烟叶醇化发酵研究现状与展望

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云南农业大学学报 JournalofYunnanAgriculturalUniversity,2014,29(S1):221~227 ISSN1004-390X;CODENYNDXAX
DOI:103969/jissn1004-390X (n)2014S1042
http: //xbynaueducn Email:xb@ynaueducn
自然醇化 (也称自然发酵或陈化) 是一种最 温和的发酵方法。将初、复烤后的烟叶贮存在仓 库内,使之随着季节温湿度的变化而缓慢地进行 陈化,温度一般在 10~30℃之间,相对湿度一般 在 35% ~65%,需要 18~30个月[2~3]才能达到陈 化的要 求。 经 过 陈 化 后 的 烟 叶 颜 色 略 深、 均 匀, 多为橘黄色或橘红色,吸湿性下降,有浓郁的嗅 香,燃吸时 香 味 优 美 浓 郁,青 杂 气 基 本 消 失, 刺 激性减轻,燃 烧 性 改 善,品 质 得 到 明 显 提 高。 其 缺点是要求烟叶贮存周期较长、占用仓库大、占 压资金多、生产成本高,在多雨季节烟叶还容易 产生霉变。人工发酵是模拟自然发酵原理,通过 人为调节烟叶发酵时的环境温湿度来加速烟叶发 酵进程的方法,以便在较短时间内取得改善烟叶 品质的效果。一般温度控制在 45~58℃,相对湿 度 60% ~75%,发酵时间 12~26d[2-3]。采用人 工发酵的烟叶在颜色、香味和刺激性等方面的改 善程度逊于自然陈化烟叶,但较未发酵烟叶有较 显著的改善,同时能够节省时间,减少企业资金 的积压。但需要较高的温度和湿度,因而要消耗 大量的能量[4]。
2 烟叶发酵研究现状
关于烟叶醇化发酵的机理,有 3种不同学说:
氧化作用、微生物作用、酶催化作用。目前对烟 叶陈化技术的研究还比较粗浅,对烟叶陈化的机 理和标准,以及烟叶在储存过程中的物质变化与 卷烟香吃味改善、杂气及刺激性减少的关系缺乏 深入的研究[5-6]。 21 氧化作用
氧化作用假说最初是由苏联科学家涅斯列尔 和什列晋格在 1867年提出的[7]。认为烟叶中所含 的无机元素 (Fe,Mg等) 是引起烟叶发酵的催 化剂,烟叶发酵则主要是这些无机元素与空气中 的氧进行催化的氧化过程。朱大恒等[8]提出在有 氧条件下发酵烟叶的还原糖、总氮、烟碱、蛋白 质、总氨基酸、淀粉、多酚和类胡萝卜素含量的 下降幅度大于无氧条件下发酵的烟叶。在有氧条 件下烟叶中多酚和类胡萝卜素等含量均大幅度下 降,与无氧条件下发酵烟叶间差异达极显著水平, 说明发酵过程中氧气条件对烟叶主要化学成分的 降解和转化具有重要的作用。王晶晶等[5]的研究 得到了相似的结果。卓思楚等[9]研究了储存的烟 叶在不同氧气浓度下的防酶杀虫及醇化效果,得 出氧气浓度 4% ~6%为最有利于烟叶醇化质量的 氧气浓度。宫 长 荣 等[10]提 出,烟 叶 发 酵 中 加 入 250~500g/m3 的环氧乙烷 (1m3烟叶重 200kg, 具体应视烟叶等级、品质和水分大小决定用量), 可以加速烟叶发酵。经环氧乙烷快速发酵的烟叶, 其烟气中的烟碱和焦油含量均有不同程度的降低, 烟气较纯 净,杂 气 明 显 减 少,刺 激 性 明 显 减 弱。 范坚强[11]等为抑制烟叶在自然醇化过程中颜色过 度转深,对醇化烟叶进行了密封降氧醇化试验, 证明了密封降氧能在一定程度上抑制烟叶在醇化 过程中的酶促棕化反应,烟叶转深程度有所下降。 22 微生物作用
StatusandProspectofResearchFluecured TobaccoLeavesFermentation
LIUSiqi1,GongJiuling1,YANG Huanwen1,LIFolin1,CHENChangxin2,WANG Chao2
(1.CollegeofTobaccoScience,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China; 2.HongyunHongheTobacco(Group)Co.,Ltd.,Kunming650202,China)
收稿日期:2014-04-08 修回日期:2014-06-10 基金项目:中国烟草总公司云南省公司科技计划项目 (2013YN32),红云红河烟草 (集团) 有限责任公司科技项
目 (HYHH2012YL02)。 作者简介:刘思奇 (1989-),男,湖南祁东县人,硕士研究生,主要从事烟草栽培及生理生化研究。
在整个发酵过程中,烟叶表面存在着大量微 生物,其作用贯穿烟叶发酵的始终,对改善烟叶 品质起着重要的作用。微生物作用假说最初是由 小什列晋格提出来的,相继有许多学者对此进行 了研究探讨。越来越多的研究证明[12-14],发酵后 的烟 叶 有 某 些 优 势 菌 种 的 微 生 物 存 在, 即 使 在 70℃高温发酵中,烟叶表面仍有某些微生物的存 活。REID等[15]研 究 发 现, 在 发 酵 雪 茄 烟 叶 上 存 在大量的细菌和霉菌。细菌主要是巨大芽孢杆菌, 霉菌主 要 是 青 霉 和 曲 霉。TAMAYO等[16]从 西 班 牙烟叶分离到的微生物主要是芽孢杆菌和球菌。
Abstract:Wemadeaviewofthetypesoffluecuredtobaccofermentation,characteristics,mechanism, environmentconditions,pointsoutthatthephysiologicalandbiochemicalcharacteristicsoffluecured tobaccoleavesfermentationandresearchstatus.Theadvantagesanddisadvantagesofdifferentfermentation methodsandtechnicalmethodsofacceleratingtobaccofermentationwereanalyzed,thepossibledirectionof fluecuredtobaccoleavesfermentationinthefuturewereputforward:(1)applyingthemolecularbiological methodstothestudyofmicrobialdiversityoftheagingfluecuredtobaccoleavesinthefermentation,figure outspecificaromamechanism,soastoguidethepracticebetter; (2)optimizationofcompoundenzyme formula,theratiobetweentherationalallocationofvariousenzymes,exploreandimprovetheprocess measuresandconditionsoffluecuredtobaccoleavesenzymetreatment;(3)wideningandinnovatingideas offluecuredtobaccoleavesfermentationtechnologyresearch,activelycarryoutnewresearchwithwhichit isrelated. Keywords:fluecuredtobaccoleaves;fermentation;status;prospect
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云南农业大学学报 第 29卷
当年收获的初烤烟叶,不同程度地带有多种 品质缺陷,有青杂气和刺激性,香气质单调,香 气量不足,不宜直接用于制造卷烟,必须进行陈 化处理。烟叶自然醇化是卷烟工业提高产品质量 的一种初加工方法,也是卷烟加工中极为重要的 环节。良好的发酵工艺可改善烟叶的品质,提高 卷烟质量[1]。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
POUNDS等[17]分析了大量的烟叶样品,这些样品 中普遍存在着嗜热性酵母菌和细菌。谢和等[18]从 烤烟中分离到了细菌、放线菌和霉菌,但未发现 酵母菌。2007年 GIACOMO等[19]对意大利深色烤 烟的发酵进行了深入研究,分离出多种细菌和酵 母菌及少许乳酸菌,其中细菌为优势种群。细菌 有 Bacillussubtilis, Bacillusmojavensis和 Bacillus thuringiensis等几十种;真菌有 Debaryomyceshan senii和 Debaryomycesvanrifiae等 5种。 赵 铭 钦 等[20]以烤烟品种 NC89为试验材料,研究了陈化 期间烤烟叶片生物活性的变化,结果表明:烤烟 NC89在 0~17个月的陈化期间,陈化初期叶面微 生物的数量和种类分布较多,以后随着陈化时间 的延长而逐渐减少,生物活性随之降低;在烤烟 叶面微生物中,细菌占绝对优势,霉菌和放线菌 数量较少;细菌中芽孢杆菌属为优势菌群,曲霉 和青霉是霉菌的优势菌群,放线菌中以链霉菌为 主。与国外研究相比,国内从发酵烟叶上分离的 酵母菌很少,有些发酵烟叶上甚至检测不到酵母 菌的存在。但研究结果均表明,发酵烟叶表面微 生物群落多样性较丰富,其中以细菌群落为主, 细菌中又以芽孢杆菌居多。微生物在发酵过程中 改善烟叶品质主要体现在两个方面:降解不利于 烟叶的品质的大分子物质;产生有利于提高烟叶 品质的 小 分 子 物 质。IZQUIERDO等[21]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 (Micrococcus) 或 杆 菌 属 (Bacllus)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。陈福星等[14]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。谢和等[18]将枯草 芽孢杆菌应用于烤烟发酵过程,经过 45℃,65% 的相对湿度发酵 8d后,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,但对还原糖和精氨酸含量的变化影响显著。 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。
Email:liusiqi08101@163com 通信作者Correspondingauthors:李佛琳 (1969-),男,白族,云南剑川人,教授,博士,主要从事烟草生理生化及
农业信息技术研究。Email:Fordmail@163com;王超 (1967-),男,云南昆明人,硕士,高级工程 师,主要从事烤烟生产管理及烟叶原料工艺研究。Email:wangchao0333@sinacom
1 烟叶醇化发酵的种类以及特点
烟叶的醇化发酵是卷烟工业提高烟叶质量的 一个重要环节,烟叶的醇化发酵方法有自然醇化、 人工发酵、堆积发酵 3种[2]。在卷烟生产中,通 常运用自然醇化和人工发酵两种工艺处理方法, 堆积发酵主要应用于雪茄烟生产,分为堆垛发酵 法和装箱发酵法,在烤烟发酵中较少采用。人工 发酵和自然醇化是提高烟叶内在质量的重要环节, 两者对烟叶内质的影响程度相差较大,各有其优 缺点。
烟叶醇化发酵研究现状与展望
刘思奇1,龚玖零1,杨焕文1,李佛琳1 ,程昌新2,王 超2
[1.云南农业大学 烟草学院,云南 昆明 650201; 2.红云红河烟草 (集团) 责任有限公司,云南 昆明 650202]
摘要:对烟叶发酵种类、特点、机理、环境条件进行了归纳总结,分析了烟叶发酵烟叶品质变化特点及研究 现状、不同发酵方式的优缺点和各种加速烟叶发酵的技术方法,提出今后烟叶发酵研究的方向为: (1) 将分 子生物学的手段运用到陈化烟叶微生物多样性的研究中,弄清具体的发酵增香机理,以便更好地指导实践; (2) 优化复合酶配方,合理调配各种酶之间的比例,探索和完善烟叶酶处理的工艺措施和条件;(3) 拓宽创 新烟叶发酵技术研究思路、积极开展与之相关的新领域研究。 关键词:烟叶;发酵;现状;展望 中图分类号:TS444 文献标志码:A 文章编号:1004-390X (2014) S1-0221-07
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