CN107485049B - 采用赋香复合微生物制剂提高二氧化碳膨胀烟丝质量的方法 - Google Patents
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- A24B15/28—Treatment of tobacco products or tobacco substitutes by chemical substances
Abstract
本发明公开了采用赋香复合微生物制剂提高二氧化碳膨胀烟丝质量的方法，具体为：将烟叶/叶组进行切片、增湿、切丝，再将该复合微生物制剂喷施在烟丝上，恒温恒湿发酵后经二氧化碳烟丝膨胀处理；其中，所述的赋香复合微生物制剂由质量比为(0.001～1)∶(0.001～1)∶(0.001～1)的枯草芽孢杆菌Y1、枯草芽孢杆菌X7、枯草芽孢杆菌X8组成，三种枯草芽孢杆菌在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏号分别为：CGMCC No.13602、CGMCC No.13603和CGMCC No.13604。该方法能明显提高二氧化碳膨胀烟丝的感官质量，用于卷烟能提高卷烟的感官质量、降低有害成分含量。
Description
技术领域
本发明属于卷烟生产工艺技术领域，涉及一种采用赋香复合微生物制剂提高二氧化碳膨胀烟丝质量的方法。
技术背景
随着我国加入世界贸易组织和签署《烟草控制框架公约》，烟草行业和消费者对吸烟与健康问题日益重视。我国是以烤烟型卷烟为主的国家，与国外混合型卷烟相比，中国烤烟型卷烟焦油等有害物质含量相对较高。
二氧化碳烟丝膨胀技术是我国近年来引进的一项新工艺、新技术，其在卷烟减害降焦中发挥着重要的作用。二氧化碳烟丝膨胀技术的主要原理是将烟丝经二氧化碳液体低温浸渍后在通过热气流高温膨胀，使得烟丝结构整体膨胀，从而具备较好的填充和燃烧性能，可降低卷烟焦油量、烟碱等有害物释放量。但经二氧化碳膨胀后的烟丝存在香气损失较大、刺激增加、口感不理想等缺陷，在卷烟中过多加入会对产品感官质量即吸食品质产生不良影响。这一缺陷严重阻碍了二氧化碳膨胀烟丝在卷烟产品中的应用。在传统烤烟二氧化碳膨胀处理过程中通过添加料液来提升其香气，由于经二氧化碳液体低温浸渍萃取和热气流高温膨胀处理后致香物质损失较多，所以通过添加料液并没有将烟丝的感官质量显著提高，且料液会沉积在二氧化碳液体回收管路中，影响设备性能。因此，研究如何提高二氧化碳膨胀烟丝质量及其在卷烟生产中的可用性是非常重要的。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种采用赋香复合微生物制剂提高二氧化碳膨胀烟丝质量的方法。烟丝经过该赋香复合微生物制剂发酵后再经过二氧化碳烟丝膨胀处理，将得到的二氧化碳膨胀烟丝掺配入卷烟叶组，卷烟感官质量符合成品卷烟的质量要求，且烟气指标、有害成分危害指数降低显著。
采用赋香复合微生物制剂提高二氧化碳膨胀烟丝质量的方法，包括以下步骤：将烟叶/叶组进行切片、增湿、切丝，得到烟丝，再将赋香复合微生物制剂喷施在烟丝上，恒温恒湿发酵，然后经二氧化碳烟丝膨胀处理至烟丝含水率在11.5％～14％之间，即可；
其中，所述的赋香复合微生物制剂由质量比为(0.001～1)∶(0.001～1)∶(0.001～1)的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8组成，所述枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8于2017年1月11日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所）进行了菌种保藏，保藏编号分别为：CGMCC No.13602 、CGMCCNo.13603 和CGMCC No.13604。
优选地，所述赋香复合微生物制剂中的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1的16S rRNA基因序列如SEQ ID No.1所示，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7的16S rRNA基因序列如SEQ ID No.2所示，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8的16S rRNA基因序列如SEQ ID No.3所示。
优选地，所述赋香复合微生物制剂中的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8均由醇化烟叶表面分离筛选获得。
优选地，所述枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8可为湿菌体、粉剂或冻干粉。
优选地，所述赋香复合微生物制剂喷施量为烟丝的0.0001wt％～0.5wt％。
优选地，所述恒温恒湿发酵的具体条件为：温度25℃～45℃，相对湿度30％～90％，发酵时间24h～60h。
优选地，所述二氧化碳烟丝膨胀处理的具体条件为：供料后，烟丝浸渍100-200s、开松、然后在温度240℃～320℃，蒸汽流量550 KG/H～650KG/H，工艺风速30m/s～40m/s的条件下进行烟丝膨胀，然后经过冷却和烟丝回潮。
本发明具有如下优点：本发明采用赋香复合微生物制剂处理二氧化碳膨胀烟丝，可以提高二氧化碳膨胀烟丝的感官质量，将经过处理的二氧化碳膨胀烟丝掺配入卷烟叶组，卷烟感官质量符合成品卷烟的质量要求，且烟气指标、有害成分危害指数降低显著。与传统的二氧化碳烟丝膨胀生产工艺相比，本发明提供的微生物制剂处理二氧化碳膨胀烟丝，不需要对烟叶进行加料液处理，降低了烟丝加工成本；且不存在料液沉积在二氧化碳烟丝膨胀设备管道的问题，降低了料液对设备性能的影响。
菌种保藏信息
保藏日期：2017年01月11日；
保藏单位全称：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心；
保藏单位简称：CGMCC；
保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所；
保藏编号：CGMCC No.13602；CGMCC No.13603 ；CGMCC No.13604 。
附图说明
图1本发明所述方法的工艺流程图
具体实施方法
实施例1
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8的分离与筛选：
1. 从自然醇化的烟叶表面分离赋香复合微生物制剂中的菌株，即枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8，其分离方法是：先用90mL无菌水与10g醇化烟叶混合后（即10-1悬液），用无菌取样的方法取1mL混合液加入到9mL无菌水中制成10-2悬液，然后逐级稀释，取10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7六个稀释度的悬液0.2mL涂布到改良LB培养基上，37℃恒温培养24h，挑取长势良好，菌落饱满均匀，且稀释度适宜的平板的单菌落，镜检。
镜检若为纯培养单一菌株，则接种于改良LB斜面固体培养基，37℃恒温培养24h后保藏于4℃冰箱。
镜检若为混合菌株，则再次在改良LB培养基平板上进行稀释涂布分离，直至单菌落形态和镜检均为菌株纯培养物后，接种斜面试管，37℃恒温培养24h后保藏于4℃冰箱。
改良LB培养基主要成分为：胰化蛋白胨1％，酵母提取物0.5％，NaCl 0.25％；pH自然，酵母提取物(yeast extract)，也称酵母膏，市售。
改良LB斜面固体培养基的成分：胰化蛋白胨1％，酵母提取物0.5％，NaCl0.25％，琼脂1%；pH自然，酵母提取物(yeast extract)，也称酵母膏，市售；改良LB培养基平板与改良LB斜面固体培养基成分相同。
对筛选所得的所有纯培养菌株进行烟叶发酵试验，并根据烟叶理化性质和评吸结果，最终筛选和确定烟草赋香菌株。
2. 将筛选所得的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8进行培养，其方法是：
将保藏的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8从斜面接种2环至100mL的改良LB液体培养基中，于27℃～37℃，100rpm～180rpm恒温摇床振荡培养12h～36h，得到枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7和枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8的新鲜培养液；将所得的各菌株新鲜培养液在4℃条件下，以8500r/min～11000r/min离心5min～15min，弃上清液得到湿菌体，进一步可制得粉剂或冻干粉，保藏于4℃冰箱备用。
改良LB液体培养基的成分与改良LB培养基的成分相同。
若无特别说明，本发明中所有百分比均指质量百分比。
实施例2
将实施例1得到的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8按照质量比1:1:1的比例进行复配，得到赋香复合微生物制剂，称为制剂1；
将实施例1得到的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8按照质量比0.001:1:0.001的比例进行复配，得到赋香复合微生物制剂，称为制剂2；
将实施例1得到的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8按照质量比1:0.001:1的比例进行复配，得到赋香复合微生物制剂，称为制剂3；
将实施例1得到的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8按照质量比0.005:0.003:0.008的比例进行复配，得到赋香复合微生物制剂，称为制剂4。
也可以采用粉剂或冻干粉可直接进行复配。
在具体实施时，将实施例1得到的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)Y1、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X7、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)X8按照质量比(0.001～1)∶(0.001～1)∶(0.001～1)复配，都可得到本发明所述的赋香复合微生物制剂。
实施例3
将实施例2制备得到的复合微生物制剂用于二氧化碳膨胀烟丝的发酵，将烟叶/叶组进行切片、松散回潮处理后增湿、切丝，得到烟丝，按烟丝质量的0.0001wt％～0.5wt％称取实施例2制备得到的复合微生物制剂，喷洒在烟丝上，在温度25℃～45℃，相对湿度30％～90％的条件下，恒温恒湿发酵24h～60h，发酵后，烟丝经二氧化碳烟丝膨胀处理，二氧化碳烟丝膨胀处理具体为：供料后，烟丝浸渍100-200s、开松、然后在温度240℃～320℃，蒸汽流量550 KG/H～650KG/H，工艺风速度30m/s～40m/s的条件下进行烟丝膨胀，然后经过冷却和烟丝回潮至烟丝含水率在11.5％～14％之间，即获得二氧化碳膨胀烟丝。
实施例4
将实施例2制备得到的制剂1用于烟丝的发酵，将烟叶进行切片、松散回潮处理后增湿、切丝，得到烟丝，按烟丝质量的0.01wt%称取实施例2制备得到制剂1，用制剂1喷洒烟丝，在温度35℃，相对湿度50％的条件下，恒温恒湿发酵40h，发酵后的烟丝浸渍150s，在工艺风温度280℃，工艺风速30m/s，蒸汽流量600 KG/H的条件下，进行二氧化碳烟丝膨胀处理，然后经过冷却和烟丝回潮至烟丝含水率为12%时，即获得二氧化碳膨胀烟丝。
实施例5
将实施例2制备得到的制剂2用于烟丝的发酵，将烟叶进行切片、松散回潮处理后增湿、切丝，得到烟丝，按烟丝质量的0.5wt％称取实施例2制备得到制剂2，用制剂2喷洒烟丝，在温度45℃，相对湿度30％的条件下，恒温恒湿发酵24h，发酵后的烟丝浸渍100s，在工艺风温度240℃，工艺风速35 m/s，蒸汽流量550 KG/H的条件下，进行二氧化碳烟丝膨胀处理，然后经过冷却和烟丝回潮至烟丝含水率为14%时，即获得二氧化碳膨胀烟丝。
实施例6
将实施例2制备得到的制剂3用于烟丝的发酵，将叶组进行切片、松散回潮处理后增湿、切丝，得到烟丝，按烟丝质量的0.0001wt％称取实施例2制备得到制剂3，用制剂3喷洒烟丝，在温度25℃，相对湿度90％的条件下，恒温恒湿发酵60h，发酵后的烟丝浸渍200s，在工艺风温度320℃，工艺风速40 m/s，蒸汽流量650 KG/H的条件下，进行二氧化碳烟丝膨胀处理，然后经过冷却和烟丝回潮至烟丝含水率为11.5%时，即获得二氧化碳膨胀烟丝。
实施例7
性能检测
一. 将实施例4得到的二氧化碳膨胀烟丝作为实验样品，相同生产工艺下，烟丝不经过赋香复合微生物制剂发酵而直接经二氧化碳烟丝膨胀处理作为对照样品。对二者的感官质量检验，结果如表1所示。经过赋香复合微生物制剂发酵可有效提高二氧化碳膨胀烟丝的感官质量。
表1二氧化碳膨胀烟丝感官质量
二. 将实施例4得到的二氧化碳膨胀烟丝按8%～15%的比例掺配入卷烟叶组，卷制成卷烟；本实施例中选用二氧化碳膨胀烟丝按11.5%的比例掺配入卷烟叶组制成的卷烟作为实验样品；将不经过赋香复合微生物制剂发酵而直接经二氧化碳烟丝膨胀处理的烟丝（即上述一中的对照样品）按相同比例掺配入卷烟叶组，卷制成卷烟，作为对照样品。参照国标《卷烟》GB5606.4-2005对试验样品和对照样品进行感官质量检验，结果如表2所示；参照国标《卷烟》GB/T5606.3～5606.6-2005的要求进行烟气指标、有害成分危害指数检验，结果如表3所示。
表2卷烟感官质量
表3卷烟主流烟气七项有害成分含量
由表2和表3分析结果可知，本发明将赋香复合微生物制剂用于二氧化碳烟丝膨胀生产工艺，效果显著，与对照样品各质量指标进行对比分析可得，实验样品的感官质量总体优于对照样品，其刺激性降低，余味的纯净、舒适性提高；同时采用本发明制备的二氧化碳膨胀烟丝掺配入卷烟，单支烟卷的焦油量下降0.76mg，烟气烟碱量下降0.13mg，一氧化碳量下降0.60mg，七项有害成分中NNK降低了30.63%，苯并芘（BaP）降低了6.33%，巴豆醛降低了26.63%，卷烟有害成分危害指数降低了9.66%。
SEQUENCE LISTING
<110> 陕西中烟工业有限责任公司
<120> 采用赋香复合微生物制剂提高二氧化碳膨胀烟丝质量的方法
<130> 2017
<160> 3
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 1422
<212> DNA
<213> 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）Y1
<400> 1
ggcgctgcag actgcagtcg agcggacaga tgggagcttg ctccctgatg ttagcggcgg 60
acgggtgagt aacacgtggg taacctgcct gtaagactgg gataactccg ggaaaccggg 120
gctaataccg gatggttgtt tgaaccgcat ggttcaaaca taaaaggtgg cttcggctac 180
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ctcctacggg aggcagcagt agggaatctt ccgcaatgga cgaaagtctg acggagcaac 360
gccgcgtgag tgatgaaggt tttcggatcg taaagctctg ttgttaggga agaacaagta 420
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gcgtagagat gtggaggaac accagtggcg aaggcgactc tctggtctgt aactgacgct 720
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ctccgcctgg ggagtacggt cgcaagactg aaactcaaag gaattgacgg gggcccgcac 900
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tcctctgaca atcctagaga taggacgtcc ccttcggggg cagagtgaca ggtggtgcat 1020
ggttgtcgtc agctcgtgtc gtgagatgtt gggttaagtc ccgcaacgag cgcaaccctt 1080
gatcttagtt gccagcattc agttgggcac tctaaggtga ctgccggtga caaaccggag 1140
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aatggacaga acaaagggca gcgaaaccgc gaggttaagc caatcccaca aatctgttct 1260
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agtttgtaac acccgaagtc ggtgaggtaa ccttttagga gc 1422
<210> 2
<211> 1377
<212> DNA
<213> 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）X7
<400> 2
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gatgatttga cgtcatcccc accttcctcc ggtttgtcac cggcagtcac cttagagtgc 300
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tctcacgaca cgagctgacg acaaccatgc accacctgtc actctccccc cgaaggggac 420
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gttcgctccc cacgctttcg ctcctcagcg tcagttacag accagagagt cgccttcgcc 720
actggtgttc ctccacatct ctacgcattt caccgctaca cgtggaattc cactctcctc 780
ttctgcactc aagttcccca gtttccaatg accctccccg gttgagccgg gggctttcac 840
atcagactta agaaaccgcc tgcgagccct ttacgcccaa taattccgga caacgcttgc 900
cacctacgta ttaccgcggc tgctggcacg tagttagccg tggctttctg gttaggtacc 960
gtcaaggtac cgccctattc gaacggtact tgttcttccc taacaacaga gctttacgat 1020
ccgaaaacct tcatcactca cgcggcgttg ctccgtcaga ctttcgtcca ttgcggaaga 1080
ttccctactg ctgcctcccg taggagtctg ggccgtgtct cagtcccagt gtggccgatc 1140
accctctcag gtcggctacg catcgttgcc ttggtgagcc gttacctcac caactagcta 1200
atgcgccgcg ggtccatctg taagtggtag ccgaagccac cttttatgtt tgaaccatgc 1260
ggttcaaaca accatccggt attagccccg gtttcccgga gttatcccag tcttacaggc 1320
aggttaccca cgtgttactc acccgtccgc cgctaacatc agggagcaag ctcccat 1377
<210> 3
<211> 1391
<212> DNA
<213> 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）X8
<400> 3
ggctcctaaa ggttacctca ccgacttcgg gtgttaaaac tctcgtggtg tgacgggcgg 60
tgtgtacaag gcccgggaac gtattcaccg cggcatgctg atccgcgatt actagcgatt 120
ccagcttcac gcagtcgagt tgcagactgc gatccgaact gagaacagat ttgtgggatt 180
ggcttaacct cgcggtttcg ctgccctttg ttctgtccat tgtagcacgt gtgtagccca 240
ggtcataagg ggcatgatga tttgacgtca tccccacctt cctccggttt gtcaccggca 300
gtcaccttag agtgcccaac tgaatgctgg caactaagat caagggttgc gctcgttgcg 360
ggacttaacc caacatctca cgacacgagc tgacgacaac catgcaccac ctgtcactct 420
gcccccgaag gggacgtcct atctctagga ttgtcagagg atgtcaagac ctggtaaggt 480
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cctttgagtt tcagtcttgc gaccgtactc cccaggcgga gtgcttaatg cgttagctgc 600
agcactaagg ggcggaaacc ccctaacact tagcactcat cgtttacggc gtggactacc 660
agggtatcta atcctgttcg ctccccacgc tttcgctcct cagcgtcagt tacagaccag 720
agagtcgcct tcgccactgg tgttcctcca catctctacg catttcaccg ctacacgtgg 780
aattccactc tcctcttctg cactcaagtt ccccagtttc caatgaccct ccccggttga 840
gccgggggct ttcacatcag acttaagaaa ccgcctgcga gccctttacg cccaataatt 900
ccggacaacg cttgccacct acgtattacc gcggctgctg gcacgtagtt agccgtggct 960
ttctggttag gtaccgtcaa ggtaccgccc tattcgaacg gtacttgttc ttccctaaca 1020
acagagcttt acgatccgaa aaccttcatc actcacgcgg cgttgctccg tcagactttc 1080
gtccattgcg gaagattccc tactgctgcc tcccgtagga gtctgggccg tgtctcagtc 1140
ccagtgtggc cgatcaccct ctcaggtcgg ctacgcatcg ttgccttggt gagccgttac 1200
ctcaccaact agctaatgcg ccgcgggtcc atctgtaagt ggtagccgaa gccacctttt 1260
atgtttgaac catgcggttc aaacaaccat ccggtattag ccccggtttc cggagttatc 1320
ccagtcttac aggcaggtta cccacgtgtt actcacccgt ccgccgctaa catcagggag 1380
caagctccca t 1391
Claims (1)
1.采用赋香复合微生物制剂提高二氧化碳膨胀烟丝质量的方法，包括以下步骤：
将烟叶/叶组进行切片、增湿、切丝，再将赋香复合微生物制剂喷施在烟丝上，恒温恒湿发酵，然后经二氧化碳烟丝膨胀处理至烟丝含水率在11.5％～14％之间，即可；
其中，所述的赋香复合微生物制剂由质量比为(0.001～1)∶(0.001～1)∶(0.001～1)的枯草芽孢杆菌Y1、枯草芽孢杆菌X7、枯草芽孢杆菌X8组成，所述枯草芽孢杆菌Y1、枯草芽孢杆菌X7、枯草芽孢杆菌X8在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏号分别为：CGMCC No.13602 、CGMCC No.13603 和CGMCC No.13604；
其中，所述赋香复合微生物制剂中的枯草芽孢杆菌Y1的16S rRNA基因序列如SEQ IDNo.1所示，所述枯草芽孢杆菌X7的16S rRNA基因序列如SEQ ID No.2所示，所述枯草芽孢杆菌X8的16S rRNA基因序列如SEQ ID No.3所示；
所述赋香复合微生物制剂喷施量为烟丝的0.0001wt％～0.5wt％；
所述恒温恒湿发酵的具体条件为：温度25℃～45℃，相对湿度30％～90％，发酵时间24h～60h；
所述二氧化碳烟丝膨胀处理的具体条件为：供料后，烟丝浸渍100-200s、开松、然后在温度240℃～320℃，蒸汽流量550 KG/H～650KG/H，工艺风速30m/s～40m/s的条件下进行烟丝膨胀，然后经过冷却和烟丝回潮；
所述赋香复合微生物制剂中的枯草芽孢杆菌Y1、枯草芽孢杆菌X7、枯草芽孢杆菌X8均由醇化烟叶表面分离筛选获得；
所述赋香复合微生物制剂中的枯草芽孢杆菌Y1、枯草芽孢杆菌X7、枯草芽孢杆菌X8均为湿菌体、粉剂或冻干粉。
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