CN109222202B - 一种生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法，首先在浸提过程添加苏云金芽孢杆菌，固液分离后再利用苏云金芽孢杆菌静息细胞也对浸提液和片基原料进一步发酵，辅助获得烟草薄片原料，通过抄片、浓缩、涂布、干燥制成烟草薄片。本发明利用苏云金芽孢杆菌辅助浸提和发酵，能够明显减少烟草薄片烟气中多环芳烃的含量，同时对生物法辅助制备的烟草浸提液和烟草薄片中蛋白质、果胶和甾醇的含量进行检测，发现其中的蛋白质、甾醇及果胶相比与空白烟草薄片也有明显降低。本发明的方法是一种针对性较强的生物减害技术，在烟草减害领域具有良好的应用前景。

Description

一种生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法
技术领域
本发明涉及一种生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法，属于烟草生物技术及烟草减害领域。
背景技术
烟草薄片是利用卷烟工艺过程中产生的废弃原料，如烟梗、烟末、烟片等，经过重组加工制成的一种烟草制品，是一种烟草废弃物资源化利用的产物。传统制备烟草薄片的方法包括辊压法、稠浆法及造纸法。造纸法再造烟叶是目前最为常见的薄片制备工艺，其生产工艺流程包括原料浸泡、固液分离、液体经浓缩制备成浓缩液、固体经打浆后抄造成基片，再将浓缩液涂布于基片上，经过干燥后完成烟叶重组生产过程。这些重新利用的烟草原料加工成烟草薄片产品后，在高温燃烧过程中会产生大量的有害成分，如多环芳烃。目前再造烟叶在卷烟中的应用主要目的是用于降低烟草的焦油含量和有害成分，但关于降低烟草薄片制备过程的有害成分仍然报道较少。为了尝试通过源头降低这些多环芳烃的含量，发明人尝试利用微生物辅助烟草薄片制备过程，通过在浸提后进一步发酵发挥该微生物的作用，然后制备低多环芳烃的烟草薄片。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法，能够减少烟草薄片烟气中多环芳烃的含量。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法，是将苏云金芽孢杆菌用于烟草薄片制备过程的烟草制品浸提、浸提液发酵及烟草片基原料发酵过程中。
步骤(1)中烟草制品为烟叶、烟梗、烟末中至少一种。
具体的，生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法，包括以下步骤：
(1)取烟草制品加水，首先添加苏云金芽孢杆菌静息细胞液辅助浸提，再进行固液分离，得到的液体即为烟草浸提液，固体即为烟草片基原料；
(2)向步骤(1)烟草浸提液中加入苏云金芽孢杆菌静息细胞液辅助发酵，得到生物法辅助制备的烟草浸提液；
(3)向将步骤(1)烟草片基原料中加入苏云金芽孢杆菌静息细胞液辅助发酵，辅助发酵的同时打浆，打浆结束后，将浆料在35-37℃下静置30-40min继续发酵，再进行抄片，得到生物法辅助制备的烟草片基。
步骤(1)中加水量为烟草制品重量的15-30倍。
步骤(1)中辅助浸提条件为：温度40-42℃，时间120-150min；苏云金芽孢杆菌静息细胞液添加量为8-10％(v/v)，静息细胞的浓度为109个/mL；
步骤(2)中辅助发酵条件为：温度35-37℃，时间120-150min，转速150-250rpm；苏云金芽孢杆菌静息细胞液添加量为8-10％(v/v)，静息细胞的浓度为109个/mL；
步骤(3)中辅助发酵条件为：温度35-37℃，时间120-150min；苏云金芽孢杆菌静息细胞液添加量为8-10％(v/v)，静息细胞的浓度为109个/mL。
步骤(1)中固液分离为经过200目的筛网。
生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法，还包括将步骤(2)制得的烟草浸提液经过40℃浓缩1h，以再次发挥苏云金芽孢杆菌的发酵作用，再经70℃浓缩至25波美度，制得烟草薄片涂布液；再将涂布液涂布到步骤(3)制得的烟草片基上，烘干，制成烟草薄片。
苏云金芽孢杆菌为苏云金芽孢杆菌ATCC 33680。
多环芳烃包括萘，芴，菲。
本发明有益效果：
本发明首先在浸提过程添加苏云金芽孢杆菌，固液分离后再利用苏云金芽孢杆菌静息细胞也对浸提液和片基原料进一步发酵，辅助获得烟草薄片原料，通过抄片、浓缩、涂布、干燥制成烟草薄片。本发明利用苏云金芽孢杆菌辅助浸提和发酵，能够明显减少烟草薄片烟气中多环芳烃的含量，同时对生物法辅助制备的烟草浸提液和烟草薄片中蛋白质、果胶和甾醇的含量进行检测，发现其中的蛋白质、甾醇及果胶相比与空白烟草薄片也有明显降低。本发明的方法是一种针对性较强的生物减害技术，在烟草减害领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1为实施例2苏云金芽孢杆菌辅助制备烟草薄片主流烟气中多环芳烃的检测结果。
图2为对照例空白烟草薄片主流烟气中多环芳烃的检测结果。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明所用苏云金芽孢杆菌为苏云金芽孢杆菌ATCC 33680。
实施例1
(1)苏云金芽孢杆菌液体生长培养基：蛋白胨10g，酵母粉5g，NaCl 10g，加水定容至1L，调节pH至7.0，121℃灭菌20min。
(2)苏云金芽孢杆菌静息细胞液：挑取苏云金芽孢杆菌单菌落转接到液体生长培养基中，培养36h后，再转接一次(2％接种量)，培养36h，离心去除培养基后，用pH7.2PBS悬浮细胞后，获得静息细胞液，细胞液中静息细胞浓度为109个/mL。
实施例2
一种生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法，将苏云金芽孢杆菌用于烟草薄片制备过程的烟草制品浸提、浸提液发酵及烟草片基原料发酵过程中，具体包括以下步骤：
(1)取烟梗烟末各30g，加入20倍重量的水，然后添加10％(v/v)苏云金芽孢杆菌静息细胞液，在42℃条件下辅助浸提120min，再经过200目的筛网进行固液分离，得到的液体即为烟草浸提液，固体即为烟草片基原料；
(2)向步骤(1)烟草浸提液中加入10％(v/v)苏云金芽孢杆菌静息细胞液，在37℃、150rpm条件下辅助发酵120min，得到生物法辅助制备的烟草浸提液；
(3)向将步骤(1)烟草片基原料中加入10％(v/v)苏云金芽孢杆菌静息细胞液，在37℃条件下辅助发酵120min，辅助发酵的同时打浆，打浆结束后，将浆料在37℃下静置30min继续发酵，再进行高温抄片，得到生物法辅助制备的烟草片基；
(4)将步骤(2)制得的烟草浸提液经过40℃浓缩1h，以再次发挥苏云金芽孢杆菌的发酵作用，再经70℃浓缩至25波美度，制得烟草薄片涂布液；
(5)将步骤(4)制得的涂布液涂布到步骤(3)制得的烟草片基上，烘干，制成烟草薄片。
实施例3
一种生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法，将苏云金芽孢杆菌用于烟草薄片制备过程的烟草制品浸提、浸提液发酵及烟草片基原料发酵过程中，具体包括以下步骤：
(1)取烟叶烟梗各50g，加入15倍重量的水，然后添加8％(v/v)苏云金芽孢杆菌静息细胞液，在42℃条件下辅助浸提150min，再经过200目的筛网进行固液分离，得到的液体即为烟草浸提液，固体即为烟草片基原料；
(2)向步骤(1)烟草浸提液中加入8％(v/v)苏云金芽孢杆菌静息细胞液，在37℃、250rpm条件下辅助发酵150min，得到生物法辅助制备的烟草浸提液；
(3)向将步骤(1)烟草片基原料中加入8％(v/v)苏云金芽孢杆菌静息细胞液，在37℃条件下辅助发酵150min，辅助发酵的同时打浆，打浆结束后，将浆料在35℃下静置40min继续发酵，再进行高温抄片，得到生物法辅助制备的烟草片基；
(4)将步骤(2)制得的烟草浸提液经过40℃浓缩1h，以再次发挥苏云金芽孢杆菌的发酵作用，再经70℃浓缩至25波美度，制得烟草薄片涂布液；
(5)将步骤(4)制得的涂布液涂布到步骤(3)制得的烟草片基上，烘干，制成烟草薄片。
实施例4
一种生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法，将苏云金芽孢杆菌用于烟草薄片制备过程的烟草制品浸提、浸提液发酵及烟草片基原料发酵过程中，具体包括以下步骤：
(1)取烟梗烟末各40g，加入30倍重量的水，然后添加9％(v/v)苏云金芽孢杆菌静息细胞液，在42℃条件下辅助浸提140min，再经过200目的筛网进行固液分离，得到的液体即为烟草浸提液，固体即为烟草片基原料；
(2)向步骤(1)烟草浸提液中加入9％(v/v)苏云金芽孢杆菌静息细胞液，在37℃、200rpm条件下辅助发酵140min，得到生物法辅助制备的烟草浸提液；
(3)向将步骤(1)烟草片基原料中加入9％(v/v)苏云金芽孢杆菌静息细胞液，在37℃条件下辅助发酵140min，辅助发酵的同时打浆，打浆结束后，将浆料在37℃下静置30min继续发酵，再进行高温抄片，得到生物法辅助制备的烟草片基；
(4)将步骤(2)制得的烟草浸提液经过40℃浓缩1h，以再次发挥苏云金芽孢杆菌的发酵作用，再经70℃浓缩至25波美度，制得烟草薄片涂布液；
(5)将步骤(4)制得的涂布液涂布到步骤(3)制得的烟草片基上，烘干，制成烟草薄片。
对照例
对照例为不加入苏云金芽孢杆菌的空白薄片制备方法，包括以下步骤：
(1)取烟梗烟末各30g，加入20倍重量的水，在42℃条件下辅助浸提120min，再经过200目的筛网进行固液分离，得到的液体即为烟草浸提液，固体即为烟草片基原料；
(2)将步骤(1)制得的烟草浸提液经70℃浓缩至25波美度，制得烟草薄片涂布液；
(3)将步骤(1)制得的烟草片基原料打浆后，进行高温抄片，得到烟草片基；
(4)将步骤(2)制得的涂布液涂布到步骤(3)制得的烟草片基上，烘干，制成烟草薄片。
质量检测
1、卷烟主流烟气中多环芳烃的检测
检测方法：以实施例2和对照例的烟草薄片为检测样品，将烟草薄片切丝，卷烟后，上吸烟机抽吸检测多环芳烃，检测方法参考吴丽洒等.《固相萃取-GC/MS法同时测定卷烟主流烟气中的16种多环芳烃》，烟草科技，2018,Vol.51,Issue(4):46-52。
检测结果见表1-2和图1-2。
表1：实施例2烟草薄片主流烟气中多环芳烃含量
Figure BDA0001814723600000051
表2：对照例烟草薄片主流烟气中多环芳烃含量
Figure BDA0001814723600000052
表1-2和图1-2结果可知，苏云金芽孢杆菌辅助制备的烟草薄片主流烟气中多环芳烃的总释放量为189.5ng/支，其中能检测到三种多环芳烃，分别是萘58.1ng/支，芴110.9ng/支，菲20.5ng/支。空白烟草薄片的主流烟气中多环芳烃的总释放量为309.2ng/支，其中能检测到三种多环芳烃，分别是萘126.5ng/支，芴120.5ng/支，菲62.2ng/支。与空白烟草薄片相比，实施例2主流烟气中检测到的多环芳烃含量减少了38.7％，多环芳烃降低效果显著。
2、化学成分的检测
1、蛋白质检测
检测方法：以实施例2生物法辅助制备的烟草浸提液和烟草片基原料，以及对照例空白制备的烟草浸提液和烟草片基原料为检测样品，检测其中的蛋白质含量，检测标准参考YC/T249-2008《烟草及烟草制品蛋白质的测定连续流动法》。
2、果胶检测
检测方法：以实施例2生物法辅助制备的烟草浸提液和烟草片基原料，以及对照例空白制备的烟草浸提液和烟草片基原料为检测样品，检测其中的果胶含量，检测标准参考YC/T346-2010《烟草及烟草制品果胶的测定离子色谱法》。
3、甾醇降解
检测方法：以实施例2生物法辅助制备的烟草浸提液和烟草片基原料，以及对照例空白制备的烟草浸提液和烟草片基原料为检测样品，检测其中的甾醇含量，检测标准参考YC/T501-2014《烟草及烟草制品游离态甾醇的测定高效液相色谱-串联质谱法》。
蛋白质、果胶和甾醇的检测结果见表3。表3结果表明，经过微生物组辅助制备的片基原料及浸提液中，蛋白质、豆甾醇及果胶都出现了明显的减少，证明了苏云金芽孢杆菌应用于烟草浸提和发酵可以有效降解这几种化合物。
表3：微生物辅助及空白制备片基原料及浸提液中化学成分的检测结果
Figure BDA0001814723600000061
以上所述仅为本发明最佳的实施例，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法，其特征在于，将苏云金芽孢杆菌用于烟草薄片制备过程的烟草制品浸提、浸提液发酵及烟草片基原料发酵过程中；
具体包括以下步骤：
（1）取烟草制品加水，首先添加苏云金芽孢杆菌静息细胞液辅助浸提，再进行固液分离，得到的液体即为烟草浸提液，固体即为烟草片基原料；
（2）向步骤（1）烟草浸提液中加入苏云金芽孢杆菌静息细胞液辅助发酵，得到生物法辅助制备的烟草浸提液；
（3）向步骤（1）烟草片基原料中加入苏云金芽孢杆菌静息细胞液辅助发酵，辅助发酵的同时打浆，打浆结束后，将浆料在35-37℃下静置30-40min继续发酵，再进行抄片，得到生物法辅助制备的烟草片基；
（4）将步骤（2）制得的烟草浸提液经过40℃浓缩1h，以再次发挥苏云金芽孢杆菌的发酵作用，再经70℃浓缩至25波美度，制得烟草薄片涂布液；再将涂布液涂布到步骤（3）制得的烟草片基上，烘干，制成烟草薄片；
步骤（1）中烟草制品为烟叶、烟梗、烟末中至少一种；
步骤（1）中辅助浸提条件为：温度40-42℃，时间120-150 min；苏云金芽孢杆菌静息细胞液添加量为8-10%（v/v），静息细胞的浓度为109个/mL；
步骤（2）中辅助发酵条件为：温度35-37℃，时间120-150 min，转速150-250rpm；苏云金芽孢杆菌静息细胞液添加量为8-10%（v/v），静息细胞的浓度为109个/mL；
步骤（3）中辅助发酵条件为：温度35-37℃，时间120-150 min；苏云金芽孢杆菌静息细胞液添加量为8-10%（v/v），静息细胞的浓度为109个/mL。
2.根据权利要求1所述的生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法，其特征在于，步骤（1）中加水量为烟草制品重量的15-30倍。
3.根据权利要求1所述的生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法，其特征在于，步骤（1）中固液分离为经过200目的筛网。
4.根据权利要求1-3任一项所述的生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法，其特征在于，苏云金芽孢杆菌为苏云金芽孢杆菌ATCC 33680。
5.根据权利要求1-3任一项所述的生物法制备低多环芳烃烟草薄片的方法，其特征在于，多环芳烃包括萘，芴，菲。
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Address after: No.16, Yulin South Road, Zhengzhou, Henan 450000

Patentee after: CHINA TOBACCO HENAN INDUSTRIAL Co.,Ltd.

Address before: 450000 South Third Ring Road, West Jingkai Fifth Street, Zhengzhou Economic and Technological Development Zone, Henan Province

Patentee before: TECHNOLOGY DEVELOPMENT BRANCH, CHINA TOBACCO HENAN INDUSTRIAL CO.,LTD.

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