生物酶工業(yè)化發(fā)酵煙葉工藝研究

云瑞剛，華 群，張志欽，張?jiān)撇?，姜圣龍，李林達(dá)，王 笙，趙永紅，溫 源

（內(nèi)蒙古昆明卷煙有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010020）

利用生物技術(shù)縮短煙葉陳化時(shí)間、改善煙葉內(nèi)在品質(zhì)方面的研究工作一直是國(guó)內(nèi)外研究的領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外利用微生物增加煙葉香氣、縮短發(fā)酵時(shí)間的研究已有報(bào)道[1-5]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)利用酶制劑處理煙葉改善煙葉品質(zhì)有了一些探索[6-9]。生物酶發(fā)酵工藝對(duì)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用至關(guān)重要，煙葉生物酶在線處理作為生物酶技術(shù)在煙葉加工工藝實(shí)際應(yīng)用的突破，顛覆性地改變了煙葉傳統(tǒng)醇化工藝，能夠短時(shí)間內(nèi)完成煙葉快速醇化和改善煙葉品質(zhì)。不僅可以提高當(dāng)年煙葉的使用效率，而且可以解決庫(kù)存不適用煙葉難以在卷煙配方中應(yīng)用的問(wèn)題。

1 材料設(shè)備與方法

1.1 材料與儀器設(shè)備

2018 年重慶B4F 煙葉樣品，生物酶制劑（自調(diào)）。

WF333 型滾筒式熱風(fēng)潤(rùn)葉機(jī)、SJ1113 型生物酶制劑加料機(jī)、生物酶處理煙葉自動(dòng)化發(fā)酵醇化柜，江蘇智思公司產(chǎn)品；MX2 型RAYTEX 紅外測(cè)溫儀，美國(guó)RAYTEX 公司產(chǎn)品；SD5 型切絲機(jī)，意大利GARBUIO 公司產(chǎn)品；ZJ17 型卷接設(shè)備，常德煙機(jī)廠產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)與方法

1.2.1 感官品質(zhì)評(píng)價(jià)方法

將卷煙樣品和對(duì)照樣品置于溫度22 ℃，濕度60%的恒溫恒濕箱中平衡48 h 后進(jìn)行感官評(píng)吸。感官評(píng)吸由11 位評(píng)吸人員組成，按YC/T 138—1998標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法對(duì)卷煙樣品的香氣特性（香氣質(zhì)、香氣量、雜氣）、煙氣特性（濃度、勁頭、細(xì)膩度）、口感特性（刺激性、余味、干凈度）等進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.2.2 單因素試驗(yàn)方法

試驗(yàn)分別以物料水分、發(fā)酵環(huán)境溫度、發(fā)酵環(huán)境濕度、發(fā)酵時(shí)間4 個(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)測(cè)定，以感官為導(dǎo)向，考查不同發(fā)酵條件對(duì)發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。

（1）物料水分對(duì)煙葉發(fā)酵品質(zhì)影響的試驗(yàn)。固定發(fā)酵環(huán)境溫度45 ℃，發(fā)酵環(huán)境濕度65%，發(fā)酵時(shí)間48 h，通過(guò)調(diào)整物料加水比例，控制物料水分分別為18%，20%，22%，24%，26%的條件下進(jìn)行發(fā)酵，考查不同物料水分對(duì)發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。

（2）發(fā)酵環(huán)境溫度對(duì)煙葉發(fā)酵品質(zhì)影響的試驗(yàn)。固定物料水分22%，發(fā)酵環(huán)境濕度65%，發(fā)酵時(shí)間48 h，通過(guò)控制發(fā)酵溫度分別為38，41，44，47，50 ℃的條件下進(jìn)行發(fā)酵，考查不同發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。

（3）發(fā)酵環(huán)境濕度對(duì)煙葉發(fā)酵品質(zhì)影響的試驗(yàn)。固定物料水分22%，發(fā)酵環(huán)境溫度45 ℃，發(fā)酵時(shí)間48 h，通過(guò)控制發(fā)酵環(huán)境濕度分別為60%，65%，70%，75%，80%的條件下進(jìn)行發(fā)酵，考查發(fā)酵環(huán)境濕度對(duì)發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。

（4）發(fā)酵時(shí)間對(duì)煙葉發(fā)酵品質(zhì)影響的試驗(yàn)。固定物料水分22%，發(fā)酵環(huán)境溫度45 ℃，發(fā)酵環(huán)境濕度65%，通過(guò)控制物料發(fā)酵時(shí)間分別為12，24，48，72，96 h 的條件下進(jìn)行發(fā)酵，考查不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。

1.2.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)分析結(jié)果，分別選取物料水分、發(fā)酵環(huán)境溫度、發(fā)酵環(huán)境濕度、發(fā)酵時(shí)間4 個(gè)因素，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 物料水分對(duì)煙葉發(fā)酵品質(zhì)的影響分析

在固定發(fā)酵環(huán)境溫度45 ℃，發(fā)酵環(huán)境濕度65%，發(fā)酵時(shí)間48 h，通過(guò)調(diào)整物料加水比例，控制物料水分分別為18%，20%，22%，24%，26%的條件下進(jìn)行發(fā)酵，分析不同物料水分對(duì)發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。由評(píng)吸結(jié)果可知，物料水分的提高有助于發(fā)酵品質(zhì)的提升。

物料水分對(duì)發(fā)酵煙葉的影響分析見(jiàn)圖1。

圖1 物料水分對(duì)發(fā)酵煙葉的影響分析

2.1.2 發(fā)酵環(huán)境溫度對(duì)煙葉發(fā)酵品質(zhì)的影響分析

在固定物料水分22%，發(fā)酵環(huán)境濕度65%，發(fā)酵時(shí)間48 h，通過(guò)控制發(fā)酵溫度分別在38，41，44，47，50 ℃條件下進(jìn)行發(fā)酵，分析不同發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。由評(píng)吸結(jié)果可知，感官品質(zhì)隨發(fā)酵溫度的提高呈先上升后下降的趨勢(shì)。

發(fā)酵環(huán)境溫度對(duì)發(fā)酵煙葉的影響分析見(jiàn)圖2。

圖2 發(fā)酵環(huán)境溫度對(duì)發(fā)酵煙葉的影響分析

2.1.3 發(fā)酵環(huán)境濕度對(duì)煙葉發(fā)酵品質(zhì)的影響分析

固定物料水分22%，發(fā)酵環(huán)境溫度45 ℃，發(fā)酵時(shí)間48 h，通過(guò)控制發(fā)酵環(huán)境濕度分別在60%，65%，70%，75%，80%條件下進(jìn)行發(fā)酵，分析發(fā)酵環(huán)境濕度對(duì)發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。由評(píng)吸結(jié)果可知，發(fā)酵環(huán)境濕度的提高有助于發(fā)酵品質(zhì)的提升。

發(fā)酵環(huán)境濕度對(duì)發(fā)酵煙葉的影響分析見(jiàn)圖3。

2.1.4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)煙葉發(fā)酵品質(zhì)的影響分析

固定物料水分22%，發(fā)酵環(huán)境溫度45 ℃，發(fā)酵環(huán)境濕度65%，通過(guò)控制物料發(fā)酵時(shí)間分別在12，24，48，72，96 h 條件下進(jìn)行發(fā)酵，分析不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。由評(píng)吸結(jié)果可知，感官品質(zhì)隨發(fā)酵時(shí)間的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)。

發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵煙葉的影響分析見(jiàn)圖4。

圖4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)發(fā)酵煙葉的影響分析

2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)初步分析結(jié)果，選取物料水分、發(fā)酵環(huán)境溫度、發(fā)酵環(huán)境濕度、發(fā)酵時(shí)間4 個(gè)因素，以感官評(píng)分為考查指標(biāo)設(shè)計(jì)試驗(yàn)。

煙葉正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 煙葉正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

2.3 煙葉發(fā)酵正交試驗(yàn)結(jié)果分析

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，物料水分（A）、發(fā)酵環(huán)境溫度（B）、發(fā)酵環(huán)境濕度（C）和發(fā)酵時(shí)間（D）4 個(gè)因素進(jìn)行正交試險(xiǎn)設(shè)計(jì)。以感官品質(zhì)評(píng)分為考查指標(biāo)，選用L9（34）正交表。

L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)見(jiàn)表3。

表2 L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果

表3 主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)

對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，極差R 的大小顯示影響因素的主次，由R 值大小可知，不同發(fā)酵條件對(duì)煙葉感官品質(zhì)的影響程度不同。由表2 可知，影響因素大小順序?yàn)锳＞D＞B＞C。由表3 可知，正交試驗(yàn)方差分析有顯著性差異。物料水分（A）、發(fā)酵環(huán)境溫度（B）、發(fā)酵環(huán)境濕度（C）和發(fā)酵時(shí)間（D）對(duì)煙葉感官品質(zhì)均有顯著的影響。

3 結(jié)論

綜合單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)結(jié)果分析，上部煙葉的最佳發(fā)酵條件為A3B2C2D2，即物料水分24%，發(fā)酵環(huán)境溫度44 ℃，發(fā)酵環(huán)境濕度70%，發(fā)酵時(shí)間48 h。通過(guò)組合最佳發(fā)酵條件對(duì)煙葉進(jìn)行生物酶發(fā)酵處理驗(yàn)證。樣品經(jīng)過(guò)評(píng)吸，感官品質(zhì)評(píng)分為74.8 分，與正交試驗(yàn)各組合結(jié)果相比，感官評(píng)分各項(xiàng)分值均有不同程度的提高，煙氣雜氣、刺激性降低明顯，整體感官品質(zhì)提升明顯。