一種生物技術提升再造煙葉香氣品質的方法技術

本發明專利技術提供一種生物技術提升再造煙葉香氣品質的方法，包括如下步驟：(1)菌株活化：將桑腸桿菌(Enterobacter?mori)VL4?3接種到斜面培養基上，再接種到種子培養基，轉接制得種子培養液；(2)復合生物轉化預處理：在再造煙葉的萃取工序，將步驟(1)所述的種子培養液接種到再造煙葉水溶液中，并添加丁酸桿菌阿魏酸酯酶、木質素過氧化物酶(Lip和錳過氧化物酶MnP)復合酶，攪拌混合均勻，發酵得到再造煙葉生物轉化液；(3)經再造煙葉常規工序生產再造煙葉，在此過程中，溫度超過75℃，本發明專利技術的酶和菌失活，卷制得到再造煙葉。本發明專利技術生產的生物技術提升香氣品質的再造煙葉，刺激性降低、青雜氣減少、香氣豐富優美、具有奶甜香氣，提升再造煙葉香氣品質。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及煙草工業領域，具體是一種生物技術提升再造煙葉香氣品質的方法。
技術介紹
再造煙葉主要由煙末、碎片、煙梗或低次煙葉加入膠粘劑和其他添加劑等組成。煙末、碎片、煙梗是煙草工業的副產物，以前多作棄置處理。我國是煙草大國，每年有數十萬噸煙末、碎片、煙梗資源被廢棄，既造成環境污染，同時也是對自然資源的浪費。研究表明，煙末、碎片、煙梗中含有的成分種類與煙葉成分基本一致，但是存在雜氣重、刺激性大和口感不適等吸味缺陷。再造煙葉的細胞壁物質主要有纖維素、半纖維素、果膠、木質素等。細胞壁物質和淀粉含量高，煙葉粗糙，煙氣刺激大，不和順；水溶性糖含量高使煙葉吃味醇和，香氣優美，但糖類化合物含量高，焦油釋放量大；過量的纖維素會賦予煙氣尖刺和灼熱感并產生嗆咳；煙草木質素的熱裂解對煙草品質產生負面影響，木質素含量越高，煙葉品質越差，具有強烈的刺激性氣味，青雜氣重，吸味辛辣、澀口，其裂解時產生小分子醛類和苯酚類物質，如丙烯醛、苯酚、1,2-苯二酚等。同時木質素也是造紙工業排放黑液COD和色度形成的主要原因，其結構是由甲氧基取代的對-羥基肉桂酸聚合而成的異質多晶三維多聚體，分子間多為穩定的醚鍵、C-C鍵，是目前公認的微生物難降解芳香化合物之一。生物轉化法是在細胞或酶等生物催化下進行的化學反應，即是指利用微生物(微生物的生長細胞、微生物的休止細胞)、酶(來自微生物或動植物的純酶或粗酶)或植物細胞，通過簡單的生物轉化或生物合成制備所需物質的方法。與化學催化劑相比，生物催化劑專一性更強、催化活性更高、條件更易控制。可接受大量的外源復雜分子作為底物，化學選擇性、區域選擇性、立體選擇性或對映選擇性的催化底物生成相應的產物。生物轉化廣泛應用于天然產物的生物合成、藥物前體化合物的轉化、有機化合物的不對稱合成、光學活性化合物的拆分、活性成分篩選及新藥開發、藥物代謝研究等諸多領域。用生物轉化法生產的香蘭素與植物提取的天然香蘭素等同(Natural-identical vanillin)，被稱為生物香蘭素(Bilogic Vanillin)。其轉化前體有丁香酚、異丁香酚、香草醇、香草胺、松柏醇、阿魏酸、芳香族氨基酸等天然化合物。阿魏酸酯酶能切斷細胞壁中多糖一多糖、多糖一木質素間的交聯，有利于細胞壁物質中多糖的降解和木質素的釋放，利用阿魏酸酯酶處理植物性的原材料，可以將阿魏酸從植物細胞壁的結構中游離出來，從而破壞了細胞壁的骨架結構，使得木質素、半纖維素以及纖維素之間的連接被部分打破，結構變得比處理前疏松。阿魏酸存在于烤煙煙葉中。纖維素、淀粉、蛋白質可被生物酶定向水解生成葡萄糖、低聚糖、短肽、氨基酸等，能有效降低卷煙的刺激性，減輕雜氣和改善吸味。微生物在增殖過程中可產生龐大的高活性酶系，如多糖水解酶類、蛋白酶類、酯化酶類、氧化還原酶類及裂合酶類等，在酶促作用、化學作用及微生物體內復雜代謝的協同作用下，可使植物原料發生分解、降解、氧化、還原、聚合、偶聯、轉化等作用，形成復雜的低分子化合物，其中包括各種香味化合物，如醇類、醛類、酮類、酸類、脂類、酚類、吡喃類、吡啶類和萜烯類等，這些香氣物質無疑也是煙草或用于煙草的添加劑的香氣組分。采用丁酸桿菌阿魏酸酯酶、木質素降解酶協同作用、桑腸桿菌(Enterobacter mori)VL4-3復合生物轉化再造煙葉水溶液，分解、轉化再造煙葉中木質素、纖維素、蛋白質等大分子刺激性物質為糖類、阿魏酸等，再轉化阿魏酸等為香蘭素等香味前體物質，使生產的再造煙葉降低刺激性、減少青雜氣、香氣豐富優美、具有奶甜香氣，提升再造煙葉香氣品質，還未見報道。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術的不足，提供一種生物技術提升再造煙葉香氣品質的方法，采用丁酸桿菌阿魏酸酯酶、木質素過氧化物酶(Lip和錳過氧化物酶MnP協同作用)、桑腸桿菌(Enterobacter mori)VL4-3復合發酵，以再造煙葉水溶液為底物進行生物轉化，再經常規工業工序生產再造煙葉，其中丁酸桿菌阿魏酸酯酶釋放再造煙葉細胞壁中的阿魏酸，疏松結構，有利于細胞壁物質中多糖的降解和木質素的釋放，兩種木質素過氧化物酶協同作用分解木質素，桑腸桿菌VL4-3能轉化阿魏酸生成香蘭素，其酶體系能分解、轉化再造煙葉中的大分子刺激性物質或難揮發的香味前體物質為小分子香氣物質或還原糖等，并且丁酸桿菌阿魏酸酯酶和桑腸桿菌VL4-3中的多糖酶具有協同作用，這些酶和微生物的復合生物轉化，使生產的再造煙葉降低刺激性、減少青雜氣、煙氣柔和、香氣豐富優美、具有奶甜香氣，改善口感，提高再造煙葉的香氣品質。本專利技術提供一種生物技術提升再造煙葉香氣品質的方法，包括以下步驟：(1)菌株活化：將桑腸桿菌(Enterobacter mori)VL4-3接種到馬鈴薯葡萄糖瓊脂斜面培養基上，在25～35℃、pH5～9條件下，靜置培養24～72h后得到斜面培養物，再接種到種子培養基，在25～35℃，轉速100～150rpm/min條件下振蕩培養12～36h，連續轉接1～3次后制得種子培養液；所述的桑腸桿菌(Enterobacter mori)VL4-3保藏號為CCTCC NO：M2012020，于2012年2月16日保藏于武漢大學中國典型培養物保藏中心；所述的斜面培養基：馬鈴薯浸液200mL/L，葡萄糖20g/L，瓊脂13g/L；所述的種子培養基：麥芽糖50g/L，蛋白胨10g/L，氯化鈉5g/L；(2)復合生物轉化預處理：在再造煙葉的萃取工序，將步驟(1)所得的種子培養液按質量比2～10％接種到再造煙葉水溶液中，并添加占再造煙葉質量比的0.15～0.4％的丁酸桿菌阿魏酸酯酶、木質素過氧化物酶(Lip和錳過氧化物酶MnP協同作用)復合酶，攪拌混合均勻，在pH至4.5～6.0，在35～45℃條件下，發酵1～12小時，得到再造煙葉生物轉化液；(3)再造煙葉常規生產工序：所述步驟(2)所得的再造煙葉生物轉化液，在55～65℃、pH自然條件下萃取反應40～60min，碟螺離心分離液渣，將萃取液75～85℃下真空濃縮至固含量40％，得到濃縮液，在此過程中，溫度超過70℃，本專利技術的酶和菌失活；而殘渣則通過用干燥機實施100～120℃干燥處理，滅活酶和菌，制成一定的水含量的煙草基片，將濃縮液噴涂到煙草基片上卷制成提升香氣品質的再造煙葉。進一步的，步驟(2)中所述的丁酸桿菌阿魏酸酯酶為食品級，酶活100-1000u/g，占再造煙葉的質量比為0.05～0.15％；木質素過氧化物酶Lip，食品級，酶活100～1000u/g，占再造煙葉質量比的0.05～0.15％；錳過氧化物酶MnP，食品級，酶活100～1000u/g，占再造煙葉質量比的0.05～0.10％。進一步的，步驟(3)中所述的一定的水含量為質量比5～15％。本專利技術的有益效果：本專利技術采用生物酶和微生物對再造煙葉進行生物轉化，通過阿魏酸酯酶水解煙末、煙梗細胞壁的阿魏酸甲酯、低聚糖阿魏酸酯和多糖阿魏酸酯中的酯鍵，釋放阿魏酸，有利于細胞壁物質中多糖的降解和木質素的釋放，破壞細胞壁的骨架結構，使木質素、半纖維素以及纖維素之間的連接被部分打破，結構變得比處理前疏松，結合木質素過氧化物酶的協同作用來降解木質素；然后桑腸桿菌轉化阿魏酸生產香蘭素及其香氣前體物質，同時桑腸桿菌本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種生物技術提升再造煙葉香氣品質的方法，其特征在于包括如下步驟：(1)菌株活化：將桑腸桿菌(Enterobacter?mori)VL4?3接種到馬鈴薯葡萄糖瓊脂斜面培養基上，在25～35℃、pH5～9條件下，靜置培養24～72h后得到斜面培養物，再接種到種子培養基，在25～35℃，轉速100～150rpm/min條件下振蕩培養12～36h，連續轉接1～3次后制得種子培養液；所述的桑腸桿菌(Enterobacter?mori)VL4?3保藏號為CCTCCNO：M2012020，于2012年2月16日保藏于武漢大學中國典型培養物保藏中心；所述的斜面培養基：馬鈴薯浸液200mL/L，葡萄糖20g/L，瓊脂13g/L；所述的種子培養基：麥芽糖50g/L，蛋白胨10g/L，氯化鈉5g/L；(2)復合生物轉化預處理：在再造煙葉的萃取工序，將步驟(1)所得的種子培養液按質量比2～10％接種到再造煙葉水溶液中，并添加占再造煙葉質量比的0.15～0.4％的丁酸桿菌阿魏酸酯酶、木質素過氧化物酶復合酶，攪拌混合均勻，在pH至4.5～6.0，在35～45℃條件下，發酵1～12小時，得到再造煙葉生物轉化液；(3)再造煙葉常規生產工序：所述步驟(2)所得的再造煙葉生物轉化液，在55～65℃、pH自然條件下萃取反應40～60min，碟螺離心分離液渣，將萃取液75～85℃下真空濃縮至固含量40％，得到濃縮液，在此過程中，溫度超過70℃，本專利技術的酶和菌失活；而殘渣則通過用干燥機實施100～120℃干燥處理，滅活酶和菌，制成一定的水含量的煙草基片，將濃縮液噴涂到煙草基片上卷制成提升香氣品質的再造煙葉。...

【技術特征摘要】
1.一種生物技術提升再造煙葉香氣品質的方法，其特征在于包括如下步驟：(1)菌株活化：將桑腸桿菌(Enterobacter mori)VL4-3接種到馬鈴薯葡萄糖瓊脂斜面培養基上，在25～35℃、pH5～9條件下，靜置培養24～72h后得到斜面培養物，再接種到種子培養基，在25～35℃，轉速100～150rpm/min條件下振蕩培養12～36h，連續轉接1～3次后制得種子培養液；所述的桑腸桿菌(Enterobacter mori)VL4-3保藏號為CCTCCNO：M2012020，于2012年2月16日保藏于武漢大學中國典型培養物保藏中心；所述的斜面培養基：馬鈴薯浸液200mL/L，葡萄糖20g/L，瓊脂13g/L；所述的種子培養基：麥芽糖50g/L，蛋白胨10g/L，氯化鈉5g/L；(2)復合生物轉化預處理：在再造煙葉的萃取工序，將步驟(1)所得的種子培養液按質量比2～10％接種到再造煙葉水溶液中，并添加占再造煙葉質量比的0.15～0.4％的丁酸桿菌阿魏酸酯酶、木質素過氧化物酶復合酶，攪拌混合均勻，在pH至4.5～6.0，在35...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳義坤，羅誠浩，高頌，魏敏，李冉，柯煒昌，
申請(專利權)人：湖北中煙工業有限責任公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42