微生物發(fā)酵制備煙用酸角浸膏的研究

吳明美 李仙 鄭琳 蔣美紅

摘要：對(duì)酸角浸膏進(jìn)行微生物發(fā)酵，應(yīng)用SPSS軟件對(duì)發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化。卷煙加料試驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)微生物處理后，在保留原有酸角浸膏柔和細(xì)膩香氣的功能外，還能增加特殊的發(fā)酵香氣，增加甜潤(rùn)感，降低刺激，對(duì)煙香的改善更加明顯;發(fā)酵后的酸角浸膏揮發(fā)性成分種類和含量增加。

關(guān)鍵詞：微生物發(fā)酵;酸角浸膏;卷煙加料;化學(xué)成分

中圖分類號(hào)：TQ657+.4?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2020）07-0180-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.07.036

Abstract： The extract of Tamarindus indica L. was carried out by method of microbial fermentation，and the fermentation process was optimized with SPSS Software. The fermentative extract was applied in cigarette as a flavor. The research result showed that after microorganism treatment，the special fermentation aroma was increased. Besides soft and delicate aroma，the sweetness was increased，the stimulation was reduced，and the improvement of tobacco aroma was more obvious. The species and content of volatile components increased.

Key words：microbial fermentation; the extract of Tamarindus indica L.; cigarette casing; volatile composition

酸角（Tamarindus indica L.），又稱酸豆、羅望子，為蘇木科（Caesalpiniaceae）酸豆屬（Tamarindus）的一種常綠大型喬木，為單屬單種植物[1]。酸角花、葉、果均可食用，成熟果肉、幼葉和花中均富含鈣、磷、鐵、維生素A、硫胺素、核黃素、煙酸和抗壞血酸[2]，其中以果肉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高[3-5]，含有豐富的還原糖、有機(jī)酸、氨基酸及各種礦物質(zhì)[6，7]，常被加工成酸角飲料、果露等，在食品、保健品行業(yè)得到廣泛應(yīng)用[8-10]。在煙草行業(yè)中，酸角浸膏是較為常用的香精原料，一般采用單一溶劑進(jìn)行萃取和濃縮得到;也有用超臨界CO2流體萃取酸角揮發(fā)油用于卷煙加香，以及提取酸角種子多糖用于再造煙葉粘合劑的報(bào)道。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，酸角果實(shí)中，糠醛、苯乙醛和5-甲基糠醛等芳香成分能夠明顯增加煙香，有機(jī)酸能夠降低刺激和改善口感，還原糖具有柔和煙氣等作用[11，12]，但其果實(shí)中也含有蛋白質(zhì)、果膠等對(duì)感官不利的成分。為實(shí)現(xiàn)酸角在煙草中的最佳利用，本研究對(duì)酸角浸膏進(jìn)行微生物發(fā)酵處理，得到一種酸角發(fā)酵香料。

微生物制備的香料是以天然原料為起始物，使用發(fā)酵技術(shù)、酶技術(shù)產(chǎn)生的香料也屬于天然香料，且其具有生產(chǎn)周期短、不受氣候影響、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)品分離后形成的“三廢”少、對(duì)環(huán)境友好等多種優(yōu)點(diǎn)[13]。有文獻(xiàn)報(bào)道，經(jīng)過(guò)發(fā)酵處理后的提取物，能明顯改善卷煙的抽吸品質(zhì)[14-16]。本研究采用微生物發(fā)酵技術(shù)對(duì)酸角浸膏進(jìn)行處理，對(duì)處理前后的酸角浸膏進(jìn)行卷煙加料試驗(yàn)，并進(jìn)行化學(xué)成分分析。

1?材料與方法

1.1?儀器與材料

儀器：HP6890/5973型GC/MS分析儀（美國(guó)Agilent公司）、恒溫培養(yǎng)箱（湖北黃石市醫(yī)療器械廠）、電子天平（瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司）。

材料：酸角浸膏由云南瑞升煙草技術(shù)（集團(tuán)）有限公司制備，菌株為實(shí)驗(yàn)室保存的菌株V3，紫云成品煙購(gòu)買(mǎi)于超市。

1.2?種子液

接種子液時(shí)培養(yǎng)基∶甘油保存菌液=1 000∶1，接種后于37 ℃、185 r/min條件下培養(yǎng)16 h。用紫外分光光度計(jì)檢測(cè)OD值[17，18]，用空白LB培養(yǎng)基做對(duì)照，在600 nm測(cè)種子液吸光值，OD=1.5～3.0。

1.3?酸角浸膏發(fā)酵處理

稱取100 g酸角浸膏，加入300 g水，在121 ℃下高壓滅菌20 min，放至常溫后，在無(wú)菌條件下按酸角浸膏∶種子液=1 000∶1（質(zhì)量比）接入菌液。接種好的酸角浸膏放入搖床中，37 ℃、180 r/min條件下發(fā)酵24 h。將發(fā)酵好的酸角浸膏過(guò)濾后濃縮成相對(duì)密度為1.373±0.008，即得酸角浸膏。

1.4?酸角浸膏的揮發(fā)性成分分析

同時(shí)蒸餾萃?。喝熑~粉末25 g放入蒸餾萃取裝置一端的500 mL圓底燒瓶中，加入250 g水，用電熱套加熱，裝置的另一端為盛25 mL二氯甲烷的100 mL圓底燒瓶，用60 ℃水浴加熱，同時(shí)蒸餾萃取2 h。二氯甲烷萃取液用無(wú)水硫酸鈉干燥，置于4 ℃保藏柜放置，過(guò)濾，濾液倒入濃縮瓶中用Vigreux柱濃縮至約1 mL，濃縮液用于GC/MS分析備用。

GC/MS條件：毛細(xì)管柱HP-5MS（30 000 mm×0.25 mm×0.000 25 mm）;進(jìn)樣口溫度240 ℃;載氣He，1 mL/min;程序升溫50 ℃（1 min）→8 ℃/min→160 ℃（2 min）→8 ℃/min→260 ℃（15 min）;進(jìn)樣量1 μL，分流比20∶1;傳輸線溫度280 ℃;電離方式EI，電離能量70 eV;離子源溫度230 ℃;四級(jí)桿溫度160 ℃;質(zhì)量范圍35～455 aum，溶劑延遲時(shí)間2 min。

1.5?酸角浸膏在卷煙中的加料試驗(yàn)

取22 ℃、60%相對(duì)濕度條件下平衡48 h后的空白煙絲若干份40 g份，分別稱取0.01、0.02、0.04 g發(fā)酵酸角浸膏（相對(duì)于煙絲用量分別為0.025%，0.050%，0.100%），用猴頭噴霧器均勻地添加到煙絲中，然后在22 ℃、60%相對(duì)濕度條件下平衡48 h，請(qǐng)?jiān)u吸小組進(jìn)行評(píng)吸。對(duì)照為添加相同質(zhì)量蒸餾水的煙絲制備的卷煙。

2?結(jié)果與分析

2.1?工藝優(yōu)化

以發(fā)酵工藝中的3個(gè)關(guān)鍵單因素即發(fā)酵時(shí)間、初始浸膏稀釋倍數(shù)、接種量為單因素考察對(duì)象，以抽吸分?jǐn)?shù)作為考察指標(biāo)，采用SPSS[14-16]軟件中的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化。

2.1.1?正交試驗(yàn)結(jié)果的直觀分析?表2結(jié)果表明，根據(jù)極差值R的大小，各因素對(duì)發(fā)酵酸角浸膏的感官評(píng)吸程度的影響排序?yàn)榘l(fā)酵時(shí)間（C）>接種量（B）>浸膏稀釋倍數(shù)（A）。根據(jù)平均評(píng)吸分?jǐn)?shù)K的大小，可以看出稀釋倍數(shù)、接種量和發(fā)酵時(shí)間分別為A2、B3和C3時(shí)，評(píng)吸分?jǐn)?shù)最高。因此可以確定最佳工藝為A2B3C3，即稀釋倍數(shù)為3倍，接種量為0.15%，發(fā)酵時(shí)間為36 h。

2.1.2?正交試驗(yàn)結(jié)果的方差分析和多重比較?方差分析結(jié)果表明，A、B、C均影響極顯著（P<0.01）。由表2和表3可知，方差和極差的分析結(jié)果一致。多重比較結(jié)果表明，A1和A3之間差異不顯著（P>0.05），其余水平之間差異極顯著（P<0.01）。B各水平之間差異顯著（P<0.05），C各水平之間差異極顯著（P<0.01）。因此可以確定最佳工藝為A2B3C3，即稀釋倍數(shù)為3倍，接種量為0.15%，發(fā)酵時(shí)間36 h。按照最佳工藝的提取條件進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，最后的評(píng)吸分?jǐn)?shù)為87.68，試驗(yàn)驗(yàn)證準(zhǔn)確。

2.2?發(fā)酵酸角浸膏的感官評(píng)價(jià)結(jié)果

由表7可知，普通酸角浸膏在卷煙中具有柔和細(xì)膩香氣，增加煙香，改善刺激和余味的作用，添加量在0.05%左右較合適。經(jīng)過(guò)微生物處理后，在保留酸角特有的功能基礎(chǔ)上，還能增加特殊的發(fā)酵香氣，增加甜潤(rùn)感，降低刺激，對(duì)煙香的改善更加明顯。

2.3?揮發(fā)性成分分析

對(duì)兩種酸角浸膏進(jìn)行揮發(fā)性成分檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2和表8。兩種浸膏在揮發(fā)性成分上有一定的差別，未發(fā)酵浸膏共鑒定出37種化學(xué)成分，發(fā)酵浸膏中鑒定出46種化學(xué)成分。其中，對(duì)煙草有正面效果的醛類致香成分如糠醛、5-甲基糠醛[19，20]等經(jīng)發(fā)酵后含量顯著提高。

3?結(jié)論

通過(guò)微生物發(fā)酵手段取得的酸角浸膏，在保留酸角特有的功能外，還能增加特殊的發(fā)酵香氣，增加甜潤(rùn)感，降低刺激，對(duì)煙香的改善更加明顯。致香成分分析表明，經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵后，揮發(fā)性成分的種類和含量明顯增加，其中糠醛、5-甲基糠醛等煙草中的致香成分增加明顯。

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