煙草生物堿1教學講義

第四章煙草生物堿第四章煙草生物堿第五節(jié)煙草主要生物堿對煙質(zhì)的影響第一節(jié)生物堿概述第二節(jié)煙草中的生物堿第三節(jié)煙草主要生物堿結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第四節(jié)我國煙葉和卷煙主要生物堿含量及組成比例第一節(jié)生物堿概述五、學習生物堿的重要意義一、生物堿定義二、生物堿發(fā)現(xiàn)三、生物堿分布四、生物堿分類一、生物堿定義生物堿（alkaloids）：是一類存在于生物體內(nèi)的含氮有機化合物(蛋白質(zhì)、肽類、氨基酸、氨、氨基糖、核苷酸、核酸和VB除外)，一般含有雜環(huán)，具有堿性并表現(xiàn)出生理活性。1來自煙草2具有堿性，可以與酸形成鹽3含有雜環(huán)4有生理活性NNCH3nicotine在歐洲，1806年德國科學家F.Serturner首次從鴉片中分離出來嗎啡堿(morphine），因具有堿性，稱之為植物堿

罌粟嗎啡堿1897年德國拜耳制藥公司化學合成專家菲歷克斯·霍夫曼首次合成二乙酰嗎啡，商品名：海洛英（heroin）。這項新藥被視為治療氣喘、下瀉，胃潰瘍、糖尿病與鎮(zhèn)痛的藥物，由于藥效快速強勁，甫一上市即獲消費者好評?？上М敃r無人知道嗎啡堿的嚴重成癮性，而海洛英的狀況更甚于嗎啡堿。人們對嗎啡堿的研究發(fā)展了異喹啉類生物堿的研究，并導(dǎo)致了鎮(zhèn)痛藥杜朗?。╠olantien）的發(fā)現(xiàn)。1810年西班牙醫(yī)生Gomes從金雞納樹皮中分得結(jié)晶，以后證明主要式奎寧和辛可寧的混合物。喹啉堿此后，人們對植物堿的研究產(chǎn)生了極大興趣，越來越多的植物堿被發(fā)現(xiàn)

表4.1生物堿發(fā)現(xiàn)種類年代表年代發(fā)現(xiàn)生物堿種類1952950196211071972344319976000（100多科，400多種植物）生物堿類化合物大多具有生物活性，是許多藥用植物的有效成分。嗎啡——鎮(zhèn)痛麻黃堿——平喘作用

可待因——止咳小檗堿——抗菌、消炎作用

罌粟堿——松弛平滑肌莨菪堿——解痙和解有機磷中毒阿托品——解痙攣長春新堿——抗癌一般情況下，含量最高的生物堿往往是主要有效成分，但也有例外：烏頭堿是烏頭的主要成分，但是烏頭強心止痛成分并不是烏頭堿，而是含量極微的去甲烏藥堿百部為止咳殺蟲中藥，其主要生物堿只有殺蟲作用抗癌藥長春新堿和美登素也分別是長春花和美登木的微量成分植物堿屬于次生代謝產(chǎn)物次生代謝產(chǎn)物與植物的生存競爭有關(guān)，是植物化學防御機制中的有效物質(zhì)三、生物堿分布生物堿在植物中分布較廣泛，尤以雙子葉植物為多單子葉植物、少數(shù)裸子植物和低等植物麥角菌中也會含有生物堿有些海洋生物、微生物和昆蟲代謝產(chǎn)物中也發(fā)現(xiàn)有生物堿雙子葉植物毛茛科防己科罌粟科馬錢科茄科茜草科豆科夾竹桃科單子葉植物百合科石蒜科蘭科低等生物：麥角菌裸子植物粗榧科麻黃科三尖杉科紅豆杉科四、生物堿分類1、按來源分：茄科生物堿、毛茛科生物堿、百合科生物堿 和罌粟科生物堿等等2、按生理作用分：降壓生物堿、驅(qū)蟲生物堿、鎮(zhèn)痛生物堿

3、按化學結(jié)構(gòu)分：異喹啉類、喹啉類、喹唑類、吡咯烷類莨菪烷類、百部生物堿類、喹喏里西定類二萜類、吲哚類、大環(huán)生物堿類等等。表4.2生物堿類型及其基本結(jié)構(gòu)五、學習生物堿的重要意義1、生物堿在植物系統(tǒng)分類上的應(yīng)用2、生物堿的藥用價值3、開發(fā)植物性殺蟲劑4、煙草生物堿是煙草生理強度的物質(zhì)基礎(chǔ)1、生物堿在植物系統(tǒng)分類上的應(yīng)用各種植物由于新陳代謝類型的不同，產(chǎn)生了各種不同的化學物質(zhì)——生物堿類、甙類、萜類等等。這些化學成分在植物中的遺傳和變異與植物系統(tǒng)位置和環(huán)境條件密切相關(guān)。據(jù)此形成了植物的化學分類學。親緣關(guān)系相近的植物種類往往具有相似的生理生化特征異喹啉類生物堿主要分布于多心皮類及其近緣類植物的一些科中：

如木蘭科、睡蓮科、馬兜鈴科、防已科、毛莨科、小檗科、罌栗科、蕓香科等。小檗堿在中國主要分布在5個科（小檗科、防已科、毛莨科、罌粟科、蕓香科）16個屬的多種植物中莨菪烷類生物堿主要集中分布于茄科茄族中的天仙子亞族、茄參亞族及曼陀羅族植物中2、生物堿的藥用價值2.1抗腫瘤：喜樹堿和喜樹次堿對白血病和胃癌有療效葫蘆巴堿治療宮頸癌美登素、長春新堿和野百合堿也有抗癌作用2.2作用于神經(jīng)系統(tǒng)：嗎啡堿、杜朗丁鎮(zhèn)痛普魯卡因為局部麻醉藥鹿尾草堿、廣玉蘭堿和環(huán)長綠黃楊堿降壓去甲烏藥堿起強心作用2.3抗菌消炎：百部生物堿殺蟲、黃連素消炎3、開發(fā)植物性殺蟲劑苦參堿植物殺蟲劑已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)，品種很多

藜蘆堿作用于鈉離子通道，可以防治十字花科蔬菜菜青蟲

毒扁豆堿是廣譜低毒殺蟲劑，抑制膽堿酯酶的活性，阻斷正常神經(jīng)傳導(dǎo)煙堿是廣譜殺蟲劑，作用于軟體昆蟲效果尤佳苦皮藤素生物堿殺蟲劑對葉螨有較好的防治效果4、煙草生物堿是煙草生理強度的物質(zhì)基礎(chǔ)煙堿作用于人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，通過傳導(dǎo)而提供最強烈的生理感受煙堿結(jié)合在大腦的乙酰膽堿受體上，對大腦產(chǎn)生多種作用，是吸煙成癮的關(guān)鍵因素。第二節(jié)煙草中的生物堿二、煙草生物堿的存在狀態(tài)與影響因素一、煙草生物堿的種類三、煙株內(nèi)生物堿分布一、煙草生物堿的種類煙草生物堿是一個類群，包括近50種物質(zhì)，存在于約60多個不同種的煙草中，它們的個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：1、吡啶與氫化吡咯相結(jié)合的化合物2、吡啶環(huán)與吡啶或氫化吡啶環(huán)相結(jié)合的化合物煙草主要生物堿種類

煙草生物堿中，以煙堿為最重要，它約占煙草生物堿總量的95%以上，其次是去甲基煙堿、新煙草堿、假木賊堿等

煙草中四種最主要的生物堿二、煙草生物堿的存在狀態(tài)與影響因素1、存在狀態(tài)煙草生物堿通常是與無機酸或有機酸結(jié)合成鹽而存在于煙草體中，少量以游離堿的狀態(tài)存在，也有少數(shù)生物堿分別以糖苷、酯或酰胺的狀態(tài)存在。常見的糖配體是鼠李糖、半乳糖和葡萄糖當煙株損傷、病源微生物侵染時，糖苷生物堿含量迅速上升，并可促成綠原酸和咖啡酸等酚類物質(zhì)的生物合成功能。2、生物堿積累的影響因素2.1品種不同的煙草類型或品種積累的主要生物堿種類和數(shù)量差別很大：50％-60％煙草品種的主要生物堿是煙堿，30％-40％煙草品種的主要生物堿是降煙堿，還有4個煙草品種的主要生物堿是假木賊堿，沒有一個煙草品種的主要生物堿是新煙草堿。不同品種生物堿總量變化也很大。研究表明煙草總生物堿含量由2個位點的基因控制，栽培種為二顯性，低生物堿種表現(xiàn)為純合隱性2.2栽培因素2.2.1氮素營養(yǎng)烤煙：生物堿含量與總氮正相關(guān)白肋煙：生物堿含量與總氮含量無明顯關(guān)系2.2.3土壤類型和水分供應(yīng)2.2.4氣溫和日照時數(shù)與生物堿含量正相關(guān)，降雨量表現(xiàn)負相關(guān)2.2.2打頂抹杈打頂抹杈，煙葉中生物堿含量高土壤肥沃粘重，煙葉生物堿含量高；疏松沙質(zhì)土：低土壤pH＝6對煙葉煙堿形成最有利土壤濕度低，煙堿低三、煙株內(nèi)生物堿分布1不同器官間：葉＞根＞中脈＞莖＞花＞果實2部位：對與打頂煙葉：上＞中＞下對不打頂煙葉：下＞中＞上3成熟度：隨成熟度增加而增加4一片葉：葉尖和葉緣高于葉基和葉中部測定整片葉平均生物堿含量的最佳取樣部位：距葉尖1\3向下（葉基）取3-6cm的橫切面第三節(jié)煙草主要生物堿結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

二、其他生物堿的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)一、煙堿的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)一、煙堿的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1煙堿的結(jié)構(gòu)1561年法國駐葡萄牙大使瓊·尼可特（JeanNicot）把黃花煙草獻給法國皇后卡薩林，開始作為觀賞植物種在花園里,發(fā)現(xiàn)其中有一種刺激性物質(zhì),將其命名為nicotine1825年，瑞士化學家培柯特（A.Pikete）首次從煙草中分離出nicotine。1893年，培聶爾（Pinner）完全以化學方法最早確定nicotine的化學結(jié)構(gòu)1928年，Spath和Bretschneider用化學合成法證實了這種結(jié)構(gòu)煙堿是由一個吡啶環(huán)和一個氫化吡咯環(huán)構(gòu)成的生物堿NNCH3nicotine

2煙堿的性質(zhì)

2.1物理性質(zhì)

純煙堿在室溫下為無色油狀液體，沸點246.1℃，比重D420=1.00925，具有左旋性；有