影響，植株矮小，葉片小而薄，葉綠素含量低，葉色淡綠或里淡白色。為了保證煙葉的優(yōu)質(zhì)和適產(chǎn)，掌握煙草對(duì)氮素的吸收規(guī)律和土壤的供氮能力是非常重要的。108109 煙草含氮化合物的積累除了隨生育期的變化而變化外，還受煙草類型、環(huán)境條件和栽培措

41、施的影響。不同類型的煙草含氮化合物的積累是不同的，一般是烤煙和香料煙的氮化合物含量最低，白肋煙、馬里蘭煙、雪茄煙和地方性曬晾煙的氮化合物含量高。環(huán)境條件和栽培措施對(duì)含氮化合物積累的影響，一般規(guī)律是高氮水平施肥，低密度栽植，干旱天氣或控制灌溉，采取打頂措施控制留葉數(shù)，土壤黏重肥沃，生長的煙葉含氮化合物積累多。相反，低氮水平施肥，高密度栽植，多雨天氣或充分灌溉，采取高打頂多留葉，肥力較差的沙質(zhì)壤土，生長的煙葉含氮化合物積累少。110三、含氮化臺(tái)物在調(diào)制過程中的變化 (一)蛋白質(zhì)的變化 研究結(jié)果表明，蛋白質(zhì)的水解自煙葉采收后不久開始，其水解速度的快慢取決于開始烘烤時(shí)蛋白質(zhì)氮和可溶性氮的比例，而煙葉的

42、成熟度及烘烤時(shí)間也直接影響烤后煙葉游離氨基酸的含量。111 在煙葉烘烤過程中蛋白質(zhì)的水解是與變黃期煙葉失火水凋萎和變黃緊密聯(lián)系的。失水凋萎的同時(shí)，葉片逐漸變黃，凋萎是變黃的條件，變黃是外觀表現(xiàn)。內(nèi)部變化是叫綠素的降解，綠色消失，黃色呈現(xiàn)。葉綠素是與蛋白質(zhì)結(jié)合為復(fù)合體而存在的，葉綠素降解說明了蛋白質(zhì)水解。蛋白酶和肽酶活性，在烘烤前期增強(qiáng)，后期減弱。蛋白質(zhì)水解需要還原條件，才能提高酶的活性，所以葉片要先失水凋萎，氣孔關(guān)閉，才能創(chuàng)造還原條件，促進(jìn)蛋白質(zhì)的水解。若煙葉不先失水凋萎，形成“硬變黃”，對(duì)蛋白質(zhì)水解不利，因此失水凋萎對(duì)蛋白質(zhì)水解民有重要意義，也是烤好煙葉的關(guān)鍵技術(shù)。112鮮煙葉中蛋白質(zhì)含量比

43、較高，且因煙葉品種和栽培條件不同而有很大差異。一般正常成熟的鮮煙葉蛋白質(zhì)含量為1215，烤后僅保留8左右。蛋白質(zhì)水解主要在變黃致期進(jìn)行，定色期也有少量水解。113 (二)氨基酸的變化 蛋白質(zhì)與蛋白酶的作用下水解為肽鏈較短的多肽，多肽在肽酶的作用下水解為氨基酸 烤煙在調(diào)制過程中各種游離氨基酸的總量是增加的，不同的調(diào)制階段某些氨基酸減少，而另一些氨基酸增加。1966年韋布魯?shù)妊芯拷Y(jié)果表明，煙葉內(nèi)游離氨基酸的主要成分變化在烘烤初期的3d內(nèi)進(jìn)行，17種氨基酸在烤后大量增加，其中以脯氨酸含量最高，占增加氨基酸總量的65左右，而9種氨基酸減少約一半。114 白肋煙在調(diào)制中約有一半的煙葉原始蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生相

44、應(yīng)的氨基酸，氨基酸增加的時(shí)間與蛋白質(zhì)迅速水解的時(shí)間相符合，蛋白質(zhì)水解完成氨基酸停止增加。但是并非總游離氨基酸都是由蛋白質(zhì)水解而來的，因?yàn)轷r煙葉中本來就含有相當(dāng)量的游離氨基酸，而且在氨基酸迅速增加的同時(shí)，又有相當(dāng)量的氨基酸流失掉。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)停止水解，煙葉呈最大程度變黃時(shí)，總游離氨基酸開始下降，并繼續(xù)至大部分煙葉變成棕色。一旦煙葉呈棕色，氨基酸的量就很少變化，一般維持在2.5左右，含量最多的是天冬酰胺(1.033左右)和天冬氨酸(0.788左右)。 115 (三)葉綠素的降解隨著蛋白質(zhì)的水解，與蛋白質(zhì)結(jié)合為復(fù)合體的葉綠素也隨之降解。葉綠素在降解過程中，首先是結(jié)構(gòu)中的酯鍵斷裂形成葉綠醇和甲醇，然后進(jìn)一

45、步氧化，直至分解消失。由于葉綠素結(jié)構(gòu)的破壞是與蛋白質(zhì)水解同步進(jìn)行的，所以從煙葉外觀顏色即可判斷煙葉組織細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)分解轉(zhuǎn)化的程度。因?yàn)闊熑~中葉綠蛋白常常占蛋白質(zhì)總量的一半以上，所以當(dāng)外觀由綠變黃、葉綠素接近完全降解的時(shí)候，蛋白質(zhì)也就水解得差不多了，這時(shí)應(yīng)該轉(zhuǎn)入定色期，將葉片烘干，把已獲得得優(yōu)良品質(zhì)固定下來。116117四、含氮化合物對(duì)煙質(zhì)的影響(一)蛋白質(zhì)的影響 盡管蛋白質(zhì)在煙草生長發(fā)育過程中對(duì)生理生化過程具有重要意義，但是對(duì)于煙草制品來說，蛋白質(zhì)在總體質(zhì)量上是一種不利的化學(xué)成分，煙葉中蛋白質(zhì)含量高，如烤煙蛋白質(zhì)含量超過15，則煙氣強(qiáng)度過大，香氣和吃味變差，產(chǎn)生辛辣味、苦味和刺激性。并且蛋白質(zhì)

46、含量高燃吸時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種如同燃燒羽毛的蛋白臭味。118但是從另一方面來講，蛋白質(zhì)又是煙葉中客觀存在而不可缺少的成分，它的水解產(chǎn)物和進(jìn)一步轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物是許多煙草香氣物質(zhì)的原始物質(zhì)。因此，煙葉中含有適量的蛋白質(zhì)，能夠賦于充足的煙草香氣和豐滿的吃味強(qiáng)度，平衡糖過多而產(chǎn)少的煙味平淡。另外，蛋白質(zhì)除了它本身對(duì)煙質(zhì)產(chǎn)生直接影響外，降解產(chǎn)生一系列較小分子的含氮化合物，對(duì)煙草的香氣和吃味產(chǎn)生各種各樣的影響。119 (二)氨基酸的影響 具體地說，氨基酸對(duì)煙質(zhì)的影響表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1、氨基酸在酸、堿、酶的作用下，特別是煙葉燃燒過程中，分解產(chǎn)生氨。氨的揮發(fā)是煙氣刺激性的來源之一，氨的濃度增大會(huì)產(chǎn)生種惡臭氣味，白肋

47、煙的特殊氣味就是因其含有大量的蛋白質(zhì)和氨基酸所致。 2、氨基酸在酶的作用下生成黑色素，使煙葉的顏色加深，這叫做酶引起的棕色化反應(yīng)。例如酪氨酸在酪氨酸酌的作用下生成黑色素的反應(yīng)。120121 3、氨基酸的氨基與羰基共存，沒有酶的參與，也發(fā)生氨基羰基反應(yīng)，即美拉德反應(yīng)。反應(yīng)的結(jié)果也生成黑色物質(zhì)，使煙葉的顏色加深，稱為非酶棕色化反應(yīng)。 此反應(yīng)是在中性和微酸性條件下進(jìn)行的，反應(yīng)速度與溫濕度和煙葉水分有很大關(guān)系。美拉德反應(yīng)有代表性的中間產(chǎn)物是比氨基酸少一個(gè)碳原子的醛和烯醇胺，它們經(jīng)環(huán)化可生成吡嗪類化合物，還能生成吡啶類和砒咯類等含氮雜環(huán)化合物，這些物質(zhì)一般都具有與煙單香味協(xié)調(diào)的香味，并增加煙氣的豐滿度。

48、122 (三)氨、酰胺、胺類的影響氨對(duì)煙質(zhì)的影響是容易理解的，煙葉中氨的絕對(duì)含量雖不大，而它對(duì)吸食質(zhì)量所產(chǎn)生的影響卻是很大的。氨具有揮發(fā)性，吸煙時(shí)受熱揮發(fā)，氨幾乎全部進(jìn)入煙氣中。煙氣中含游離態(tài)氨過高，產(chǎn)生刺激性和辛辣味，引起吸煙者喉部出現(xiàn)收縮作用，吃味強(qiáng)度大引起嗆咳，口腔和鼻腔有辛辣和難受的感覺，而且產(chǎn)生惡臭味，令人不愉快。氨的濃度大，強(qiáng)烈刺激人的黏膜而中毒，如口腔、鼻腔、喉部、肺部的黏膜，甚至刺激眼睛而流淚。123但是一般認(rèn)為，氨與其他含氮化合物參與了煙氣吃味勁頭的形成，煙氣中堿性有7080是由氨產(chǎn)生的，因此氨對(duì)于調(diào)節(jié)煙氣中質(zhì)子化/游離態(tài)煙堿的比例有重要作用；氨含量愈高，刺激性愈強(qiáng)；氨含量過

49、低，會(huì)造成煙氣勁頭不足，豐滿度不夠。由此可見，煙氣中含適量的氨是必要的，特別是對(duì)于糖類和有機(jī)酸較多的煙草，煙氣酸度較大，氨的存在就可以彌補(bǔ)煙氣的堿度不足，增加吃味強(qiáng)度，使吸煙者感到煙氣既醇和又豐滿厚實(shí)。124酰胺是氨基酸進(jìn)一步與氨結(jié)合的化合物，所以被看做是氨基酸的衍生物。酰胺作為氨基的“中轉(zhuǎn)站”在煙草生長發(fā)育的代謝過程中起著重要作用，調(diào)制后的煙葉中酰胺含量往往超過氨基酸的含量。酰胺對(duì)煙質(zhì)的影響與氨基酸相同，而且比氨其酸的影響大。因?yàn)轷０吩谝欢l件下可發(fā)生氨基轉(zhuǎn)移，生成新的氨基酸和新的酰胺，繼續(xù)脫氨則生成a酮酸和氨。在煙草燃燒時(shí)，有些酰胺如谷氨酰胺和大冬酰胺被徹底氧化，每分子酰胺放出兩個(gè)氨，氨直

50、接揮發(fā)進(jìn)入煙氣中，可見酰胺對(duì)煙質(zhì)的影響也與氨相似。125 據(jù)報(bào)道，煙葉中的胺類物質(zhì)是在調(diào)制、發(fā)酵等加工過程中產(chǎn)生的，且主要是在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的。一方面是a氨基酸在降解過程中伴隨著脫羧反應(yīng)而產(chǎn)生相應(yīng)的胺或二胺。另一方面是氨的氫原子被小分子脂肪烴取代而產(chǎn)生簡(jiǎn)單的胺類。胺類對(duì)煙質(zhì)的影響與氨是相似的，這是因?yàn)榘房梢钥醋霭钡难苌?，其結(jié)構(gòu)與氨極相似，都具有揮發(fā)性，刺激性與氨相似而略小于氨，堿性與氨相似而略大于氨，并都有臭味。126題：p64.3 p64.6127128第五章 煙草生物堿 煙草生物堿屬于含氮雜環(huán)化合物，但是由于它們是一類特殊的含氮化合物，從結(jié)構(gòu)性質(zhì)和對(duì)煙質(zhì)的影響等方面考慮，都與其他含氮化臺(tái)

51、物不同，因此常對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)研究。129第一節(jié) 生物堿概述 生物堿是一類存在于生物體中的有機(jī)堿性物質(zhì)，它主要存在于植物中，所以常叫做植物堿。并不是所有的植物都含有植物堿，含有植物堿的植物并不多。但是一種植物可能含有多種植物堿(最多可達(dá)幾十種)，同科植物所含植物堿的結(jié)構(gòu)往往是相似的。植物堿通常是與無機(jī)酸(硫酸、磷酸、硫氰酸)或有機(jī)酸(蘋果酸、檸檬酸、草酸、琥珀酸、醋酸、丙酸等)結(jié)合成鹽而存在于植物中，只有少數(shù)植物堿以游離堿的形式存在，也有少數(shù)植物堿分別以糖苷、有機(jī)酸酯或酰胺的形式存在。130 大多數(shù)生物堿都是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多環(huán)化合物，分子中大都含有含氮的雜環(huán)，有旋光性和明顯的生理效應(yīng)，且多為左旋。 生

52、物堿對(duì)于植物本身的作用雖然尚不清楚，但它畢竟是代謝產(chǎn)物。示蹤煙堿的研究表明，煙堿和其他生物堿確實(shí)參加了植株的代謝活動(dòng)。許多生物堿對(duì)人體有很強(qiáng)的生理作用、是很有效的藥物，許多中草藥(甘草、當(dāng)歸、黃連、麻黃、貝母、常山等)的有效成分都是生物堿。我國采用中草藥治病已有數(shù)千年歷史，馳名中外。生物堿結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的研究，對(duì)于合成更有效的藥物、豐富祖國醫(yī)學(xué)寶庫，具有重要意義。而且，這也是目前全世界都在關(guān)注的問題。131 根據(jù)生物堿所含的碳和氮組成的基本結(jié)構(gòu)，將生物堿分成：四氫吡咯族、六氫吡啶族、吡啶吡咯族、縮雙四氫吡咯族、縮雙六氫吡啶族、喹啉族、異喹啉族、吲哚族、咪唑族、喹唑啉族、嘌呤族、菲環(huán)族以及非雜環(huán)族生

53、物堿等，現(xiàn)舉例說明如下：132133第二節(jié) 煙草生物堿 煙草生物堿是一個(gè)類群，包括近50種物質(zhì)，存在于約60多個(gè)不同種的煙草中，它們的個(gè)別成分也存在于煙草以外的某些植物。煙草生物堿按照其分子結(jié)構(gòu)劃分主要有兩類：一類是吡啶與氫化吡咯相結(jié)合的化合物，如煙堿、去甲基煙堿(降煙堿)、去甲基去氫煙堿、二烯煙堿、去甲基二烯煙堿等；另一類是吡啶環(huán)與吡啶或氫化吡啶環(huán)相結(jié)合的化合物，如假木賊堿、N甲基假木賊堿、新煙草堿、N甲基占?xì)浼倌举\堿、2，3二吡啶等。其結(jié)構(gòu)式依次為：134135煙草生物堿中，以煙堿為最重要，煙草之所以用作各種形式的消費(fèi)品，主要是煙草中的煙堿可作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使人感到興奮的刺激。它約占煙

54、草生物堿總量的9以上。其次是占甲基煙堿、假木賊堿等。去甲基煙堿又稱降煙堿，以左旋、右旋、外消旋3種形式存在?？緹熤薪禑焿A的存在對(duì)吃味不利。一般認(rèn)為，它是在煙葉生長、烘烤和復(fù)烤期間出煙堿形成的。假木賊堿的生理效應(yīng)和其他性質(zhì)基本上與煙堿相同。136第三節(jié) 煙堿的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)一、煙堿的結(jié)構(gòu) 從煙堿的結(jié)構(gòu)式可以看出，煙堿是由一個(gè)吡啶環(huán)和一個(gè)氫化吡咯環(huán)構(gòu)成的，屬于雜環(huán)化合物。去甲基煙堿在結(jié)構(gòu)上比煙堿少一個(gè)甲基、假木賊堿是煙堿的同分異構(gòu)體，是一個(gè)吡啶環(huán)和一個(gè)氫化吡啶環(huán)構(gòu)成的。 煙堿和假木賊堿的分子式都是C10H14N2，去甲基煙堿的分子C9H12N2。137 二、煙堿的物理性質(zhì) 煙堿在室溫下為無色或淡黃色油

55、狀液體，與空氣接觸很快變?yōu)樽攸S色，有強(qiáng)烈的刺激性，味辛辣。沸點(diǎn)247，比重1.009(20)，具有左旋性。煙堿可溶于水，并列與水以任意比例相混溶。有潮解性，在60 以下能與水反應(yīng)生成水合物。具有隨水蒸氣揮發(fā)而不分解的特殊件質(zhì)，常規(guī)分析中從煙草樣品中提取煙堿就是根據(jù)這種性質(zhì)進(jìn)行的。在調(diào)制、發(fā)酵以及煙草制品加工過程中，在高溫有水分蒸發(fā)的情況下，煙堿隨之蒸發(fā)而含量減少，煙堿也能溶于乙醇、乙醚及石油醚等有機(jī)溶劑。138 煙堿對(duì)某波段的短波光(即紫外光)具有最大吸收能力，并且吸光度與煙堿的含量成正比。因此用水蒸氣將煙草樣品中的煙堿蒸餾出來，借助于紫外分光光度計(jì)即可測(cè)得待測(cè)溶液中煙堿的濃度進(jìn)一步換算出煙堿

56、的含量。 煙堿有劇毒，少量刺激人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起興奮，并增高血壓；大量時(shí)能抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)，使呼吸困難和心臟麻痹，如果一次吸人或內(nèi)服純煙堿達(dá)4mg以上，則可使人致死。但煙堿不會(huì)在人體內(nèi)積累，在體內(nèi)代謝過程，在很快隨尿排出體外。139三、煙堿的化學(xué)性質(zhì)(一)堿性及成鹽作用由于煙堿結(jié)構(gòu)中的吡啶環(huán)和氫化吡咯環(huán)均呈堿性，所以煙堿是堿性化合物，能與多種無機(jī)酸和有機(jī)酸反應(yīng)生成鹽，這些鹽大多易溶于水和有機(jī)溶劑。例如在煙草生物體內(nèi)大部分鹽堿與草酸、蘋果酸、檸檬酸、芳香族結(jié)合成相應(yīng)得鹽類，叫做結(jié)合態(tài)鹽堿。這種結(jié)合態(tài)煙堿在堿性條件下會(huì)分解，產(chǎn)生游離態(tài)煙堿。游離態(tài)煙堿的堿性大于結(jié)合態(tài)煙堿。煙草樣品中煙堿含量的常

57、規(guī)分析就是根據(jù)這種性質(zhì)，加強(qiáng)堿(NaoH)使煙堿的鹽分解為游離態(tài)煙堿，再進(jìn)行蒸餾提取。煙堿也能與無機(jī)酸結(jié)合生成鹽，如在煙堿的工業(yè)提取中，就是用鹽酸或硫酸吸收煙堿而制取鹽酸煙堿或硫酸煙堿。140 (二)氧化作用 煙堿易被氧化，在空氣中會(huì)自動(dòng)氧化成煙酸、氧化煙堿、煙堿烯等。在紫外光作用下轉(zhuǎn)變?yōu)闊焿A氧化物。受強(qiáng)氧化制作用(如濃硫酸、高錳酸鉀)，則轉(zhuǎn)變?yōu)闊熕幔?41142143 (三)沉淀作用 許多試劑(生物堿試劑)可與煙堿生成沉淀或發(fā)生顏色反應(yīng)，可以用這些試劑來檢出煙堿。 例如，在酸性條件下，煙堿溶液中加入硅鎢酸，生成煙堿的硅鎢酸鹽白色沉淀，加熱靜置后形成針狀結(jié)晶。煙堿的硅鎢酸鹽在800850的高溫

58、下灼燒，剩余下來的未能氧化的是無水硅鎢酸殘?jiān)?，即SiO212WO3。144（四)煙堿的穩(wěn)定性 研究結(jié)果表明，在儲(chǔ)存過程中，高純度煙堿降解緩慢，例如，將純度為99的煙堿儲(chǔ)存于冰箱中18個(gè)月，純度降為97，經(jīng)測(cè)定主要降解產(chǎn)物量最大值為1，且對(duì)煙堿的測(cè)定結(jié)果影響較??；另外，水是儲(chǔ)存過程中的主要污染物質(zhì)，其含量大約為1，在校正了水分之后，硅鎢酸對(duì)純度高于96的煙堿可得到最佳測(cè)定位。即在這個(gè)純度下，降解產(chǎn)物的干擾可以忽略不計(jì)。145 （五) 、顯色反應(yīng) 煙堿在酸性條件下與一些試劑發(fā)生顏色反應(yīng)，能使煙堿顯色的試劑稱為生物堿顯色試劑，如碘化鉍鉀可與煙堿反應(yīng)生成粉紅色。（六) 、煙堿的毒性 煙堿有劇毒，少量刺

59、激人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起興奮，大量時(shí)如一次吸人或內(nèi)服純煙堿達(dá)40mg以上，可使人致死。各種脂肪酸與煙堿形成的鹽溶于水后有殺蟲活性，并且游離煙堿(左族性)殺蟲活性比煙堿的鹽(右旋性)強(qiáng)，煙堿溶液的堿性對(duì)動(dòng)物或昆蟲的毒性大于中性溶液，中性溶液大于酸性溶液。146 （七) 、煙堿的揮發(fā)性 煙堿用水蒸氣蒸餾時(shí)很穩(wěn)定，即具有隨水蒸氣揮發(fā)而不被分解的特殊性質(zhì)。在常溫下煙堿的揮發(fā)性并不強(qiáng)，生長期的高溫季節(jié)，煙堿能從成熟煙葉“蒸發(fā)”。在日本有報(bào)道桑葉被附近煙田里所蒸發(fā)出來的煙堿污染，常對(duì)家蠶有毒性作用。煙堿在堿性溶液中不僅易揮發(fā)出蒸汽對(duì)昆蟲產(chǎn)生熏蒸殺滅作用，而且也容易滲人蟲體。煙葉在加工過程中由于高溫和水分蒸

60、發(fā)的作用，使得煙堿不斷揮發(fā)散失，從而也達(dá)到了去除雜氣、醇和煙味的目的。147 （八) 、煙堿的降解 煙堿比較容易被降解，在不同條件下煙堿的降解產(chǎn)物不同。煙草在陳化和發(fā)酵時(shí)，酶的作用和非酶反應(yīng)可在某種程度上造成煙堿的降解轉(zhuǎn)化。研究表明賓夕法尼亞雪茄芯葉在陳化和發(fā)酵時(shí)，煙堿顯著降低，同時(shí)增加了煙酸、麥斯明、3毗暖基甲基團(tuán)、23-聯(lián)吡啶、氧化煙堿、3吡啶基丙酮、煙酰胺、N甲基煙酰胺和可的寧等煙堿轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。除此外，煙堿也可被微生物和細(xì)菌的酶降解。能利用煙堿作為碳、氮源的微生物單體不僅可從土壤中獲得，也可得自煙草、空氣和煙草薄片中。148149第四節(jié) 煙堿的生物合成和積累 一、煙堿的生物合成 盡管現(xiàn)代煙