生物酶和微生物技术改善烟叶香气的研究进展

生物酶和微生物在烟叶醇化发酵过程中发挥着重要作用。目前,利用生物酶和微生物技术提高烟叶品质、改善烟叶香气,已成为烟草行业关注的热点。利用酶制剂处理烟叶可以降解烟叶的蛋白质、果胶、纤维素等生物大分子,以达到提高烟叶品质和改善烟叶香气的作用。利用微生物对烟叶进行发酵可以有效调整和改善烟叶内部化学组分的比例,增加烟叶中的香气物质。综述了生物酶和微生物技术在烟叶产香发酵中的研究进展及其在烟叶发酵机理及增香技术中的应用,重点阐述了微生物和生物酶提高烟叶香气、改善烟叶品质以及降解烟叶中蛋白质、淀粉、果胶、纤维素等大分子物质的研究现状,分析了目前微生物和生物酶在实际应用中存在的问题,以期为今后使用生物酶和微生物技术改善烟叶香气提供理论依据。     

烟叶微生物及其在烟叶发酵和醇化中的作用研究进展

微生物在烟叶发酵和醇化过程中具有十分重要的作用。本文综述了烟叶微生物概况及其在烟叶发酵和醇化中的应用和研究进展。主要介绍了烟叶微生物的区系划分、烟叶发酵和醇化过程中微生物动态变化以及外源添加微生物的应用方法。阐述了微生物在缩短烟叶发酵和醇化周期、改善烟叶品质、降低烟叶有害物质和提高烟叶安全性等方面的研究应用成果。最后,对该领域今后的研究方向提出了展望。     

烟叶表面微生物及其应用*

利用微生物发酵技术改善烟叶品质,是目前国内外学争相研究的课题。在发酵过程中有微生物、酶及化学物质的协同作用,诱发一系列与香气物质变化有关的生化反应。其中微生物贯穿烟叶发酵始终,对烟叶品质起重要作用。人为的将微生物用于烟叶发酵是提高烟叶品质、改善烟气特性的新途径,给予烟叶自然、醇和芳香,减少苦涩气味,改善余味。基于以上目的,中综括烟叶微生物种类及应用概况,试图将微生物资源广泛应用于烟叶发酵,诱发烟叶内与香气物质转化有关的生化代谢途径,达到改善烟叶品质和增进烟叶香气目的。     

糊米汁对烟叶发酵过程中微生物的影响

研究了糊米汁对烟叶发酵过程中微生物种群及种群数量的变化,初步了解了糊米汁对烟叶微生物的影响。通过添加糊米汁的培养基对烟叶微生物进行液态培养和固态培养。结果表明:在糊米汁堆积式发酵与糊米汁培养基中,糊米汁对烟叶的好氧细菌、厌氧细菌都有非常明显的抑制作用,糊米汁用量越多,抑制作用越明显;但是在普通培养基中施加糊米汁,却对霉菌和酵母没有明显的抑制作用。糊米汁只在烟叶堆积式固态发酵过程中表现出抑制霉菌和酵母的作用,说明糊米汁抑制微生物生长的机制主要是它具有黏性,施加到烟叶中会使烟叶相互粘结,阻碍了O2的传递进而抑制了霉菌和酵母的生长。     

固态发酵降低上部低次烟叶中淀粉及蛋白质的含量

利用固态发酵的方法降低上部低次烟叶中淀粉和蛋白质的含量,并对发酵过程中的厌氧细菌和酵母的数量进行检测。采用单因素和正交试验对固态发酵的条件进行优化,结果表明:各因素对发酵上部低次烟叶影响显著性主次次序依次为发酵时间(C)、发酵温度(A)和发酵水分质量分数(B),固态发酵的最佳条件为A2B2C3,即温度45℃、水分质量分数50%、发酵时间9 d。在该发酵条件下,上部低次烟叶的淀粉降解率为20.41%,蛋白质降解率为12.35%。通过固态厌氧发酵的方法可取得较好的、短期内快速降解上部低次烟叶中淀粉和蛋白质含量的效果。     

基于宏基因组测序的烟叶表面微生物多样性分析

对来源于不同地区和不同叶片部位的7种烟叶样品,利用宏基因组测序技术,鉴定其表面微生物,通过OUT聚类分析、韦恩图分析、物种注释等进行微生物多样性分析,获得陈化烟叶表面的优势菌。结果显示,芽孢杆菌属菌株,主要是蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)在陈化烟叶中为主要优势菌,对提高陈化烟叶的品质具有一定功能;假单胞菌属是烟叶样品中另一较多的类群,这一大类的细菌有生物防治、微生态调节等较多的生物功能。本研究获得的烟叶表面优势菌种在烟叶陈化发酵过程中的应用,对于提高烟叶品质具有一定的应用意义。     

微生物改善烟叶品质研究进展

从微生物缩短烟叶发酵时间、降低烟叶有害成分、增加烟叶香气等方面概述了微生物在改善烟叶品质方面的研究进展,并对其在烟叶上的应用前景作了分析。     

微生物对烟叶蛋白质含量的影响

经菌株不同浓度、不同菌株、及同浓度不同菌株的等量组合处理过的烟叶放置一段时间未经发酵与发酵后对蛋白质检测,结果表明降解K326中部碎烟叶蛋白质的处理中Y菌株106浓度降解率最高,为18.81%;处理烟叶发酵后,降解率最高的处理是S5菌株107浓度,高达24.46%。K326上部碎烟叶处理后检测结果表明,对蛋白质降解率最高的处理是Y与S8混合,降解率为8.98%;K326上部碎烟叶处理发酵后检测结果表明,S8菌株108浓度处理降解率最高,达24.09%,其次为S5菌株108浓度处理降解率达23.48%。整叶处理结果表明S8降解蛋白质效果最好,降解率达5.17%;整叶处理烟叶发酵后检测S5对烟叶降解率最高,为5.17%。     

光质对烟叶光合特性、类胡萝卜素和表面提取物含量的影响

以烤烟云烟87为材料,在烟株团棵期和打顶期用透光率相近的有色薄膜分别对其进行遮光处理直到采收结束,研究光质对烟叶光合特性、类胡萝卜素和表面提取物含量的影响.结果表明:烟叶生育前期各光质的整体光合性能依次为红光＞自然光＞白光＞蓝光＞黄光,后期蓝光的作用逐渐凸显.烤后烟叶β-胡萝卜素和叶黄素含量之间呈极显著正相关,且β-胡萝卜素含量明显高于叶黄素含量.团棵期增加红光,打顶期补充蓝光,有利于提高烤后烟叶β-胡萝卜素和叶黄素含量.光质对腺毛分泌物中的β-西柏三烯二醇影响最大,对降茄二酮影响最小.烷烃类蜡质成分中的三十一烷、三十三烷和异三十三烷含量受光质影响较大,异三十二烷和二十九烷含量受光质影响较小.相对于腺毛分泌物和烷烃类蜡质而言,光质对新植二烯影响较小.黄膜处理烤后烟叶的腺毛分泌物及其降解产物总量最高,光质对新植二烯和烷烃类蜡质含量的影响存在多种变化.红光和蓝光对烟叶表面提取物的影响效应主要表现在烟株生长前期,黄光和白光的影响效应主要体现在烟株生长后期.烟株生长前期增加红光比例,有利于增加烤后烟叶新植二烯和烷烃类蜡质成分积累;烟株生长后期补充黄光光质有助于提高烤后烟叶腺毛分泌物含量和表面提取物总量.     

耐高温菌的分离及在固态发酵上部烟叶中的应用

从上部低次烟叶中筛选出耐高温淀粉酶产生菌GW-2和耐高温蛋白酶产生菌GW-3,通过对菌落的形态观察、16S rRNA的鉴定和同源性分析,初步确定GW-2为解淀粉芽胞杆菌,GW-3为枯草芽胞杆菌。对上部低次烟叶进行双菌种固态发酵,并优化发酵条件,最佳发酵条件:GW-2菌悬液(OD600=1)接种量为7.5 m L/g,GW-3菌悬液(OD600=1)接种量为10 m L/g,物料填充度为500 m L三角瓶中装50 g烟叶干基,当烟叶发酵水分质量分数为45%时,48℃发酵5 d。在该发酵条件下,上部低次烟叶的淀粉降解率为22.33%,蛋白质降解率为16.74%。烟叶淀粉和蛋白质的质量分数较大幅度下降,其含量指标接近优等烟叶的含量。该发酵方式比传统的贮存式烟叶发酵大大缩短了发酵时间。     

防烟叶霉变菌株对烟叶霉变的影响

为有效防止烟叶霉变,采用平板对峙培养的方法,就3个防烟叶霉变菌株对霉变菌的抑制作用进行了研究．结果表明,JMBl42、B112、B329对供试霉变菌皆表现出一定的抑制作用,对不同霉变菌的平均抑制率分别为51．6％、52．9％、53．7％．3个防烟叶霉变菌株分别以每mL 10^7、10^8、10^9 cfu(colony当当forming unit)13个浓度单独处理和每mL10。cfu浓度混合处理烟叶,结果表明,JMBl42菌株每mL10,cfu处理浓度效果最好,与对照差异极显著,其次为B112菌株每mL10^8cfu处理浓度,但它与对照差异不显著,B329菌株处理效果最差,混合施用结果与对照差异不显著．由此确定JMBl42菌株每mL10^9cfu处理浓度为仓储烟叶防霉变最佳处理参数、     

农药对烟草AM真菌接种效应的影响

AM真菌能与烟草根系形成良好的共生关系,促进宿主生长,提高烤烟品质和产量,施用农药是否会影响AM真菌对烟草的接种效应,尚无定论,本研究用AM真菌Glomus mosseae对烟草植株进行接种,按正常施用量喷施不同种类的农药,通过对AM真菌侵染率,烟草根系活力,土壤孢子数量等的测定。研究喷施农药对AM真菌接种效应的影响。以便为菌根化烟草生产提供依据。     

Nicotine degradation enhancement by <Emphasis Type="Italic">Pseudomonas stutzeri</Emphasis> ZCJ during aging process of tobacco leaves

Nicotine is a key harmful component of tobacco and cigarettes, and the development of low-nicotine cigarettes is of increasing importance in the market. The objectives of this study are to isolate native nicotine-degrading strains and evaluate their feasibility for nicotine reduction during the aging (or fermentation) of tobacco leaves. A novel nicotine-degrading strain was isolated and identified as Pseudomonas stutzeri ZCJ based on its 16S rDNA sequence and morphological-biochemical characteristics. In submerged cultures, P. stutzeri ZCJ could tolerate 4.5 g/L nicotine and completely degrade 1.5 g/L nicotine within 24 h at 37°C and pH 7.4. The addition of glucose (1 g/L) could improve nicotine degradation by P. stutzeri ZCJ in submerged cultures. After submerged culturing, the cell suspension of P. stutzeri ZCJ could be utilized to improve nicotine reduction in tobacco leaves during solid-state fermentation. The nicotine content of tobacco leaves decreased by as much as 32.24% after 7 days of solid-state fermentation by P. stutzeri ZCJ, suggesting the industrial application potential of the native strain to enhance nicotine degradation during the aging of tobacco leaves.     

一株产木聚糖酶的蜡样芽孢杆菌对雪茄烟叶成分及发酵产物的影响

雪茄烟叶中的半纤维素在叶脉及叶片韧性等特性中发挥重要作用,烟叶叶脉较粗,半纤维素含量过高,导致雪茄烟叶韧性较差,可用性变差.本实验室前期筛选到一株产木聚糖酶的蜡样芽孢杆菌,该菌株对烟碱有较好的耐受性,利用液态发酵方法研究菌株以雪茄烟叶为营养源产木聚糖酶的最佳发酵条件,并对最佳发酵条件下菌株降解烟叶中半纤维素的效果进行测...     

Some virus and virus-like diseases of tobacco,tomato, papaya,and rubber tree in vietnam and cambodia

In Vietnam a green strain of tobacco mosaic virus was isolated having TIP 89°C (10 min) and causing systemic necrosis in tobacoo ‘Xanthi-nc’ and sometimes also inDatura stramonium. In symptomless tomato plants an elongated virus belonging apparently to the Carlavirus group (NL 630 nm) was found. In papaya trees showing severe symptoms of mosaic and/or ringspot elongated virus particles (NL 730 nm) were observed; this virus being apparently a member of the Potyvirus group, resembled as far as its symptoms in papaya are concerned, the papaya ringspot or the distortion ringspot. In Cambodia some young rubber trees showed malformed leaves (esp. edges and veins) with yellow discolorations along the veins. Such leaves contained elongated virus-like particles (rigid or slightly flexible) of various length (60 to 880 nm), so that their normal length (NL) could not be established precisely. Particles 120 to 150 nm long occurred very frequently.     

不同酶制剂对烤烟上部叶化学成分、游离态和糖苷结合态中性香气成分的影响

为研究酶制剂对烤烟上部叶品质提升的影响,以中烟100为材料,采用烘烤前叶面喷施酶制剂的方法,分析了不同酶制剂对烤烟上部叶化学成分、游离态和糖苷结合态中性香气成分的影响。结果表明：不同酶制剂能不同程度的降低烤烟的蛋白质含量,改善烟叶化学成分,提高游离态和糖苷结合态中性香气成分的含量;喷施酶制剂对烟叶蛋白质、总糖、还原糖、总氮均有显著的影响,而对烤烟钾、氯的影响则未达到显著水平;混和喷施酶制剂相对于单独喷施酶制剂对烟叶品质的影响更显著。     

Effects of soil, climate, and their interaction on some neutral volatile aroma components in flue-cured tobacco leaves from high quality tobacco planting regions of Hunan Province

A pot experiment with the soils from Yongzhou, Liuyang, and Sangzhi, the high-quality tobacco planting regions of Hunan Province, was conducted to study the effects of climate, soil, and their interaction on some neutral volatile aroma components in flue-cured tobacco leaves. The contents of test neutral volatile aroma components in the flue-cured tobacco leaves were of medium variation, and the variation intensity was decreased in the order of dihydroactinolide, damascenone, furfural, total megastigmatrienone, and beta-ionone. Climate, soil, and their interaction affected the neutral volatile aroma components in different degrees. The furfural content was most affected by climate, the damascenone content was most affected by climate and by soil, the total megastigmatrienone and beta-ionone contents were most affected by the interaction of soil and climate, while the dihydroactinolide content was less affected by soil, climate, and their interaction. The contribution of climate, soil, and their interaction to the contents of the five aroma components was 40.82%, 20.67%, and 38.51%, respectively. During different growth periods of tobacco, different climate factors had different effects on the neutral volatile aroma components. The rainfall, cloudiness, and mean air temperature at rooting stage, the diurnal temperature amplitude, sunshine time, and evaporation at vigorous growth stage, and the rainfall, evaporation, and mean air temperature at maturing stage were the top three climate factors affecting the contents of the neutral volatile aroma components in flue-tobacco leaves. For the soil factors, the available potassium, available phosphorus, and pH were the top three factors affecting the contents of the five components.     

产香细菌的筛选及产香特性分析

醇化烟叶作为巨大的微生物库,具有极其可观的研究和应用价值。本研究应用模拟烟叶生长环境的烟叶浸提物培养基筛选产香细菌,并分析所筛选菌株发酵烟叶的产香特性,用于研究其在烟叶醇化中提升烟叶香味的可行性,同时探究该微生物用于生产天然香料的可能性。实验结果表明:通过烟叶浸提物培养基筛选出一株细菌HD-40,该菌可发酵烟叶可产生明显奶香味;经生理生化和分子生物学鉴定,初步表明该菌属于甲基营养型芽孢杆菌;进一步,利用该菌株发酵处理烟叶,并将发酵液萃取后GC-MS检测,与未经菌株处理的发酵液对比,其所含的酯类、醛类、酸类等对香气有贡献的成分明显增加,特别是其中3-羟基-2-丁酮的比例可高达60%以上。HD-40可发酵烟叶产生明显的奶香味,其不仅在烟叶醇化方面,用于提高烟叶香气、改善烟叶吸味等,还可在制备天然香料香精方面均有着很好的应用前景。