基于煙草霉變相關(guān)研究進(jìn)展

郭林青，馬 丹，王君婷，馬 林

（鄭州輕工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，河南鄭州 450001）

煙葉的醇化過程是提高煙葉品質(zhì)的重要步驟之一，隨著目前我國煙草行業(yè)的迅速發(fā)展，其存儲的規(guī)模和數(shù)量逐漸擴(kuò)大，貯藏時(shí)間也相應(yīng)延長。隨之帶來的就是在貯存過程中煙葉霉變問題，霉變之后的煙葉，不論是外觀還是品質(zhì)，都大大降低，使煙草失去使用價(jià)值。因此，行業(yè)內(nèi)也在積極探尋降低煙葉霉變的方法和措施。通過查閱大量文獻(xiàn)，針對煙草霉變的相關(guān)性研究進(jìn)行總結(jié)和討論，并對今后防治霉變發(fā)展方向進(jìn)行展望，為更好地解決霉變問題提供理論支撐。

1 關(guān)于霉變形成的原因

1.1 溫度、濕度和含水率影響

煙葉霉變的原因有很多，但是最主要的因素是在煙草加工貯存的過程中受到的外界霉菌污染、溫度、濕度、煙葉含水率、含氧量等。研究表明，煙葉霉變的發(fā)生與煙葉的含水率密切相關(guān)[1]。就溫度而言，煙葉貯藏期間的溫度，更加適宜霉菌繁殖；另外當(dāng)空氣中的含氧量高于0.8%時(shí)，就能促使霉菌繁殖；當(dāng)空氣中的相對濕度超過75%時(shí)，由于煙葉的吸濕性，使得其含水量增加而造成霉變[2]。

1.2 煙葉自身的原因

煙葉中的霉菌生長必須有一定的營養(yǎng)成分，才能夠促使霉變的生成。煙葉含有碳，如糖、淀粉、纖維素、果膠和有機(jī)酸。同時(shí)，煙葉中含有大量的蛋白質(zhì)和核酸，也可以為霉菌提供能量[3]。此外，煙草中的植物堿是其生長的重要營養(yǎng)源之一，也進(jìn)一步說明一些煙葉在烘烤過程中不完全滅活，從而導(dǎo)致煙葉在醇化過程發(fā)霉的主要原因[4]。霉菌在煙葉中攝取的物質(zhì)除水外，還要通過霉菌分泌酶，將煙葉內(nèi)部的結(jié)構(gòu)破壞[5]。

1.3 其他外部因素

生產(chǎn)環(huán)境中存在一定量的細(xì)菌和真菌，其中微生物數(shù)量在摻配加香工序中存在最多，據(jù)了解，生產(chǎn)環(huán)境收集的煙末中微生物數(shù)量顯著多于葉絲和梗絲，表明成品煙支在生產(chǎn)過程中存在著一定污染風(fēng)險(xiǎn)。此外，還有其他煙用輔料（卷煙紙、內(nèi)襯紙等）所攜帶的微生物數(shù)量，以及倉儲設(shè)施條件、管理人員是否妥善管理、煙葉的分等級放置等因素影響。有學(xué)者分析了包裝方式、含水率、包裝密封度和存放環(huán)境對霉變的影響，當(dāng)煙絲含水率超過13%時(shí)，煙絲霉菌量明顯增加，發(fā)生霉變的風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加；當(dāng)成品煙支的包裝密封度低于60 mm H2O時(shí)，樣品中的微生物數(shù)量隨著放置時(shí)間的延長而顯著增加；當(dāng)成品煙支樣品在溫度28℃，濕度80%環(huán)境下存放時(shí)，會引起霉菌的顯著增加，但在溫度和濕度相對較低的環(huán)境下，霉菌的數(shù)量不會顯著增加；成品煙支不同包裝方式可能引起細(xì)菌和酵母菌數(shù)量的差異，但對霉菌的數(shù)量無明顯影響[6]。

2 霉變程度鑒定研究

對于霉變程度的鑒定研究，大致包括以下幾個(gè)方面：①圖像檢測煙葉霉變程度的研究，如根據(jù)機(jī)器視覺和近紅外光譜技術(shù)結(jié)合探索農(nóng)產(chǎn)品的霉變檢測技術(shù)，完成了煙葉圖像采集及處理；提取了煙葉顏色特征值，并對其進(jìn)行分析，建立基于顏色特征值的LDA煙葉霉變檢測模型[7]。②顯微鏡觀察，使用掃描電鏡（SEM）、廣角X-射線衍射儀（WAXD）和熱重分析儀（TGA）比較了幾種煙絲的表面形態(tài)、斷面形態(tài)、結(jié)晶結(jié)構(gòu)與熱穩(wěn)定性，運(yùn)用SME進(jìn)行煙絲表面形態(tài)、斷面形態(tài)比較[8]。③通過感官評吸的方法進(jìn)行檢測，已有的研究大多針對的是方法的優(yōu)化。比如，建立新型比較全面的評吸模式，運(yùn)用灰色聚類法建立評吸人員的綜合評吸水平指數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對評吸人員的分組[9]；另有探索模糊綜合評判，首先把對每一影響因素的程度和性質(zhì)分為不同的等級，無論其模糊性如何，每個(gè)因素對變量值的影響可以通過對每個(gè)因子水平的一級模糊綜合評估給出[10]；其次，有學(xué)者對不同產(chǎn)地再烤煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分和感官評價(jià)品質(zhì)進(jìn)行了研究和評價(jià)，并分析了兩者之間的相關(guān)性。通過分析得出各種評吸指標(biāo)與內(nèi)在成分的相互關(guān)系[11]。

3 霉變煙葉的主要化學(xué)成分檢測技術(shù)及方法探究

針對霉變后煙葉內(nèi)在成分的檢測技術(shù)，相關(guān)研究較多，大致可以分為以下幾種：①利用近紅外技術(shù)檢測特定成分，如采用近紅外光譜技術(shù)建立并驗(yàn)證麥角甾醇的定量預(yù)測模型，建立GBA算法，對基礎(chǔ)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行特征波長的篩選，并建立PLS-DA判別模型。將該模型應(yīng)用于煙葉樣品的識別，準(zhǔn)確率高達(dá)95.79%[12]。②利用二氧化碳技術(shù)檢測，采用儲量有害生物檢測儀，結(jié)合菌落計(jì)數(shù)法等檢測技術(shù)，對糧食自身呼吸和微生物活動(dòng)的特點(diǎn)進(jìn)行探索，以得出糧食呼吸和微生物活動(dòng)分別產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w的特點(diǎn)[13]。③氨基酸分析儀法測定霉變煙葉中游離氨基酸具體含量，同時(shí)將氨基酸的含量變化歸為兩大類：即絕對含量增加和絕對含量降低[14]。④采用GC-MS技術(shù)進(jìn)行霉變前后煙支揮發(fā)性成分含量的變化，以此作為鑒定是否霉變的指標(biāo)。有研究得出，將霉變前后對比得到變化程度較大的物質(zhì)，再利用這幾種物質(zhì)含量變化建立模型，進(jìn)而推斷是否霉變[15]。

4 防霉制劑相關(guān)研究

4.1 化學(xué)防治

目前運(yùn)用最多的防治技術(shù)就是化學(xué)防治，它所運(yùn)用的試劑也是多種多樣。食品中最常見的防霉制劑有苯甲酸、苯甲酸鈉、山梨酸、丙酸等，但是作用機(jī)理太小，而且高溫后，可能會產(chǎn)生有害氣體[16]。因此，僅僅停留在以前的防霉制劑的研究，已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代社會發(fā)展的需求和人們對健康的重視。

為此，許多研究者開始轉(zhuǎn)向其他毒副作用更小、效果更好的化學(xué)防治制劑。楊建卿等人[17]指出富馬酸二甲酯對煙葉中霉菌的抑制作用最強(qiáng)。有研究人員選取4種防霉劑75%達(dá)科寧、40%核星、98%康茁靈、100%富馬酸二甲酯進(jìn)行毒理和防霉試驗(yàn)。結(jié)果表明，通過生物測定，40%核星的抑菌譜和抑菌效果最好，富馬酸二甲酯為第二?？底蚂`也是安全高效的生物防霉劑[18]。劉輝等人[19]使用有機(jī)酸霉菌抑制劑KMC-LF2對玉米進(jìn)行防霉試驗(yàn)，得其具有良好的防霉效果。

4.2 物理防治

倉儲過程中也運(yùn)用到許多物理防治技術(shù)，主要包括控制環(huán)境溫度、低溫通風(fēng)貯存、封閉隔氧貯藏、氣調(diào)、輻射控制、激光及微波防治技術(shù)等。其中，氣調(diào)法是通過調(diào)控貯煙環(huán)境空氣組分的比例，國外有研究者將煙葉貯藏環(huán)境中二氧化碳、氧氣和氮?dú)獗壤刂茷?5∶8∶27，對片煙的霉變問題起到了較好的控制；低溫通風(fēng)貯存法是通過控制倉儲環(huán)境低溫并與通風(fēng)結(jié)合，使煙葉含水率保持在安全范圍內(nèi)[20]。輻射防霉，使用60鈷γ射線進(jìn)行卷煙輻照防霉，可達(dá)到長期貯藏的目的[21]。近年來，也有研究微波技術(shù)防治，曾淑薇等人[22]研究脈沖微波對大米害蟲米象和寄生曲霉致死率、米溫、大米的碎米率和爆腰率及其感官品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，脈沖微波強(qiáng)度增加，米象和寄生曲霉致死率隨之升高，蟲卵孵化率顯著降低，感官品質(zhì)基本不變，米溫逐漸升高，碎米率和爆腰率也隨之升高。

4.3 生物防治

生物防治，主要是從原料著手，從根源防治。①培養(yǎng)優(yōu)勢菌株或者將分離得到的優(yōu)勢菌株混合配制成生物制劑，如朱大恒等人[23]將分離出的優(yōu)勢菌株混合制成生物制劑（TFA），結(jié)果表明TFA可以加速烤煙的發(fā)酵，提高發(fā)酵煙葉品質(zhì)，抑制霉菌的生長。②運(yùn)用生物制劑，趙文姬[24]研究了分離細(xì)菌，同時(shí)測定所分離得到的優(yōu)質(zhì)細(xì)菌對霉變菌的拮抗作用，最終得到從煙葉表面分離的拮抗細(xì)菌對霉變菌的拮抗作用更強(qiáng)。③針對有益微生物進(jìn)行研究，通過利用有益微生物對病原物的不利作用，來減少病原物的數(shù)量和削弱其致病性。煙葉上的一些酵母菌，可以通過誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生具有抑菌作用的物質(zhì)；也可以誘導(dǎo)產(chǎn)生幾丁酶、葡聚糖酶和其他酶類，從而分解病原菌的細(xì)胞壁抑制病原菌的生長[25]。

4.4 天然產(chǎn)物防治

所謂天然產(chǎn)物防治，就是從植物或者動(dòng)物中提取一些有益于抑制微生物生長的物質(zhì)。如酸溶解殼聚糖和水溶解羧甲基殼聚糖對煙草霉變微生物都具有抑制作用[26]。陳偉暢[27]對10種植物的抑菌進(jìn)行研究，金銀花、墨旱蓮、生姜和半枝蓮水提取物和醇提取物對青霉有很好的抑制作用。陳筱琴等人[28]針對抗霉多維素對多種食品和培養(yǎng)基的防霉、抑菌作用進(jìn)行了研究，得出含有抗霉多維素的食品和培養(yǎng)基能夠很好地抑制霉菌生長。

5 結(jié)語

針對煙草霉變的研究很多，但是實(shí)際運(yùn)用到倉儲中的技術(shù)方法少之又少，主要通過對煙葉霉變原因進(jìn)行分析，進(jìn)而對檢測霉變成分的技術(shù)和方法進(jìn)行探究，最后綜述霉變防治技術(shù)的研究進(jìn)展，為煙草霉變的防治提供研究方向。

目前，關(guān)于霉變煙葉中化學(xué)成分含量的研究大多數(shù)僅僅還停留在總氮、總糖和一些揮發(fā)性成分的大體含量檢測，針對煙草霉變的定量研究還沒有成熟的方向和思路。針對糧食及其他物質(zhì)的霉變研究，雖然也沒有什么定量判斷依據(jù)，但是有很多值得學(xué)習(xí)的方向和技術(shù)。由此，針對煙草霉變前后某些或者某種物質(zhì)的變化的定量研究，可以作為以后的研究方向。由于霉變受多種因素影響，單單測定某種物質(zhì)的含量范圍缺乏說服性，因此應(yīng)該以多種化合物共同檢測，綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合之前的定性判斷，從而能夠得到一個(gè)安全、可靠、運(yùn)用性強(qiáng)的一套針對煙葉是否霉變的定性、定量指標(biāo)。