李航 張興濤 堯珍玉 彭開(kāi)寶 夏非 張改紅

摘要 為了探究微生物處理對(duì)梗絲品質(zhì)的影響，利用1株酵母菌對(duì)梗絲進(jìn)行了處理。在添加量為1%、反應(yīng)溫度為28 ℃、物料含水率控制在45%時(shí)，對(duì)過(guò)程中不同時(shí)間段的梗絲常規(guī)化學(xué)成分、致香成分進(jìn)行了測(cè)定與分析，并對(duì)梗絲進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：通過(guò)微生物對(duì)梗絲的作用，梗絲內(nèi)總糖、還原糖含量隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈線性關(guān)系降低，其他化學(xué)常規(guī)成分含量基本穩(wěn)定不變。致香成分總量在處理18 h時(shí)達(dá)到最大值，較對(duì)照增加35.45%;在處理24 h時(shí)，感官質(zhì)量評(píng)價(jià)最佳，主要表現(xiàn)在香氣量提升，余味改善，致香成分總量較對(duì)照增加了9.10%。

關(guān)鍵詞 酵母菌;梗絲;香氣品質(zhì);化學(xué)成分;致香成分;感官品質(zhì)

中圖分類號(hào) TS41+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2021）17-0178-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.17.047

Abstract In order to investigate the effects of microbiological treatment on tobacco stem-silk， one strain of yeast was used. While the yeast addition amount was 1%， the moisture content was 45%， and the reaction temperature was 28 ℃， chemical components and aroma components were determined at different periods， and the sensory quality was evaluated. The results showed that the content of total sugar and reducing sugar had a downward trend and the content of other material was basically stable with the extension of processing time. The total aroma constituents of tobacco stem-silk reached a maximum at 18 h， increasing 35.98% than the untreated. At 24 h， the tobacco stem-silk had a best sensory quality， which was mainly reflected in the increase of aroma and aftertaste. The total aroma constituents of tobacco stem-silk increased 9.27% than the untreated.

Key words Yeast;Stem-silk;Aroma quality;Chemical composition;Aroma component;Sensory quality

隨著我國(guó)煙草行業(yè)的發(fā)展，原料的日益緊缺以及降焦減害、降本增效的持續(xù)開(kāi)展，煙梗制品將在卷煙葉組配方中占有更重要的地位。在配方中加入梗絲后，減少了煙絲用量，降低了卷煙成本，但由于煙梗中絕大多數(shù)香味致香成分含量都低于相應(yīng)的葉片[1-3]，細(xì)胞壁物質(zhì)含量較高，熱裂解產(chǎn)物具有較強(qiáng)的刺激性和雜氣、香氣淡薄，帶有一定的灼熱感[4-5]，限制了其在卷煙中的應(yīng)用，因而如何提高梗絲的品質(zhì)是當(dāng)前急需解決的問(wèn)題。

微生物在煙草陳化發(fā)酵改善品質(zhì)過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，通過(guò)直接或間接利用某些木質(zhì)素、纖維素、蛋白質(zhì)和微量元素等營(yíng)養(yǎng)源，分解代謝合成出不同種類的生物酶，促進(jìn)致香成分產(chǎn)生和積累并降低有害成分的含量[6-7]。陳興等[8]利用從醇化烤煙煙葉表面分離得到的微生物菌株V35制成菌劑處理梗絲改善品質(zhì)，提升梗絲香氣量，降低雜氣和刺激性。鞏效偉等[9]利用產(chǎn)香微生物處理梗絲，香氣成分的含量有所增加，提升梗絲品質(zhì)。酵母菌是微生物中重要的一種，可產(chǎn)生風(fēng)味物質(zhì)，增香效果顯著、安全性較強(qiáng)?，F(xiàn)已有將酵母菌應(yīng)用于煙草中的相關(guān)研究。Koller[10]在雪茄煙葉發(fā)酵過(guò)程中添加酵母菌，有效縮短了發(fā)酵時(shí)間;郭林青等[11]利用從水果表面篩選出的漢遜酵母菌對(duì)煙末進(jìn)行發(fā)酵改善其特征香味;鄭堅(jiān)強(qiáng)等[12]利用西方許旺酵母發(fā)酵處理后的煙葉香氣質(zhì)和香氣量均有所增加，感官質(zhì)量明顯改善;戴麗君等[13]利用酵母處理煙梗萃取濃縮液，提高造紙法再造煙葉整體吃味質(zhì)量;周瑢等[14]利用生香酵母發(fā)酵處理煙梗提取液發(fā)酵48 h，總香氣成分增加了172.13%;張晨等[15]利用釀酒酵母改進(jìn)煙草萃取液的香氣特性。但目前將酵母菌應(yīng)用于梗絲上的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，該研究主要將酵母菌應(yīng)用于梗絲上，探討處理過(guò)程中香氣品質(zhì)的變化，以期提高梗絲的可用性，增加在葉組配方中用量，旨在為煙梗制品在卷煙工業(yè)中更好的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

新型梗絲樣品（2010年、云南烤煙長(zhǎng)梗K326，經(jīng)微波膨脹、回潮、切片、切絲、干燥等工序制備而成）;酵母菌（國(guó)內(nèi)某品牌）;KBF-240型恒溫恒濕箱（Binder公司，德國(guó)）;BT224S型電子秤（0.000 1 g，Sartorus公司，德國(guó)）;YD2430填充值測(cè)定儀（鄭州嘉德機(jī)電科技有限公司）;GZX-9140MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱（上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）;6890N/5973N氣相/質(zhì)譜聯(lián)用儀（美國(guó)Agilent公司）;AA3連續(xù)流動(dòng)化學(xué)分析儀（德國(guó)，布朗-盧比公司）。

1.2 方法

1.2.1 梗絲處理。

稱取5 kg的新型梗絲樣品，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%的酵母用超純水溶解，用噴霧器將處理液均勻噴灑加至梗絲上，含水率控制在45%左右，將梗絲裝入密封袋，并在袋上扎少量小孔，放入恒溫恒濕箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度設(shè)置為28 ℃。每次均從外向里取樣100 g，每間隔6 h取樣一次，時(shí)間梯度設(shè)置分別為6、12、18、24和30 h，對(duì)照選用噴灑超純水控制最終含水率為45%左右的樣品。取出的樣品及對(duì)照樣需放入溫度設(shè)置為120 ℃烘箱中殺菌、烘干，最終含水率控制在11%～13%。設(shè)置3個(gè)重復(fù)。

1.2.2 化學(xué)成分的測(cè)定。

按煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法（YC/T 159—2002、YC/T 160—2002、YC/T 161—2002、YC/T 162—2002、YC/T 217—2007）測(cè)定樣品中總糖、還原糖、總煙堿、總氮、氯、鉀的含量。

1.2.3 致香成分的測(cè)定。

將樣品磨碎，過(guò)60目篩，于溫度22 ℃和相對(duì)濕度60%平衡24 h，準(zhǔn)確稱取平衡后的粉末樣品26.0 g，置入同時(shí)蒸餾萃取裝置中，并加入固定量的內(nèi)標(biāo)化合物，采用二氯甲烷作為溶劑對(duì)樣品粉末進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)萃取2 h，所得提取物經(jīng)無(wú)水硫酸鈉干燥后濃縮定容至1.0 mL。濃縮液采用Agilent 6890N/5975氣相/質(zhì)譜聯(lián)用分析儀進(jìn)行分析，所得圖譜經(jīng)計(jì)算機(jī)譜庫(kù)（NIST05，Wiley275）檢索，按照文獻(xiàn)[16]的方法計(jì)算各峰的相對(duì)含量。

GC/MS的分析條件：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）毛細(xì)管柱;進(jìn)樣口溫度240 ℃;載氣為He，1 mL/min;程序升溫：50 ℃（1 min）8 ℃/min 160 ℃（2 min）8 ℃/min 260 ℃（15 min）;進(jìn)樣量0.5 μL;分流比為25∶1;傳輸線溫度280 ℃;電離方式為EI;電離能量70 eV;離子源溫度230 ℃;4級(jí)桿溫度160 ℃;質(zhì)量范圍35～455 amu。

1.2.4 樣品感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。

將對(duì)照梗絲樣品和經(jīng)菌劑處理不同時(shí)間的梗絲，放入溫度（22±1）℃、相對(duì)濕度（60±2）% 平衡48 h后，按8%的比例進(jìn)行摻兌試驗(yàn)，手工卷制成卷煙后，按照GB 5606.4—2005規(guī)定的方法，由7位評(píng)吸專家組成的評(píng)吸小組進(jìn)行感官質(zhì)量的評(píng)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用EXCEL和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并用Tukey法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 酵母菌處理梗絲過(guò)程中化學(xué)成分的變化

按質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的添加量對(duì)梗絲處理后，對(duì)過(guò)程中常規(guī)化學(xué)成分含量變化進(jìn)行檢驗(yàn)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表1），經(jīng)菌劑處理后，總糖、還原糖含量隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈線性關(guān)系下降，決定系數(shù)R2分別為0.97、0.94。整個(gè)過(guò)程中，梗絲中氯離子、鉀離子、煙堿含量變化不顯著。在處理12 h后，總糖含量開(kāi)始發(fā)生顯著變化，在處理18 h后，總糖、還原糖含量開(kāi)始發(fā)生極顯著變化，兩糖差達(dá)到顯著水平，梗絲的糖氮比和糖堿比均達(dá)到極顯著。對(duì)比對(duì)照，總糖、還原糖含量在處理18 h時(shí)，分別下降了12.30%、7.50%;在處理24 h時(shí)，分別下降了17.69%、13.20%。

2.2 酵母菌處理梗絲過(guò)程中致香成分的變化

利用GC-MS方法對(duì)樣品梗絲中的致香成分進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表2），在菌劑的處理下，各類物質(zhì)的總量呈動(dòng)態(tài)變化，按照功能團(tuán)將致香成分分為酮類、醛類、醇類、酯類、酸類、烯烴類、酚類、雜環(huán)類8類物質(zhì)，進(jìn)行分類比較發(fā)現(xiàn)，酮類、醛類、醇類、酯類、酸類、烯烴類物質(zhì)在反應(yīng)前6 h含量降低，隨后逐漸增高，達(dá)到最大值后，迅速降低。其中酮類物質(zhì)、醛類物質(zhì)、醇類物質(zhì)、酸類物質(zhì)總量均在18 h達(dá)到最大值;此時(shí)，對(duì)比對(duì)照，酮類物質(zhì)總量增加2.98%，主要表現(xiàn)在3-羥基-2-丁酮、茄酮、β-二氫大馬酮、巨豆三烯酮 A、巨豆三烯酮 B、巨豆三烯酮C、香葉基丙酮含量增加;醛類物質(zhì)總量雖然有所降低，但苯甲醛、糠醛含量有所增加;醇類物質(zhì)總量增加24.97%，主要表現(xiàn)在苯乙醇、植醇、西柏三烯二醇含量增加;酸類物質(zhì)總量增加62.68%，主要表現(xiàn)在2-甲基丁酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸有所增加。其中，棕櫚酸含量在整個(gè)處理過(guò)程中先降低后大幅度增加，在18 h時(shí)達(dá)到最大值，之后有所降低，相應(yīng)的酯類物質(zhì)有所提升。2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、吲哚、2，3′-聯(lián)吡啶含量亦有所增加。致香物質(zhì)總量在18 h時(shí)達(dá)到最大值，較對(duì)照增加35.45%，除棕櫚酸外致香物質(zhì)總量增加12.84%。新植二烯在24 h時(shí)達(dá)到最大值，較對(duì)照增量可達(dá)到19.27%，此時(shí)致香物質(zhì)總量增加9.10%，除棕櫚酸外致香物質(zhì)總量增加9.07%。說(shuō)明利用酵母菌處理有利于促進(jìn)梗絲中香氣前體物質(zhì)的合成、降解，香氣成分的形成、轉(zhuǎn)化，梗絲中香氣物質(zhì)的含量增加。

2.3 酵母菌處理梗絲對(duì)感官質(zhì)量的影響

從表3可以看出，菌劑處理24 h摻兌后的樣品感官質(zhì)量最好，18、24 h的均優(yōu)于對(duì)照，主要表現(xiàn)在煙香豐富，香氣質(zhì)細(xì)膩，協(xié)調(diào)好，雜氣降低，刺激性減小，余味較干凈。說(shuō)明經(jīng)酵母菌處理適宜的時(shí)間有利于提高摻配樣的感官質(zhì)量，24 h優(yōu)于18 h，主要表現(xiàn)在香氣量顯著提升，余味明顯改善。

3 討論

國(guó)內(nèi)外對(duì)煙葉最佳的糖堿比看法不一，一般認(rèn)為云南煙葉以10～12∶1為好，能夠體現(xiàn)云煙的香型特點(diǎn)[17]。香氣物質(zhì)是影響卷煙香吃味質(zhì)量的重要因素。煙草發(fā)酵過(guò)程中，氧化作用、微生物作用和酶作用相輔相承，對(duì)煙草內(nèi)在化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生綜合效應(yīng)，使不具有香氣特征的大分子化合物發(fā)生氧化分解，而使具有香氣特征的小分子化合物如揮發(fā)酸、羰基化合物以及各種芳香類物質(zhì)等得以合成，從而使卷煙的吸食品質(zhì)明顯提升[18-19]。新植二烯是煙葉中性揮發(fā)成分最為豐富的成分，既是葉綠素的降解產(chǎn)物又是低分子質(zhì)量香氣成分的前體物質(zhì)，能夠增進(jìn)煙的吃味和香味，具有清香氣且刺激較小的特點(diǎn)。在煙葉燃燒時(shí)可直接進(jìn)入煙氣，具有降低刺激、醇和煙氣的作用。高級(jí)脂肪酸可以調(diào)節(jié)煙氣的酸堿度，使得煙氣醇和，增加煙氣濃度，間接影響煙氣的香氣[17]。

該研究結(jié)果中，在酵母菌處理過(guò)程中，總糖、還原糖含量隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈線性關(guān)系逐漸降低，其他物質(zhì)含量則基本穩(wěn)定不變，糖堿比及兩糖差減小，更接近優(yōu)質(zhì)煙絲。在處理前期梗絲的致香成分都有一定的降低，可能是在發(fā)酵前期內(nèi)部溫度較高，香氣物質(zhì)散失[20]，而分解產(chǎn)生香氣物質(zhì)的速率低于散失速率。反應(yīng)時(shí)間是影響微生物處理效果的重要因素。酵母菌處理梗絲12 h后感官質(zhì)量提升，其原因可能主要是由于微生物處理后能夠產(chǎn)生更多的煙草致香物質(zhì)，進(jìn)而提高其在卷煙產(chǎn)品中的感官質(zhì)量[21]。處理24 h的樣品優(yōu)于18 h的，主要表現(xiàn)在香氣量上有所提升，余味舒適;原因可能是在18 h時(shí)，棕櫚酸含量過(guò)高，降低了香氣量，不利于梗絲的品質(zhì)，在24 h時(shí)，棕櫚酸含量又有所降低，提升了梗絲的香味品質(zhì)，這與史宏志等[17]在烤煙煙葉高級(jí)脂肪含量與評(píng)分分值的相關(guān)分析的研究結(jié)果相一致。

4 結(jié)論

在酵母菌添加量為1%、水分含量為45%、反應(yīng)溫度為28 ℃時(shí)，總糖、還原糖含量隨時(shí)間的延長(zhǎng)呈線性關(guān)系逐漸降低，其他物質(zhì)含量則基本穩(wěn)定不變。在處理18 h時(shí)，致香成分總量達(dá)到最大值，較對(duì)照增加35.45%;在處理24 h時(shí)，梗絲的感官質(zhì)量評(píng)價(jià)最佳，煙氣協(xié)調(diào)，煙香豐富，余味明顯改善，此時(shí)致香成分總量較對(duì)照增加了9.10%。采用酵母菌處理梗絲有利于提升梗絲的品質(zhì)，對(duì)后期放大試驗(yàn)應(yīng)用生產(chǎn)有一定的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 李炎強(qiáng)，胡有持，王癉，等.烤煙葉片與煙梗揮發(fā)性、半揮發(fā)性酸性成分的研究[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2001，7（1）：1-5.

[2] 李炎強(qiáng)，郝建輝，趙明月，等.烤煙煙梗和葉片中性香味成分的分析[J].煙草科技，2002，35（11）：3-6.

[3] 彭黎明.烤煙煙梗中某些香味成分的分析研究[C]//中國(guó)煙草學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.北京：中國(guó)煙草學(xué)會(huì)，2006.

[4] 陶紅，沈光林，趙謀明，等.煙梗的堿處理[J].煙草科技，2009，42（4）：37-40.

[5] 陳良元，王鵬，楊清.制梗絲加料位點(diǎn)試驗(yàn)[J].煙草科技，2003，36（3）：9-10.

[6] 施林燕.微生物發(fā)酵及酶解煙梗物料的研究[D].無(wú)錫：江南大學(xué)，2012.

[7] 夏露，張娟，王遠(yuǎn)亮，等.生物技術(shù)在煙葉發(fā)酵中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（22）：12013-12015.

[8] 陳興，申曉峰，鞏效偉，等.利用微生物制劑提高梗絲品質(zhì)的研究[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2013，19（3）：83-86.

[9] 鞏效偉，段焰青，汪顯國(guó)，等.產(chǎn)香微生物復(fù)合處理提升梗絲品質(zhì)的研究[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，31（5）：862-866.

[10] KOLLER J B C.Der tabak in naturwissenschaftlicher[M].Augsburg：Landwirthschaftlicher und Technischer Beziehung，1958.

[11] 郭林青，樸永革，朱春陽(yáng)，等.煙草產(chǎn)香酵母 YG-4 的篩選鑒定及香氣成分分析[J].輕工學(xué)報(bào)，2019，34（5）：27-31.

[12] 鄭堅(jiān)強(qiáng)，田數(shù)，帖金鑫，等.西方許旺酵母菌及其雙加氧酶在煙草增香中的應(yīng)用[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，55（21）：5612-5617.

[13] 戴麗君，黃申元，鄭彬，等.酵母在造紙法再造煙葉中的初步應(yīng)用研究[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，23（1）：18-19，23.

[14] 周瑢，孔浩輝，何艷明，等.生香酵母發(fā)酵改善煙梗提取液性質(zhì)研究[J].食品工業(yè)科技，2012，33（23）：73-75，80.

[15] 張晨，許贛榮，嚴(yán)新龍.利用釀酒酵母改進(jìn)煙草萃取液的香氣特性[J].食品工業(yè)科技，2012，33（20）：137-141.

[16] 王玉，王保興，武怡，等.卷煙揮發(fā)性成分的聚類分析[J].煙草科技，2007，40（2）：48-52.

[17] 史宏志，劉國(guó)順，楊惠娟.煙草香味學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2011.

[18] 楊虹琦，周冀衡，羅澤民，等.微生物和酶在煙葉發(fā)酵中的應(yīng)用[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004（1）：63-66.

[19] 郭曉雪，金保鋒，沈光林.煙葉發(fā)酵研究進(jìn)展[J].煙草科技，2004，37（11）：7-9，14.

[20] 王瑞新.煙草化學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003.

[21] 胡建軍，周冀衡，李文偉，等.烤煙香味成分與其感官質(zhì)量的典型相關(guān)分析[J].煙草科技，2007，40（3）：9-15，22.