维普资讯 http://www.cqvip.com 安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2008,36(2):588—589,600 责任编辑胡剑胜责任校对王淼 烟草发酵中施加微生物及制剂研究进展 宋鹏,陈五岭 (西北大学 命科学学院,陕西西安710069) 摘要对国内外在烟草发酵中不同时期施加微生物及制剂的研究进行了概述,并指出了这些研究对烟草行业提高烟草品质的作用。 关键词烟草发酵;微生物;有害成分;施加 中图分类号Q939.9 文献标识码A 文章编号0517—6611(2008)02—00588—02 Research Progress on Supply Microorganism and Its Addiive itn the Process of Tobacco Fermentation SoNG Peng et al (College of Life Science,Northwest University,Xi an,Shaanxi 7 10069) Abstract In the process of tobacco fermentation.microorganism and its additive were added to reduce the harmful opponents.strengthen the aroma.improve tobacco S quality and inhibit the generation of mold by the activities of the microbes,which had attracted worldwide attention.The researches on supply microorganism and its additive in the process of tobacco fermentation at home and abroad were summarized.aiming to offer new ideas and ways for improving the quality in the field of tobacco Key words Tobacco fermentation;Microorganism;Ha丌nf1】l opponent;Supply 烟叶的陈化发酵是提高烟草吸食品质和可用性的重要 环节。目前烤烟陈化发酵的方法一般分为自然发酵和人T 发酵两种。自然发酵后的烟叶品质改善较大,效果好,但时 间长,发酵成本高。人工发酵可大大缩短发酵时间,但发酵 后烟草品质改善效果不如自然发酵。发酵方法影响烟草品 质主要有物理和生物两类因素,前者主要是温度、湿度和时 间及烟叶含水量对陈化发酵的影响;后者主要是微生物菌 群种类、生物酶类等活性物质对烟叶陈化发酵的影响。越来 越多的研究表明,微生物在烟草发酵过程中起重要作用。国 内外烟草工作者在烟草微生物分离和利用微生物发酵改善 烟草品质、改进烟叶发酵进程、缩短烟叶发酵周期等方面做 了很多工作,特别是通过施加选育的微生物及制剂于烟草 中,通过微生物的代谢活动降低焦油、烟碱、氮亚硝胺等有 害成分,增加烟草香吃味,提高烟草质量等研究方面。笔者 就不同时期在烟草发酵中N_JJH ̄物及制剂的研究作一概述。 1微生物在烟草发酵中的作用 酵母菌进行计数和鉴定时发现,从白肋烟中分离出的杆菌 型细菌主要是枯草芽孢杆菌,而酵母菌比细菌少。对于深色 明火烤烟,在发酵初期时烟叶中的细菌密度呈增加趋势,随 后逐渐降低 。Rav F.Dawson的研究表明,嗜热性放线菌属 (Thermophilic actinomyces)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愉悦的香气,尤其是水 果香气和壤香等l 5】。Ruiz GutieⅡez等从干烟叶表面分离出一 种能够降解烟碱的菌株,经鉴定为阴沟肠杆菌(Euterobacter cZo伽础)E一150[ ̄。Wilev T.等对咀嚼烟和鼻烟上的微生物种类 进行分离鉴定,共发现4种细菌和12种真菌,皆为非致病 菌,且所测试烟叶产品中,未发现毒害物质 。陈福星等从烤 烟烟叶中分离细菌和霉菌,发现随着发酵的进行,菌落数呈 下降趋势,霉菌数锐减,存在优势的细菌,经过鉴定为芽孢 杆菌属吲。韩锦峰等对未发酵、自然陈化及人工发酵期间的 烤烟叶面微生物进行了分离鉴定,发现存在细菌、放线菌和 霉菌,未发现酵母,确定了优势种群为芽孢杆菌属和梭状芽 孢杆菌属,同时对发酵过程的微生物数量和种类变化作了 比较 。罗家基等从烟叶中分离4种优势菌种,经形态结构、 生理生化分析鉴定,均为芽孢杆菌科、好气性芽孢杆菌属的 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…。Loew对 发酵的烟叶仔细研究后认为,微生物在一般烟草发酵中的 作用不大,起作用的是氧化酶 。1950年,Frankenhurg据前 人研究成果,将烤烟发酵机制概括为3个假说:酶作用学 说、微生物作用学说及化学作用学说。大量研究表明:化学 作用、微生物作用、酶作用的有机结合共同构成了烟叶发酵 的全过程。其中微生物发酵作用及其产生的酶作用贯穿着 烟叶发酵的始终,对烟叶在陈化发酵过程中烟叶本身物质 所发生的化学变化、香气味的改善、杂气及刺激性、有害物 质的减少起着重要作用。 细菌 。邱立友等对3种烤烟不同陈化时间的10个烟样叶 面微生物的数量、种类进行了分析。结果表明,在自然发酵 烤烟叶面微生物中,细菌占绝对优势,放线菌和霉菌数量较 少。细菌中芽孢杆菌属为优势菌群。优良品种烤烟叶面微生 物的数量较大,种类较多…1。朱大恒等对复烤后烟叶上的微 生物进行分离和分类鉴定,结果表明,烤烟中芽孢杆菌属 (Bacillus)和梭菌属(Clostridi m)细菌为优势种群,在发酵 过程中,微生物总数呈下降趋势ll2J。雷丽萍等对8个品种白 肋烟品种的细菌进行菌落观察和计数,结果表明,不同品种 的细菌菌落在颜色、形态上的差异很大,每1 g烟叶大约有 102 106菌落形成单位,还发现1株优势菌株,为芽孢杆菌ll3I。 王革等从自然发酵烟叶上分离出酵母菌,指出酵母菌、光合 细菌、固氮菌和生香产酸细菌,也是发酵烟叶种的优势菌『l4I。 3微生物及制剂在烟草发酵中的应用 2烟叶中微生物的存在 ’ 烟草中存在大量的微生物群落,包括细菌、放线菌、真 菌和酵母等,其种类、数量因不同烟草品种和不同时期而有 所不同。Reid发现,雪茄烟烟叶表面存在着大量的细菌和霉 菌,烘烤后烟叶中分离出的细菌主要是巨大芽孢菌群,霉菌 主要是青霉和曲霉 。Garner在对白肋烟中分离出的细菌和 作者简介收稿日期Koller最早进行了向烟叶中接种微生物以增加香气和 改善吸味的尝试。在雪茄烟中接种酵母菌,可大大加快发酵 进程,使发酵更为彻底,但同时也会促进细菌和霉菌的生长l】51。 宋鹏(1980一),男,山东枣庄人,博士研究生,研究方向:烟 草微生物减害。*通讯作者。 2007 09-04 维普资讯 http://www.cqvip.com 36卷2期 宋鹏等烟草发酵中施加微生物及制剂研究进展 589 在烟草发酵中施加微生物及制剂,国内外烟草.1:作者根据 不同目的在不同的阶段进行,这里从以下几方面加以阐述。 次烤烟上,有效降低了蛋白质成分和小分子含氮化合物。结 果表明,处理后的烟叶中的蛋白质降解41.34%,烟气中有 害气体如HCN、NO、CO分别减少了76.19%、71.43%、42.33%, 焦油减少了26.01%t28 ̄。周瑾等将从烤炯叶上分离筛选得到 的微生物菌悬液接种于低次烤烟碎片上,在28℃下发酵6 d,结果表明,发酵后的烟叶中可溶性还原糖含量明显降低, 有机酸性成分增多,同时提取物添加到烟丝中可降低刺激 性,改善吸味 。周瑾等对分离自烤烟叶面的4种微生物菌 株进行固体发酵培养,从中提取纤维素酶并对烤烟烟叶进 行处理,结果显示,烟叶的还原糖含量上升,提高烟叶品质, 3.1在烟叶采摘前的应用 祝明亮等从白肋烟中分离6 株还原盐和亚盐能力较强的内生菌株,将新鲜烟 叶以粉碎炯叶、叶柄浸泡和叶面喷雾3种方式接种,结果表 明白肋烟TSNA含量能够降低27.56%~99.88%116J。张玉玲 等利用分离自烟叶的放线根瘤菌的培养液进行烟草灌根和 叶面喷洒处理,结果证明,在晾制后期NNN含量明显降低, 从而降低TSNA含量 。汪长国等将巨大芽孢杆菌制得的微 生物制剂,于采收前10 d喷施在烟叶叶面上,所得烟叶的 氨基酸总量和蛋白质含量均有所降低,重要香味成分含量 显著提升烟叶的使用性能p叫。雷丽萍等选用4个自选菌株 明显增加,吸味品质明显改善_l81。 3.2在烟草复烤前后的应用Suchland将发酵过程归结于 细菌的反应,同时尝试将古巴烟叶中分离到的细菌的纯 培养物接种于德国炯草中,从而将特殊的哈瓦那芳香添加 到里面 。Ci0vann0zzi Sermanni G.在实验室内采用微生物 Deharyomycos nicrotianace.Micrococcus nicotianae.M.nicotianae var.1iquefaciens、Bacillus sp.和A rthrobacter 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Micrococc nicotianae可 利用这些氨基酸进行代谢,产生CO,、氨、丙烷和丙烯[2ol。 Giovann0zzi Semanni G.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35.74%、69.7%和33.6%降至9.87%、2.91% 和8.9%,而蛋白质氮含量在所有情况下均增大f2』】。Clyde F. English等从发酵烟叶上分离出嗜热细菌,包括Bacillus Subtilis,Bacillus coogulans,Bacillus megaterium,Bacillus cir— culans,这些菌株单独或混合用于烟叶,都可产生宜人的香 气。进一步的分析表明,随着微生物的生长,烟叶的总糖和 还原糖含量降低,DH值提高1221。Koiwai等研究表明,在雪茄 烟叶中接种从烟叶中分离出的细菌菌株,尽管总氮含量未 发生明显变化,但游离氨基酸的含量则发生了显著的变化, 游离氨基酸有利于改进烟叶的香气_2]】。Izquierd0 Tainav0 A. 等人发现,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(Micr0cocc )或芽孢杆菌属(Bacil一 )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 。V.L. Geiss报道微球菌和纤维单胞菌(CellMfomovl ̄ls sp.)可降低发 酵烟叶中的盐,并且纤维单胞菌还可降低烟碱,改善烟 叶品质 。韩锦峰等将分离筛选到的几株优势菌混合配制 成生物制剂,喷洒于复烤后未发酵烤炯烟叶上,结果发现微 生物制剂可加速烤炯发酵,提高发酵烟叶品质,同时具有抑 制烟叶霉变的作用[91。谢和等从烤烟上分离一株枯草芽孢杆 菌,将其喷施于烟叶上发酵,结果表明,发酵后的烟叶青杂 气基本消除,刺激性有所降低,烟叶质量得到一定程度的提 高闭。邱立友等从烤烟烟叶表面分离选出3株菌株接种于 烟叶表面进行人工发酵,结果表明发酵后的烟叶的过氧化 物酶、淀粉酶和蛋白酶活力均有大幅度提高,对加快发酵过 程中烟叶内物质的分解与转化,提高烟叶品质是有利的 1。 马林将M11、M14、M18 3种微生物悬液和蛋白酶接种于低 在白肋烟晾制初期喷洒在烟草表面,结果表明,菌剂对烟叶 化学成分和评吸品质均有一定影响,其中对烟碱含量作用 最为显著,最高可降低54.22%_3】】。李雪梅等从烟叶叶面和 植烟土壤中分离到降解烟碱微生物18株,经初筛和复筛后 得活性较高的菌株Nic22,采用其粗酶液对上部烟叶进行处 理,结果表明,经酶液处理可明显减轻杂气和刺激性,抽吸 品质得到显著提高 。阮祥稳等对生香酵母Y1022产酯条 件进行了研究,确定了酵母的优化培养基配方,并喷洒后评 吸,结果显示,喷洒后的卷烟能有效地改善和修饰烟气,提 高香气质量,对提高卷烟的总体质量作用明显_3]l。 3.3在烟丝上的应用 布朗与威廉森烟草公司利用假单 胞杆菌( eudomon傩口utid) ̄烟草中的烟碱进行降解,发现 用假单胞杆菌液对白肋烟和烤烟的混合烟丝(1:1)处理18 h后,烟碱含量从2.00%降至0.85%,每支卷烟的烟碱含量 从1.58 mg降至0.98 mgI ̄t。陈福星等将分离得到的4种优 势菌种处理烟丝,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[81。罗家基等从烟叶中分离4种不同的优势 菌种加以液体培养,将菌液喷洒在未加香的烟丝上,发酵后 发现,微生物发酵后的烟叶烟香、吸味提高,色泽好转,发酵 时间缩短㈣。任军林等在烟丝中施加一定浓度的高活性微 生物转化酶,贮存2 h以上,结果表明,施加后的烟丝,香气 增加,刺激性和杂气减轻,卷烟感官质量提高㈣。马林等从 土壤中筛选一株节细菌属细菌,将其菌液和酶液喷洒到烟 丝中,各培养7 d和2 d,其烟碱降低了15.2%和22.1% 。 此外,除了以上3阶段,还可以在烟叶储藏期施加微生 物及制剂,既可以提高烟草品质,又可以防止霉变的发生。 比如Jusikui报道烟叶储藏期接种一种细菌悬浮液可提高 烟叶香气;Inglixv报道用枯草芽孢杆菌(Bacillus Subtili )的 3个菌系和芽孢杆菌(Bacillus sp.)另一个种的一个菌株,采 用单独接种或混合接种于储藏期烟叶,烟叶香气明显提高; Wentiligy等人研究发现,酵母菌有些菌株接种烤后储藏期 烟叶上,3 d后可诱发烟叶产生诱人的香气[371;李梅云等利 用筛选的防烟叶霉变菌株JMB142抑制烟叶霉变,并使用 正交试验得出此菌株的最佳培养条件 。 4结语 微生物资源丰富,可以利用烟叶发酵中大量微生物参 与活动这一特点,根据烟叶本身化学组成成分,从烟叶、植 烟土壤、制烟车间等环境中选育能够有效降解烟叶中影响 吸食品质的纤维素、蛋白质、果胶等大分子物质的有益微生 (下转第600页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 安徽农业科学 2008生 时,贵烟4号烟叶单位面积产值最高。从产量、均价、产值综 合考虑,施氮量为97.50 kg/hm 、密度为15 630株/hm2(行 距1.20 m,株距0.53 m)、留叶数为21.0片/株时较为理 片/株,该试验结果说明,生产上的施氮量偏高、密度偏少、 留叶数偏少,这是导致植株过旺、叶片宽度过大、叶形不理 想,叶片太皱、株型偏父本,原烟颜色不够鲜亮的主要原因。 想,可实现烟叶产量2 474.85 kg/hITI:、均价8.68元,k 产值 21 481.65元/l1m 的目标。 参考文献 [11刘仁祥,徐伟,冯勇刚.烤烟新品系——品4选育初报『J].山地农业 度、留叶数分别为112.50 kg/hm2、14 250株/hm 、18.0~20.0 (上接第589页) (3 产上种植贵烟4号一般采用的施氮量、密 [21塞 蓄 翼 6)次:3饱59和-36D3一.最优设计lJ].山东农业科学,1989(2): 46—49 ~ Augsburg:Land Wirts Chaftilicher and Technischer Bezichung, 物,制备成菌剂,在烟草发酵中施加,能使这些难以降解的 大分子物质通过微生物转化及化学反应,形成各类有利于 [161 ,李天飞,汪安云.白肋烟内生细菌的分离鉴定及降低N一亚 硝胺含量研究【J1.微生物学报,2004,44(4):422—426. 提高烟草品质的小分子物质,从而促进烟草内在化学成份 油、炯碱、及物理性能的改变,氮亚硝胺类化合物等物质被分解转化。同时,有益 在微生物的降解转化作用下,烟草中焦 【微生物通过拮抗作用抑制有害微生物的代谢活动及繁殖, 阻止有害物质产生,从而缩短烟叶的发酵时间,降低烟草中有害成分,提高烟叶香气,改善炯叶品质,抑制烟叶霉变,达 到降低生产成本、提高卷烟产品质量的目的。 今后,不仅要继续分离选育优良的微生物菌种资源,探 索其发酵工艺,试验其对烟草品质的影响,同时还要深入探 索研究此类微生物在烟草发酵过程中的自身代谢产物及代 谢产物与烟叶物质相互作用对吸食者的影响,提高卷烟的 吸食安全性。 垒卓 壮 爹哼x [1 J宫长荣,于建军.烟草原料初加工[M].北京:中国轻工业出版社,1993:1 83—237. 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