烤烟调制前后微生物数量和种群的变化

宋朝鹏,贺 帆,王建安,刘东洋,宫长荣

(河南农业大学 烟草学院,河南 郑州 450002)

烟叶微生物的活动对烤烟调制过程和烟叶品质的形成有重要影响[1]。调制过程的高温高湿环境能使烟叶微生物以几个数量级的幅度提高或降低反应速度,从而影响烟叶内含物质的转化[2]。近年来,众多科研工作者已在此领域开展了广泛的研究,特别是在调制阶段利用微生物来降解烟碱和烟草特有亚硝胺 (TSNA)含量、改善烟叶质量方面取得了较大进展[3-10]。而有关烤烟调制期间微生物数量和种群变化方面的研究还不是很多[1-2]。我们通过分离鉴定调制前后烟叶微生物数量和种群的动态变化,旨在探讨其变化规律,为微生物制剂在烤烟调制期间的应用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 样品来源

本研究于 2007-2008年在河南省襄城县进行。供试品种为NC89,试验田土壤肥力中等,规范化栽培管理,以中部叶 (第 11～12位叶)为试验材料,烟叶成熟时采收,采用半叶法,按烤烟 3段式烘烤工艺操作。

1.2 培养基

细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基,霉菌采用马丁氏培养基,放线菌采用高氏 1号培养基[11]。

1.3 微生物的分离鉴定

叶面分离细菌、霉菌、放线菌;叶内分离细菌。叶面微生物分离与计数方法参照文献 [11],内生细菌的分离参照雷丽萍等[12]的方法,微生物鉴定参照中国科学院微生物研究所等[13-16]的方法。

2 结果与分析

2.1 烤烟调制前后微生物数量的变化

烟叶是一个复杂的微生态系统,包含着不同的微生物,它们不仅存在于烟叶的外部表面,也存在于烟叶的内部组织[17]。由表 1可知,成熟的鲜烟无论叶内还是叶面,微生物数量都很多,其中内生细菌的数量明显高于叶面,是叶面细菌的 1.86倍。叶面霉菌数量低于细菌数量,鲜烟中尤其明显,初烤后比例有所上升。

表1 烤烟调制前后微生物数量的变化

调制前期,烟叶内充足的水分、养分,外界适宜的温度等为微生物的生长提供了有利条件;随着调制的进行,烟叶中水分逐渐散失,湿度逐渐降低,制约了烟叶中细菌的生长,细菌量呈现出降低的趋势[6]。由表 1可知,调制后叶内细菌减少了99.99%,叶面细菌减少了 99.97%,霉菌减少了99.02%。

2.2 烤烟调制前后微生物种群的变化

成熟的鲜烟中微生物数量较多,经过调制的高温高湿环境,一些不耐高温的微生物大量死亡,致使烟叶微生物优势种群发生了变化,部分鲜烟中的弱势菌种就转变成为优势菌种。由表 2、图 1、表3可知,成熟的鲜烟中,叶内优势菌为兼性厌氧的邻单胞菌属、坚强芽孢杆菌;而叶面优势菌为严格好氧的不动细菌属、黄单胞菌属等。调制后,叶内以兼性厌氧的气单胞菌属为优势菌,叶面则为兼性厌氧的欧文氏细菌属。

调制前后烟叶霉菌优势菌落变化不大,仍以曲霉、青霉为主。放线菌在整个分离过程中没有发现。

表2 烤烟调制前后微生物种群的变化

图1 烤烟调制前后微生物显微照相形态特征

表3 烤烟调制后优势菌种形态和部分生理试验结果

3 小结与讨论

研究表明,在成熟的鲜烟中,微生物数量较多,且叶内细菌数量高于叶面。调制后,微生物数量大幅度减少,同时,烟叶的优势菌种也发生较大变化。欧文氏菌属、邻单胞菌属、气单胞菌属细菌作为内生细菌在调制前后一直存在,这些优势菌在适宜的环境中能产生胞外酶[18],对糖类、淀粉、蛋白质、果胶质的降解和硝酸盐到亚硝酸盐的转化有重要作用,说明通过调制过程外加微生物制剂调控烟叶烘烤质量是可行的,前人的研究也证明了这一点[3,7]。

虽然霉菌对烟叶质量有不利影响,在成熟的鲜烟中含量也较多,但调制前霉菌常以未发育的孢子形式存在,对活体烟叶影响不大[19]。调制后霉菌数量甚微,说明霉菌对烟叶质量的影响远不如细菌。放线菌在调制前后一直没有分离出来,由此推测放线菌对烟叶的作用可能也不大。这与张树堂等[1]的研究结论不尽一致,具体原因和机理还需要深入研究。另外,如何根据烤烟调制期间微生物数量和种群的动态变化规律,采用恰当的生物工程技术手段,调控烟叶质量的形成也是今后研究的重点。

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