摘要：微生物在烟叶和再造烟叶醇化和生产中应用较为广泛。从烟叶醇化过程中微生物类群、微生物应用和再造烟叶生产中应用等方面进行介绍，以期为微生物在烟叶醇化和再造烟叶生产中应用提供理论依据。
关键词：微生物；烟叶醇化；再造烟叶生产
中图分类号：S572；Q939.97 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）18-4390-04
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.18.002
烟叶醇化是卷烟生产加工过程中影响和改善烟叶品质的一个重要环节，即烟叶通过烘烤（或晾晒）和复烤后，在人工强化条件和自然条件下陈化的一个过程，该过程是使烟叶内含物发生一系列化学和生物化学变化，减少原烟某些品质缺陷，使烟草香气更加显露，刺激性减轻，吸食品质明显增强，烟叶品质明显改进的一个卷烟加工环节[1，2]。近年来烟叶醇化技术得到了迅速发展，尤其是生物技术的应用，即通过微生物应用于烟叶发酵，从而在缩短烟叶发酵周期和降低成本的基础上改善烟叶香气[3，4]。本文主要对目前国内外有关微生物在烟叶和再造烟叶发酵中的应用效果及其与品质关系的研究进行了简要综述，以期为微生物发酵技术的推广应用提供理论依据和技术支撑。
1 烟叶醇化过程中存在的微生物类群
醇化发酵处理的烟叶表面存在大量微生物活动，主要包括细菌、真菌、酵母菌以及放线菌等。微生物生长过程中，通过降解蛋白质、吸收不同微量元素，可以合成出不同种类的生物活性酶，并分泌到胞外环境中，从而对烟叶的醇化过程产生影响[5]。Reid等[6]从醇化发酵后的烟叶表面分离出微生物菌株，并对其进行了鉴定，结果表明分离得到的主要是细菌和霉菌。对烘烤后烟叶中分离出来微生物菌株进行鉴定，结果表明分离得到的细菌主要是芽孢杆菌，霉菌以曲霉和青霉为主。
国内研究者对微生物作用的研究较晚。徐洁[7]分析了烤烟烟叶表面微生物的数量和种类。结果表明，烟叶表面微生物主要包括细菌、真菌和放线菌。其中细菌占绝对优势，达90%～99%，放线菌比例很小。优势种群为芽孢杆菌属、芽孢梭菌属、链霉菌属、曲霉属和青霉属，其中芽孢杆菌属和芽孢梭菌属占烟叶表面微生物种类的90%左右，霉菌中曲霉为优势菌群。谢和等[8，9]从烟叶上分离得到的微生物种类以细菌、放线菌和霉菌为主，居于优势地位的微生物种群是细菌，其次是放线菌和霉菌，没有发现酵母菌的存在。经分析这可能与烟叶醇化发酵过程中的温度、湿度等环境条件以及烟草的品种、产地、发酵时间等有关。邱立友等[10]从自然陈化的烟叶表面分离得到的微生物类群中，细菌是主要的微生物类群，其次是霉菌，含量最少的是放线菌。细菌中的优势类群为杆菌属，霉菌中的优势类群为曲霉，没有检测到酵母菌的存在。赵铭钦等[11]对烟叶不同醇化发酵时期得到微生物菌株进行分类鉴定，发现细菌8个属，霉菌10个属，放线菌3个属。在烟叶醇化发酵阶段的初期，有较多微生物类群活动，可能与醇化发酵初期烟叶表面存在大量可供微生物吸收的有机物质，但随着醇化发酵时间的进行，各种微生物的数量均出现了明显的变化，绝大多数微生物数量大量减少，芽孢杆菌在微生物种类中所占的比例提高。朱大恒等[12]报道，从烟叶中成功分离得到的微生物类群以细菌、放线菌、霉菌三大类群为主。细菌包括芽孢杆菌属、梭菌属以及葡萄球菌属，处于优势地位。其中芽孢杆菌属和梭菌属占整个微生物类群的90%以上，具有较大的生长优势。放线菌主要包括链霉菌属、高温放线菌属和小单孢菌属。霉菌为曲霉属、毛霉属和青霉属。陈福星等[13]的研究表明，在烟叶醇化发酵的中后期，仍会有相当数量的微生物存活，数量最多的是细菌，其次是放线菌和真菌，因此与烟叶有关的微生物数量与整个醇化发酵的进程有较大的关联性。
2 烟叶醇化中微生物的应用
2.1 微生物在烟叶醇化中增香的应用
微生物通过一系列降解变化产生一些有益的小分子物质，可以加快烟叶中有害成分分解，进而改善烟叶品质。目前，在微生物增加烟叶香气应用研究中，多集中于从烟叶表面分离微生物，经培养筛选，改善烟叶醇化进程和改善烟叶香气质量[13-15]。也有不少研究应用混合发酵，改善烟叶品质。赵铭钦等[16]研究应用增香菌和微生物酶混合发酵，试验后烟叶中13种氨基酸的含量下降，3种脂肪酸的含量增加。黄静文等[17]利用短小芽孢杆菌Van35，醇化后烟叶刺激和杂气明显降低，香气质改善。瞿娇娇等[18]为了观察分离的细菌菌株对烟叶品质的影响，对初烤上部叶进行单菌株发酵处理。结果表明，从豆豉中分离的芽孢杆菌（Bacillus sp.）对烟叶品质有明显的改善作用，烟叶的各种化学成分含量及各成分之间趋于平衡，香气趋于醇和丰满、细腻，刺激性和杂气明显减少。周瑾等[19]从烟叶上筛选得到微生物菌Yu-1，接种于灭菌后的低次烤烟碎片上，可使烟叶碎片还原糖含量降低，有机酸值提高。朱大恒等[20]研究发现，优势微生物可达到抑制霉变和提高品质的作用。王永华等[21]采用枯草芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌3 种菌种作为发酵剂，可明显改善烟叶吸食品质。刘道全[22]利用7种产香微生物作为发酵菌株，制备出了烟草提质剂。微生物发酵烟叶改善烟叶品质过程中的机理比较复杂，通过酶催化和化学反应，促使底物发生复杂的生化反应，可以产生低分子香气物质。微生物在其自身代谢过程中，会产生许多次生代谢产物，对烟叶的化学成分起催化作用，促进香气物质的生成。
2.2 微生物在烟叶醇化中降解有害成分的应用
微生物在烟叶醇化过程中，降解有害成分的应用报道也较多。Enders等[23]最早研究了酵母菌对烟碱的降解作用，发现酵母菌并不能完全降解烟碱。Frankenburg等[24]发现烟碱的降解主要发生在晾制的初始阶段。到目前为止，已报道的可降解烟碱的细菌有10个属17种，主要有假单胞菌、烟草假单胞菌、恶臭假单胞杆菌、纤维单胞菌、争论产碱菌和节杆菌属中的球形节杆菌、烟草节杆菌、氧化节杆菌和噬烟碱节杆菌、阴沟肠杆菌、棒杆菌属、芽孢杆菌属及Deharyomyces nicotianae、Ochrobactrum intermedium[25]。Brown and Williamson烟草公司[26]用纤维单胞菌降低烟草中烟碱和硝酸盐含量，在培养基中加入一定量烟碱或白肋烟提取液和硝酸盐，对纤维单胞菌属的降烟碱和硝酸盐的能力进行诱导，得到最大降解活性。然后接种的细菌培养液在厌氧条件下30 ℃处理白肋烟叶片，硝酸盐和烟碱明显降低；将烟丝制成卷烟后，硝酸盐、氰化氢和烟碱含量也不同程度降低。Gutierrez等[27]从烟叶表面分离出阴沟肠杆菌在含有烟碱的培养基中发酵，烟碱浓度增加，抑制细菌的生长。马林[28]的研究表明，添加微生物可降解烟叶中部分蛋白质含量，烟气有害气体和焦油减少，烟叶评吸质量提高。同时，筛选出节杆菌Z3处理晒红烟，可使烟叶刺激性和杂气减少，烟碱含量降低。李梅云等[29]研究发现，经菌株处理后的烟叶烟碱含量降低了30%以上，有效改善抽吸品质。雷丽萍等[30]利用节杆菌K7和K3菌株，处理后烟叶烟碱含量降低，烟叶香气质提高、香气量增加，烟气细腻，余味改善。
Malik等[31]研究发现在厌氧条件下，耐高温菌处理后的美国弗吉尼亚烟叶含氮化合物尤其是硝酸盐的含量下降。祝明亮等[32]报道从白肋烟上分离的33株内生细菌中有6株具有较强的还原硝酸盐和非硝酸盐的能力，并使白肋烟TSNA含量降低27.56%～99.88%，粉碎烟叶接种方式使TSNA量降低程度最大，叶面喷雾接种方式降低的最少。张玉玲等[33]研究表明，在烟草晾制的后期，内生细菌WB5菌株处理可明显降低烟叶中TSNA含量，对NNN含量的降低作用最明显。雷丽萍等[34]研究发现非硝酸盐还原细菌WT（Bacillus sp.）可有效降低白肋烟TN90亚硝胺和TSNA总量。使用叶面喷施，TSNA和NNN含量减少。
3 微生物在提高低档烟叶、再造烟叶质量等方面的应用
近年来，通过微生物发酵的方法，用增香微生物来提高低档烟叶及再造烟叶内在品质研究，受到国内外烟草企业的广泛重视。在现代烟草企业的生产过程中，会产生大量低档次和废弃的烟叶，这些烟叶通常是因为其内在品质存在缺陷，无法达到烟草行业的烟叶可用性标准而遭到废弃，造成极大的资源浪费，既增加了企业的生产成本，又容易造成环境污染[35]。国家烟草专卖局提出的减害降焦要求，行业内开展了造纸法再造烟叶研究。造纸法再造烟叶已经成为卷烟产品不可或缺的重要原料，但再造烟叶的内在质量及吸味特点还存在一些不足，表现为烟气较为干燥，香气量不足，刺激杂气较大等，而近年来将生物技术应用于提高再造烟叶内在品质成为行业关注的焦点，即在人工醇化发酵的过程中加入增香微生物进行增香增质，既可有效改善烟叶的内在品质，又能大大缩短其醇化发酵的时间，节省资源，提高企业利润[36-38]。
Cilvilini等[39]采用微生物菌剂处理烟碱含量过高的烟叶。烟叶粉末经过处理，部分烟碱转移到液体中，处理后低档次烟叶中烟碱、烟酸盐和2-呋喃酸盐等物质含量降低。周瑾等[40]研究利用微生物发酵改良烤烟碎片的品质，将提取的微生物菌用于烤烟碎片发酵，经分析检测，发酵后的碎片吸味明显改善，刺激和杂气减少。张勃等[41]研究表明，微生物发酵处理烟梗水提取物，是提高烟梗水提取物的抽吸品质与可用性的一条有效方法。从烟叶表面分离菌株，接种至烟梗提取液中进行生物产香，增加烟梗水提取物中致香物质含量，烟叶香气质明显改善，杂气减少。王星敏等[42]研究利用微生物发酵破坏植物组织提高烟碱提取率，既解决烟草制造企业的污染减量排放问题，还能实现烟草的资源化利用，创造良好的经济和社会效益。郑勤安[45]研究微生物增质剂发酵效率明显高于传统的烟叶人工发酵，在优化条件下，发酵时间缩短，发酵后的萃取浓缩液糖含量明显降低，pH下降，经过发酵处理生产的造纸法再造烟叶成品糖含量明显降低， 蛋白质含量有所下降， 糖碱比和糖氮比趋于更合理。微生物发酵增质剂对提高造纸法再造烟叶整体香吃味质量的作用是明显的。通过微生物来提高和改善造纸法再造烟叶的质量，可以提高再造烟叶利用率，缓解烟叶原料需求紧张的形势。王玉等[50]研究了茅台酒产香微生物发酵提取物应用与再造烟叶，结果表明3株芽孢杆菌经高温发酵后，提取其代谢产物并添加到再造烟叶中，使其感官质量明显改善。
4 小结
微生物应用于烟叶和再造烟叶醇化过程的研究均取得成效，能够有效改善烟叶和再造烟叶内在质量。微生物对烟叶醇化过程的影响复杂，一些菌株可有效改善烟叶品质，对烟叶的发酵起促进作用，部分菌株还可降低烟叶中某些不利于烟叶吸食性的有害物质。在今后研究中应充分发挥微生物在再造烟叶生产中的应用价值，实现工业规模化生产，使再造烟叶质量进一步提升，从而提高卷烟质量。
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