一種利用微生物製備再造菸葉的方法與流程
2024-04-04 13:15:05
本發明涉及一種製備再造菸葉的方法，特別涉及一種利用微生物製備再造菸葉的方法，屬於菸草技術領域。
背景技術：
在我國捲菸生產過程中，會產生大量菸草廢棄料。對於這些廢棄料，世界各國主要通過再造菸葉的方法，重新對廢棄料進行利用，再造菸葉的生產方法主要有輥壓法、稠漿法和造紙法。我國目前主要採用造紙法處理生產過程中的菸葉廢棄料。造紙法是將在菸草製造環節中的復烤和捲菸製造過程中的一些菸草廢棄料、邊角料，如煙末、煙梗、煙籤、煙棒和部分低次菸葉等菸草物質，製成具有與菸草同樣性能的薄片裝再生產品，用作捲菸填充原料。也可以按照一定比例添加到菸草卷制環節中。一方面可以減少高檔菸葉的用量，提高菸草原料的利用率，減少菸葉單耗，有效降低捲菸成本。另一方面可以通過人為的處理，使得一些菸草中的有害物質得到降解，改善菸葉的物理特性、化學成分、感官質量，並且達到降焦減害，提質增香的目的。
目前，已有針對降低菸草薄片中大分子物質提高菸草薄片感官質量的相關報導。例如專利CN201510041569公開了菸草薄片的製備方法，它更換了在煙梗、煙末在浸提過程中的溶液，將水更換為醇溶液，使菸葉中的蛋白質、果膠含量降低，菸草薄片的刺激性減輕、雜氣降低，抽吸感官質量有所改善，香氣餘味有顯著提高。例如專利CN201510113008公開了一種提升再造菸葉感官質量的方法，是將適合菸葉品種的弱鹼檸檬酸鉀水溶液噴灑在菸草薄片支撐的菸絲上，使得菸草薄片的感官質量得到很好的提升，並且操作條件簡單。
美拉德反應是一種普遍的非酶褐變現象，將其應用於食品香精香料的生產中，國外研究比較多，國內研究較少，該技術在肉類香精及菸草香精中有非常好的應用。美拉德反應技術在香精領域中的應用打破了傳統的香精調配和生產工藝的範疇，是一種全新的香精香料應用技術。目前，美拉德反應在菸草生產尤其是再造菸葉在浸提階段通過微生物方法促使發生美拉德反應從而產生一些芳香物質來改善再造菸葉的感官品質的應用研究還未見報導。
技術實現要素：
為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種製備再造菸葉的方法，該方法簡單易行、操作方便、安全有效，能夠有效改善再造菸葉的感官質量。
為了實現上述目的，本發明所採用的技術方案是：
一種利用微生物製備再造菸葉的方法，將蠟狀芽孢桿菌加入至浸泡的菸草原料中，降解菸草原料中的蛋白質，參與美拉德反應，產生潛香物質。
所述的利用微生物製備再造菸葉的方法，包括以下步驟：
(1)將菸草原料和水加入發酵罐中，再加入蠟狀芽孢桿菌菌液，浸提，浸提的同時發生美拉德反應，浸提結束後進行分離，得到浸提液和不可溶物；
(2)將浸提液進行真空旋轉蒸發濃縮得到濃縮液，將不可溶物進行造紙技術抄造成基片；
(3)將濃縮液塗布在基片上，烘乾製得再造菸葉。
步驟(1)中菸草原料和水的質量比為1:5-6。
步驟(1)中蠟狀芽孢桿菌菌液的接種量為6-10％，菌液的OD值為1.0。
步驟(1)中蠟狀芽孢桿菌菌液的加入時間為菸草原料和水加入發酵罐中20min後。
步驟(1)中浸提的條件為：溫度35-50℃，時間2-3h，攪拌速度150-200rpm，溶氧量20％。
步驟(2)中濃縮液的波美度為25°Bé。
所述的菸草原料為質量比5:3:2的煙梗、煙末及低級菸葉的混合物。
本發明的有益效果：
1、本發明在菸草原料浸提過程中加入蠟狀芽胞桿菌，能夠最大程度上降解菸草原料中的蛋白質，生成多肽或游離的胺基酸，同時，利用浸提過程中菸草原料中的可溶性還原糖溶解於浸提液，使蛋白質的降解產物與可溶性還原糖發生美拉德反應，從而產生具有雜環化合物的潛香物質。這些潛香物質在捲菸燃燒時通過熱裂解，參與複雜的化學反應，產生香氣，從而使再造菸葉和捲菸原料之間產生良好的協調性和配伍性，提高捲菸的吃味品質。
2、實驗證明，本發明採用蠟狀芽孢桿菌製備的再造菸葉中，共鑑定出128種中性香氣成分，遠遠超過採用中性蛋白酶降解的83種，和空白對照的60種，這充分證明採用蠟狀芽孢桿菌製備再造菸葉能夠顯著提高捲菸的香氣質量。
3、本發明採用微生物參與浸提，無需加入化學香精香料，安全、無汙染，操作簡單，適用於工業化的生產，具有良好的社會和經濟效益，是再造菸葉製備方法的一大創新。
附圖說明
圖1為本發明加入蠟狀芽孢桿菌製備的再造菸葉的中性揮發成分檢測結果。
圖2為對照例1加入中性蛋白酶製備的再造菸葉的中性揮發成分檢測結果。
圖3為未加入任何物質製備的再造菸葉的中性揮發成分檢測結果。
具體實施方式
以下結合具體實施例來進一步說明發明內容，沒有特殊說明的情況下，所採用的操作手段、驗證方法等都是本領域技術人員的常規技術手段，本發明只是突出了技術方案的創新點，故現有技術不在此做進一步的說明。
本發明所用的蠟狀芽孢桿菌為ATCC 13061。
蠟狀芽孢桿菌菌液的製備方法：取出-80℃冰箱中保存的菌種，先進行菌種活化，接種量為培養液的1‰，活化後進行接種培養，製備菌液。使用培養液均為LB培養基：蛋白腖1％，酵母粉0.5％，NaCl 1g，水100ml，pH＝7。
實施例1
一種利用微生物製備再造菸葉的方法，包括以下步驟：
(1)將菸草原料和水按照質量比為1:6的比例加入發酵罐中，浸提20min後，再按照6％的接種量(菸草原料+水)加入蠟狀芽孢桿菌菌液，菌液的OD值為1.0，浸提，浸提的同時發生美拉德反應，浸提結束後進行分離，得到浸提液和不可溶物；
浸提的條件為：溫度50℃，時間2h，攪拌速度150rpm，溶氧量20％；
菸草原料為質量比5:3:2的煙梗、煙末及低級菸葉的混合物；
(2)將浸提液進行真空旋轉蒸發濃縮得到濃縮液，濃縮液的波美度為25°Bé；將不可溶物進行造紙技術抄造成基片；
(3)將濃縮液塗布在基片上，烘乾製得再造菸葉。
實施例2
一種利用微生物製備再造菸葉的方法，包括以下步驟：
(1)將菸草原料和水按照質量比為1:6的比例加入發酵罐中，浸提20min後，再按照10％的接種量加入蠟狀芽孢桿菌菌液，菌液的OD值為1.0，浸提，浸提的同時發生美拉德反應，浸提結束後進行分離，得到浸提液和不可溶物；
浸提的條件為：溫度40℃，時間2h，攪拌速度150rpm，溶氧量20％；
菸草原料為質量比5:3:2的煙梗、煙末及低級菸葉的混合物；
(2)將浸提液進行真空旋轉蒸發濃縮得到濃縮液，濃縮液的波美度為25°Bé；將不可溶物進行造紙技術抄造成基片；
(3)將濃縮液塗布在基片上，烘乾製得再造菸葉。
實施例3
一種利用微生物製備再造菸葉的方法，包括以下步驟：
(1)將菸草原料和水按照質量比為1:6的比例加入發酵罐中，浸提20min後，再按照8％的接種量加入蠟狀芽孢桿菌菌液，菌液的OD值為1.0，浸提，浸提的同時發生美拉德反應，浸提結束後進行分離，得到浸提液和不可溶物；
浸提的條件為：溫度35℃，時間3h，攪拌速度150rpm，溶氧量20％；
菸草原料為質量比5:3:2的煙梗、煙末及低級菸葉的混合物；
(2)將浸提液進行真空旋轉蒸發濃縮得到濃縮液，濃縮液的波美度為25°Bé；將不可溶物進行造紙技術抄造成基片；
(3)將濃縮液塗布在基片上，烘乾製得再造菸葉。
對照例1
一種利用微生物製備再造菸葉的方法，包括以下步驟：
(1)將菸草原料和水按照質量比為1:6的比例加入發酵罐中，浸提20min後，再加入中性蛋白酶(購自夏盛(北京)生物科技開發有限公司)，添加量為2‰，繼續浸提，浸提的同時發生美拉德反應，浸提結束後進行分離，得到浸提液和不可溶物；
浸提的條件為：溫度35℃，時間3h，攪拌速度150rpm；
菸草原料為質量比5:3:2的煙梗、煙末及低級菸葉的混合物；
(2)將浸提液進行真空旋轉蒸發濃縮得到濃縮液，濃縮液的波美度為25°Bé；將不可溶物進行造紙技術抄造成基片；
(3)將濃縮液塗布在基片上，烘乾製得再造菸葉。
對照例2
一種利用微生物製備再造菸葉的方法，包括以下步驟：
(1)將菸草原料和水按照質量比為1:6的比例加入發酵罐中，浸提，浸提的同時發生美拉德反應，浸提結束後進行分離，得到浸提液和不可溶物；
浸提的條件為：溫度35℃，時間3h，攪拌速度150rpm；
菸草原料為質量比5:3:2的煙梗、煙末及低級菸葉的混合物；
(2)將浸提液進行真空旋轉蒸發濃縮得到濃縮液，濃縮液的波美度為25°Bé；將不可溶物進行造紙技術抄造成基片；
(3)將濃縮液塗布在基片上，烘乾製得再造菸葉。
試驗例1中性揮發性成分測定分析
利用GC/MS對同時蒸餾萃取法提取的香氣成分進行分析檢測，具體結果如下：
本發明的再造菸葉：共鑑定出128種中性香氣成分。其中包括酮類16種，醛類9中，醇類24種，酯類45種，含氧雜環類34種(結果見圖1)。
對照例1的再造菸葉：共鑑定出83種中性香氣成分。其中包括酮類16種，醛類8種，醇類13種，酯類26種，含氧雜環類20種(結果見圖2)。
對照例2的再造菸葉：共鑑定出60種中性香氣成分，其中包括酮類12種，醛類7種，醇類11種，酯類18種，含氧雜環類12種(結果見圖3)。
以上結果表明，採用本發明微生物參與發酵浸提的再造菸葉，與加入中性蛋白酶和不加入任何物質的再造菸葉相比，中性揮發性物質分別提高54.2％和113.3％，具有明顯的增香效果。
試驗例2評吸試驗
將本發明再造菸葉經過切絲後，放入恆溫恆溼培養箱中平衡48h，製成捲菸，作為樣品組，將對照例1、2製備的再造菸葉製得的捲菸作為對照組1、2，將樣品組和對照組1、2隨機編號，由具備評吸資質的評吸員組成評吸小組進行感官評吸，結果見下表。
評價結果表明：與對照組相比，本發明的再造菸葉的雜氣、餘味有所改善，菸草本香更為明顯。相同的工藝條件下，本發明製得的再造菸葉比傳統方法更能突出菸草本香。
應當指出，對於菸草領域，在不脫離本發明原理的前提下，做出若干變形及改進，這些也視為屬於本發明的保護範圍。