CN111793617A - 一种提高烟叶品质的复合微生物制剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高烟叶品质的复合微生物制剂及其制备方法，涉及烟草加工技术领域。本发明的一种提高烟叶品质的复合微生物制剂，所述微生物制剂为胶囊粉末，所述胶囊粉末以烟梗酶解提取液、载体、蜡状芽孢杆菌复合物作为囊芯，以干酪素/聚丙烯酰胺复合凝胶作为囊皮。本发明公开了一种提高烟叶品质的复合微生物制剂及其制备方法，能够补充醇化过程中微生物的损失量，缩短醇化时间，同时利用烟梗酶解提取液、载体、蜡状芽孢杆菌三者复合，协同作用，能够更全面的提升烟叶的抽吸质量，改善烟叶品质。

Description

一种提高烟叶品质的复合微生物制剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及烟草加工技术领域，尤其涉及一种提高烟叶品质的复合微生物制剂及其制备方法。
背景技术
烟草处理过程中，醇化被公认为是提升烟叶品质的关键环节，烟叶醇化是由烟叶中微生物作用的一种复杂生理生化过程，该过程不仅可以有效提高烟叶的香气物质，同时降低烟叶中的蛋白质、淀粉、果胶等物质的含量，提高香烟的口感。烟叶醇化主要有自然醇化和人工醇化，自然醇化就是将烟叶存放于自然环境中，在自然条件下长时间发酵，自然醇化时间越长，烟叶中的香气物质含量越高，但是自然发酵的时间过长，不利于烟叶的生产而且提高了烟叶成本；人工发酵是指人为设定温度和湿度，使烟叶较快醇化，该方法时间短，烟叶品质提升明显，经济性好，但是香气、吸味、色泽等都不及自然醇化烟叶。
成熟采摘后的烟叶本身便存在着大量的细菌、真菌、酵母菌放线菌等不同的微生物类群，有研究表明，在烟叶自然醇化发酵的中后期，仍会有相当数量的微生物存活，数量最多的是细菌，其次是放线菌和真菌，与烟叶有关的微生物数量与整个醇化发酵的进程有较大的关联性，烟叶自然醇化过程中，烟叶叶面微生物数量随发酵过程的延长总体呈下降趋势。
国内外烟草工作者在烟草微生物分离和利用微生物发酵改善烟草品质、改进烟叶发酵进程、缩短烟叶发酵周期等方面做了较多工作，特别是通过施加微生物制剂于烟叶中增加烟草吃味、提高烟草质量等研究。现有技术中最常见的方式就是在烟叶中直接喷洒微生物制剂后再进行醇化处理，在醇化的过程中，微生物的数量会降低，导致醇化后期醇化速度大幅度减慢，且单一的采用微生物进行醇化处理，对烟叶品质提升的效果有限，并不全面。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于公开一种提高烟叶品质的复合微生物制剂及其制备方法，能够补充醇化过程中微生物的损失量，缩短醇化时间，同时利用烟梗酶解提取液、载体、蜡状芽孢杆菌三者复合，协同作用，能够更全面的提升烟叶的抽吸质量，改善烟叶品质。
具体的，本发明的一种提高烟叶品质的复合微生物制剂，所述微生物制剂为胶囊粉末，所述胶囊粉末以烟梗酶解提取液、载体、蜡状芽孢杆菌三者的复合物作为囊芯，以干酪素/聚丙烯酰胺复合凝胶作为囊皮。
本发明的复合微生物制剂，利用烟梗酶解提取液、载体、蜡状芽孢杆菌作为囊芯，载体为微生物的附着和生长提供了空间和能源，而通过将烟梗酶解提取液和蜡状芽孢杆菌进行配合，一方面烟梗酶解提取液中含有致香成分，能够对烟叶的品质进行提升，另一方面，在保存和使用的过程中，蜡状芽孢杆菌还可以继续对烟梗酶解提取液中未分解的大分子物质进行进一步分解，从而进一步增加致香成分的含量，在使用的过程中，烟梗提取液和微生物同时作用于烟叶中，对烟叶品质的提升更全面，效果更明显；同时，作为囊皮的干酪素/聚丙烯酰胺复合凝胶具有良好的韧性和粘附性能，在存储的过程中能够较好的保护内部的微生物，而在使用的过程中能够较好的粘附在烟叶表面，使得复合微生物制剂能够持续的作用于烟叶，有利于缩短烟叶的醇化时间，且囊皮的干酪素和聚丙烯酰胺均能够被分解，使用更绿色、环保。
进一步，所述微生物制剂包括以下重量份原料：烟梗25-30份、蜡状芽孢杆菌5-10份、载体15-20份、淀粉酶0.5-0.8份、果胶酶0.5-0.8份、蛋白酶0.5-0.8份、聚丙烯酰胺15-20份、干酪素8-12份、玉米淀粉1-2份、尿素6-10份。
进一步，所述微生物制剂包括以下重量份原料：烟梗28份、蜡状芽孢杆菌8份、载体16份、淀粉酶0.6份、果胶酶0.6份、蛋白酶0.6份、聚丙烯酰胺18份、干酪素10份、玉米淀粉2份、尿素8份。
进一步，所述载体是以改性白杨叶脉为基材，经过叠加、针刺、剪切后制成。
进一步，所述改性白杨叶脉是以白杨落叶为原料，经过预处理得到白杨叶脉后，再进行爆破处理、半碳化、等离子体刻蚀制成。
以白杨落叶为载体原料，属于废物利用，来源广、成本低，而通过预处理将白杨落叶上的叶肉进行去除，得到纯的白杨叶脉，再进过爆破处理，将叶脉膨化，经半碳化除去白杨叶脉的木质素，形成孔洞，使得白杨叶脉的表面变得粗糙，增加了白杨叶脉的表面积，最后经过等离子体刻蚀，进一步增加白杨叶脉的粗糙度，增加其吸附性能，有利于蜡状芽孢杆菌的附着，能够负载更多的蜡状芽孢杆菌，同时以白杨叶脉作为载体还能够为蜡状芽孢杆菌提供能量来源，供其生长、繁殖，从而在一定程度上保证了蜡状芽孢杆菌的生物活性。
此外，本发明还公开了一种提高烟叶品质的复合微生物制剂的制备方法，具体包括以下步骤：
酶解提取液的制备：将经过干燥的烟梗碾磨得到烟梗粉末，将烟梗粉末超声分散于蒸馏水中，加入淀粉酶和果胶酶，进行一次酶解后，加入蛋白酶进行二次酶解，酶解完成后，灭酶，持续搅拌0.5-1h过滤，得到酶解提取液；
负载：向经过扩大培养得到的蜡状芽孢杆菌菌体中加入0.85％的生理盐水配置得到20-30wt％的菌液，按照12-15g/L的固液比加入载体，于温度为35-37℃温度下保温培养24h，备用；
微生物制剂的制备：将干酪素加入水中，加热搅拌至完全溶解，加入尿素、聚丙烯酰胺，继续搅拌30min，加入玉米淀粉，持续搅拌升温至80℃，保温10-15min，降温至室温，加氨水调节pH值至8，得到囊壁溶液，将负载步骤中培养完成的载体捞出，搅拌分散于酶解提取液中，加入乳化剂，升温至45-50℃，滴入囊壁溶液，搅拌30-40min，抽滤、洗涤得到微生物制剂。
进一步，所述载体的制备方法为：
改性白杨叶脉制备：向经过预处理的白杨叶脉喷洒去离子水至白杨叶脉的含水率为60-70％，然后于功率为15-20kW的条件下进行微波处理2-4s，处理完成后冷却至室温，置于管式炉中，在氮气气氛下，周期性碳化，随炉冷却至室温后用空气等离子进行等离子体刻蚀，处理完成后得到改性白杨叶脉；
载体制备：选择大小相对一致的改性白杨叶脉按照头尾相错的顺序叠合到一起得到厚度为0.5-1mm的改性白杨叶脉层，然后在改性白杨叶脉层的顶面和底面均覆盖上0.2-0.5mm厚的苎麻纤维，采用针刺机针固定后，剪切成长、宽均为0.5-1mm小块，得到载体。
进一步，所述预处理为：收集、挑选完整的白杨树落叶，剪去叶柄，用去离子水清洗干净后，在40℃温度下烘干，加入硝酸溶液中浸泡72h，取出用去离子水清洗至洗涤液呈中性，烘干，再用氢氧化钠浸泡10-12h，取出，用去离子水清洗至洗涤液呈中性，干燥。
进一步，所述等离子体刻蚀的电极间距为12mm，等离子体的压力为25-35Pa，功率为110-120W，处理时间为5-8s。
本发明的有益效果：
1.本发明公开了一种提高烟叶品质的复合微生物制剂，在使用的过程中能够较好的粘附在烟叶表面，使得复合微生物制剂能够持续的作用于烟叶，有利于缩短烟叶的醇化时间，且通过囊皮能够有效的将蜡状芽孢杆菌形成一个相对封闭的空间，从而在一定程度上保证了蜡状芽孢杆菌的生物活性。
2.本发明的一种提高烟叶品质的复合微生物制剂，利用烟梗酶解提取液、载体、蜡状芽孢杆菌作为囊芯，载体能够为蜡状芽孢杆菌提供能量来源，而蜡状芽孢杆菌能够持续的对烟梗酶解提取液中的大分子物质进行分解，产生致香成分，在使用的过程中，通过蜡状芽孢杆菌、烟梗酶解提取液、载体的配合使用，能够更全面的提升烟叶的抽吸质量，改善烟叶品质。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：
本发明的一种提高烟叶品质的复合微生物制剂，为胶囊粉末，胶囊粉末以烟梗酶解提取液、载体、蜡状芽孢杆菌三者的复合物作为囊芯，以干酪素/聚丙烯酰胺复合凝胶作为囊皮，载体是以改性白杨叶脉为基材，经过叠加、针刺固定制成，改性白杨叶脉是以白杨落叶为原料，经过预处理得到白杨叶脉后，再进行爆破处理、半碳化、等离子体刻蚀制成，具体如下：
实施例一
改性白杨叶脉制备：收集、挑选完整的白杨树落叶，剪去叶柄，用去离子水清洗干净后，在40℃温度下烘干，加入硝酸溶液中浸泡72h，取出用去离子水清洗至洗涤液呈中性，烘干，再用氢氧化钠浸泡12h，取出，用去离子水清洗至洗涤液呈中性，干燥，得到经过预处理的白杨叶脉，向经过预处理的白杨叶脉喷洒去离子水至白杨叶脉的含水率为65％，然后于功率为20kW的条件下进行微波处理2s，处理完成后冷却至室温，置于管式炉中，在氮气气氛下，周期性碳化，即先以5℃/min的速率升温至100℃，保温30min，再以2℃/min的速率升温至250℃，保温1h，最后以3℃/min的速率升温至350℃，保温30min，碳化完成，随炉冷却至室温后用空气等离子体，在电极间距为12mm，等离子体的压力为25Pa，功率为115W的条件下，进行等离子体刻蚀8s，处理完成后得到改性白杨叶脉；
载体制备：选择大小相对一致的改性白杨叶脉按照头尾相错的顺序叠合到一起得到厚度为0.5-1mm的改性白杨叶脉层，然后在改性白杨叶脉层的顶面和底面均覆盖上0.2-0.5mm厚的苎麻纤维，采用针刺机针固定后，剪切成长、宽均为0.5-1mm小块，得到载体。
复合微生物制剂的制备
酶解提取液的制备：将28份经过干燥的烟梗碾磨得到烟梗粉末，将烟梗粉末超声分散于10倍烟梗质量蒸馏水中，加入0.6份淀粉酶和0.6份果胶酶，升温至55℃进行一次酶解后，加入0.6份蛋白酶，于55℃温度下进行二次酶解3h，酶解完成后，于85℃温度下灭酶，迅速冷却至室温，持续搅拌0.8h过滤，得到酶解提取液；
负载：向经过扩大培养得到的8份蜡状芽孢杆菌菌体中加入0.85％的生理盐水配置得到20wt％的菌液，按照15g/L的固液比加入16份载体，于温度为35-37℃温度下保温培养24h，备用；
微生物制剂的制备：将10份干酪素加入3倍干酪素质量的水中，加热搅拌至完全溶解，加入尿素8份尿素、18份聚丙烯酰胺，继续搅拌30min，加入2份玉米淀粉，持续搅拌升温至80℃，保温15min，降温至室温，加氨水调节pH值至8，得到囊壁溶液，将负载步骤中培养完成的载体捞出，搅拌分散于酶解提取液中，加入0.3份乳化剂，升温至45℃，滴入囊壁溶液，搅拌35min，抽滤、洗涤得到微生物制剂。
实施例二
改性白杨叶脉制备：收集、挑选完整的白杨树落叶，剪去叶柄，用去离子水清洗干净后，在40℃温度下烘干，加入硝酸溶液中浸泡72h，取出用去离子水清洗至洗涤液呈中性，烘干，再用氢氧化钠浸泡10h，取出，用去离子水清洗至洗涤液呈中性，干燥，得到经过预处理的白杨叶脉，向经过预处理的白杨叶脉喷洒去离子水至白杨叶脉的含水率为70％，然后于功率为15kW的条件下进行微波处理3s，处理完成后冷却至室温，置于管式炉中，在氮气气氛下，周期性碳化，即先以5℃/min的速率升温至100℃，保温30min，再以2℃/min的速率升温至250℃，保温1h，最后以3℃/min的速率升温至350℃，保温30min，碳化完成，随炉冷却至室温后用空气等离子体，在电极间距为12mm，等离子体的压力为35Pa，功率为120W的条件下，进行等离子体刻蚀6s，处理完成后得到改性白杨叶脉；
载体制备：选择大小相对一致的改性白杨叶脉按照头尾相错的顺序叠合到一起得到厚度为0.5-1mm的改性白杨叶脉层，然后在改性白杨叶脉层的顶面和底面均覆盖上0.2-0.5mm厚的苎麻纤维，采用针刺机针固定后，剪切成长、宽均为0.5-1mm小块，得到载体。
复合微生物制剂的制备
酶解提取液的制备：将25份经过干燥的烟梗碾磨得到烟梗粉末，将烟梗粉末超声分散于10倍烟梗质量蒸馏水中，加入0.5份淀粉酶和0.5份果胶酶，升温至55℃进行一次酶解后，加入0.5份蛋白酶，于55℃温度下进行二次酶解3h，酶解完成后，于85℃温度下灭酶，迅速冷却至室温，持续搅拌0.8h过滤，得到酶解提取液；
负载：向经过扩大培养得到的5份蜡状芽孢杆菌菌体中加入0.85％的生理盐水配置得到25wt％的菌液，按照12g/L的固液比加入15份载体，于温度为35-37℃温度下保温培养24h，备用；
微生物制剂的制备：将8份干酪素加入3倍干酪素质量的水中，加热搅拌至完全溶解，加入尿素6份尿素、15份聚丙烯酰胺，继续搅拌30min，加入2份玉米淀粉，持续搅拌升温至80℃，保温10min，降温至室温，加氨水调节pH值至8，得到囊壁溶液，将负载步骤中培养完成的载体捞出，搅拌分散于酶解提取液中，加入0.2份乳化剂，升温至50℃，滴入囊壁溶液，搅拌40min，抽滤、洗涤得到微生物制剂。
实施例三
改性白杨叶脉制备：收集、挑选完整的白杨树落叶，剪去叶柄，用去离子水清洗干净后，在40℃温度下烘干，加入硝酸溶液中浸泡72h，取出用去离子水清洗至洗涤液呈中性，烘干，再用氢氧化钠浸泡11h，取出，用去离子水清洗至洗涤液呈中性，干燥，得到经过预处理的白杨叶脉，向经过预处理的白杨叶脉喷洒去离子水至白杨叶脉的含水率为60％，然后于功率为18kW的条件下进行微波处理4s，处理完成后冷却至室温，置于管式炉中，在氮气气氛下，周期性碳化，即先以5℃/min的速率升温至100℃，保温30min，再以2℃/min的速率升温至250℃，保温1h，最后以3℃/min的速率升温至350℃，保温30min，碳化完成，随炉冷却至室温后用空气等离子体，在电极间距为12mm，等离子体的压力为30Pa，功率为110W的条件下，进行等离子体刻蚀5s，处理完成后得到改性白杨叶脉；
载体制备：选择大小相对一致的改性白杨叶脉按照头尾相错的顺序叠合到一起得到厚度为0.5-1mm的改性白杨叶脉层，然后在改性白杨叶脉层的顶面和底面均覆盖上0.2-0.5mm厚的苎麻纤维，采用针刺机针固定后，剪切成长、宽均为0.5-1mm小块，得到载体。
复合微生物制剂的制备
酶解提取液的制备：将30份经过干燥的烟梗碾磨得到烟梗粉末，将烟梗粉末超声分散于10倍烟梗质量蒸馏水中，加入0.8份淀粉酶和0.8份果胶酶，升温至55℃进行一次酶解后，加入0.8份蛋白酶，于55℃温度下进行二次酶解3h，酶解完成后，于85℃温度下灭酶，迅速冷却至室温，持续搅拌0.8h过滤，得到酶解提取液；
负载：向经过扩大培养得到的10份蜡状芽孢杆菌菌体中加入0.85％的生理盐水配置得到30wt％的菌液，按照14g/L的固液比加入20份载体，于温度为35-37℃温度下保温培养24h，备用；
微生物制剂的制备：将12份干酪素加入3倍干酪素质量的水中，加热搅拌至完全溶解，加入尿素10份尿素、20份聚丙烯酰胺，继续搅拌30min，加入1份玉米淀粉，持续搅拌升温至80℃，保温12min，降温至室温，加氨水调节pH值至8，得到囊壁溶液，将负载步骤中培养完成的载体捞出，搅拌分散于酶解提取液中，加入0.1份乳化剂，升温至50℃，滴入囊壁溶液，搅拌30min，抽滤、洗涤得到微生物制剂。
将实施例一～实施例三制备得到的复合微生物制剂应用于烟叶发酵中，操作方法如下：取采用现有的自然醇化工艺进行自然醇化6-8个月的烟叶，利用纳米喷头向微生物制剂中喷洒经过灭菌处理的去离子水，至微生物制剂表面微润，将微生物制剂与烟叶按照1:10的质量比进行混合均匀后，将烟叶置于温度为50-55℃、湿度为70-75％的条件下存放12d，将处理完成后的烟叶制成卷烟，对烟叶品质进行评价，采用“九分制”打分要求进行评分，同时以不添加任何微生物制剂的烟叶作为空白对照，以现有的在醇化之前按照1:10的质量比喷洒微生物制剂，再进行醇化相同时间的烟叶作为对比例。检测结果如表1所示：
表1烟叶品质评析
检测项目 香气质 香气量 杂气 浓度 刺激性 劲头 干净 回味
实施例一 8.5 8.5 7.5 8 7.5 8 7.5 7.5
实施例二 8 8 8 8.5 8 8.5 8 8.5
实施例三 8 8.5 8 7.5 8 8 7.5 8
对比例 6 6.5 6 6.5 5.5 6.5 6 6.5
空白例 5 5 4.5 5.5 4.5 5.5 5 5
通过上表可以看出，利用本发明的复合微生物制剂，对醇化了一段时间的烟叶进行处理，由于烟叶在醇化的过程中表面的微生物会减少，通过本发明复合微生物制剂的添加，正好填补了损失量，保证了烟叶醇化的速率，缩短了醇化时间，同时本发明的复合微生物制剂对烟叶香味提升相对全面，口感更好。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.一种提高烟叶品质的复合微生物制剂，其特征在于，所述微生物制剂为胶囊粉末，所述胶囊粉末以烟梗酶解提取液、载体、蜡状芽孢杆菌三者的复合物作为囊芯，以干酪素/聚丙烯酰胺复合凝胶作为囊皮。
2.根据权利要求1所述的一种提高烟叶品质的复合微生物制剂，其特征在于，所述微生物制剂包括以下重量份原料：烟梗25-30份、蜡状芽孢杆菌5-10份、载体15-20份、淀粉酶0.5-0.8份、果胶酶0.5-0.8份、蛋白酶0.5-0.8份、聚丙烯酰胺15-20份、干酪素8-12份、玉米淀粉1-2份、尿素6-10份。
3.根据权利要求1所述的一种提高烟叶品质的复合微生物制剂，其特征在于，所述微生物制剂包括以下重量份原料：烟梗28份、蜡状芽孢杆菌8份、载体16份、淀粉酶0.6份、果胶酶0.6份、蛋白酶0.6份、聚丙烯酰胺18份、干酪素10份、玉米淀粉2份、尿素8份。
4.根据权利要求3所述的一种提高烟叶品质的复合微生物制剂，其特征在于，所述载体是以改性白杨叶脉为基材，经过叠加、针刺、剪切后制成。
5.根据权利要求4所述的一种提高烟叶品质的复合微生物制剂，其特征在于，所述改性白杨叶脉是以白杨落叶为原料，经过预处理得到白杨叶脉后，再进行爆破处理、半碳化、等离子体刻蚀制成。
6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的一种提高烟叶品质的复合微生物制剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
酶解提取液的制备：将经过干燥的烟梗碾磨得到烟梗粉末，将烟梗粉末超声分散于蒸馏水中，加入淀粉酶和果胶酶，进行一次酶解后，加入蛋白酶进行二次酶解，酶解完成后，灭酶，持续搅拌0.5-1h过滤，得到酶解提取液；
负载：向经过扩大培养得到的蜡状芽孢杆菌菌体中加入0.85％的生理盐水配置得到20-30wt％的菌液，按照12-15g/L的固液比加入载体，于温度为35-37℃温度下保温培养24h，备用；
微生物制剂的制备：将干酪素加入水中，加热搅拌至完全溶解，加入尿素、聚丙烯酰胺，继续搅拌30min，加入玉米淀粉，持续搅拌升温至80℃，保温10-15min，降温至室温，加氨水调节pH值至8，得到囊壁溶液，将负载步骤中培养完成的载体捞出，搅拌分散于酶解提取液中，加入乳化剂，升温至45-50℃，滴入囊壁溶液，搅拌30-40min，抽滤、洗涤得到微生物制剂。
7.根据权利要求6所述的一种提高烟叶品质的复合微生物制剂的制备方法，其特征在于，所述载体的制备方法为：
改性白杨叶脉制备：向经过预处理的白杨叶脉喷洒去离子水至白杨叶脉的含水率为60-70％，然后于功率为15-20kW的条件下进行微波处理2-4s，处理完成后冷却至室温，置于管式炉中，在氮气气氛下，周期性碳化，随炉冷却至室温后用空气等离子进行等离子体刻蚀，处理完成后得到改性白杨叶脉；
载体制备：选择大小相对一致的改性白杨叶脉按照头尾相错的顺序叠合到一起得到厚度为0.5-1mm的改性白杨叶脉层，然后在改性白杨叶脉层的顶面和底面均覆盖上0.2-0.5mm厚的苎麻纤维，采用针刺机针固定后，剪切成长、宽均为0.5-1mm小块，得到载体。
8.根据权利要求7所述的一种提高烟叶品质的复合微生物制剂的制备方法，其特征在于，所述预处理为：收集、挑选完整的白杨树落叶，剪去叶柄，用去离子水清洗干净后，在40℃温度下烘干，加入硝酸溶液中浸泡72h，取出用去离子水清洗至洗涤液呈中性，烘干，再用氢氧化钠浸泡10-12h，取出，用去离子水清洗至洗涤液呈中性，干燥。
9.根据权利要求7所述的一种提高烟叶品质的复合微生物制剂的制备方法，其特征在于，所述等离子体刻蚀的电极间距为12mm，等离子体的压力为25-35Pa，功率为110-120W，处理时间为5-8s。
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