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微生物在煙葉醇化和再造煙葉生產中的應用進展

發(fā)布時間:2019-08-26 來源: 幽默笑話 點擊:


  摘要:微生物在煙葉和再造煙葉醇化和生產中應用較為廣泛。從煙葉醇化過程中微生物類群、微生物應用和再造煙葉生產中應用等方面進行介紹,以期為微生物在煙葉醇化和再造煙葉生產中應用提供理論依據。
  關鍵詞:微生物;煙葉醇化;再造煙葉生產
  中圖分類號:S572;Q939.97 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2015)18-4390-04
  DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.18.002
  煙葉醇化是卷煙生產加工過程中影響和改善煙葉品質的一個重要環(huán)節(jié),即煙葉通過烘烤(或晾曬)和復烤后,在人工強化條件和自然條件下陳化的一個過程,該過程是使煙葉內含物發(fā)生一系列化學和生物化學變化,減少原煙某些品質缺陷,使煙草香氣更加顯露,刺激性減輕,吸食品質明顯增強,煙葉品質明顯改進的一個卷煙加工環(huán)節(jié)[1,2]。近年來煙葉醇化技術得到了迅速發(fā)展,尤其是生物技術的應用,即通過微生物應用于煙葉發(fā)酵,從而在縮短煙葉發(fā)酵周期和降低成本的基礎上改善煙葉香氣[3,4]。本文主要對目前國內外有關微生物在煙葉和再造煙葉發(fā)酵中的應用效果及其與品質關系的研究進行了簡要綜述,以期為微生物發(fā)酵技術的推廣應用提供理論依據和技術支撐。
  1 煙葉醇化過程中存在的微生物類群
  醇化發(fā)酵處理的煙葉表面存在大量微生物活動,主要包括細菌、真菌、酵母菌以及放線菌等。微生物生長過程中,通過降解蛋白質、吸收不同微量元素,可以合成出不同種類的生物活性酶,并分泌到胞外環(huán)境中,從而對煙葉的醇化過程產生影響[5]。Reid等[6]從醇化發(fā)酵后的煙葉表面分離出微生物菌株,并對其進行了鑒定,結果表明分離得到的主要是細菌和霉菌。對烘烤后煙葉中分離出來微生物菌株進行鑒定,結果表明分離得到的細菌主要是芽孢桿菌,霉菌以曲霉和青霉為主。
  國內研究者對微生物作用的研究較晚。徐潔[7]分析了烤煙煙葉表面微生物的數量和種類。結果表明,煙葉表面微生物主要包括細菌、真菌和放線菌。其中細菌占絕對優(yōu)勢,達90%~99%,放線菌比例很小。優(yōu)勢種群為芽孢桿菌屬、芽孢梭菌屬、鏈霉菌屬、曲霉屬和青霉屬,其中芽孢桿菌屬和芽孢梭菌屬占煙葉表面微生物種類的90%左右,霉菌中曲霉為優(yōu)勢菌群。謝和等[8,9]從煙葉上分離得到的微生物種類以細菌、放線菌和霉菌為主,居于優(yōu)勢地位的微生物種群是細菌,其次是放線菌和霉菌,沒有發(fā)現酵母菌的存在。經分析這可能與煙葉醇化發(fā)酵過程中的溫度、濕度等環(huán)境條件以及煙草的品種、產地、發(fā)酵時間等有關。邱立友等[10]從自然陳化的煙葉表面分離得到的微生物類群中,細菌是主要的微生物類群,其次是霉菌,含量最少的是放線菌。細菌中的優(yōu)勢類群為桿菌屬,霉菌中的優(yōu)勢類群為曲霉,沒有檢測到酵母菌的存在。趙銘欽等[11]對煙葉不同醇化發(fā)酵時期得到微生物菌株進行分類鑒定,發(fā)現細菌8個屬,霉菌10個屬,放線菌3個屬。在煙葉醇化發(fā)酵階段的初期,有較多微生物類群活動,可能與醇化發(fā)酵初期煙葉表面存在大量可供微生物吸收的有機物質,但隨著醇化發(fā)酵時間的進行,各種微生物的數量均出現了明顯的變化,絕大多數微生物數量大量減少,芽孢桿菌在微生物種類中所占的比例提高。朱大恒等[12]報道,從煙葉中成功分離得到的微生物類群以細菌、放線菌、霉菌三大類群為主。細菌包括芽孢桿菌屬、梭菌屬以及葡萄球菌屬,處于優(yōu)勢地位。其中芽孢桿菌屬和梭菌屬占整個微生物類群的90%以上,具有較大的生長優(yōu)勢。放線菌主要包括鏈霉菌屬、高溫放線菌屬和小單孢菌屬。霉菌為曲霉屬、毛霉屬和青霉屬。陳福星等[13]的研究表明,在煙葉醇化發(fā)酵的中后期,仍會有相當數量的微生物存活,數量最多的是細菌,其次是放線菌和真菌,因此與煙葉有關的微生物數量與整個醇化發(fā)酵的進程有較大的關聯性。
  2 煙葉醇化中微生物的應用
  2.1 微生物在煙葉醇化中增香的應用
  微生物通過一系列降解變化產生一些有益的小分子物質,可以加快煙葉中有害成分分解,進而改善煙葉品質。目前,在微生物增加煙葉香氣應用研究中,多集中于從煙葉表面分離微生物,經培養(yǎng)篩選,改善煙葉醇化進程和改善煙葉香氣質量[13-15]。也有不少研究應用混合發(fā)酵,改善煙葉品質。趙銘欽等[16]研究應用增香菌和微生物酶混合發(fā)酵,試驗后煙葉中13種氨基酸的含量下降,3種脂肪酸的含量增加。黃靜文等[17]利用短小芽孢桿菌Van35,醇化后煙葉刺激和雜氣明顯降低,香氣質改善。瞿嬌嬌等[18]為了觀察分離的細菌菌株對煙葉品質的影響,對初烤上部葉進行單菌株發(fā)酵處理。結果表明,從豆豉中分離的芽孢桿菌(Bacillus sp.)對煙葉品質有明顯的改善作用,煙葉的各種化學成分含量及各成分之間趨于平衡,香氣趨于醇和豐滿、細膩,刺激性和雜氣明顯減少。周瑾等[19]從煙葉上篩選得到微生物菌Yu-1,接種于滅菌后的低次烤煙碎片上,可使煙葉碎片還原糖含量降低,有機酸值提高。朱大恒等[20]研究發(fā)現,優(yōu)勢微生物可達到抑制霉變和提高品質的作用。王永華等[21]采用枯草芽孢桿菌、乳酸菌、酵母菌3 種菌種作為發(fā)酵劑,可明顯改善煙葉吸食品質。劉道全[22]利用7種產香微生物作為發(fā)酵菌株,制備出了煙草提質劑。微生物發(fā)酵煙葉改善煙葉品質過程中的機理比較復雜,通過酶催化和化學反應,促使底物發(fā)生復雜的生化反應,可以產生低分子香氣物質。微生物在其自身代謝過程中,會產生許多次生代謝產物,對煙葉的化學成分起催化作用,促進香氣物質的生成。
  2.2 微生物在煙葉醇化中降解有害成分的應用
  微生物在煙葉醇化過程中,降解有害成分的應用報道也較多。Enders等[23]最早研究了酵母菌對煙堿的降解作用,發(fā)現酵母菌并不能完全降解煙堿。Frankenburg等[24]發(fā)現煙堿的降解主要發(fā)生在晾制的初始階段。到目前為止,已報道的可降解煙堿的細菌有10個屬17種,主要有假單胞菌、煙草假單胞菌、惡臭假單胞桿菌、纖維單胞菌、爭論產堿菌和節(jié)桿菌屬中的球形節(jié)桿菌、煙草節(jié)桿菌、氧化節(jié)桿菌和噬煙堿節(jié)桿菌、陰溝腸桿菌、棒桿菌屬、芽孢桿菌屬及Deharyomyces nicotianae、Ochrobactrum intermedium[25]。Brown and Williamson煙草公司[26]用纖維單胞菌降低煙草中煙堿和硝酸鹽含量,在培養(yǎng)基中加入一定量煙堿或白肋煙提取液和硝酸鹽,對纖維單胞菌屬的降煙堿和硝酸鹽的能力進行誘導,得到最大降解活性。然后接種的細菌培養(yǎng)液在厭氧條件下30 ℃處理白肋煙葉片,硝酸鹽和煙堿明顯降低;將煙絲制成卷煙后,硝酸鹽、氰化氫和煙堿含量也不同程度降低。Gutierrez等[27]從煙葉表面分離出陰溝腸桿菌在含有煙堿的培養(yǎng)基中發(fā)酵,煙堿濃度增加,抑制細菌的生長。馬林[28]的研究表明,添加微生物可降解煙葉中部分蛋白質含量,煙氣有害氣體和焦油減少,煙葉評吸質量提高。同時,篩選出節(jié)桿菌Z3處理曬紅煙,可使煙葉刺激性和雜氣減少,煙堿含量降低。李梅云等[29]研究發(fā)現,經菌株處理后的煙葉煙堿含量降低了30%以上,有效改善抽吸品質。雷麗萍等[30]利用節(jié)桿菌K7和K3菌株,處理后煙葉煙堿含量降低,煙葉香氣質提高、香氣量增加,煙氣細膩,余味改善。

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