專利名稱：一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，屬于煙草加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)是煙草大國(guó)，在煙葉生產(chǎn)過程中，每年烤煙產(chǎn)量中有10%左右的煙葉屬于下低等煙或低次煙葉。這些煙葉由于內(nèi)在品質(zhì)不佳，工業(yè)可用性較差，從而造成了一定程度上的庫存積壓。因此，如何改善低次煙葉的內(nèi)在品質(zhì)，已經(jīng)成為了眾多卷煙工業(yè)企業(yè)面臨的共同技術(shù)難題。低次煙葉的吸食品質(zhì)特征通常表現(xiàn)為香氣質(zhì)較差，香氣量不足，雜氣較重(有的低次煙葉有較明顯的“青雜氣”或“地方性雜氣”)，刺激性較大，余味欠干凈舒適。低次煙葉的化學(xué)成分特征通常表現(xiàn)為還原糖含量較低(淀粉含量較高，糖類物質(zhì)轉(zhuǎn)化不夠充分)；有的低次煙葉的蛋白質(zhì)含量較高。煙葉發(fā)酵是改善煙葉品質(zhì)的重要方法。氧化作用、微生物作用、酶作用的有機(jī)結(jié)合共同構(gòu)成了煙葉發(fā)酵的全過程。煙葉發(fā)酵分為自然陳化和人工發(fā)酵。自然陳化是在煙葉水分含量較低的情況下(煙葉含水率通常為11 13%)進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)2年左右的自然發(fā)酵。煙草行業(yè)所說的“人工發(fā)酵”通常指的是將煙葉堆放在一個(gè)發(fā)酵室內(nèi)，通入濕熱水汽，將發(fā)酵室內(nèi)的溫度控制在45 V 55°C之間并保持3 6周的時(shí)間，以改善煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法。發(fā)酵過程中一般不施用生物制劑。目前大多數(shù)卷煙工業(yè)企業(yè)采用的是自然陳化法。煙葉中含有大量微生物，經(jīng)檢測(cè)，所含有的微生物菌落總數(shù)的數(shù)量級(jí)達(dá)到10X106cfu/g甚至更高。這些微生物的存在主要危害到本專利方法中所涉及的后續(xù)固態(tài)發(fā)酵。但在煙葉水分含量很低，溫度較高的環(huán)境中，微生物的發(fā)酵作用是很微弱的。人工發(fā)酵，在采用固態(tài)發(fā)酵方式的同時(shí)，也可外加液態(tài)生物制劑，并進(jìn)一步加大煙葉中的水分含量，通過溫度的調(diào)控使煙葉的發(fā)酵周期縮短。但在較高物料水分及適宜的溫度條件下，有害微生物也易在煙葉中滋生，尤其是霉菌的滋生，對(duì)煙葉的品質(zhì)會(huì)產(chǎn)生破壞性作用。因此，人工控制的煙葉固態(tài)發(fā)酵，在創(chuàng)造條件使有益微生物及酶發(fā)揮正常作用的同時(shí)，應(yīng)有效控制有害微生物(特別是霉菌)的生長(zhǎng)，而提高發(fā)酵溫度、人工接種微生物，縮短發(fā)酵時(shí)間是有效的控制措施。本專利發(fā)明是采用在煙葉中加入復(fù)合酶液、煙草增質(zhì)液、微生物種子菌懸液的方法，使低次煙葉在較高溫度和較高水分含量的條件下進(jìn)行有益微生物的固態(tài)發(fā)酵，在抑制有害微生物生長(zhǎng)的同時(shí)，達(dá)到既可改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)，又可縮短發(fā)酵時(shí)間的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，通過在低次煙葉中加入由復(fù)合酶液、微生物種子菌懸液、炒米汁或棗汁、水等組成的混合液體，使低次煙葉在含有酶制劑、微生物，并且含有較高水分的情況下進(jìn)行酶解及微生物發(fā)酵，以改變低次煙葉化學(xué)成分，從而達(dá)到提高其內(nèi)在品質(zhì)的目的。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，具體包括以下步驟:(I)配制復(fù)合酶液；優(yōu)選的，所述復(fù)合酶液的配方為:纖維素酶(7900PGNU/mL) 4mL、淀粉酶(480KNU-B/g) 6g、糖化酶(26.5 萬 U/g) 4g、水 IOOmL0所述纖維素酶、淀粉酶、糖化酶均來源于諾維信生物技術(shù)有限公司，酶活單位PGNU, KNU-B等為該公司自定義單位；其特點(diǎn)是比酶活較高，故酶用量較少，可降低酶制劑可能帶入的異雜味。復(fù)合酶液的配方，可根據(jù)低次煙葉中有關(guān)成份的含量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。(2)制備微生物種子菌懸液；優(yōu)選的，所述微生物選自耐50°C高溫生長(zhǎng)、符合食品安全，具有大量分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶能力，并具有較強(qiáng)生香作用的微生物；特別優(yōu)選為熱噬淀粉芽孢桿菌[Bacillus thermoamy1vorans, 10143,中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心(China Centerof Industrial Culture Collection)]。優(yōu)選的，所述微生物種子菌懸液的制備方法為:取微生物菌種保藏斜面，加無菌水制成種子菌懸液，取種子菌懸液接種于干物質(zhì)(干物質(zhì)是指培養(yǎng)基去除水分后所剩余物質(zhì)的質(zhì)量)質(zhì)量濃度為6% 8%的液體培養(yǎng)基中，在45°C，180r/min培養(yǎng)12 18h，制備得到菌體濃度為IO7 IO9個(gè)/mL的微生物種子菌懸液；所述液態(tài)培養(yǎng)基的配制方法是:將IOOg低次煙葉末和IOOg麥芽粉混合后，加水1500mL，在60°C浸潰2h，過濾，然后在過濾后獲得的液體中加水配成干物質(zhì)濃度為6% 8%的液態(tài)培養(yǎng)基。進(jìn)一步優(yōu)選的，取微生物菌種保藏斜面，加無菌水制成種子菌懸液，取種子菌懸液接種于由低次煙葉末浸取液和麥芽汁組成的干物質(zhì)質(zhì)量濃度為6% 8%的液體培養(yǎng)基中，45°C,180r/min培養(yǎng)14 16h，制備得到菌體濃度為IO8個(gè)/mL的微生物種子菌懸液。(3)制備煙草增質(zhì)液；優(yōu)選的，所述煙草增質(zhì)液為炒米汁或棗汁，其作用為:可以抑制霉菌等有害微生物的生長(zhǎng)，提高低次煙葉的吸食品質(zhì)。優(yōu)選的，所述炒米汁的制作方法為:取IOOOg大米，放到鐵鍋中炒，炒至大米變黃、膨脹成黑色團(tuán)狀直至粘成一團(tuán)，然后加水煮沸l(wèi)Omin，過濾取汁，定容到2500mL。所述鐵鍋中的炒米過程可以為:取IOOOg大米，放到鐵鍋中炒，先中火炒到大米變黃，再大火炒，當(dāng)大米膨脹成黑色團(tuán)狀時(shí)再用中火炒，直到炒到大米粘成一團(tuán)，此過程大約14min。優(yōu)選的，所述棗汁的制備方法為:取干重為300g的紅棗，加水煮沸2h，過濾取汁，定容到1500mL。(4)在低次煙葉中加入復(fù)合酶液、微生物種子菌懸液、煙草增質(zhì)液和水，混勻，制成低次煙葉固態(tài)發(fā)酵物料；優(yōu)選的，每千克低次煙葉中加入復(fù)合酶液15 35mL，每千克低次煙葉中加入微生物種子菌懸液100 300mL，每千克低次煙葉中加入煙草增質(zhì)液100 200mL。進(jìn)一步優(yōu)選的，每千克低次煙葉中加入復(fù)合水解酶溶液20 30mL，每千克低次煙葉中加入微生物種子菌懸液150 250mL，每千克低次煙葉中加入煙草增質(zhì)液130 180mLo優(yōu)選的，所述低次煙葉固態(tài)發(fā)酵物料中水分質(zhì)量百分含量保持在30 60%。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述低次煙葉固態(tài)發(fā)酵物料中水分質(zhì)量百分含量保持在40 55%。(5)將制成的低次煙葉固態(tài)發(fā)酵物料裝入煙葉框中，壓緊；優(yōu)選的，所述煙葉框?yàn)樗芰峡?，?nèi)部尺寸大小為:長(zhǎng)X寬X高=40X40X40cm ;采用塑料框裝煙葉，主要是考慮其便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作，若改為煙葉的堆積式發(fā)酵，人工消耗較大，且較難控制煙葉內(nèi)的溫度和水分含量。優(yōu)選的，所述煙葉框中煙葉堆積的容積密度(低次煙葉固態(tài)發(fā)酵物料總重/物料總體積)為0.2 0.7g/cm3ο進(jìn)一步優(yōu)選的，所述煙葉框中煙葉堆積的容積密度(低次煙葉固態(tài)發(fā)酵物料總重/物料總體積)為0.3 0.5g/cm3。(6)將煙葉框置于發(fā)酵室，對(duì)低次煙葉進(jìn)行酶解和固態(tài)發(fā)酵；優(yōu)選的，所述發(fā)酵室的溫度為40°C 60°C，濕度為60% 95%，通風(fēng)條件下酶解和固態(tài)發(fā)酵5 20d ;發(fā)酵過程中，可根據(jù)煙葉內(nèi)部的溫度，適時(shí)調(diào)節(jié)煙葉框的位置。進(jìn)一步優(yōu)選的，所述發(fā)酵室的溫度為45°C 55°C，濕度為70% 90%，通風(fēng)條件下酶解和固態(tài)發(fā)酵10 15d。(7)發(fā)酵后低次煙葉的殺菌及干燥處理；優(yōu)選的，采用微波加熱法對(duì)發(fā)酵后的低次煙葉進(jìn)行殺菌，微波中火處理3 8min。優(yōu)選的，所述干燥為熱風(fēng)干燥，干燥后煙葉中水分質(zhì)量百分含量為11% 13%。本發(fā)明的技術(shù)效果及優(yōu)點(diǎn)在于:1.經(jīng)復(fù)合酶液、增質(zhì)液及微生物酶解和固態(tài)發(fā)酵處理后，低次煙葉主要化學(xué)成分含量趨于適宜、比例趨于協(xié)調(diào)，吸食品質(zhì)有所改善。2.在創(chuàng)造條件使有益微生物及酶發(fā)揮正常作用的同時(shí)，可有效抑制有害微生物霉菌的生長(zhǎng)。3.可明顯縮短煙葉固態(tài)發(fā)酵的時(shí)間。
具體實(shí)施例方式以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的技術(shù)方案。應(yīng)理解，本發(fā)明提到的一個(gè)或多個(gè)方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后還存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟；還應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。而且，除非另有說明，各方法步驟的編號(hào)僅為鑒別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容的情況下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。實(shí)施例1:復(fù)合酶液、炒米汁和熱噬淀粉芽胞桿菌協(xié)同酶解和發(fā)酵低次煙葉I實(shí)驗(yàn)方法1.1配制復(fù)合酶液制備復(fù)合酶液:纖維素酶(7900PGNU/mL) 4mL、淀粉酶(480KNU_B/g) 6g、糖化酶(26.5萬U/g) 4g、水lOOmL。所述酶均由諾維信生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)。
1.2熱噬淀粉芽胞桿菌種子菌懸液的制備I)斜面培養(yǎng)熱曬淀粉芽胞桿菌(Bacillus thermoamylovorans,中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心(China Center of Industrial Culture Collection)提供的 10143-熱卩遼淀粉芽孢桿菌)劃線接種于肉湯培養(yǎng)基斜面，45°C培養(yǎng)24h，4°C冰箱保存。2)制備熱噬淀粉芽胞桿菌種子菌懸液取熱噬淀粉芽孢桿菌菌種保藏斜面，加無菌水制成菌懸液。取種子菌懸液接種于干物質(zhì)(干物質(zhì)是指培養(yǎng)基去除水分后所剩余物質(zhì)的質(zhì)量)質(zhì)量濃度為6%的液體培養(yǎng)基中，在45°C，180r/min培養(yǎng)12h，制備得到菌體濃度為IO7個(gè)/mL的微生物種子菌懸液；所述液態(tài)培養(yǎng)基的配制方法是:將IOOg低次煙葉末和IOOg麥芽粉混合后、加水在60°C浸潰2h，總加水量1500mL，過濾后獲得的液體，再加適量水配成干物質(zhì)濃度為6%的液態(tài)培養(yǎng)基。1.3制備炒米汁作為煙草增質(zhì)液取IOOOg大米，放到鐵鍋中炒，先中火炒到大米變黃，再大火炒，當(dāng)大米膨脹成黑色團(tuán)狀時(shí)再用中火炒，直到炒到大米粘在一團(tuán)，此過程大約14min。加適量自來水，煮沸l(wèi)Omin，過濾取汁，定容到2500mL。 1.4配制低次煙葉固態(tài)發(fā)酵物料取低次煙葉(干基)30g,加入復(fù)合酶液0.45mL、炒米汁6mL和微生物種子菌懸液6mL,補(bǔ)充水分至物料水分重量百分含量為40%。1.5將上述處理好的低次煙葉裝入250mL的三角瓶中，煙葉填充均勻，容積密度為0.2g/cm3。1.6將盛裝有上述低次煙葉的三角瓶放于溫度為45°C，濕度為65%，并控制一定通風(fēng)量的發(fā)酵室內(nèi)，發(fā)酵5d。發(fā)酵后的低次煙葉用熱風(fēng)烘干至水分含量為12wt%。1.7檢測(cè)方法(I)水分的測(cè)定:紅外快速水分測(cè)定儀測(cè)定(2)糖分的測(cè)定:糖分的測(cè)定方法參見文獻(xiàn):尹建雄，盧紅，謝強(qiáng)，等.3，5- 二硝基水楊酸比色法快速測(cè)定煙草水溶性總糖、還原糖及淀粉的探討[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，22 (6):829-838.
(3)粗蛋白及總氮的測(cè)定:粗蛋白及總氮的測(cè)定參見相關(guān)文獻(xiàn)GB5099.5-2010.食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.
2結(jié)果分析復(fù)合酶液、炒米汁和熱噬淀粉芽胞桿菌協(xié)同酶解和發(fā)酵低次煙葉前后化學(xué)成分變化如表I所示，發(fā)酵結(jié)束后淀粉含量明顯降低，降解率達(dá)20%，蛋白質(zhì)降解3.5%，煙堿降解
2.5%。表I復(fù)合酶與微生物協(xié)同發(fā)酵上部低次煙葉前后化學(xué)成分變化
權(quán)利要求
1.一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，具體包括以下步驟: (1)配制復(fù)合酶液； (2)制備微生物種子菌懸液； (3)制備煙草增質(zhì)液； (4)在低次煙葉中加入復(fù)合酶液、微生物種子菌懸液、煙草增質(zhì)液和水，混勻，制 成低次煙葉固態(tài)發(fā)酵物料； (5)將制成的低次煙葉固態(tài)發(fā)酵物料裝入煙葉框中，壓緊； (6)將煙葉框置于發(fā)酵室，對(duì)低次煙葉進(jìn)行酶解和固態(tài)發(fā)酵； (7)發(fā)酵后低次煙葉的殺菌及干燥處理。
2.如權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，其特征在于，步驟(I)中，所述復(fù)合酶液的配方為:纖維素酶，7900PGNU/mL，4mL ;淀粉酶，480KNU_B/g，6g ；糖化酶，26.5 萬 U/g，4g ;水，lOOmL。
3.如權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述微生物選自熱噬淀粉芽孢桿菌。
4.如權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述微生物種子菌懸液的制備方法為:取微生物菌種保藏斜面，加無菌水制成種子菌懸液，取種子菌懸液接種于干物質(zhì)質(zhì)量濃度為6% 8%的液體培養(yǎng)基中，在45°C，180r/min培養(yǎng)12 18h，制備得到菌體濃度為IO7 IO9個(gè)/mL的微生物種子菌懸液；所述液態(tài)培養(yǎng)基的配制方法是:將IOOg低次煙葉末和IOOg麥芽粉混合后，加水1500mL，在60°C浸潰2h，過濾，然后在過濾后獲得的液體中加水配成干物質(zhì)濃度為6% 8%的液態(tài)培養(yǎng)基。
5.如權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，其特征在于，步驟(3)中，所述的煙草增質(zhì)液為炒米汁或棗汁。
6.如權(quán)利要求5所述的一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，其特征在于，所述炒米汁制作方法為:取IOOOg大米，放到鐵鍋中炒，炒至大米變黃、膨脹成黑色團(tuán)狀直至粘成一團(tuán)，然后加水煮沸l(wèi)Omin，過濾取汁，定容到2500mL。
7.如權(quán)利要求5所述的一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，其特征在于，所述棗汁的制備方法為:取干重為300g的紅棗，加水煮沸2h，過濾取汁，定容到1500mL。
8.如權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，其特征在于，步驟(4)中，每千克低次煙葉中加入復(fù)合酶液15 35mL，每千克低次煙葉中加入微生物種子菌懸液100 300mL，每千克低次煙葉中加入煙草增質(zhì)液100 200mL。
9.如權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，其特征在于，步驟(4)中，所述制成的低次煙葉固態(tài)發(fā)酵物料中水分質(zhì)量百分含量為30% 60%。
10.如權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，其特征在于，步驟(5)中，所述煙葉框中煙葉堆積的容積密度為0.2 0.7g/cm3。
11.如權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，其特征在于，步驟(6)中，所述發(fā)酵室的溫度為40°C 60°C，濕度為60% 95%，通風(fēng)條件下酶解和固態(tài)發(fā)酵5 20d。
12.如權(quán)利要求 1所述的一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，其特征在于，步驟(7)中，采用微波加熱法對(duì)發(fā)酵后的低次煙葉進(jìn)行殺菌，微波中火處理3 8min。
13.如權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，其特征在于，步驟(7)中，所述干燥為熱風(fēng)干燥·，干燥后煙葉中水分質(zhì)量百分含量為11% 13%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種固態(tài)發(fā)酵改善低次煙葉內(nèi)在品質(zhì)的方法，通過在低次煙葉中添加由復(fù)合酶液、煙草增質(zhì)液和微生物種子菌懸液所組成的混合液體，在固態(tài)條件下對(duì)低次煙葉進(jìn)行酶解和微生物發(fā)酵，以改善其內(nèi)在品質(zhì)。經(jīng)復(fù)合酶液、增質(zhì)液及微生物固態(tài)發(fā)酵處理后，低次煙葉主要化學(xué)成分含量趨于適宜、比例趨于協(xié)調(diào)，吸食品質(zhì)有所改善；在合適的固態(tài)發(fā)酵條件下，使用本發(fā)明技術(shù)還可有效抑制低次煙葉中有害微生物的生長(zhǎng)，殺滅有害微生物，并顯著縮短煙葉固態(tài)發(fā)酵的時(shí)間。
文檔編號(hào)A24B3/04GK103169153SQ201310128249
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月12日
發(fā)明者湯朝起, 許贛榮, 李士林, 于興偉, 束茹欣 申請(qǐng)人:上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司, 江南大學(xué)