黃天輝，桂金鵬，鄭麗沙*（.北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，北京009；2.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，南寧53000）

利用酶制劑改善再造煙葉品質(zhì)研究進展

黃天輝1,2，桂金鵬1，鄭麗沙1*
（1.北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，北京100191；2.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，南寧530001）

再造煙葉原材料中含有較多細(xì)胞壁物質(zhì)及蛋白質(zhì)、淀粉等成分，填充再造煙葉的卷煙刺激性加大、香氣降低，制約其應(yīng)用。為解決這一問題，國內(nèi)外科研團隊從改進萃取技術(shù)、優(yōu)化薄片原料結(jié)構(gòu)、提高薄片內(nèi)在品質(zhì)以及加強設(shè)備研究等方面展開廣泛研究，尤其是在利用生物酶制劑降解蛋白質(zhì)等生物大分子方面取得較大進展。文章分析細(xì)胞壁物質(zhì)、蛋白質(zhì)和淀粉對煙草品質(zhì)不利影響，總結(jié)國內(nèi)外運用木質(zhì)素酶、果膠酶、纖維素酶、蛋白酶和淀粉酶處理煙草的相關(guān)研究進展，為再造煙葉進一步研究、生產(chǎn)提供借鑒。

再造煙葉；生物酶制劑；內(nèi)在品質(zhì)

再造煙葉是以煙梗、煙葉碎片、煙末等為原材料，經(jīng)萃取、濃縮、打漿、抄造、烘干、加香等流程，制備而成的片狀或絲狀煙葉薄片，用作卷煙填充料[1-4]。卷煙中添加一定量再造煙葉，可節(jié)約原材料，降低卷煙成本，一定程度上調(diào)整和改善卷煙物理性能和化學(xué)成分，從而提高卷煙內(nèi)在品質(zhì)[1-2]。但是，卷煙中填充再造煙葉存在煙雜氣較重、刺激性大、香氣降低、煙氣柔和度差等缺點[1,4]，影響再造煙葉使用效果和添加量。為解決以上問題，研究人員從改進萃取技術(shù)、優(yōu)化薄片原料結(jié)構(gòu)、提高薄片內(nèi)在品質(zhì)以及加強設(shè)備研究等方面開展研究，取得顯著進展。尤其在改善薄片內(nèi)在品質(zhì)方面，國內(nèi)外研究者將生物學(xué)技術(shù)運用到再造煙葉生產(chǎn)工藝中，利用生物酶制劑催化作用對影響再造煙葉內(nèi)在品質(zhì)的生物大分子轉(zhuǎn)化和降解，效果顯著。本文主要概述各種生物酶制劑應(yīng)用于再造煙葉生產(chǎn)過程的研究，為再造煙葉生產(chǎn)提供借鑒。

1 木質(zhì)纖維素類酶

煙草細(xì)胞壁物質(zhì)主要包括纖維素、半纖維素、果膠和木質(zhì)素等成分，占烤煙煙葉干重的26%～35%，煙梗中約占43.8%[5]。細(xì)胞壁物質(zhì)對煙草內(nèi)在品質(zhì)和風(fēng)味有不利影響，熱裂解時會產(chǎn)生刺激性氣味化合物，如低級醛酮類，燃吸時引起嗆咳[6]。煙葉調(diào)制期間，相對于其他化合物，木質(zhì)纖維素類等構(gòu)架性碳水化合物含量變化較小，使加工后煙葉中木質(zhì)纖維素類物質(zhì)相對含量不降反升[7]。為保證卷煙質(zhì)量，必須控制再造煙葉使用量，限制再造煙葉應(yīng)用。采用生物酶制劑將細(xì)胞壁物質(zhì)部分降解成可溶性糖類，可極大改善再造煙葉內(nèi)在品質(zhì)，增加其在配方中使用量，減少煙氣中焦油量。

1.1 木質(zhì)素酶

木質(zhì)素是由β-羥基肉桂醇及其兩種甲氧基取代物組成的三種結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)重復(fù)無序聚合而成的天然芳香高聚物[8]，煙草中木質(zhì)素含量約占1%～4%[9]，其主要功能是增強組織強度和硬度，保護細(xì)胞和組織。煙草中高含量木質(zhì)素發(fā)生熱解時，產(chǎn)生兒茶酚、烷基兒茶酚等物質(zhì)，使煙氣澀口且有致癌性[10]。

能夠降解木質(zhì)素的酶主要包括錳木質(zhì)素過氧化物酶、木質(zhì)素過氧化物酶和漆酶，三種酶均是糖蛋白，前兩種結(jié)構(gòu)類似，含有類似活性基團，能夠與木質(zhì)素大分子發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)一系列自由基反應(yīng)降解形成醌、芳香醛、醇、酸及其他產(chǎn)物[8]。利用木質(zhì)素酶降解煙梗、廢料等原材料中的木質(zhì)素，可有效提高再造煙葉內(nèi)在品質(zhì)。

周長春等先后用木質(zhì)素降解微生物（黃孢厚毛平革菌和P.brevispora混合液）和木質(zhì)素降解酶（錳依賴過氧化物酶、木質(zhì)素過氧化物酶和蟲漆酶的混合酶）處理煙梗并烘干切絲，發(fā)現(xiàn)梗絲中木質(zhì)素含量降低約66%，填充值增加30%，燃燒性有較大改善，CO產(chǎn)生明顯減少，焦油量、煙氣煙堿量均有所減少[11]。周元清等同樣利用木質(zhì)素降解微生物和木質(zhì)素降解酶混合液（錳依賴過氧化物酶、木質(zhì)素過氧化物酶和蟲漆酶按比例混合而成）處理煙梗并烘干切絲，發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素含量可降低64.7%～68.4%，梗絲填充值可提高35.2%～42.8%，焦油和CO分別降低27.6%～36.1%和54.3%～58.1%；感官評吸結(jié)果表明，梗絲木質(zhì)氣明顯減少，刺激性較小，無灼喉感覺，香氣增加，品質(zhì)得到明顯提高[12]。段孟等將C2真菌產(chǎn)生的含有三種木質(zhì)素降解酶的粗酶液按5%施加量處理煙梗，并制成再造煙葉，發(fā)現(xiàn)煙梗強度降低，打漿時間節(jié)約10%，而木質(zhì)素含量降低20.5%，煙葉雜氣顯著降低，余味明顯改

善[13]。

除上述三種木質(zhì)素降解酶，一種全新的酶——Fe-CA仿酶也具有降解木質(zhì)素功能。毛耀等制備Fe-CA仿酶用于煙草處理工藝，發(fā)現(xiàn)在最優(yōu)條件下（反應(yīng)溫度45℃，處理時間40 min，仿酶用量40 mmol·kg-1），該酶對木質(zhì)素脫除率為52.5%，處理后再造煙葉香氣、雜氣、刺激性和協(xié)調(diào)性均得到改善[14]。孫德平等利用Fe-CA仿酶處理煙梗和煙碎，確定最佳處理條件，發(fā)現(xiàn)處理后抄造煙草薄片抗張指數(shù)提高5.19%，柔軟度提高11.4%，木質(zhì)素含量顯著降低，木質(zhì)雜氣減少，香氣改善[15]。

1.2 果膠酶

果膠分子是由不同酯化度半乳糖醛酸聚合而成的多糖鏈，在細(xì)胞壁中與纖維素、半纖維素、木質(zhì)素以及某些伸展蛋白相互交聯(lián)，增強組織結(jié)構(gòu)強度[16]。果膠含量較高對煙葉品質(zhì)不利，果膠是親水性物質(zhì)，空氣相對濕度較高時，果膠吸水，使煙葉變潮，甚至霉變；而空氣相對濕度低時，果膠質(zhì)脫水，使煙葉變硬變脆，容易破碎。除此之外，果膠在發(fā)酵時會產(chǎn)生1%～1.5%乙酸，燃吸過程中還會產(chǎn)生甲醇、甲醛、甲酸等成分，不僅使煙氣具有刺激性，還會對人體健康產(chǎn)生危害。較高的果膠含量會使卷煙焦油量升高[17]。

能夠分解果膠質(zhì)的酶統(tǒng)稱為果膠酶。分為果膠水解酶、果膠裂解酶、果膠酯酶和原果膠酶等，各種酶作用機制不完全相同，果膠水解酶主要是水解果膠分子α-1，4-糖苷鍵，而果膠裂解酶只能裂解靠近甲酯基的α-1，4-糖苷鍵，但果膠酶降解果膠的產(chǎn)物均是小分子還原糖類，從而使還原糖含量升高。果膠酶主要源于酶菌，少量細(xì)菌和酵母菌也產(chǎn)生果膠酶，其中曲霉和桿菌是最主要來源。目前市售果膠酶主要由黑曲霉產(chǎn)生，因黑曲霉屬于公認(rèn)安全級。一般果膠酶最適pH在弱酸范圍，但目前市場也出現(xiàn)一些堿性果膠酶[16]。

利用果膠酶降解煙梗等原料中較高含量的果膠質(zhì)，可抑制再造煙葉變潮發(fā)霉，減少甲醇、甲醛等有害物質(zhì)產(chǎn)生，增加還原糖含量，改善煙氣香甜程度。鄧國賓等利用黃曲霉DPE-005菌株產(chǎn)生的果膠酶處理上部烤煙煙葉，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞壁物質(zhì)至少降低9.32%，果膠降低17.82%以上，且果膠酶用量越多，效果越明顯，煙氣中雜氣和刺激性減輕，抽吸品質(zhì)得到提高[18]。于建軍等利用不同用量果膠酶處理湖北C3F等級煙葉，發(fā)現(xiàn)果膠酶用量越大，果膠去除率越高，可達15%；而總糖含量顯著升高，苯甲醇、苯乙醇等煙葉中重要的致香成分含量顯著升高，致香成分總量升高29.94%，有利煙葉香氣質(zhì)量改善[19]。馬海燕利用果膠酶處理三種不同煙草煙葉B2F、C3F和X2F，發(fā)現(xiàn)果膠含量最高可降低42.09%，酶用量為100 U·g-1，糖堿比和總氮/煙堿值趨于合理，總糖和致香性物質(zhì)升高[20]。鞏效偉等利用果膠酶降解煙梗細(xì)胞壁物質(zhì)，并測定其中四種細(xì)胞壁物質(zhì)、六種常規(guī)化學(xué)成分和致香成分，發(fā)現(xiàn)果膠酶可有效降低煙梗中細(xì)胞壁物質(zhì)含量，最大下降幅度6.84%，果膠含量可降低9.6%，纖維素和木質(zhì)素含量也有不同程度下降；果膠酶處理后，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、還原糖、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物等致香成分含量也顯著提高[21]。王靜等利用果膠酶處理廢料煙梗，采用正交試驗確定果膠酶最適酶解條件：酶解溫度45℃、酶解時間8 h、溶液pH 5.8、每10 g煙梗果膠酶用量0.2 g，此條件下果膠去除率達81.02%[17]。劉耀飛等從市售四種酸性果膠酶中篩選效果最好的一種處理煙梗，采用單因素和正交試驗方法確定最佳試驗條件：

加

酶量100 U·g-1，料液比1∶20，初始pH 3.0，處理時間8 h，溫度45℃，此條件下煙梗中果膠降解率可達42.38%[22]。

1.3 纖維素酶

纖維素是構(gòu)成植物細(xì)胞組織的主要結(jié)構(gòu)成分，煙草中纖維素含量一般約為11%[10]，煙梗中則更高。煙葉中纖維素含量過高對煙葉具有不利影響。首先，纖維素含量高的煙葉組織比較粗糙易碎。其次，高纖維素含量會影響煙草燃吸品質(zhì)，使煙氣具有刺激性和“燒紙”味，煙氣灼熱粗糙，易產(chǎn)生嗆咳。除此之外，纖維素還會發(fā)生熱解，超過600℃時會生成稠環(huán)芳烴，如蒽、熒蒽等，具有致癌性[23-24]。

根據(jù)功能差異，纖維素酶主要分為三大類：內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶，三種酶作用機制各不相同，但均能將纖維素水解成纖維二糖和葡萄糖，且不同纖維素酶具有協(xié)同作用。纖維素酶廣泛存在于微生物、動植物體內(nèi)，目前工業(yè)生產(chǎn)的纖維素酶主要由真菌產(chǎn)生，如木霉、曲霉、青霉等。不同真菌所產(chǎn)纖維素酶作用條件不同，但大多數(shù)研究表明纖維素酶作用底物最適溫度45～65℃，最適pH 4.0～5.5，篩選纖維素酶產(chǎn)生菌，可產(chǎn)生不同性質(zhì)的纖維素酶，如中性、堿性纖維素酶，低溫、高溫纖維素酶等[25-26]。

利用纖維素酶可有效降低煙草纖維素含量，改善煙草性能。Silterman用纖維素分解酶的水溶液處理煙梗，處理后煙梗變得柔軟，易于切絲，且梗絲填充值顯著增大[27]。李國棟等利用纖維素酶處理煙葉，發(fā)現(xiàn)纖維素含量隨外加酶量增加而減少，最多降低60%；而總糖、還原糖含量隨外加酶量增加而增加，最多升高29%，中性致香物質(zhì)總量提高25%，有利煙葉香氣質(zhì)和香氣量改善[28]。許春平等利用多種纖維素酶復(fù)合酶制劑處理低次煙葉制備煙用香料，由此制備的煙用香料，雜氣減輕、刺激性降低、香氣和諧調(diào)香味增加[29]。王煒等利用纖維素酶菌株BS-89對煙葉發(fā)酵，研究不同菌齡、種量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間對煙葉纖維素和可溶性總糖影響，確定最佳反應(yīng)條件，發(fā)現(xiàn)可有效降低煙葉中纖維素含量，明顯提高可溶性糖含量[30]。周瑾等從烤煙表面分離多種菌株并利用發(fā)酵液中提取的纖維素酶處理B3F烤煙，可提高還原糖含量，改善香氣和吸味[31]。纖維素酶對煙草中纖維素含量降低具有重要作用，但由于纖維素酶活性較低，目前大多將纖維素酶和其他酶類以及添加劑一起應(yīng)用到煙草發(fā)酵中。

2 淀粉酶

淀粉是煙草中一類重要的碳水化合物，新鮮煙葉中淀粉含量高，一般在25%，甚至可達40%[32]。通過調(diào)制后大部分淀粉酶解后降解為還原糖。但調(diào)制后煙葉仍殘留一定量淀粉,國外煙葉中淀粉含量約為1%～2%，我國煙葉中淀粉含量約為4%～6%，殘留淀粉對煙葉色、香、味有不利影響，影響煙葉外觀和內(nèi)在品質(zhì)[33]。降低煙草中淀粉含量，可使煙葉迅速變化為鮮明的黃色，提升煙葉品次。煙支燃吸時，較高的淀粉含量會影響煙支燃燒速度和燃燒完全性，同時淀粉燃燒會產(chǎn)生糊焦氣味，影響煙草吸味；而由淀粉降解產(chǎn)生還原糖在抽吸時能裂解產(chǎn)生酸性產(chǎn)物，平衡由煙堿和含氮化合物抽吸過程中產(chǎn)生的堿性煙氣[34]，對煙葉香味質(zhì)量有重要作用。

淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶類總稱，淀粉酶分為α-淀粉酶、β-淀粉酶、γ-淀粉酶（又稱葡萄糖淀粉酶、糖化酶）和異淀粉酶等，不同淀粉酶水解淀粉機制和功能不同，α-淀粉酶從分子內(nèi)部水解α-1，4-糖苷鍵，產(chǎn)生葡萄糖和少量麥芽糖；β-淀粉酶從α-1，4-糖苷鍵非還原性末端順次切下一個麥芽糖單位，最終生成麥芽糖；γ-淀粉酶水解α-1，4-糖苷鍵和α-1，6-糖苷鍵，最終產(chǎn)生葡萄糖。淀粉酶來源非常廣泛，存在于動植物和微生物中，目前用于工業(yè)生產(chǎn)的淀粉酶主要通過微生物發(fā)酵獲得。

利用酶的作用使煙葉中的淀粉降解為水溶性糖，可有效改善煙葉質(zhì)量，提高煙葉可用性。姚光明等利用α-淀粉酶和糖化酶溶液噴灑河南B3F煙葉，經(jīng)處理可使煙葉中淀粉降解為水溶性糖，試驗確定兩種酶用量并優(yōu)化最佳反應(yīng)條件：煙葉水分25%，反應(yīng)時間6 h，作用溫度30℃。在此條件下，水溶性糖類含量可提高21.4%，煙氣刺激性減小，香甜度增加，煙葉質(zhì)量改善[35]，李曉等也進行類似試驗，優(yōu)化酶用量及最優(yōu)反應(yīng)條件與姚光明等結(jié)論一致，煙葉中的淀粉可降解80%，水溶性糖增加21.4%[36]。閆克玉等研究α-淀粉酶、糖化酶和蛋白酶以及三種酶的復(fù)合酶用量對烤煙品質(zhì)影響，并確定最佳酶用量，發(fā)現(xiàn)淀粉酶能促進淀粉水解，α-淀粉酶能使直鏈淀粉降解為糊精和麥芽糖等，大幅提高還原糖和總糖含量[37]。王懷珠等研究發(fā)現(xiàn)，烘烤過程外加淀粉類酶可降解烤煙中淀粉，淀粉降解隨外加酶量增加而加劇?？竞鬅熑~淀粉含量隨外加酶量增加而減少，水溶性糖和還原糖含量隨外加酶量增加而增加[34,38]。牛燕麗等采用外加淀粉酶和糖化酶處理三種河南初烤煙葉，分別優(yōu)化三種煙葉反應(yīng)條件，結(jié)果表明，各個等級煙葉淀粉含量均有所降低[39]。李祥麟等將淀粉酶和過氧化氫混合后噴灑到煙葉表面發(fā)酵，總糖含量增加，總氮、蛋白質(zhì)、尼古丁等成分含量降低到合適比例，色、香、味顯著提高[40]。劉謀盛等將α-淀粉酶和糖化酶固定化后制成乳狀液添加劑處理煙葉，優(yōu)化反應(yīng)條件，淀粉含量顯著降低30%[41]，同時比較兩種酶的乳狀液和水溶液處理效果，發(fā)現(xiàn)乳狀液效果好于水溶液[42]。

3 蛋白酶

蛋白質(zhì)是煙草細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分，水解產(chǎn)物以及進一步轉(zhuǎn)化產(chǎn)物是部分煙草中致香的原始物質(zhì)。一般來說，烤煙煙葉中蛋白質(zhì)含量以7%～10%比較適宜。如果蛋白質(zhì)含量過高，燃燒后會產(chǎn)生臭味，也會降低煙草燃燒性[2,43-44]，同時，蛋白質(zhì)還是煙氣中許多有害物質(zhì)的前體物質(zhì)，如奎琳和吡啶[45-48]、HCN[47-48]和2-氨基萘[49]等，嚴(yán)重影響煙葉香味品質(zhì)和安全性。蛋白酶降解煙草中蛋白質(zhì)是提高煙葉內(nèi)在品質(zhì)的重要手段。

水解蛋白質(zhì)肽鍵的酶總稱為蛋白酶。蛋白酶有多種分類方式，根據(jù)蛋白酶水解多肽方式，可分為內(nèi)肽酶和外肽酶兩類。根據(jù)其反應(yīng)的最適pH，分為酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶。蛋白酶廣泛存在于動物內(nèi)臟、植物莖葉、果實和微生物中。工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的蛋白酶，主要是內(nèi)肽酶，經(jīng)由微生物發(fā)酵生產(chǎn)。

Helmut等往煙草水混合物中加入蛋白酶降解蛋白質(zhì)，利用微生物代謝作用去除水溶液中多肽等，可去除煙草中50%以上蛋白質(zhì)[50]。馬林先用蛋白酶處理上部煙葉，接著以濾液發(fā)酵選定菌種，用于改變低次烤煙化學(xué)組分，處理后可降解煙葉中蛋白質(zhì)（約41.34%），煙氣中有害氣體（如HCN、NO、CO等）顯著減少，煙葉香氣增加，刺激性降低，雜氣減輕[51]。姚光明研究中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和堿性蛋白酶對烤煙和白肋煙中蛋白質(zhì)降解效果，發(fā)現(xiàn)中性蛋白酶對煙葉中蛋白質(zhì)降解作用最為明顯，通過優(yōu)化反應(yīng)條件可使降解蛋白質(zhì)達到12%，大幅改善煙葉燃吸效果[52]。王革等則研究不同來源蛋白酶作用效果，發(fā)現(xiàn)植物蛋白酶比微生物蛋白酶效果更顯著[53]。蔡兵等研究中性蛋白酶、內(nèi)切蛋白酶等不同酶制劑及其不同配比混合制劑對白肋煙處理效果，確定最優(yōu)配比，并優(yōu)化反應(yīng)條件，效果良好[54]。肖明禮等利用風(fēng)味蛋白酶提升煙葉抽吸品質(zhì)，處理后煙葉質(zhì)地變疏松，蛋白含量降低19.1%，香氣改善，抽吸品質(zhì)明顯提升[55]。李魯?shù)妊芯空婢鞍酌柑幚頍煵荼∑^程中溫度、酶添加量、反應(yīng)時間等酶解條件對最終效果的影響，發(fā)現(xiàn)最適pH在5.2左右，最適溫度為50～60℃[56]。Bright和DeGrandpre等發(fā)現(xiàn)膨潤土吸附法和十二烷基磺酸鈉法去除酶降解后的煙草水溶液中蛋白質(zhì)碎片，也能取得良好降低蛋白含量效果[57-58]。

4 復(fù)合酶制劑改善再造煙葉品質(zhì)

有時用單一酶如纖維素酶處理煙葉效果不佳，多種不同的酶聯(lián)合使用，則成效顯著。閻克玉等利用一定量纖維素酶和果膠酶處理煙葉，5%～10%細(xì)胞壁物質(zhì)被降解為可溶性糖[59]。沈光林等先用過氧化氫和氫氧化鈉處理梗絲，再用細(xì)胞壁酶催化細(xì)胞壁物質(zhì)降解，使細(xì)胞壁物質(zhì)含量降低46.8%，梗絲填充值提高21.2%，糖堿比提高44.3%，處理后雜氣，刺激性減弱[60]。吳亦集等利用蛋白酶、果膠酶和半纖維素酶處理煙梗和煙末，并研究煙末、煙梗中全纖維素、蛋白質(zhì)和果膠含量及其萃取液中還原糖和氨基酸含量變化情況，優(yōu)化酶反應(yīng)條件[61]。馬東萍等利用酸性蛋白酶、復(fù)合果膠酶、復(fù)合中性纖維素酶和中性脂肪酶配制而成的改性添加劑降解煙梗提取液中果膠、蛋白質(zhì)等生物大分子，提升煙梗品質(zhì)，增加浸提液中致香物含量[62]。李曉等將蛋白酶與α-淀粉酶、糖化酶同時施加在烤煙煙葉上，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)和淀粉含量均降低，水溶性糖含量提高[63]。李敏莉等將蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、果膠酶和活性添加劑一起配制而成的酶制劑噴在煙葉上發(fā)酵，降解總糖和總氮效果良好[64]。楊述元等將煙梗浸入含有木質(zhì)素酶、果膠酶、纖維素酶、淀粉酶、蛋白酶、酯酶等酶的復(fù)合酶制劑中處理，提升梗絲各項評吸指標(biāo)，香氣質(zhì)、香氣量、余味等指標(biāo)顯著高于對照組，雜氣和刺激性大幅下降[65]。林登銓發(fā)現(xiàn)淀粉酶、果膠酶和木聚糖酶聯(lián)用處理煙葉碎片后，使再造煙葉提取率提高10.4%，煙氣質(zhì)量改善[66]。鄭小嘎等優(yōu)化組合用于處理梗絲的五種復(fù)合酶制劑，使木質(zhì)氣刺激性明顯改善，香氣增加[67]。張見對底物水洗梗和切后梗絲以及果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶等八種酶篩選，確定纖維素酶Ⅰ、果膠酶Ⅰ和Ⅱ配比和反應(yīng)條件，處理梗絲后果膠和纖維素含量明顯下降，葡萄糖、果糖和半乳糖醛酸等還原糖含量升高，總致香物質(zhì)約為對照組的3倍，效果顯著[68]。劉謀盛將纖維素酶、果膠酶、淀粉類酶、蛋白酶等10種酶制成穩(wěn)定性更高的乳狀液酶處理煙葉，改善煙葉品質(zhì)效果顯著，且在發(fā)酵過程中酶穩(wěn)定性提高[69]。

除上述幾種酶制劑外，Bailey和Petrel等發(fā)現(xiàn)硝酸鹽還原酶和蔗糖轉(zhuǎn)化酶用于煙葉發(fā)酵可改善煙葉質(zhì)量，提升香氣[70]。馬林利用嗜煙堿桿菌Z3發(fā)酵液中提取的煙堿脫氫酶處理煙草薄片，煙堿降解率可達50.58%，煙氣質(zhì)量提高[71]。

5 存在問題及展望

生物酶制劑在再造煙葉生產(chǎn)過程中有重要作用，可有效降低再造煙葉細(xì)胞壁物質(zhì)、淀粉等不利于煙葉品質(zhì)成分含量，提高還原糖、致香性物質(zhì)含量，極大改善煙草品質(zhì)，同時有效降低卷煙危害。運用生物酶制劑提高再造煙葉品質(zhì)受到煙草生產(chǎn)廠家日益重視，但一些技術(shù)性問題限制酶制劑在卷煙規(guī)模化生產(chǎn)中的應(yīng)用。

首先，卷煙工業(yè)生產(chǎn)條件限制生物酶制劑應(yīng)用，不同類型酶需要不同溫度、pH和作用時間才具有較高活性，如何設(shè)定條件充分發(fā)揮不同酶作用，如何在發(fā)酵完成后完全滅活酶，保證酶處理后煙葉品質(zhì)穩(wěn)定性，如何降低酶制劑成本，這些問題均需要后續(xù)工藝配合。其次，酶制劑在卷煙中的作用機理研究相對薄弱，僅對降焦減害的原理有初步認(rèn)識，認(rèn)識到淀粉等生物大分子含量降低，還原糖、致香性物質(zhì)等小分子含量增加，而毒理學(xué)方面的研究很薄弱，除生成這些小分子之外，是否會產(chǎn)生其他對煙草品質(zhì)或人體健康的有害物質(zhì)尚無定論。只有掌握添加酶制劑組分變化規(guī)律，確定是否生成新的有害物質(zhì)，才能進一步應(yīng)用于生產(chǎn)。第三，生物酶制劑可提高再造煙葉內(nèi)在品質(zhì)，改善卷煙吸味性質(zhì)，但距消費者可接受的程度尚存在差距，需要通過添加致香性物質(zhì)、改善發(fā)酵工藝、優(yōu)化發(fā)酵設(shè)備、調(diào)整再造煙葉添加量等逐漸完善。同時，不同地區(qū)、不同部位煙葉，其煙葉成熟度、組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分不同，導(dǎo)致生物酶有效作用條件存在差異，最佳反應(yīng)條件仍待探索。

[1]陳祖剛,蔡冰,王建新,等.國內(nèi)外造紙法薄片工藝與品質(zhì)比較[J].煙草科技,2002(2):4-10.

[2]孫先玉,孫博,李冬玲,等.造紙法再造煙葉加工技術(shù)研究進展[J].生物質(zhì)化學(xué)工程,2011,45(6):49-56.

[3]柏婷,伊奧爾,湯建國,等.生物技術(shù)在再造煙葉中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(28):11512-11515.

[4]Potts R J,Bombick B R,Meckley D R,etal.A summary oftoxico?logical and chemical data relevant to the evaluation of cast sheet tobacco[J].Experimental and Toxicologic Pathology,2010,62: 117-126.

[5]閆克玉,閆洪洋.烤煙煙葉細(xì)胞壁物質(zhì)的對此分析[J].煙草化學(xué),2005(10):6-11.

[6]霍開玲,宋朝鵬,張衛(wèi)健,等.密集烘烤烤煙細(xì)胞壁主要成分及降解酶變化研究[J].華北農(nóng)學(xué)報,2010,25(4):166-169.

[7]Schlotzauer W S.Pyrolytic studies on the contribution of tobacco leaf constitueuts to the formation of some catechols[J].J A Agric Food Chem,1982,30:372-374.

[8]張建軍,羅勤慧.木質(zhì)素酶及其化學(xué)模擬的研究進展[J].化學(xué)通報,2001(8):470-477.

[9]李興波,閆克玉,閆洪祥,等.河南烤煙（40級）細(xì)胞壁物質(zhì)含量及規(guī)律性研究[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報,1999,14(3):27-30.

[10]周正紅,高孔榮,張永華.煙草中化學(xué)成分對卷煙色香味品質(zhì)的影響及其研究進展[J].煙草科技,1997(2):22-25.

[11]周長春,安毅,陳曉春.用生物技術(shù)降解木質(zhì)素提高煙梗使用價值初探[C].中國煙草學(xué)會工業(yè)專業(yè)委員會煙草化學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集,海南:中國煙草學(xué)會,2005:360-361.

[12]周元清,周麗清,章新.用生物技術(shù)降解木質(zhì)素提高煙梗使用價值初步研究[J].玉溪師范學(xué)院學(xué)報,2006,22(6):61-63.

[13]段孟,李仙,李正勇.一株產(chǎn)木質(zhì)素降解酶真菌在造紙法再造煙葉中的應(yīng)用[J].中國煙草科學(xué),2009,30(3):69-72.

[14]毛耀,劉志昌,姚元軍,等.煙草木質(zhì)素的Fe-CA仿酶降解[J].煙草科技,2011(6):48-51.

[15]孫德平,姚元軍,劉志昌,等.Fe-CA仿酶體系處理抄造煙草薄片的研究[J].中華紙業(yè),2011,32(12):46-50.

[16]薛長湖,張永勤,李兆杰,等.果膠及果膠酶研究進展[J].食品與生物技術(shù)學(xué)報,2005,24(6):94-99.

[17]王靜,李永寬,李坤,等.煙梗廢料生物脫膠工藝條件的優(yōu)化[J].煙草科技,2013(10):59-62.

[18]鄧國賓,李雪梅,李成斌,等.降果膠菌改善煙葉品質(zhì)研究[J].煙草科技,2003(11):17-18,20.

[19]于建軍,馬海燕,楊寒文,等.利用果膠酶降解煙葉中果膠的研究[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報,2009,21(3):136-138.

[20]馬海燕.果膠酶和纖維素酶對烤煙中化學(xué)成分的影響[D].鄭州:河南農(nóng)業(yè)大學(xué),2009.

[21]鞏效偉,陳興,申曉鋒,等.利用果膠酶改善煙梗內(nèi)在品質(zhì)的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(15):6889-6891.

[22]劉耀飛,常紀(jì)恒,于川芳.煙梗中果膠的酶法降解[J].煙草化學(xué),2013(8):40-44.

[23]劉立全.煙草和纖維素材料熱解生成PAH的機理[J].煙草科技,2002(12):35-37,48.

[24]金聞博,戴亞.煙草化學(xué)[M].北京:清華大學(xué)山版社,1994.

[25]余興蓮,王麗,徐偉民.纖維素酶降解纖維素機理的研究進展[J].寧波大學(xué)學(xué)報,2007,20(1):79-82.

[26]顧方媛,陳朝銀,石家驥,等.纖維素酶的研究進展與發(fā)展趨勢[J].微生物學(xué)雜志,2008,28(1):83-87.

[27]Silterman H C.Pressed stema-enzyme treated tobacco Morris stems[R].New York:Philip Morris Tobacco Company,1967.

[28]李國棟,馬海燕,于建軍,等.纖維素酶降解煙葉中纖維素的作用效果[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2008,24(12):256-259.

[29]許春平,楊琛琛,王錚,等.復(fù)合生物酶液處理低次煙葉制備煙用香料[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版,2014,29(2):23-26.

[30]王煒,薛橋麗,杜麗娟.產(chǎn)纖維素酶菌株對煙葉纖維素和可溶性總糖的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(30):14937-14939.

[31]周瑾,李成斌,鄧國賓,等.烤煙葉面微生物產(chǎn)生的纖維素酶對上部煙葉品質(zhì)改善作用的研究[J].煙草科學(xué)研究,2004(1):62-64.

[32]鄧云龍,孔光輝,武錦坤,等.氮素營養(yǎng)對烤煙葉片淀粉積累及淀粉酶活性的影響[J].煙草科技,2001(11):34-37.

[33]Weeks W W.Chemistry of tobacco constituents influences flavor and aroma[J].Rec Adv Tob Sci,1985(11):175-200.

[34]王懷珠,楊煥文,郭紅英,等.淀粉類酶降解鮮煙葉中淀粉的研究[J].中國煙草科學(xué),2005(2):37-39.

[35]姚光明,閻克玉,李曉,等.烤煙中殘留淀粉的酶降解研究[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版,2000,15(3),25-27.

[36]李曉,劉鳳珠,姜凌,等.淀粉類酶在煙葉中降解條件的研究[J].生物技術(shù),2001,11(2):44-46.

[37]閆克玉,趙磊,朱國成,等.混合酶制劑改善上部煙葉品質(zhì)研究[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版,2004,19(1):52-55.

[38]王懷珠,楊煥文,郭紅英.烘烤過程中外加淀粉類酶對烤煙淀粉降解的影響[J].生物技術(shù),2004,14(5):67-69.

[39]牛燕麗,張鵬,宋朝鵬.酶法降解河南烤煙煙葉B2F、C3F和X2L淀粉的初步試驗[J].煙草科技,2005(3):26-28,32.

[40]李祥麟,李國祥,周浦檀.煙葉的變色發(fā)酵劑[P].中國:CN8610 2596,1988-02-10.

[41]劉謀盛,王平艷,劉維涓,等.固定化酶降解煙葉中淀粉的研究[J].化學(xué)與生物工程,2007,24(5):42-44.

[42]劉謀盛,王平格,楊亞玲,等.活性物質(zhì)降解煙葉中淀粉的工藝研究[J].精細(xì)化工,2007,24(9):881-884.

[43]閆克玉.煙草化學(xué)[M].鄭州:鄭州大學(xué)出版社,2002:79-84.

[44]陶紅,沈光林,趙謀明,等.酶技術(shù)改善煙葉品質(zhì)的研究進展[J].現(xiàn)代食品科技,2008,24(7):737-741.

[45]Schmelts I,Schlotzhauer W S,Higman E B.Characteristic prod?ucts frompyrolysis of nitrogenous organic substances[J].Beitrage?zur Tabakforsch,1972(6):134-138.

[46]Higmane B,Schmeltz I,Schlotzhauer W S.Products from thermal degradation of some naturally occurring materials[J].J Agic Food Chem,1970,18:636-639.

[47]阮祥穩(wěn),任平陳,衛(wèi)鋒.酶對煙葉發(fā)酵內(nèi)在品質(zhì)的影響[J].食品研究與開發(fā),2005,26(2):67-68.

[48]Johnson W R,Kang J C.Mechanisms ofhydrogen cyanide forma?tion from the pyrolysis ofamino acids and related compounds[J].J Ors Chem,1971,36:189-192.

[49]Torikaiu K,Uwano Y,NakamoriT,eta1.Study on tobacco eompo?nents involved in the pyrolytic generation of selected smoke con?stituents[J].Food ChemToxicol,2005,43:559-568.

[50]Helmut G,Patrick D L,Dieter S,etal.Process for the preparation oftobacco and tobacco prepared according to this process[P].US: 4407307,1983-10-04.

[51]馬林.利用生物技術(shù)改變煙草化學(xué)組分提高其吸食品質(zhì)和安全性的研究[J].鄭州工程學(xué)院學(xué)報,2001,22(3):40-42.

[52]姚光明.降低煙葉中蛋白質(zhì)含量的研究[J].煙草科技,2000, 148(9):6-8.

[53]王革,鄧斌,王笛,等.蛋白酶處理降低煙葉蛋白質(zhì)研究[J].煙草科學(xué)研究,2000(3):54-57.

[54]蔡兵,孫俊舉,余世科.酶法降解白肋煙中蛋白質(zhì)含量研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,37(6):2570-2571.

[55]肖明禮,楊慶,林銳鋒,等.風(fēng)味蛋白酶提升煙葉抽吸品質(zhì)的研究[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報,2014,26(1):181-185.

[56]李魯,葛少林.煙草薄片中蛋白質(zhì)的酶解研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,37(27):13079-13086.

[57]BrightM A.Cigarette disposalbin[P].US:5601095,1997-02-11. [58]De Grandpre,Yves D,Porter A R,et al.Tobacco extract treat?mentwith insoluble adsorbent[P].US:5311886,1994-05-17.

[59]閻克玉,劉鳳珠.酶降解煙葉中細(xì)胞壁物質(zhì)[J].生物技術(shù), 2001,11(4):19-22.

[60]沈光林,陶虹,周珞,等.一種煙葉梗絲的處理方法[P].中國: CN101708069A,2010-05-19.

[61]吳亦集,沈光林,陶虹,等.造紙法再造煙葉原料的加酶萃取[J].煙草科技,2011(7):33-36.

[62]馬東萍,衛(wèi)青,周瑾,等.一種再造煙葉改性添加劑及其制備和使用方法[P].中國:CN1947606A,2006-10-23.

[63]李曉,劉鳳珠.酶解法改善煙葉吸味品質(zhì)的試驗[J].煙草科技, 2002(3):14-17.

[64]李敏莉,夏炳樂,張揚.外源酶改善煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的研究[C].中國煙草學(xué)會工業(yè)專業(yè)委員會煙草化學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集,海南:中國煙草學(xué)會,2005:565-567.

[65]楊述元,宋光泉,材凱,等.一種復(fù)合酶制劑及將該復(fù)合酶制劑用于煙梗生產(chǎn)的工藝[P].中國:CN1955281A,2007-05-02.

[66]林登銓.復(fù)合酶技術(shù)提高煙碎片提取率的研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(34):46.

[67]鄭小嘎,趙昌政,韋緒倫,等.酶法改善造紙法煙草薄片品質(zhì)初探[J].山東食品發(fā)酵,2010(1):11-13.

[68]張見.煙梗的酶降解應(yīng)用研究與評價[D].無錫:江南大學(xué), 2012.

[69]劉謀盛.乳狀液酶在煙葉發(fā)酵過程中的應(yīng)用研究[D].昆明:昆明理工大學(xué),2009.

[70]Bailey C F,PetrelA W.Progress report[R].New York:Philip Mor?ris&Company Ltd.,1937.

[71]馬林.嗜煙堿節(jié)桿菌煙堿脫氫酶性質(zhì)及其在煙草加工中的應(yīng)用研究[D].北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué),2005.

Research advances of reconstituted tobacco sheet quality improved with enzyme preparation

HUANG Tianhui1,2,GUI Jinpeng1,ZHENG Lisha1
(1.School of
Biological Science and Medical Engineering,Beihang University,Beijing 100191,China;2.China Tobacco GuangxiIndustrialCorporation Ltd.,Nanning 530001,China)

Some components such as cells wall,protein,and starch,made the reconstituted tobacco to be more irritation and aroma lose.It was the big problem to use the reconstituted tobacco broadly.To overcome this shortage,researchers had taken extensive studies about improving extraction technology, optimizing the formula ofthe sheetmaterial,improving the intrinsic quality ofthe sheetand strengthening the equipment and using enzymes to degrade macromolecules such as proteins.The paper introduced the effect of protein,starch and cellwallmaterialon the quality of tobacco sheet and the application of lignin, pectinase,cellulase,protease and amylase on tobacco sheet.The study willbenefitfor further research and production ofreconstituted tobacco.

reconstituted tobacco sheet;enzyme preparation;intrinsic quality

TS44+1

A

1005-9369（2015）10-0102-07

時間2015-11-2 15:58:26[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20151102.1558.002.html

黃天輝,桂金鵬,鄭麗沙.利用酶制劑改善再造煙葉品質(zhì)研究進展[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2015,46(10):102-108.

Huang Tianhui,Gui Jinpeng,Zheng Lisha.Research advances of reconstituted tobacco sheet quality improved with enzyme preparation[J].JournalofNortheastAgriculturalUniversity,2015,46(10):102-108.(in Chinese with English abstract)

2015-05-05

國家自然科學(xué)基金項目（11102015）

黃天輝（1969-），男，副教授，博士，研究方向為精細(xì)化學(xué)品研究和開發(fā)。E-mail:hth169@sina.com

*通訊作者：鄭麗沙，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向為酶學(xué)工程。E-mail:lishazheng@buaa.edu.cn