微生物在烟草方面的应用

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2020年06月19日 04:59
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微生物在烟草发酵中的应用
烟叶发酵实质上是在一定的温度和湿度条件
下,促使烟叶理化特性发生深刻变化,烟叶香气和吸
味品质明显改善的加工过程。烟叶发酵后可消除初
烤烟叶带有的青色, 使烟叶颜色转深并均匀一致, 青
杂气、 刺激性和异味减少, 香气显露,香气质和香气
量变佳,吸味醇和, 余味纯净舒适,粘性和吸湿性降
低,弹性和燃烧性得到增强。因此,烟叶发酵对完善
烟叶品质和提高烟叶可用性具有重要意义。
目前,烟叶发酵主要有自然发酵(也称醇化或陈
化)和人工发酵(又称加温发酵) 两种方式。前者主
要是在烟叶贮存期间,借助自然气候的变化, 促使烟
叶内各种化学变化加速进行, 进而达到改善烟叶品
质和理化性状的目的。后者则是在人为控制温湿度的条件下,使堆放于发酵库内的烟叶理化性质变化
加速,在较短时间内改善烟叶品质的方法。虽然自
然醇化烟叶贮存周期长(一般需1~ 3 a) , 占用仓库
大,积压资金多, 生产成本高,但由于自然发酵具有
烟叶色泽鲜亮、 香气优美、 刺激性弱、 工艺简单、 操作
简便等优点, 且提高香气与吸味品质的效果明显优
于人工发酵烟叶, 所以,经济发达国家普遍采用自然
发酵的方法。而人工发酵周期短( 一般为 12 ~
20 d) ,资金积压少,生产成本低, 但烟叶质量却不及
自然发酵好。我国因受经济条件的限制, 国内中小
型卷烟厂仍以人工发酵为主,即使大型卷烟厂也同
样面临着在提高产品质量的同时, 必须降低生产成
本、 提高经济效益的问题,故而不能完全摆脱烟叶的
人工发酵。因此, 进一步研究和改进烟叶发酵技术,
对中国烟草企业改善卷烟香气品质, 提高卷烟生产
经济效益具有广泛的现实意义。
生物技术尤其是酶解和微生物发酵技术在烟草中的应用研究, 已成为当前科技工作者关注的热点。
近年来,一些烟草科技工作者在应用微生物和酶改
进烟叶发酵过程、 缩短烟叶醇化的周期、 提高发酵烟
叶内在品质方面作了许多有意义的探索[ 1- 2]
。国内
外近期的研究表明,通过微生物发酵能够大大缩短
烟叶醇化的时间,明显消除烟叶的青杂气和减轻刺
激性, 并且对烟叶香气质量的改善有一定的帮助。
特别是通过发酵的方法, 用微生物或酶改善烟叶、 烟
草薄片及烟梗的品质和降解亚硝胺等有害物质的研
究,受到烟草生产企业的广泛重视。本文主要对目
前国内外有关微生物和酶在烟草加工中应用研究的
进展作一简要综述。
1 微生物在烟叶发酵过程中的应用
19 世纪80 年代, 小什列晋格提出了烟叶发酵
原因的新假说。他认为烟叶发酵最初是由微生物的
活动引起, 发酵后期才是在无机
催化剂的催化下进
行化学反应。Reid 等人在研究雪茄烟发酵过程时发
现,微生物的活动比较活跃,并与发酵强度和发酵质
量有一定关系。在发酵开始阶段,细菌数目大量增
加;当烟堆温度升高, 氧气缺少时,细菌数目逐渐减
少。进一步研究还发现, 在正常发酵条件下, 细菌增
加,真菌减少;如果发酵条件不当,温湿度过高或缺
氧,导致厌氧性微生物数量增加,发酵后烟叶将产生
异味。
Izquierdo Tamayo A.等人[ 3]
发现, 用微生物接种
的烟叶,香气和性状均得到改善,尤其是当采用微球
菌属( Mic rococcus ) 或杆菌属( Bacl lus ) 或两者的混合
物接种烟叶时, 烟叶蛋白质含量降低,可溶性氮尤其
是氨态氮和酰胺氮含量增加。发酵期间生物碱( 主
要是烟碱) 含量降低, 发酵后 pH 值大幅度增加。
Giovannozzi Sermanni G.
[ 4]
在实验室内采用微生物
Deharyomycos nic rotianace、Mic rococ cus nicot ianae、 M.
nicotianae var . lique faciens、 Bac illus sp . 和 Arthrobac te r
nicotianae 对雪茄烟用的肯塔基烟叶进行发酵处理,
结果由于柠檬酸、 苹果酸、 马来酸和琥珀酸的分解,
导致烟叶变为碱性。其中可使烟叶中游离氨基酸的
含量增加,而 Micrococ cus nicot ianae 可利用这些氨基
酸进行代谢,产生CO2、 氨、 丙烷和丙烯。Giovannoz zi
Sermanni G.
[ 5]
的后续研究进一步表明, 用上述微生
物制剂处理的烟叶总氮、 可溶性氮和烟碱含量均大
幅度降低, 分别由 35174%、 6917% 和 3316% 降至
9187%、 2191%和 819%, 而蛋白质氮含量在所有情
况下均增大。Ray F. Dawson[ 6]
的研究表明, 嗜热性
放线菌属( the rmo philic actinomyce s ) 在湿度非常低的
醇化烟中生长缓慢, 并可使醇化烟叶产生一种令人
喜欢的香气,尤其是水果香气和壤香等。
中国烟草科技工作者在利用微生物进行烟叶发
酵方面也作了一些研究, 如陈福星等[ 7]
用从烤烟烟
叶上分离鉴定的4 个优势菌种(均属芽孢杆菌科的
细菌)处理烟叶, 试验结果表明, 处理烟叶比人工或
自然发酵的均好, 不仅大大缩短了发酵时间,而且使
烟叶品质及色香味均有一定的提高。韩锦峰等[ 8]

由烤烟叶面分离筛选的芽孢杆菌属( Bac il lus ) 和梭
状芽孢杆菌属( Clost ridium)优势菌种,混合配制成生
物制剂( TFA)用于烟叶发酵, 结果表明, TFA 可加速
烤烟发酵,提高烟叶品质,并且具有抑制烟叶霉变的
作用。赵铭钦等[ 9]
利用4 种由优势增香菌种和高生
物活性的A- 淀粉酶、 蛋白酶等配制而成的烟草发
酵增质剂,对人工发酵和自然陈化过程中的烤烟烟
叶的增质增香效果进行了研究。结果表明,烟草发
酵增质剂具有促进烟叶内部有机物质的分解与转
化,加速烟叶发酵过程、 缩短发酵周期等作用。与

照相比,经过发酵增质剂处理后的烟叶香气质改善,
香气量增加,烟叶固有的杂气和刺激性减轻,烟叶内
部的糖、 氮、 碱等主要化学成分及其比值趋于协调、
平衡。谢和等[ 10]
( 1999) 将枯草芽孢杆菌应用于烤
烟发酵过程, 经过45 e 、 65%的相对湿度发酵 8 d
后,化学成分分析结果显示, 微生物对烟叶的总氮、
蛋白氮、 烟碱和总糖等成分的含量变化没有明显的
影响,但对还原糖和蛋白氨基酸含量的变化影响显
著。感官评吸结果表明,施加微生物的烟叶发酵后,
青杂气减少,刺激性有所降低, 香味略有增加,余味
舒适。微生物发酵不仅能够显著地缩短烟叶醇化时
间,而且在一定程度上可以提高烟叶的内在质量。
最近, 周瑾等[ 11]
( 2002) 将从优质烤烟叶上分离筛选
得到的微生物菌种Yu- 1 接种于灭菌后的低次烤
烟碎片上,在28 e 下发酵6 d,测定发酵前后烟叶碎
片化学成分的结果表明,在发酵后的烟叶碎片中,还
原糖含量明显降低,有机酸成分增多,酸值提高。用
发酵烟叶碎片提取物进行香烟加香评吸试验,结果
显示:与未发酵烟叶相比,发酵烤烟碎片提取物能显
著降低卷烟的刺激性,掩盖杂气, 改善吸味。此外,
朱大恒等人[ 12]
提出了一种直接利用产香微生物发
酵定向生产烟草香料的方法。该法是用烟末、 烟秸
秆、 顶芽、 腋芽和豆粕为原料,通过在原料上接入由
烟叶上分离出的产香菌,于30~ 60 e 下发酵5 d,再
经过萃取、 浓缩等步骤得到烟草生物香料, 产率为8%。该香料为棕黄色树脂状物, 具有浓郁的果香、
坚果香、 焦糖香、 烤香、 酱香、 草药香和烟草香, 加入
卷烟后的评吸结果表明, 该香料能显著地提高卷烟
香气质量,使烟气醇和饱满,并能谐调烟香, 减轻杂
气和刺激性,改善余味,可用于中、 高档卷烟加香。
存在问题及前景展望
尽管在烟叶发酵过程中存在着大量微生物,但其
具体的作用机理因其复杂性而不十分清楚。要将烟叶
发酵过程中微生物的作用用于生产实践,还必须继续
进行大量的试验研究,才能弄清楚具体的发酵增香机
理, 以便更好的指导实践。另外, 由于酶的催化活性受
多方面的调节和控制 ( 如温度、 酸碱度、 酶和底物的浓
度以及抑制剂的存在等) , 这些因素对酶的催化作用的
影响既错综复杂又相互联系和相互制约,而且烟叶发
酵与加工工艺的特殊要求,未必完全适应酶处理的需
要。因此, 应针对不同烟叶的具体情况, 在完成了酶种
类的筛选精制的基础上,继续研究各种酶对烟叶化学
成分的影响, 优化复合酶配方, 合理调配各种酶之间的
比例和主次关系, 逐渐摸清影响酶作用的主要因素, 探

和完善烟叶酶处理的工艺措施和条件。

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