（应用化学专业论文）生物酶制剂改善烟叶品质的研究.pdf

中国科学技术大学硕士学位论文 摘要 酶在生物体中广泛存在，具有多种不同的生物功能。烟草中有很多种酶， 它们在烟草的生长、成熟、发酵等过程中起重要作用，对烟草的品质有很大影 响。本论文通过对烟草施加生物酶制剂处理的实验研究，得出生物酶制剂能显 著改善烟草品质的结论。论文主要内容如下： 1 概述了酶和微生物技术在降解烟草中的蛋白质、淀粉、果胶质和酚含量以及 在烟草防病减害等方面的研究进展。只要加酶催化得当，所得酶制剂可明显增 加卷烟香气，能不同程度地减轻青杂气和刺激性，有效改善卷烟的吸味品质。 利用一些酶和微生物对烟草病虫害的抑制作用而制成的烟草生物杀虫剂和防霉 剂等能有效的提高烟草产量，改善烟草品质。 2 采用自制生物酶制剂处理新鲜烟叶，然后正常初烤，采用a u t o a n a l y z e r 3 ( 从 i i i ) 连续流动分析仪分析检测烟叶的化学成分，采用s d e - g c m s 法分析检测烟 叶的香味物质含量。结果表明，所配复合酶制剂能降解烟草中大分子，增加烟 草香味。 3 采用自制生物酶制剂处理复烤后的烟叶，做了烟叶自然醇化和生物醇化的对 比实验，采用a u t o a n a l y z e r 3 ( a a ) 连续流动分析仪分析检测烟叶的化学成 分，采用s d e - g c m s 法分析检测烟叶的香味物质含量。结果表明，酶制剂能加 快烟叶内一些大分子化合物的降解速度，从而缩短醇化时间，同时增加烟草香 味物质含量，改善烟草品质。 4 研究了不同酸度、温度以及浓度下绿原酸的荧光光谱特征，首次建立了一种 可以用来测定绿原酸含量的荧光分光光度法。在p h = 7 1 0 的缓冲溶液中，绿原 酸有稳定的荧光，最大激发波长为3 4 5 n m ，最大发射波长为4 8 4 n m ，且荧光强 度随温度升高而降低。在1 2 5 x 1 0 - s m o l l - 1 o 1 0 4 m o l l 浓度范围内，荧光强度 和绿原酸浓度呈良好的线性关系，线性相关系数是o 9 9 3 3 5 ，标准偏差是 3 5 5 2 7 。 关键词：酶：烟草；化学成分：香味成分 中国科学技术大学硕士学位论文 a b s t r a c t e n z y m e si no r g a n i s m sa r ew i d e s p r e a d , w i t haw i d ev a r i e t yo fb i o l o g i c a l f u n c t i o n s t h e r ea r em a n ye n z y m e si nt o b a c c o ，a n dt h e yp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei n t o b a c c og r o w , m a t u r e ，f e r m e n t a t i o np r o c e s s e s ，a n dt h e yg r e a t l yi n f l u e n c e dq u a l i t yo f t h et o b a c c o i nt h i sp a p e r , t h ee x p e r i m e n t a ls t u d yb yb i o l o g i c a le n z y m ep r e p a r a t i o n t r e a t m e n td r a wac o n c l u s i o nt h a tb i o l o 百c a le n z y m ep r e p a r a t i o nc a ns i g n i f i c a n t l y i m p r o v et h eq u a i l t yo f t o b a c c o t h ef o i o w i n ga r et h em a i np o i n t s ： lm a p p l i c a t i o no f p r o t e i n a s e ，c e l l u l a s e ，p e c t i n a s e ，d i a s t a s e ，p h e n o lo x i d a s ea n d r e l a t e dm i c r o b e si nt o b a c c ow a ss u m m a r i z e d b ya d d i n ge n z y m er e a g e n t , t h et a s t e a n dq u a l i t yo ft o b a c c oc a l lb ei m p r o v e dg r e a t l y f u r t h e r m o r e ，t h ee n z y m e sa n d r e l a t e dm i c r o b e sc a nb eu l a d ei n t ob i o l o g i c a lp e s t i c i d e st op r e v e n tt o b a c c of r o m p l a n td i s e a s e sa n di n s e c tp e s t s 髂ar e s u l tt h ey i e l da n dq u a l i t yo ft o b a c c ow e r e i n c r e a s e de f f i c i e n t l y 2n 地f r e s ht o b a c c oi e a rw a st r e a t e db ys e l f - m a d eb i o l o g ye n z y m ep r e p a r a t i o n b e f o r ei tw a sr o a s t e d t h et h e m i e a lc o m p o n e n t so ft h et o b a c c ol e a fw e r ea n a l y s e d b ya u t o a n a l y z e r 3 ( a a i i i ) ，a n dt h ef l a g r a n c ec o m p o n e n t so ft h et o b a c c ol e a fw e r e a n a l y s e db ys d e g c ，m s t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tb i o l o g ye n z y m ep r e p a r a t i o n c o u l dr e d u c es o m em a c r o m o l e c u l ei nt o b a c c o ，a n di n c r e a s et h et o b a c c of r a g r a n c e c o m p o n e n t s 3t h er o a s t e dt o b a c c ol e a ft r e a t e db ys e l f - m a d eb i o l o g ye n z y m ep r e p a r a t i o n d u r i n gt h ec o u r s eo ft o b a c c of e r m e n t a t i o nw a su s e dt oc a r r yo nt h ec o n t r a s t e x p e r i m e n to fb i o l o g i c a lf e r m e n t a t i o na n d n a t u l a lf e r m e n t a t i o n n l ec h e m i c a l c o m p o n e n t so ft h et o b a c c ol e a fw e r ea n a l y s e db ya u t o a n a l y z e r 3 ( a a i i ) ，a n dt h e f l a g r a n c ec o m p o n e n t so ft h et o b a c c ol e a fw e r ea n a l y s e db ys d e g c m s n l e r e s u l t si n d i c a t e dt h a tb i o l o g ye n z y m ep r e p a r a t i o nc o u l da c c e l e r a t er e d u c t i o no f s o m e m a c r o m o l e c u l e ，a n dt h et i m eo ff e r m e n t a t i o nw a sr e d u c e dc o n s e q u e n t l y i ta l s o c o u l di n c r e a s et h et o b a c c of l a g r a n c ec o m p o n e n t sa n di m p r o v et h eq u a l i t yo f t o b a c c o l e a f 4t h ef u o r e s c e n c ec h a r a c t e r i s t i c so fc h l o r o g e n i ca c i dw a ss t u d i e di nd i f f e r e n t p hv a l u e s ，t e m p e r a t u r e sa n dc o n c e n t r a t i o n s af l u o r e s c e n ts p e c t r o p h o t o m e t r i c m e n s u r a t i o no fc h l o r o g e n i ca c i dw a sf i r s tf o u n d e d 1 1 l em a x i m u mf l u o r e s c e n c e s i g n a lo fc h l o r o g e n i ca c i dc o u l db eo b t a i n e da tp h = 7 1 0 a n dt h ee x c i t a t i o na n d e m i s s i o np e a k sw e f f ea t3 4 5 n ma n d4 8 4 n mr e s p e c t i v e l y t h ef l u o r e s c e n c ei n t e n s i t y d e c r e a s e dw i t ht h et e m p e r a t u r ei n c r e a s i n g t h ef l u o r e s c e n c ei n t e n s i t yp r e s e n t e da l i n e a rr c l a t i o n s h i pf o rt h ec o n c e n t r a t i o no fc h l o r o g e u l ea c i d i nt h er a n g eo f l 。2 5 x 1 0 - 5 m o l 。o 1 0 4 m o 儿n l ec o r r e l a t i o nc o e m c i e n ti s0 9 9 3 3 5 ，a n dt h e s t a n d a r dd e v i a t i o ni s3 5 5 2 7 k e y w o r d ：e n z y m e ；t o b a e c o ；c h e m i c a lc o m p o n e n t s ；f l a g r a n c ec o m p o n e n t s l i 中国科学技术大学硕士学位论文 第一章生物酶技术在烟草中的应用进展 烟草中含有的纤维素、果胶、蛋白质、淀粉等物质均对卷烟的香气和吸味 有不利影响【l j ，降低这些物质在烟草中的含量对于提高卷烟产品的品质有重要 作用。在烟叶的发酵和加工过程中，如何有效地利用酶制齐j 来调控和加速烟叶的 内在成分向有利于提高卷烟质量的方面转化，已成为烟草科技工作者关注的课 题 2 - 4 1 。在烟草种植过程中，如何利用酶和微生物技术来控制烟草特有病害和虫 害从而提高烟草的产量及品质，也是一个热门课题。 1 1 酶在改善烟草品质方面的应用 1 1 1 酶在降解烟草中蛋白质含量的应用 烟草中的蛋白质是一种不利于卷烟吸味品质的化学成分，燃烧后的蛋白质 会使烟气的苦味增加，并产生类似烧羽毛的气味【l 】。为此，人们研究采用酶解 的方法来降低烟草中的蛋白质含量。王革等f 5 1 采用蛋白酶对不同时期及不同品 质的烟草进行了处理，通过对比不同浓度蛋白酶处理及不同温度变化的组合试 验，发现温湿度对蛋白酶作用于烟草的影响相当大。当然时间也是一个重要因 素。他们注重的是蛋白酶起作用的条件，认为可通过控制这3 个要素来调节烟 草蛋白质的降低程度。姚光明掣6 】研究了不同种类的蛋白酶作用于烟草的效果， 将喷洒有不同种类蛋白酶溶液的烟草放入塑料食品袋，在一定的条件下进行试 验比较，认为中性蛋白酶对烟草中蛋白质的降解作用最为明显。b a b l e rs 【7 】在研 究干烟草中的蛋白质水解酶时发现，人工调制的烟草没有蛋白质水解活性，香 气差；晾制的烟草具有蛋白质水解活性，香气好。半胱氨酸能激活这种蛋白酶， 可作为蛋白酶降解烟草中蛋白质的激活剂。可见，外界条件和蛋白酶的种类对 烟草发酵时的催化活性都有影响。据美国专利【8 】报道，加蛋白酶和表面活性剂 的先后顺序不同，会使蛋白质含量的降低程度产生差别，可见影响蛋白酶在降 低烟草中蛋白质含量时的活性因素很多。目前，活化剂对蛋白酶及烟草其它化 学成分的影响还有待于进一步研究。 1 1 2 酶在降解烟草中淀粉含量的应用 中国科学技术大学硕士学位论文 烟草中存在淀粉形态的碳水化合物，一方面影响卷烟的燃烧性，另一方面， 淀粉在燃吸时会产生焦糊气味，对烟气产生不良影响【i 】。在发酵过程中，淀粉 酶、糖化酶可以将烟草中的淀粉转化为有利于烟草吸味的成分。姚光明和李晓 等限1 0 1 通过试验认为，在真空破膜条件下，用淀粉酶和糖化酶降解烟草中的淀粉 效果显著。在加淀粉酶的同时，如再加入其它添加剂更有助于烟草品质的提高。 李祥麟等i l l l 发明的烟草变色发酵剂由淀粉酶和过氧化氢混合溶液及除杂剂组 成，经这种变色发酵剂处理后的烟草，其总糖含量增加，氯、蛋白质和烟碱等 的含量降低，还可将低次烟的颜色提高l 2 个等级，吸味也得到改善。霉变的 烟草经该变色发酵剂处理后，可消除其霉斑和霉味。有关一些添加剂和淀粉酶 共同作用于烟草的效果还有待于深入研究。 1 1 3 果胶酶在降解烟草中果胶质含量的应用 烟草中的果胶含量约占6 2 0 ，果胶质影响烟叶的物理性能，果胶分子 结构中还含有甲醇，甲醇在燃吸中迸一步转化为甲醛和甲酸等，会给烟草带来 刺激性和不安全性；而且果胶是吸湿性物质，影响烟叶的燃烧性，还可导致焦 油量升高，影响卷烟的吸味【1 1 。采用果胶酶可以降解烟草中的果胶质。但目前 这方面的研究报道还较少。邓国宾等【1 2 j 以玉溪b 3 f 烟叶为材料，施加d p e - 0 0 5 菌株所产含有果胶酶的溶液进行处理，经化学成分检测和对比评吸，结果表明， 其果胶质含量降低了1 8 1 5 ，烟气中的杂气和刺激性减轻，吸昧品质得到改善。 有关这方面的研究仍在继续进行。 1 1 4 纤维素酶降解烟草中纤维素的应用 纤维素是构成植物细胞组织和骨架的基本物质，烟草中的纤维素含量一般 为1 1 左右，且随等级的降低而增加【i 】。由于纤维素酶的活性较低，目前大多 是把纤维素酶和其它酶类以及添加剂一起应用到烟草发酵中【1 3 】。因此，如何提 高纤维素酶降解烟草纤维素的活性是一项有意义的研究课题。周瑾u 4 】等人对分 离自烤烟叶面的微生物菌株进行固体发酵培养，在发酵产物中提取到对烤烟烟 叶纤维素组织有针对性作用的纤维素酶。使用这种酶对玉溪b 3 f 烤烟上部烟叶 进行处理。分析结果显示酶制剂处理的烟叶的还原糖质量上升了4 3 9 - 2 2 3 8 。 2 中国科学技术大学硕士学位论文 评吸结果表明使用该酶制剂处理上部烟叶能增加香气，改善吸味，抑制刺激， 使上部烟叶的使用性能有显著提升。 1 1 5 酚氧化酶在降低烟草中酚含量的应用 多酚类物质是烟草尤其是烤烟的重要致香物质，可赋予烟气以清甜香和烤 香。在发酵过程中，烟叶中的多酚可转化成其它香气物质及棕色色烈1 5 j 。因此， 正确控制发酵条件以使多酚适度转化，对于提高烟草的香气质量及外观品质有 重要意义。符云鹏等口6 】筛选出了多酚氧化酶抑制剂聚乙烯毗咯烷酮。试验证明， 用浓度为1 0 m m o f l 的聚乙烯吡咯烷酮喷洒于白肋烟中，对多酚氧化酶的活性 抑制率可达5 4 5 5 ，能有效抑制白肋烟的酶促褐变，而且对白肋烟的内在质量 无不良影响。 美国一项专利【1 7 1 研究用酚氧化酶处理烟草以降低多酚含量的方法，还提供 了用吡咯烷酮作为吸收剂来吸收多酚的方法。吕作新掣”】在研究了烘烤过程中 酶促棕色化反应发生的条件后提出了如下3 种控制酶促棕色化反应的方法； 科学地控制烤房内的温湿度条件，保持环境温度与烟草变黄程度和失水程度同 步，合理调控多酚氧化酶的活性；根据多酚氧化酶在不同酸碱条件下活性的 变化规律，于烘烤的不同时期在烤房中放入一定酸碱度的k 、c a 、m g 盐溶液 或施放一定量的c 0 2 ，以调控烟草所处环境的p h ，促使烟草中的多酚氧化酶逐 步失活；使用促进剂或抑制剂以增强烟草非酶棕色化反应的能力，对提高烟 草品质很有帮助。 1 1 6 酶在烟草防病减害的应用 有些酶对烟草的病害、虫害有很好的抑制作用。陶刚【1 9 i 等人以指形管培养 法分别测定几丁质酶粗酶液和纯化的几丁质酶混合液( 2 种凡丁质酶) 对烟草 赤星病菌孢子萌发的抑制作用。结果表明：较高浓度( 2 5 2 u ) 几丁质酶粗酶液 在4 8 h 内强烈抑制孢子萌发和芽管伸长，或致芽管畸形和细胞壁破裂：几丁质 酶混合液对赤星病菌的孢子萌发也表现出明显的抑制作用，但在相同或相近酶 活性条件下，纯化的几丁质酶混合液( 9 4 u ) 和粗酶液( 1 2 6 u ) 对赤星病菌孢子 萌发的抑制率( 处理2 4 h 时) 分别为4 6 和8 4 3 ，前者明显低于后者。采用 中国科学技术大学硕十学位论文 孢子液悬滴法接种烟苗( k 3 2 6 ) 叶片测定木霉几丁质酶对赤星病菌致病性的影 响结果表明，几丁质酶粗酶液浓度越高，对孢子萌发抑制时间越长，抑制率越 高：其浓度为4 9 、9 8 、1 9 5 u m l 的抑制率7 d 时分别为3 6 8 、5 6 2 和5 7 6 。 1 1 7 多种酶的综合利用 烟草品质的提高是多方面综合作用的结果，在发酵过程中，如果仅用一种 外援酶对其进行品质调控是片面的，而同时添加两种或更多的酶，不仅仅降低 一种成分的含量，比仅加一种酶在改善烟草的化学成分、提高其吸味品质方面 有更大的优势。丁峰等1 2 0 1 研制出了一种烤烟烘烤调质活化剂。方法是，将蛋白 酶、多糖酶、碳水化合物以及钾盐和微量元素按一定比例调制成总体，作用于 挂杆烘烤的鲜烟叶上，改善了烟叶品质。 烤烟中的细胞壁物质含量一般为2 6 3 5 ，且等级越低含量越高1 2 1 1 。利用 纤维素酶和果胶酶把烟草中的细胞壁物质转化为水溶性糖，变不利成分为有利 成分，是提高卷烟质量的有效手段之一。阎克玉等 2 2 1 研究在一定条件下向烟草中 施加一定量的纤维素酶和果胶酶，提供酶作用的最佳条件，使部分细胞壁物质降 解，提高了烟草的品质和使用价值。h e n r ic s i lb e l 帆a i l 【2 3 i 研究用果胶酶、半纤维 素酶和纤维酶的混合酶处理烟梗，处理液中可加入甘油、丙二醇或三甘醇等类 物质，以有助于烟梗的软化：还可以加入增香剂、烟草提取物或其它料剂，对卷 烟的吸味品质有明显的改善作用。这说明，通过单一酶的优化组合，可制得较 好的复合酶制剂，如再加入其它添加剂，效果会更佳。 陈洪等1 2 4 1 把蛋白酶液和淀粉酶液分别添加到烟草中与未加酶的烟草进行比 较，结果表明，在酶的作用下加酶处理的烟草会产生酶促反应，使淀粉水解为 可溶性糖，蛋白质降解为氨基酸。张立昌【2 5 1 从理论上分析了用酶处理烟草以改 善其吸味品质的可行性，经试验验证取得了较好的效果，所得酶制剂适合在打 叶复烤时添加，对自然陈化或人工发酵烟叶的质量有明显的改善作用。 刘维涓等m j 改变了传统烟草添加剂的设计思路，采用先进的固定化酶技术 研制开发出一种新型的生物改性添加剂，并将其应用于膨胀烟丝，使膨胀烟丝 4 中国科学技术大学颐十学位论文 的品质得至u 了明显改善，工业可用性提高。另一种膨胀烟草生物添加剂口7 j 是由 烟草蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、糖化酶、纤维改性剂、维生素与水按一定的配 比制成，据称其不会对烟草带来负面影响，能有效降低不利于烟草吸味品质的 成分。易彤军【2 8 】发明了一种使用范围广且功能性强的以木瓜朊酶( 或植物淀粉 酶或二者的复合物) 为主要原料的烟草品质改良剂，可以使烟厂在霉雨季节照 常生产。宋桂经用含纤维素酶、果胶酶、木质酶及蛋白酶的多种酶系的微生 物复合酶处理低次烟草，经试验验证，具有明显地提高烟草内在质量的效果。 h c r s h 等口o i 称，将一种酶催化剂和s o d 加入滤嘴、烟草中或用这种混合抗 氧化剂处理烟斗和卷烟纸，可消除或降低卷烟烟气f r 。该混合物中包括l 一谷胱 甘肽、过氧化氢酶和s o d 等抗氧化剂酶，这种含s o d 的抗氧化剂混合物能够 清除、中和由燃烧或者加热烟草制品释放的f r ，从而减轻吸烟对人口咽腔、呼 吸道以及肺部造成的损伤。 1 2 酶和微生物技术的综合利用 由于酶制剂的价格较高，存在水解条件不易控制和水解效果不理想而不适 用的问题。同时，又由于微生物发酵的条件简单温和，易于控制，生产成本低， 一些微生物具有酶的活性，有的微生物还能产生一些酶，并且产量很高，所以， 生物技术尤其是酶解和微生物发酵在烟草中的应用研究逐渐成为烟草科技工作 者关注的热点课题。近年来，有关这方面的研究内容包括从烟草表面分离某些 有益菌种，经增菌培养施加于烟草表面进行发酵以增加烟香、降低刺激性；或 使用纤维素酶等部分降解烟梗的木质素、纤维素等，以软化烟梗便于加工及降 低梗丝的木质杂气；或通过微生物发酵来制备烟草香料。除此之外，还有生物 滤嘴、烟草生物杀虫剂及防霉剂的研究等等。 1 2 i 改善烟草的吸味品质 1 9 8 8 年，余永茂等f 2 1 利用微生物酶加速低次烤烟的发酵试验取得了一定的 效果。2 0 0 1 年，马林【3 l 】将酶解和微生物发酵等生物技术综合用于改变低次烤烟 的化学组分，有效地降低了对吸味品质和安全性不利的蛋白质成分及小分子含 氮化合物如氨等。评吸结果表明，经该方法处理后的烟草香气增加，刺激性显 中国科学技术大学硕士学位论文 著降低，杂气轻微，余味干净，为设计低焦油卷烟提供了一种独特的配方原料。 马林【3 2 】等人从昆明卷烟厂附近的土壤中筛选出一株具有高效降解烟碱能力的细 菌。该细菌在以烟碱为惟一的碳源和氮源的培养基中能生长良好，在液体培养基 中培养( 发酵) 7 8 h ，培养基中的烟碱分解8 0 以上，且发酵期间培养液呈现颜 色变化：无色、蓝色、深蓝色、黑色和褐色。根据生态特征和生理生化分析结果， 初步鉴定该菌为节细菌属。在t o o g 烟丝中分别加入2 m l 该菌酶液( 酶蛋白浓 度1 0 1 5 r a g m l ) 和菌液( 1 0 9 个m l ) ，各培养2 和7 d ，其烟碱降低了1 5 2 和2 2 1 。汪长国、戴亚【3 3 1 等人将分离筛选的有益微生物经过处理得到微生物 制剂，在烤烟上部叶采收前以喷洒的方式添加到烟叶表面，成熟采收，取初烤 的烟样，进行制剂对烟叶品质影响的分析，结果表明：氨基酸总量有所降低； 烟叶香味成分含量总体反映为增加，少数表现为降低，而且大部分含量增加的 香味成分随着添加量的增加而增加：蛋白质分别降低了2 2 4 7 、2 3 ，5 3 ；从感 官质量看香气量有所增加、香气质有所提高、刺激性减小，余味、杂气有一定 的改善。 赵铭钦等1 3 铂5 】利用优势增香菌种和高生物活性的微生物酶配制而成的烟草 发酵增质剂具有促进烟草内部有机物质分解与转化、加速烟草的发酵进程、缩 短发酵周期等作用。经评吸鉴定，它对提高卷烟的整体香味质量作用明显。周瑾 等p 6 1 将具有高蛋白酶活性的菌株接种到灭菌后的烟末中进行固体发酵后，明显 改善了卷烟品质。王革t 3 7 1 从烟草中分离出高产蛋白酶微生物，通过发酵培养后 用以降低烟草中的蛋白质含量，发现一些产蛋白酶微生物同时具有抑制烟草霉 菌的作用。任军林等f 3 8 1 通过在烟丝中施加一定浓度的高活性微生物转化酶并控 制一定的温度，贮存2 h 以上，证明可以增加卷烟香气，消除或减轻烟气中的杂 气和刺激性。赵铭钦等【3 9 1 利用4 种优势菌种和高生物活性的a - 淀粉酶以及蛋白 酶等配制出烟草发酵增质剂，对人工发酵和自然陈化过程中烤烟的增质增香效 果进行了试验。结果表明，处理后的烟叶香气质改善。香气量增加，杂气和刺 激性减轻，糖、氮、碱等主要化学成分及其比值趋于协调。在发酵过程中，使 用这种增质剂有利于缩短烟叶的发酵进程，提高发酵质量，尤其是在处理过程 6 中国科学技术大学硕士学位论文 中尽管温湿度都比较高，但没有发现烟草有霉变发生，说明采用这种方法能同 时达到降解烟草蛋白质含量和防止烟草霉变的双重目的。周长春等i 帅】人使用木 质素降解微生物及木质素降解酶，处理烟梗结果表明，采用木质素降解微生物 及木质素降解酶可以明显去除烟梗的木质气、刺激性，填充值增加3 0 ，木质 素含量明显降低，可以满足中高档烟的添加要求。 i z q u i e r d ot a m a y oa 等【4 ”研究发现，用酶接种过的烟草，其香气和性状均 得到改善，尤其是当采用微球菌属( m i e r o c o c c u s ) 或杆菌属( b a c i l l u s ) 或两者的混 合物时，微球菌接种的烟草蛋白质含量降低，可溶性氮尤其是氨、胺和酰胺氮 的含量增加。发酵期间，生物碱( 主要是烟碱) 的含量降低，发酵后p h 值大幅 度提高，且浸细菌烟草的含水率比浸水烟草的高。c e b a i t e y 和a w p e t r e 4 2 1 对 在温度为- 9 3 9 c 和相对湿度为8 0 1 0 0 范围内用硝酸盐还原酶和蔗糖转化 酶处理的烟草进行了研究，发现发酵时间不同，烟草的香气品质也不同。在微 生物代谢烟碱途径的研究中，对噬烟碱节杆菌( a r t h r o b a c t e rn i e o t i n o v o r a m ) 降烟 碱的代谢途径【4 3 1 研究得比较清楚。如能把改善烟草化学成分的酶和噬烟碱节杆 菌一起应用到烟草工业中，就有可9 2 将一些低次烟叶经发酵后作为高等级烟叶 使用，这样更有利于充分利用烟叶资源。 j o l m s o n t “l 研究发现，一旦烟叶的颜色完全变褐，其中的多酚类物质含量会 减少8 5 ，烟草的吸味变差，杂气加重。因此，控制这些微生物或酶的不利作 用也是一个重要的研究课题。 1 2 2 防病减害 早在1 9 7 5 年，布朗与威廉森公司 4 5 l 就利用假单胞杆菌( p s e u d o m o n a sp l a i d ) 对烟草中的烟碱进行降解，发现用假单胞杆菌液对白肋烟和烤烟的混合烟丝( 1 ： 】) 处理18 h 后，烟碱含量平均从2 0 0 降到了o 8 5 ，每支卷烟的烟碱含量从 1 5 8 m g 降到了o ，9 8 m g 。1 9 7 8 年尝试用纤维单胞菌来降低烟草中的烟碱和硝 酸盐的含量，发现处理后的自肋烟的硝酸盐和烟碱的含量分别从3 5 4 和 1 4 2 降到了o 2 2 和0 3 2 。 7 中国科学技术大学硕士学位论文 专利1 4 7 4 8 1 报道将c s p 和e p u t i c l a 采用营养培养基、含硝酸盐的培养基、 含尼古丁和硝酸盐的培养基来培养，然后用这些培养物或其上清或细胞来好氧 或厌氧处理烘烤过的白肋烟，甚至采用高温浸提烟叶的水提物来培养细胞，然 后再加回到已经风干的烟叶上，这些处理方式可以降低烟草中的硝酸盐和尼古 丁的含量，而不损失烟草的香气和吃味，同时产生柔和的香气，降低了烟气中 一氧化氮、氯化氢和尼古丁的含量，达到了理想的效果。 苏云金芽孢杆菌( b a c i l l u st h u r i n g i e n s i s ，b t ) 能产生a ，1 3 ，y ，6 毒素，当 害虫吞食了沾上该菌的作物后，主要是通过“胃肠毒”作用，使害虫致病死亡。 b t 作为一种有效的防治大田烟青虫和烟草粉螟的微生物农药，已获准在大田烟 草和储藏烟草上使用。中国科学院1 4 9 l 也成功地克隆了b t 库斯塔基亚种和肯尼 亚7 4 0 0 亚种( b t h u r i n g i e n s i s k e u g a e ) 的6 一内毒素基因，获得了具有不同程度 的杀虫活性，其中转入了1 s k b 毒性蛋白基因的植株对烟青虫的致死率达 9 0 - 1 0 0 。a n z a i r 5 0 j 等从野火病菌中分离出其自身抗性基因t t r 。表达该基因的 烟草工程植株对野火病的抗性大大提高。 1 2 2 其它应用 微生物肥料以微生物生命运动及其产物来影响和改善植物营养条件，抑制 某些病害并发挥土壤潜在肥力，从而达到使农作物增产提质的效果。阎启富1 5 1 l 针对山地烤烟缺氮的现状提出把共生性固氮菌应用于山地烤烟，处理的株高和 茎围都高于对照，小区产量比对照高1 3 ，烟叶质量和经济效益也明显高于对 照。何金旺【矧等发现施用钾细菌肥料能使烟叶落黄速度加快，比对照成熟度提 高一个等级，烤后烟叶金黄至橘黄，烟叶还原塘、总氮和氯离子含量略有减少， 品质优良。 1 3 结语 有关生物酶作用的控制与利用研究已显示出很好的应用价值和发展前景， 只要加酶催化得当，所得酶制剂可明显增加卷烟香气，能不同程度地减轻青杂气 和刺激性，改善卷烟的吸味品质。经过酶处理的烟叶卷烟香气量和香气质方面都 有很好的提高，并能使杂气、灼烧感和枯焦气以及刺激性、呛咳感减轻，余味 中国科学技术大学硕士学位论文 得到改善。同时，使用酶活力的高低不同对烟叶品质改善的程度亦有所不同， 这方面还有待于进一步深入研究。利用一些酶和微生物对烟草病虫害的抑制作 用而制成的烟草生物杀虫剂和防霉剂等能有效的提高烟草产量，改善烟草品质。 目前，对生物酶技术在烟草中的应用尚处于探索阶段，如何在烟叶的发酵和加 工过程中，更有效地利用酶制剂控制烟叶的内在成分向有利于提高卷烟品质的 方面转化，仍将是烟草业需要继续研究的一个重要课题。 参考文献 n 】周正红高孔荣，张水华烟草中化学成份对卷烟色香味品质的影响及其进展 j 烟草 科技，t 9 9 7 ，( 2 ) ：2 2 - 2 5 2 金闻博，戴亚烟草化学 蛔北京：清华大学出版杜2 0 0 0 3 余永茂，高芳馨，张淑华，等微生物酶发酵低次烟叶初试报告 j 烟草科技，1 9 8 8 ， ( 5 ) ：1 6 1 8 2 9 4 程彪，贾涛，刘立全，等烟草工业中微生物和酶作用的控制与利用 j 烟草科技，1 9 9 9 ， ( 3 ) ：8 一1 1 5 】王革，邓斌，王笛，等蛋白酶处理降低烟叶蛋白质研究 j 】烟草科学研究，2 0 0 0 ，( 3 ) ： 5 4 5 7 6 姚光明降低烟叶中蛋白质含量的研究 j 烟草科技，2 0 0 0 ，( 9 ) ：6 - 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h y d r o x y l a s e j j b a c t e r i o l o g y ，2 0 0 1 ，1 8 3 ： 5 2 6 2 5 2 6 7 4 4 j o h n s o n , w h n e wp r o c e s s i n gm e t h o d si nt h ep r e m a n u f a c t u r i n go f t o b a c c o j p r o c e e d i n g so f t h e5