酵母菌對梗絲香氣品質的影響

李航 張興濤 堯珍玉 彭開寶 夏非 張改紅

摘要 為了探究微生物處理對梗絲品質的影響，利用1株酵母菌對梗絲進行了處理。在添加量為1%、反應溫度為28 ℃、物料含水率控制在45%時，對過程中不同時間段的梗絲常規化學成分、致香成分進行了測定與分析，并對梗絲進行感官質量評價。結果表明：通過微生物對梗絲的作用，梗絲內總糖、還原糖含量隨時間的延長呈線性關系降低，其他化學常規成分含量基本穩定不變。致香成分總量在處理18 h時達到最大值，較對照增加35.45%;在處理24 h時，感官質量評價最佳，主要表現在香氣量提升，余味改善，致香成分總量較對照增加了9.10%。

關鍵詞 酵母菌;梗絲;香氣品質;化學成分;致香成分;感官品質

中圖分類號 TS41+1 文獻標識碼 A 文章編號 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

隨著我國煙草行業的發展，原料的日益緊缺以及降焦減害、降本增效的持續開展，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香味致香成分含量都低于相應的葉片[1-3]，細胞壁物質含量較高，熱裂解產物具有較強的刺激性和雜氣、香氣淡薄，帶有一定的灼熱感[4-5]，限制了其在卷煙中的應用，因而如何提高梗絲的品質是當前急需解決的問題。

微生物在煙草陳化發酵改善品質過程中起著至關重要的作用，通過直接或間接利用某些木質素、纖維素、蛋白質和微量元素等營養源，分解代謝合成出不同種類的生物酶，促進致香成分產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，提升梗絲香氣量，降低雜氣和刺激性。鞏效偉等[9]利用產香微生物處理梗絲，香氣成分的含量有所增加，提升梗絲品質。酵母菌是微生物中重要的一種，可產生風味物質，增香效果顯著、安全性較強?，F已有將酵母菌應用于煙草中的相關研究。Koller[10]在雪茄煙葉發酵過程中添加酵母菌，有效縮短了發酵時間;郭林青等[11]利用從水果表面篩選出的漢遜酵母菌對煙末進行發酵改善其特征香味;鄭堅強等[12]利用西方許旺酵母發酵處理后的煙葉香氣質和香氣量均有所增加，感官質量明顯改善;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量;周瑢等[14]利用生香酵母發酵處理煙梗提取液發酵48 h，總香氣成分增加了172.13%;張晨等[15]利用釀酒酵母改進煙草萃取液的香氣特性。但目前將酵母菌應用于梗絲上的研究鮮見報道。因此，該研究主要將酵母菌應用于梗絲上，探討處理過程中香氣品質的變化，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中更好的應用奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

新型梗絲樣品（2010年、云南烤煙長梗K326，經微波膨脹、回潮、切片、切絲、干燥等工序制備而成）;酵母菌（國內某品牌）;KBF-240型恒溫恒濕箱（Binder公司，德國）;BT224S型電子秤（0.000 1 g，Sartorus公司，德國）;YD2430填充值測定儀（鄭州嘉德機電科技有限公司）;GZX-9140MBE數顯鼓風干燥箱（上海博訊實業有限公司醫療設備廠）;6890N/5973N氣相/質譜聯用儀（美國Agilent公司）;AA3連續流動化學分析儀（德國，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，以質量分數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，培養溫度設置為28 ℃。每次均從外向里取樣100 g，每間隔6 h取樣一次，時間梯度設置分別為6、12、18、24和30 h，對照選用噴灑超純水控制最終含水率為45%左右的樣品。取出的樣品及對照樣需放入溫度設置為120 ℃烘箱中殺菌、烘干，最終含水率控制在11%～13%。設置3個重復。

1.2.2 化學成分的測定。

按煙草行業標準方法（YC/T 159—2002、YC/T 160—2002、YC/T 161—2002、YC/T 162—2002、YC/T 217—2007）測定樣品中總糖、還原糖、總煙堿、總氮、氯、鉀的含量。

1.2.3 致香成分的測定。

將樣品磨碎，過60目篩，于溫度22 ℃和相對濕度60%平衡24 h，準確稱取平衡后的粉末樣品26.0 g，置入同時蒸餾萃取裝置中，并加入固定量的內標化合物，采用二氯甲烷作為溶劑對樣品粉末進行連續動態萃取2 h，所得提取物經無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/質譜聯用分析儀進行分析，所得圖譜經計算機譜庫（NIST05，Wiley275）檢索，按照文獻[16]的方法計算各峰的相對含量。

GC/MS的分析條件：HP-5MS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）毛細管柱;進樣口溫度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級桿溫度160 ℃;質量范圍35～455 amu。

1.2.4 樣品感官質量評價。

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

1.3 數據分析

采用EXCEL和SPSS軟件進行數據分析，并用Tukey法進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 酵母菌處理梗絲過程中化學成分的變化

按質量分數1%的添加量對梗絲處理后，對過程中常規化學成分含量變化進行檢驗分析，結果發現（表1），經菌劑處理后，總糖、還原糖含量隨著處理時間的延長呈線性關系下降，決定系數R2分別為0.97、0.94。整個過程中，梗絲中氯離子、鉀離子、煙堿含量變化不顯著。在處理12 h后，總糖含量開始發生顯著變化，在處理18 h后，總糖、還原糖含量開始發生極顯著變化，兩糖差達到顯著水平，梗絲的糖氮比和糖堿比均達到極顯著。對比對照，總糖、還原糖含量在處理18 h時，分別下降了12.30%、7.50%;在處理24 h時，分別下降了17.69%、13.20%。

2.2 酵母菌處理梗絲過程中致香成分的變化

利用GC-MS方法對樣品梗絲中的致香成分進行檢測，結果發現（表2），在菌劑的處理下，各類物質的總量呈動態變化，按照功能團將致香成分分為酮類、醛類、醇類、酯類、酸類、烯烴類、酚類、雜環類8類物質，進行分類比較發現，酮類、醛類、醇類、酯類、酸類、烯烴類物質在反應前6 h含量降低，隨后逐漸增高，達到最大值后，迅速降低。其中酮類物質、醛類物質、醇類物質、酸類物質總量均在18 h達到最大值;此時，對比對照，酮類物質總量增加2.98%，主要表現在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;醛類物質總量雖然有所降低，但苯甲醛、糠醛含量有所增加;醇類物質總量增加24.97%，主要表現在苯乙醇、植醇、西柏三烯二醇含量增加;酸類物質總量增加62.68%，主要表現在2-甲基丁酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸有所增加。其中，棕櫚酸含量在整個處理過程中先降低后大幅度增加，在18 h時達到最大值，之后有所降低，相應的酯類物質有所提升。2-甲氧基-4-乙烯基苯酚、吲哚、2，3′-聯吡啶含量亦有所增加。致香物質總量在18 h時達到最大值，較對照增加35.45%，除棕櫚酸外致香物質總量增加12.84%。新植二烯在24 h時達到最大值，較對照增量可達到19.27%，此時致香物質總量增加9.10%，除棕櫚酸外致香物質總量增加9.07%。說明利用酵母菌處理有利于促進梗絲中香氣前體物質的合成、降解，香氣成分的形成、轉化，梗絲中香氣物質的含量增加。

2.3 酵母菌處理梗絲對感官質量的影響

從表3可以看出，菌劑處理24 h摻兌后的樣品感官質量最好，18、24 h的均優于對照，主要表現在煙香豐富，香氣質細膩，協調好，雜氣降低，刺激性減小，余味較干凈。說明經酵母菌處理適宜的時間有利于提高摻配樣的感官質量，24 h優于18 h，主要表現在香氣量顯著提升，余味明顯改善。

3 討論

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

該研究結果中，在酵母菌處理過程中，總糖、還原糖含量隨時間的延長呈線性關系逐漸降低，其他物質含量則基本穩定不變，糖堿比及兩糖差減小，更接近優質煙絲。在處理前期梗絲的致香成分都有一定的降低，可能是在發酵前期內部溫度較高，香氣物質散失[20]，而分解產生香氣物質的速率低于散失速率。反應時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后感官質量提升，其原因可能主要是由于微生物處理后能夠產生更多的煙草致香物質，進而提高其在卷煙產品中的感官質量[21]。處理24 h的樣品優于18 h的，主要表現在香氣量上有所提升，余味舒適;原因可能是在18 h時，棕櫚酸含量過高，降低了香氣量，不利于梗絲的品質，在24 h時，棕櫚酸含量又有所降低，提升了梗絲的香味品質，這與史宏志等[17]在烤煙煙葉高級脂肪含量與評分分值的相關分析的研究結果相一致。

4 結論

在酵母菌添加量為1%、水分含量為45%、反應溫度為28 ℃時，總糖、還原糖含量隨時間的延長呈線性關系逐漸降低，其他物質含量則基本穩定不變。在處理18 h時，致香成分總量達到最大值，較對照增加35.45%;在處理24 h時，梗絲的感官質量評價最佳，煙氣協調，煙香豐富，余味明顯改善，此時致香成分總量較對照增加了9.10%。采用酵母菌處理梗絲有利于提升梗絲的品質，對后期放大試驗應用生產有一定的指導作用。

參考文獻

[1] 李炎強，胡有持，王癉，等.烤煙葉片與煙梗揮發性、半揮發性酸性成分的研究[J].中國煙草學報，2001，7（1）：1-5.

[2] 李炎強，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]//中國煙草學會2006年學術年會論文集.北京：中國煙草學會，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.制梗絲加料位點試驗[J].煙草科技，2003，36（3）：9-10.

[6] 施林燕.微生物發酵及酶解煙梗物料的研究[D].無錫：江南大學，2012.

[7] 夏露，張娟，王遠亮，等.生物技術在煙葉發酵中的應用研究進展[J].安徽農業科學，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的研究[J].中國煙草學報，2013，19（3）：83-86.

[9] 鞏效偉，段焰青，汪顯國，等.產香微生物復合處理提升梗絲品質的研究[J].云南農業大學學報（自然科學版），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，等.煙草產香酵母 YG-4 的篩選鑒定及香氣成分分析[J].輕工學報，2019，34（5）：27-31.

[12] 鄭堅強，田數，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用[J].湖北農業科學，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用研究[J].江西農業學報，2011，23（1）：18-19，23.

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

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

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

[17] 史宏志，劉國順，楊惠娟.煙草香味學[M].北京：中國農業出版社，2011.

[18] 楊虹琦，周冀衡，羅澤民，等.微生物和酶在煙葉發酵中的應用[J].湖南農業科學，2004（1）：63-66.

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

[20] 王瑞新.煙草化學[M].北京：中國農業出版社，2003.

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