生物酶工業(yè)化發(fā)酵煙葉工藝研究

云瑞剛，華 群，張志欽，張云博，姜圣龍，李林達，王 笙，趙永紅，溫 源

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

利用生物技術(shù)縮短煙葉陳化時間、改善煙葉內(nèi)在品質(zhì)方面的研究工作一直是國內(nèi)外研究的領(lǐng)域，國內(nèi)外利用微生物增加煙葉香氣、縮短發(fā)酵時間的研究已有報道[1-5]。近年來，國內(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)。不僅可以提高當年煙葉的使用效率，而且可以解決庫存不適用煙葉難以在卷煙配方中應(yīng)用的問題。

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

1.2 試驗與方法

1.2.1 感官品質(zhì)評價方法

將卷煙樣品和對照樣品置于溫度22 ℃，濕度60%的恒溫恒濕箱中平衡48 h 后進行感官評吸。感官評吸由11 位評吸人員組成，按YC/T 138—1998標準規(guī)定的方法對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、細膩度）、口感特性（刺激性、余味、干凈度）等進行評價。

1.2.2 單因素試驗方法

試驗分別以物料水分、發(fā)酵環(huán)境溫度、發(fā)酵環(huán)境濕度、發(fā)酵時間4 個因素進行單因素試驗測定，以感官為導向，考查不同發(fā)酵條件對發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。

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

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

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

（4）發(fā)酵時間對煙葉發(fā)酵品質(zhì)影響的試驗。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%，通過控制物料發(fā)酵時間分別為12，24，48，72，96 h 的條件下進行發(fā)酵，考查不同發(fā)酵時間對發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。

1.2.3 正交試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗分析結(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)酵時間4 個因素，以感官評分為評價指標設(shè)計正交試驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果分析

2.1.1 物料水分對煙葉發(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)酵時間48 h，通過調(diào)整物料加水比例，控制物料水分分別為18%，20%，22%，24%，26%的條件下進行發(fā)酵，分析不同物料水分對發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。由評吸結(jié)果可知，物料水分的提高有助于發(fā)酵品質(zhì)的提升。

物料水分對發(fā)酵煙葉的影響分析見圖1。

圖1 物料水分對發(fā)酵煙葉的影響分析

2.1.2 發(fā)酵環(huán)境溫度對煙葉發(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)酵時間48 h，通過控制發(fā)酵溫度分別在38，41，44，47，50 ℃條件下進行發(fā)酵，分析不同發(fā)酵溫度對發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。由評吸結(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。

發(fā)酵環(huán)境溫度對發(fā)酵煙葉的影響分析見圖2。

圖2 發(fā)酵環(huán)境溫度對發(fā)酵煙葉的影響分析

2.1.3 發(fā)酵環(huán)境濕度對煙葉發(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)酵時間48 h，通過控制發(fā)酵環(huán)境濕度分別在60%，65%，70%，75%，80%條件下進行發(fā)酵，分析發(fā)酵環(huán)境濕度對發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。由評吸結(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)境濕度對發(fā)酵煙葉的影響分析見圖3。

2.1.4 發(fā)酵時間對煙葉發(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%，通過控制物料發(fā)酵時間分別在12，24，48，72，96 h 條件下進行發(fā)酵，分析不同發(fā)酵時間對發(fā)酵煙葉感官品質(zhì)的影響。由評吸結(jié)果可知，感官品質(zhì)隨發(fā)酵時間的增加呈先上升后下降的趨勢。

發(fā)酵時間對發(fā)酵煙葉的影響分析見圖4。

圖4 發(fā)酵時間對發(fā)酵煙葉的影響分析

2.2 正交試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗初步分析結(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)酵時間4 個因素，以感官評分為考查指標設(shè)計試驗。

煙葉正交試驗因素與水平設(shè)計見表1。

表1 煙葉正交試驗因素與水平設(shè)計

2.3 煙葉發(fā)酵正交試驗結(jié)果分析

在單因素試驗基礎(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)酵時間（D）4 個因素進行正交試險設(shè)計。以感官品質(zhì)評分為考查指標，選用L9（34）正交表。

L9（34）正交試驗結(jié)果見表2，主體間效應(yīng)的檢驗見表3。

表2 L9（34）正交試驗結(jié)果

表3 主體間效應(yīng)的檢驗

對正交試驗結(jié)果進行極差分析，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，影響因素大小順序為A＞D＞B＞C。由表3 可知，正交試驗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)酵時間（D）對煙葉感官品質(zhì)均有顯著的影響。

3 結(jié)論

綜合單因素試驗和正交試驗結(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)酵時間48 h。通過組合最佳發(fā)酵條件對煙葉進行生物酶發(fā)酵處理驗證。樣品經(jīng)過評吸，感官品質(zhì)評分為74.8 分，與正交試驗各組合結(jié)果相比，感官評分各項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。