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纤维素酶在烟草中的应用进展
时间:2023-04-21
     烟草(Nicotiana tabacum L.)隶属于茄科(Solanaceae)烟草属(Nicotiana L.),z早在南美洲被发现。烟草税收是国家经济收入的重要组成部分,因此,烟草是关系国民经济的重要经济作物之一。我国是烟草种植大国,全国各地均有种植,同时也是卷烟生产量和卷烟消费量z大的国家,卷烟消费约占全世界烟草市场的1/3。烟叶在卷烟工业企业发展中占据重要的作用,其品质的好坏直接决定了卷烟工业的发展水平。一片优的烟叶需要烟香浓郁,余味绵长,劲头合适,而这些因素与烟叶中的纤维素、蛋白质、烟碱、总氮、果胶和蛋白质等因素息息相关。目前,一方面烟草的生长受海拔、生长环境及烘烤条件等多种因素的影响,各地烟叶的品质参差不齐,对于卷烟品质有重要的影响。另一方面,烟叶中烟碱含量过高会使吸食过程产生大量不利于人体健康的有害物质,并且卷烟生产时会产生大量的烟草副产物(烟末),增加了卷烟的生产成本。因此,针对烟叶中的有害物质进行提质降害、增加烟叶的香气、处理烟叶副产物是目前卷烟工业需要解决的重d问题。
     针对烟叶生产中存在的问题,目前主要通过优化烟草种植环境、提升烟草种质资源以及应用生物酶技术提升烟草品质等途径进行改善。研究表明,在烟草中添加生物酶制剂不仅可以有效降低烟草的杂气、提升香气、缩短烟叶发酵周期,还可降低烟草的有害物质,提升总糖含量。

     纤维素作为植物细胞的重要组成成分,在烟草中的含量一般为11%,烟梗的纤维素含量更高,其对卷烟评吸能够产生重要的影响。低次等级烟叶往往纤维素含量过高,不仅导致烟叶组织破碎,而且在燃烧时会产生很严重的刺激性气味、苦涩味以及烧纸味等,影响卷烟的口感。此外,纤维素在燃烧裂解时,会产生甲苯、蒽、苯并芘等有害物质,严重影响人体健康。因此,应用生物学技术解决低次等级烟叶中纤维素含量过高的问题是目前烟草行业研究的热点。纤维素酶作为一种多组分复杂酶,通过水解作用可以把纤维素转化为葡萄糖等糖类物质。阮祥稳等研究发现在烟草中添加纤维素酶和蛋白酶可缩短烟叶的发酵时间,降低烟草中的木质素和纤维素,提升烟叶的品质。本文对纤维素酶及其复合酶在烟草发酵方面的相关研究进行了概述,旨在为纤维素酶及其复合酶在烟草发酵中的应用提供参考。


     1 纤维素酶在片烟发酵中的应用
     1.1 单品纤维素酶在片烟中的应用
1.2 纤维素复合酶制剂在片烟中的应用
     2 纤维素酶在烟梗中的应用
     3 纤维素酶在再造烟叶中的应用
     4 纤维素酶在烟草浸膏中的应用
     5 展望
     综上,单品纤维素酶及其复合酶对于烟草领域有重要的指导意义和应用价值,可提升烟叶、烟梗、再造烟叶和烟草浸膏中还原糖、氨基酸、糖类物质和制香成分等物质的含量,有效降解纤维素、蛋白质、果胶和淀粉等大分子物质和烟碱、总氮等不利于人体健康的化学物质,提升烟梗的填充值,大地改善了烟草的品质,同时降低了工业企业的运行成本,节约了烟草资源。但纤维素酶以及相关制剂要在卷烟生产企业中得以普遍推广和应用,推动烟草行业高质量发展,还需要在酶制剂的来源、安 全性、工艺条件及作用机理上下功夫。
     目前,生物酶用于烟草生产主要存在的问题如下:①目前应用在烟草上的生物酶多来自食品、饲料和医药等领域,对烟叶发酵的效果一般,缺乏完全从烟草及其生存环境提取活性较高的烟草专用生物酶。且由于国外企业的技术封锁,导致烟草专用生物酶的大规模生产及应用存在重大问题;②烟草在不同地区以及同一地区不同部位所含的生物大分子和物质成分含量不同,导致纤维素酶在应用时需根据材料和活性的不同设置对应的工艺条件(如温湿度、pH、发酵时间等),因此,如何z大效用发挥纤维素酶及其复合酶的作用是目前工业企业需要考虑的重d问题。③目前关于纤维素酶及其他生物酶对于烟草的作用机理和安 全性评估(如生产环境等)还有待进一步完善,如何保证成品卷烟中的生物酶c底灭活,生物酶是否对人体产生危害以及烟草专用生物酶具体的作用机理还在研究中。因此,需对纤维素酶及其他生物酶的作用机理和安 全性评估完全掌握后,才能进一步在工业企业中大规模应用。
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