微生物发酵制备烟用酸角浸膏的研究

微生物发酵制备烟用酸角浸膏的研究作者：吴明美李仙郑琳蒋美红
来源：《湖北农业科学》2020年第07期
摘要：对酸角浸膏进行微生物发酵，应用SPSS软件对发酵工艺进行优化。

卷烟加料试验表明，经过微生物处理后，在保留原有酸角浸膏柔和细腻香气的功能外，还能增加特殊的发酵香气，增加甜润感，降低刺激，对烟香的改善更加明显;发酵后的酸角浸膏挥发性成分种类和含量增加。

关键词：微生物发酵;酸角浸膏;卷烟加料;化学成分
中图分类号：TQ657+.4文献标识码：A
文章编号：0439-8114（2020）07-0180-04
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2020.07.036
Abstract： The extract of Tamarindus indica L. was carried out by method of microbial fermentation，and the fermentation process was optimized with SPSS Software. The fermentative extract was applied in cigarette as a flavor. The research result showed that after microorganism treatment，the special fermentation aroma was increased. Besides soft and delicate aroma，the sweetness was increased，the stimulation was reduced，and the improvement of tobacco aroma was more obvious. The species and content of volatile components increased.
Key words：microbial fermentation; the extract of Tamarindus indica L.; cigarette casing; volatile composition
酸角（Tamarindus indica L.），又称酸豆、罗望子，为苏木科（Caesalpiniaceae）酸豆属（Tamarindus）的一种常绿大型乔木，为单属单种植物[1]。

酸角花、叶、果均可食用，成熟果肉、幼叶和花中均富含钙、磷、铁、维生素A、硫胺素、核黄素、烟酸和抗坏血酸[2]，其中以果肉营养价值较高[3-5]，含有丰富的还原糖、有机酸、氨基酸及各种矿物质[6，7]，常被加工成酸角饮料、果露等，在食品、保健品行业得到广泛应用[8-10]。

在烟草行业中，酸角浸膏是较为常用的香精原料，一般采用单一溶剂进行萃取和浓缩得到;也有用超临界CO2流体萃取酸角挥发油用于卷烟加香，以及提取酸角种子多糖用于再造烟叶粘合剂的报道。

根据文献报道，酸角果实中，糠醛、苯乙醛和5-甲基糠醛等芳香成分能够明显增加烟香，有机酸能够降低刺激和改善口感，还原糖具有柔和烟气等作用[11，12]，但其果实中也含有蛋白质、果胶等对感官不利的成分。

为实现酸角在烟草中的最佳利用，本研究对酸角浸膏进行微生物发酵处理，得到一种酸角发酵香料。

微生物制备的香料是以天然原料为起始物，使用发酵技术、酶技术产生的香料也属于天然香料，且其具有生产周期短、不受气候影响、反应条件温和、产品分离后形成的“三废”少、对环境友好等多种优点[13]。

有文献报道，经过发酵处理后的提取物，能明显改善卷烟的抽吸品质[14-16]。

本研究采用微生物發酵技术对酸角浸膏进行处理，对处理前后的酸角浸膏进行卷烟加料试验，并进行化学成分分析。

1材料与方法
1.1仪器与材料
仪器：HP6890/5973型GC/MS分析仪（美国Agilent公司）、恒温培养箱（湖北黄石市医疗器械厂）、电子天平（瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司）。

材料：酸角浸膏由云南瑞升烟草技术（集团）有限公司制备，菌株为实验室保存的菌株
V3，紫云成品烟购买于超市。

1.2种子液
接种子液时培养基∶甘油保存菌液=1 000∶1，接种后于37 ℃、185 r/min条件下培养16 h。

用紫外分光光度计检测OD值[17，18]，用空白LB培养基做对照，在600 nm测种子液吸光值，OD=1.5～3.0。

1.3酸角浸膏发酵处理
称取100 g酸角浸膏，加入300 g水，在121 ℃下高压灭菌20 min，放至常温后，在无菌条件下按酸角浸膏∶种子液=1 000∶1（质量比）接入菌液。

接种好的酸角浸膏放入摇床中，37 ℃、180 r/min条件下发酵24 h。

将发酵好的酸角浸膏过滤后浓缩成相对密度为
1.373±0.008，即得酸角浸膏。

1.4酸角浸膏的挥发性成分分析
同时蒸馏萃取：取烟叶粉末25 g放入蒸馏萃取装置一端的500 mL圆底烧瓶中，加入250 g水，用电热套加热，装置的另一端为盛25 mL二氯甲烷的100 mL圆底烧瓶，用60 ℃水浴加热，同时蒸馏萃取2 h。

二氯甲烷萃取液用无水硫酸钠干燥，置于4 ℃保藏柜放置，过滤，滤液倒入浓缩瓶中用Vigreux柱浓缩至约1 mL，浓缩液用于GC/MS分析备用。

GC/MS条件：毛细管柱HP-5MS（30 000 mm×0.25 mm×0.000 25 mm）;进样口温度240 ℃;载气He，1 mL/min;程序升温50 ℃（1 min）→8 ℃/min→160 ℃（2 min）→8 ℃/min→260 ℃（15 min）;进样量1 μL，分流比20∶1;传输线温度280 ℃;电离方式EI，电离能量70 eV;离子源温度230 ℃;四级杆温度160 ℃;质量范围35～455 aum，溶剂延迟时间2 min。

1.5酸角浸膏在卷烟中的加料试验
取22 ℃、60%相对湿度条件下平衡48 h后的空白烟丝若干份40 g份，分别称取0.01、0.02、0.04 g发酵酸角浸膏（相对于烟丝用量分别为0.025%，0.050%，0.100%），用猴头喷雾
器均匀地添加到烟丝中，然后在22 ℃、60%相对湿度条件下平衡48 h，请评吸小组进行评吸。

对照为添加相同质量蒸馏水的烟丝制备的卷烟。

2结果与分析
2.1工艺优化
以发酵工艺中的3个关键单因素即发酵时间、初始浸膏稀释倍数、接种量为单因素考察对象，以抽吸分数作为考察指标，采用SPSS[14-16]软件中的正交试验设计对发酵工艺进行优化。

2.1.1正交试验结果的直观分析表2结果表明，根据极差值R的大小，各因素对发酵酸角浸膏的感官评吸程度的影响排序为发酵时间（C）>接种量（B）>浸膏稀释倍数（A）。

根据平均评吸分数K的大小，可以看出稀释倍数、接种量和发酵时间分别为A2、B3和C3时，评吸分数最高。

因此可以确定最佳工艺为A2B3C3，即稀释倍数为3倍，接种量为0.15%，发酵时间为36 h。

2.1.2正交试验结果的方差分析和多重比较方差分析结果表明，A、B、C均影响极显著（P<0.01）。

由表2和表3可知，方差和极差的分析结果一致。

多重比较结果表明，A1和A3之间差异不显著（P>0.05），其余水平之间差异极显著（P<0.01）。

B各水平之间差异显著（P<0.05），C各水平之间差异极显著（P<0.01）。

因此可以确定最佳工艺为A2B3C3，即稀释倍数为3倍，接种量为0.15%，发酵时间36 h。

按照最佳工艺的提取条件进行试验验证，最后的评吸分数为87.68，试验验证准确。

2.2发酵酸角浸膏的感官评价结果
由表7可知，普通酸角浸膏在卷烟中具有柔和细腻香气，增加烟香，改善刺激和余味的作用，添加量在0.05%左右较合适。

经过微生物处理后，在保留酸角特有的功能基础上，还能增加特殊的发酵香气，增加甜润感，降低刺激，对烟香的改善更加明显。

2.3挥发性成分分析
对两种酸角浸膏进行挥发性成分检测，其检测结果见图1、图2和表8。

两种浸膏在挥发性成分上有一定的差别，未发酵浸膏共鉴定出37种化学成分，发酵浸膏中鉴定出46种化学成分。

其中，对烟草有正面效果的醛类致香成分如糠醛、5-甲基糠醛[19，20]等经发酵后含量显著提高。

3结论
通过微生物发酵手段取得的酸角浸膏，在保留酸角特有的功能外，还能增加特殊的发酵香气，增加甜润感，降低刺激，对烟香的改善更加明显。

致香成分分析表明，经过微生物发酵后，挥发性成分的种类和含量明显增加，其中糠醛、5-甲基糠醛等烟草中的致香成分增加明显。

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