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。     

烟草调制期间微生物研究进展

烟草调制期间,烟叶上的微生物对烟叶产品质量具有重要影响.从微生物的主要类群、变化动态、对烟叶品质的影响及其控制利用等方面进行了阐述.     

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。     

烟碱的微生物降解研究进展

烤烟叶面微生物类群有细菌、放线菌、霉菌和酵母菌,它们在烟叶生长、调制、陈化、加工和贮存过程中对烟叶质量产生很大的影响。就烟草生长至加工过程中微生物菌群动态变化及微生物在降解烟叶烟碱上的应用作了概述,分析了微生物降烟碱的应用前景。     

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。     

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。     

微生物代谢尼古丁的研究及其应用

尼古丁是烟叶中最主要的生物碱,也是影响烟叶品质的重要因素,其含量过高不但影响吸食的安全性,而且对环境也会造成危害.有些微生物能在烟叶醇化过程中代谢尼古丁,降低尼古丁的含量,而不影响烟叶原有的品质,并降低其对人类健康的危害.因此,尼古丁降解微生物有着非常好的应用潜力.本文综述了国内外尼古丁代谢微生物的种类、代谢途径、酶学研究、遗传研究以及相关应用研究的进展情况,展示了微生物方法和技术在处理烤烟尼古丁中的应用前景.     

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。     

烟叶陈化过程可培养微生物的生态功能

【背景】烟叶陈化涉及多方面因素的相互作用。【目的】研究烟叶表面可培养微生物群落结构、功能和化学成分之间的联系。【方法】以储存于贵阳库、坛厂库、茅台库的烟叶为研究对象,分别对不同陈化时间的烟叶样品进行微生物分离,采用rDNA条形码技术对微生物优势菌株进行物种鉴定,利用FAPROTAX和FUNGuild数据库分别对细菌和真菌进行功能注释,并结合主要化学成分进行相关分析。【结果】243个烟叶样品中共分离到189株优势细菌菌株和229株优势真菌菌株,其中细菌以芽孢杆菌属(Bacillus)为优势种群,真菌以曲霉属(Aspergillus)和青霉属(Penicillium)为优势种群。随着陈化时间的延长,优势种群和优势功能类群比例逐渐降低,主要化学成分与微生物群落变化呈显著相关关系。【结论】微生物功能群通过结构变化推动烟叶陈化进程,同时陈化过程中主要化学成分的变化影响了微生物群落的组成与功能。     

烟叶陈化过程细菌群落演替特征

仓储生态因子和烟叶化学成分的改变直接影响烟叶微生物群落结构和功能。以储存在贵阳库(GY)、坛厂库(TC)及紫云库(ZY)的云南保山C3F烟叶为研究对象,对不同陈化时间(0、6、12、18、24个月)的烟叶样品提取微生物总DNA,利用Illumina Hi Seq平台对细菌的16S rRNA V4区进行高通量测序,并结合主要化学成分分析,以期揭示烟叶陈化过程中细菌群落演替规律及其与烟叶化学成分间的作用关系。研究结果表明,烟叶细菌群落以假单胞菌属、鞘氨醇单胞菌属、寡养单胞菌属、芽孢杆菌属为优势属;随陈化时间的增加,细菌优势群落呈现出变形菌门和厚壁菌门间消长变化的趋势,陈化后期芽孢杆菌(厚壁菌门)优势度明显增强;烟叶陈化过程中,细菌优势功能群变化与化学成分逐级降解间呈显著的相关关系,主要表现为由降解糖类菌群向降解淀粉类菌群,再向降解纤维素类菌群变化的趋势;其中,影响菌群演替的关键因素是水溶性总糖和纤维素。研究结果揭示了在烟叶陈化过程中存在显著的细菌群落演替特征,加深了对烟叶陈化机制的理解,为微生物调控烟叶陈化过程提供了科学依据。     

烟蒜轮作与套作对烤烟产量及根际土壤磷组分的影响

通过大田小区试验,研究烟蒜轮作、套作对烤烟产量和土壤不同形态磷的影响.结果表明： 烟蒜轮作、套作下烤烟产量和上中等烟比例较烤烟单作显著提高,下部叶成熟期根际土壤有效磷含量分别是烤烟单作的1.3和1.7倍.不同种植方式根际和非根际土壤无机磷组分含量均以O-P和Fe-P含量最高,Ca₂-P和Al-P次之,Ca₈-P和Ca₁₀ -P含量最低.与烤烟单作和烟蒜套作处理相比,烟蒜轮作在上部叶成熟期根际土壤Ca₂-P含量最低,Ca₈-P在下部叶成熟期含量最低,Ca₁₀-P含量在中部叶成熟期最低.烟蒜轮作和套作在下部叶成熟期和中部叶成熟期根际土壤Al-P含量分别是烤烟单作的1.6和1.9倍、1.2和1.9倍.烟蒜轮作和套作根际土壤O-P含量均显著低于烤烟单作.烟蒜轮作较烟蒜套作更能活化土壤中难溶的O-P、Ca₁₀-P和高稳性有机磷,提高烤烟产量和中上等烟比例.     

Studies on Leaf Surface Lipid of Tobacco I. Changes in Leaf Surface Lipid and Duvatrienediol during Growth,Senescence and Curing of Tobacco Leaves

Duvatrienediol is a diterpene specifically occurred in tobacco plants and thought to be a precursor of tobacco aroma. Green tobacco leaves contained 0.2~1% of duvatrienediol per dry weight and it was corresponded to 30~60% of leaf surface lipid. Leaves on upper stalk position contained more of leaf surface lipid and duvatrienediol. In leaves on each stalk position, leaf surface lipid and duvatrienediol contents increased with leaf growth and decreased by over-maturation. Production of leaf surface lipid and duvatrienediol was affected by soil conditions or applied amount of nitrogen fertilizer. Both leaf surface lipid and duvatrienediol were decreased during curing of tobacco leaves, but the change in the latter was more drastic. Comparing to leaf surface lipid, changes in cytoplasmic lipid were less during growth and senescence of tobacco leaves.     

硅对土壤-烟草系统中铅迁移及形态分布的影响

通过盆栽试验,以烟草为对象,研究了硅对土壤 烟草系统中铅的迁移以及土壤、烟草中铅形态分布的影响.结果表明： 施硅使非根际土壤可交换态铅向铁锰氧化物结合态转化,使根际土中交换态铅向铁锰氧化物结合态和残渣态转化,降低了土壤中铅的植物有效性与迁移性.施硅显著提高了烟草根部和叶部的生物量,显著降低了烟草铅的总吸收量和烟草各器官的铅含量,其中烟草铅的总吸收量降低了6.5%～44.0%,烟叶铅含量降低了3.1%～60.4%.施硅使烟草根、茎和叶中乙醇提取态、去离子水提取态和氯化钠提取态向盐酸提取态和残渣态转化,降低了烟草体内铅的毒性与迁移性.土壤-烟草系统中土壤向烟草根部的移动指数和根部向茎部的移动指数随施硅量的增加而降低,烟草茎部向叶部的移动指数随着施硅量的增加呈先增高后降低的趋势.硅通过降低土壤铅有效性、缓解铅对烟草的毒害、改变烟草体内铅的形态分布,进而抑制土壤中铅向烟草叶部的迁移,降低烟叶中的铅含量.施硅是降低土壤铅的迁移性及烟叶铅含量的有效措施.     

HPLC法测定烟草不同部位、不同提取方法茄尼醇的含量

为了建立烟草不同部位、不同烟草原料中茄尼醇的含量测定方法,本文取烟草不同部位经甲醇超声提取及烟草不同提取方法的提取物,分别用高效液相色谱法测定茄尼醇的含量。结果显示,烟草茎及叶柄中茄尼醇含量极低,烤烟中的茄尼醇的含量：中部烟〉上部烟〉下部烟,烟叶档次越高茄尼醇含量越高。提取溶媒为石油醚〉丙酮〉乙醇。     

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%。     

Evaluation of 12 β-lactam antibiotics for Agrobacterium-mediated transformation through in planta antibacterial activities and phytotoxicities

The antibacterial activities of 12 beta-lactam antibiotics against Agrobacterium tumefaciens strains LBA4404 and EHA101 living in tobacco (Nicotiana tabacum L.) leaf tissues, and their phytotoxicities to tobacco leaf tissues were evaluated. All beta-lactams at minimum bactericidal concentration (MBC) or higher showed weak bactericidal activities against agrobacteria persisting in tobacco leaf tissues. The beta-lactams evaluated were classified into two major groups according to their inhibitory effect on shoot regeneration of tobacco leaf tissues: (1) highly phytotoxic drugs, and (2) moderately phytotoxic drugs. According to these results, suitable kind and concentration of beta-lactam antibiotics were evaluated for Agrobacterium-mediated transformation.     

Impacts of T-Phylloplanin gene knockdown and of Helianthus and Datura phylloplanins on Peronospora tabacina spore germination and disease potential

T-phylloplanin proteins secreted to aerial surfaces of tobacco (Nicotiana tabacum) by short procumbent trichomes inhibit spore germination and blue mold disease caused by the oomycete pathogen Peronospora tabacina. Many other plants were found to contain water-washed leaf surface proteins (phylloplanins), but the functions and properties of these are not known. Here we extend earlier evidence for the antifungal activity of T-phylloplanins using a reverse genetics approach. RNA interference of the T-phylloplanin gene in tobacco 'T.I. 1068' resulted in loss of T-phylloplanin mRNA and protein, loss of in vitro spore germination inhibition activity, and leaf infection inhibition activity of leaf water washes from RNA interference plants, and young knockdown plants were susceptible to disease. The glycoprotein character, adaxial-leaf-surface enrichment of, and renewability of T-phylloplanins are also described. We also report that leaf water washes of sunflower (Helianthus annuus) and jimson weed (Datura metel), but not soybean (Glycine max), like that of tobacco, possess ProteinaseK- and boiling-sensitive P. tabacina spore germination and tobacco leaf infection inhibition activities. Results establish that T-phylloplaninins of tobacco are active in P. tabacina inhibition, and indicate that leaf surface proteins of certain non-Nicotiana species that are not susceptible to P. tabacina disease can inhibit germination of spores of this oomycete pathogen and inhibit tobacco leaf infection by this pathogen.     

Enantiomeric composition of nornicotine,anatabine, and anabasine in tobacco

Literature reports on the optical purity of the minor alkaloids in tobacco leaf and its products often contradict one another. The enantiomeric compositions of nornicotine, anatabine, and anabasine were measured using gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS) (with a chiral stationary phase) in three types of tobacco leaf (Burley, Turkish, and Virginia); three types of smokeless tobacco (loose‐leaf, dry snuff, and moist snuff); and four types of cigarettes. Regardless of the tobacco type or product, anabasine always had the highest relative percentage of the minor (R)‐(+)‐enantiomeric component (between 40 and 46% vs. 54–60% of the (S)‐(−)‐enantiomer). Of the four common tobacco alkaloids, nicotine seems to have the highest enantiomeric excess (e.e.) while anabasine has the lowest (in the tobacco leaf and tobacco products analyzed). Nornicotine and anatabine have intermediate e.e. values. Chirality 11:82–84, 1999. © 1999 Wiley‐Liss, Inc.     

烟草不同基因型耐低氮能力差异评价

以单株叶重及其氮素反应指数作为耐低氮能力的评价指标,分析了烟草种质资源的耐低氮能力以及单株叶重及其氮素反应指数与主要农艺性状间的相关关系。结果表明,不同施氮水平下多数农艺性状基因型间差异较大,在低氮水平下表现最大;和其他农艺性状相比,单株叶重在不同氮素水平间平均差异最大。不同施氮水平下,单株叶重均与最大叶叶面积、单株生物量呈显著或极显著正相关;单株叶重的氮素反应指数与单株叶重、生物量呈显著或极显著正相关,且低氮水平下单株叶重的氮素反应指数与上述性状间的相关性比中氮水平下更为密切。在供试的36个烟草品种中,永定400号、金烟6号、红花大金元、G80、Nc82等烟草种质具有较强的耐低氮能力,可以作为氮高效的烟草品种利用。     

甘蔗和烟草幼叶原生质体的核酸含量与核酸酶活性及其影响因素

与幼叶组织相比,酶法新鲜分离的甘蔗和烟草幼叶原生质体内的ＲＮＡ、ＤＮＡ及总核酸含量均降低。其原因可能是刚游离的原生质体内酸性和碱性ＲＮＡ酶与ＤＮＡ酶等活性提高所致。甘蔗叶原生质体内的核酸降低量和ＲＮＡ酶与ＤＮＡ酶活性的增加程度均高于烟草。随用作渗透压稳定剂的甘露醇浓度增加,甘蔗和烟草叶原生质体的ＲＮＡ酶和ＤＮＡ酶活性均相应提高。其中以甘蔗叶原生质体的核酸酶活性增加水平较明显。在细胞壁降解产物的作用下,除了甘蔗原生质体内的ＲＮＡ酶活性略被促进外,其ＤＮＡ酶和烟草叶原生质体内的核酸酶均不受影响