生物酶工业化发酵烟叶工艺研究

云瑞刚，华 群，张志钦，张云博，姜圣龙，李林达，王 笙，赵永红，温 源

（内蒙古昆明卷烟有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010020）

利用生物技术缩短烟叶陈化时间、改善烟叶内在品质方面的研究工作一直是国内外研究的领域，国内外利用微生物增加烟叶香气、缩短发酵时间的研究已有报道[1-5]。近年来，国内利用酶制剂处理烟叶改善烟叶品质有了一些探索[6-9]。生物酶发酵工艺对生物技术产业化应用至关重要，烟叶生物酶在线处理作为生物酶技术在烟叶加工工艺实际应用的突破，颠覆性地改变了烟叶传统醇化工艺，能够短时间内完成烟叶快速醇化和改善烟叶品质。不仅可以提高当年烟叶的使用效率，而且可以解决库存不适用烟叶难以在卷烟配方中应用的问题。

1 材料设备与方法

1.1 材料与仪器设备

2018 年重庆B4F 烟叶样品，生物酶制剂（自调）。

WF333 型滚筒式热风润叶机、SJ1113 型生物酶制剂加料机、生物酶处理烟叶自动化发酵醇化柜，江苏智思公司产品；MX2 型RAYTEX 红外测温仪，美国RAYTEX 公司产品；SD5 型切丝机，意大利GARBUIO 公司产品；ZJ17 型卷接设备，常德烟机厂产品。

1.2 试验与方法

1.2.1 感官品质评价方法

将卷烟样品和对照样品置于温度22 ℃，湿度60%的恒温恒湿箱中平衡48 h 后进行感官评吸。感官评吸由11 位评吸人员组成，按YC/T 138—1998标准规定的方法对卷烟样品的香气特性（香气质、香气量、杂气）、烟气特性（浓度、劲头、细腻度）、口感特性（刺激性、余味、干净度）等进行评价。

1.2.2 单因素试验方法

试验分别以物料水分、发酵环境温度、发酵环境湿度、发酵时间4 个因素进行单因素试验测定，以感官为导向，考查不同发酵条件对发酵烟叶感官品质的影响。

（1）物料水分对烟叶发酵品质影响的试验。固定发酵环境温度45 ℃，发酵环境湿度65%，发酵时间48 h，通过调整物料加水比例，控制物料水分分别为18%，20%，22%，24%，26%的条件下进行发酵，考查不同物料水分对发酵烟叶感官品质的影响。

（2）发酵环境温度对烟叶发酵品质影响的试验。固定物料水分22%，发酵环境湿度65%，发酵时间48 h，通过控制发酵温度分别为38，41，44，47，50 ℃的条件下进行发酵，考查不同发酵温度对发酵烟叶感官品质的影响。

（3）发酵环境湿度对烟叶发酵品质影响的试验。固定物料水分22%，发酵环境温度45 ℃，发酵时间48 h，通过控制发酵环境湿度分别为60%，65%，70%，75%，80%的条件下进行发酵，考查发酵环境湿度对发酵烟叶感官品质的影响。

（4）发酵时间对烟叶发酵品质影响的试验。固定物料水分22%，发酵环境温度45 ℃，发酵环境湿度65%，通过控制物料发酵时间分别为12，24，48，72，96 h 的条件下进行发酵，考查不同发酵时间对发酵烟叶感官品质的影响。

1.2.3 正交试验设计

根据单因素试验分析结果，分别选取物料水分、发酵环境温度、发酵环境湿度、发酵时间4 个因素，以感官评分为评价指标设计正交试验。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果分析

2.1.1 物料水分对烟叶发酵品质的影响分析

在固定发酵环境温度45 ℃，发酵环境湿度65%，发酵时间48 h，通过调整物料加水比例，控制物料水分分别为18%，20%，22%，24%，26%的条件下进行发酵，分析不同物料水分对发酵烟叶感官品质的影响。由评吸结果可知，物料水分的提高有助于发酵品质的提升。

物料水分对发酵烟叶的影响分析见图1。

图1 物料水分对发酵烟叶的影响分析

2.1.2 发酵环境温度对烟叶发酵品质的影响分析

在固定物料水分22%，发酵环境湿度65%，发酵时间48 h，通过控制发酵温度分别在38，41，44，47，50 ℃条件下进行发酵，分析不同发酵温度对发酵烟叶感官品质的影响。由评吸结果可知，感官品质随发酵温度的提高呈先上升后下降的趋势。

发酵环境温度对发酵烟叶的影响分析见图2。

图2 发酵环境温度对发酵烟叶的影响分析

2.1.3 发酵环境湿度对烟叶发酵品质的影响分析

固定物料水分22%，发酵环境温度45 ℃，发酵时间48 h，通过控制发酵环境湿度分别在60%，65%，70%，75%，80%条件下进行发酵，分析发酵环境湿度对发酵烟叶感官品质的影响。由评吸结果可知，发酵环境湿度的提高有助于发酵品质的提升。

发酵环境湿度对发酵烟叶的影响分析见图3。

2.1.4 发酵时间对烟叶发酵品质的影响分析

固定物料水分22%，发酵环境温度45 ℃，发酵环境湿度65%，通过控制物料发酵时间分别在12，24，48，72，96 h 条件下进行发酵，分析不同发酵时间对发酵烟叶感官品质的影响。由评吸结果可知，感官品质随发酵时间的增加呈先上升后下降的趋势。

发酵时间对发酵烟叶的影响分析见图4。

图4 发酵时间对发酵烟叶的影响分析

2.2 正交试验设计

根据单因素试验初步分析结果，选取物料水分、发酵环境温度、发酵环境湿度、发酵时间4 个因素，以感官评分为考查指标设计试验。

烟叶正交试验因素与水平设计见表1。

表1 烟叶正交试验因素与水平设计

2.3 烟叶发酵正交试验结果分析

在单因素试验基础上，物料水分（A）、发酵环境温度（B）、发酵环境湿度（C）和发酵时间（D）4 个因素进行正交试险设计。以感官品质评分为考查指标，选用L9（34）正交表。

L9（34）正交试验结果见表2，主体间效应的检验见表3。

表2 L9（34）正交试验结果

表3 主体间效应的检验

对正交试验结果进行极差分析，极差R 的大小显示影响因素的主次，由R 值大小可知，不同发酵条件对烟叶感官品质的影响程度不同。由表2 可知，影响因素大小顺序为A＞D＞B＞C。由表3 可知，正交试验方差分析有显著性差异。物料水分（A）、发酵环境温度（B）、发酵环境湿度（C）和发酵时间（D）对烟叶感官品质均有显著的影响。

3 结论

综合单因素试验和正交试验结果分析，上部烟叶的最佳发酵条件为A3B2C2D2，即物料水分24%，发酵环境温度44 ℃，发酵环境湿度70%，发酵时间48 h。通过组合最佳发酵条件对烟叶进行生物酶发酵处理验证。样品经过评吸，感官品质评分为74.8 分，与正交试验各组合结果相比，感官评分各项分值均有不同程度的提高，烟气杂气、刺激性降低明显，整体感官品质提升明显。