專利名稱：一種降低煙草梗絲中的木質素含量的方法
一種降低煙草梗絲中的木質素含量的方法
技術領域：
本發明涉及煙草加工技術領域。更具體地，本發明涉及一種利用木質素降解復合酶法處理煙草梗絲以達到降低煙草梗絲木質素含量的方法。
背景技術：
隨著卷煙技術的發展，在卷煙原料中添加一定比例的煙草梗絲可部分改善卷煙品質。煙草梗絲的主要成分是木質素、纖維素和果膠等，而木質素是造成梗絲雜氣、木質氣重及燃燒時產生灼喉刺激感的主要物質。因此，降低煙草梗絲木質素含量、改善其應用效果是解決這些煙草制品質量的非常關鍵的技術問題。木質素是一種芳香族高分子化合物，通過形成交織網來增強細胞壁及黏合纖維， 具有抗壓作用。木質素分為紫丁香基木質素(syringyl lignin，S-木質素)，愈創木基木質素(guajacyl lignin, G-木質素)禾口對-輕基苯基木質素(hydroxy-phenyl lignin, H-木質素)。煙草細胞壁物質中的木質素是由苯丙烷衍生物單體(如香豆醇、松柏醇和芥子醇等)構成的一種結構復雜的立體網狀物質，是具有生物多態性的生物大分子，其填充在纖維素和半纖維素的空隙之中，緊密結合形成了致密的細胞壁結構。木質素普遍存在于煙草梗絲中，對卷煙抽吸品質的影響很大，在吸食過程中木質素受高溫熱解會產生兒茶酚、烷基兒茶酚等引起澀口等令人不愉快的感官效果，同時，研究表明這些物質可能存在一定的致癌活性。隨著生物技術的進步，煙草工作者已開始研究木質素降解微生物及其降解酶的應用。目前應用生物復合酶處理煙草梗絲報道較少。利用生物復合酶降解煙草梗絲木質素， 改善梗絲質量，提高其在卷煙中的應用效果是本申請人研究的主要目的。因此，本發明人在分析現有技術狀況的基礎上，通過大量試驗完成了本發明。
發明內容[要解決的技術問題]本發明的目的是提供一種降低煙草梗絲中的木質素含量的方法。[技術方案]本發明是通過下述技術方案實現的。本發明涉及一種降低煙草梗絲中的木質素含量的方法。該方法的步驟如下A、煙草梗絲在微波爐中進行加熱滅菌，得到一種無菌煙草梗絲原料；B、在室溫下，把木質素降解復合酶水溶液噴灑到步驟A)得到的無菌煙草梗絲原料上，所述木質素降解復合酶的用量是以煙草梗絲總重量計10-30%，混合均勻后置于恒溫恒濕培養箱中在酶解溫度30-60°C下進行酶解12-7池，得到一種酶解煙草梗絲；C、步驟B)得到的酶解煙草梗絲在微波爐中進行加熱，使其木質素降解復合酶變性，得到ー種酶解變性的畑草梗絲；D、步驟C)得到的酶解變性煙草梗絲進行自然風干，使其含水率達到以酶解變性畑草梗絲總重量計11. 5-12. 5%，然后在溫度20-24°C和相対濕度55-65%的條件下進行平衡40-60h，這樣得到ー種低含量木質素的煙草梗絲。根據本發明的ー種優選實施方式，所述的煙草梗絲是使用水漂洗煙梗，再經切梗、 閃蒸、膨化干燥處理得到的。根據本發明的另ー種優選實施方式，所述煙草梗絲的厚度是0. 1-0. 2mm，寬度是 1. 0-2. 0mm。根據本發明的另ー種優選實施方式，所述的煙草梗絲在微波爐中在功率 800-1200W的條件下進行滅菌2-4min。根據本發明的另ー種優選實施方式，所述的木質素降解復合酶是含木素過氧化物酶(Lip)、錳過氧化物酶(Mnp)和漆酶(Lac)的復合酶。根據本發明的另ー種優選實施方式，所述木質素降解復合酶中含木素過氧化物酶 (Lip)、錳過氧化物酶(Mnp)與漆酶(Lac)的重量比是1 0.5-3.0 0.8-3.0。優選地，所述木質素降解復合酶水溶液的濃度是以重量計0. 4-0. 8%。根據本發明的另ー種優選實施方式，所述煙草梗絲在酶解溫度38_48°C下進行酶解 25-55h。根據本發明，在步驟Α)中，在步驟C)中，所述微波加熱是在800-1200W功率下加熱l-5min，使其木質素降解復合酶滅活。下面將更詳細地描述本發明。本發明涉及一種降低煙草梗絲中的木質素含量的方法。該方法的步驟如下A、煙草梗絲在微波爐中進行加熱滅菌，得到ー種無菌煙草梗絲原料；畑草是茄科煙草屬植物，煙梗即是煙葉之粗硬葉脈，約占葉重的25-30%。煙梗是畑草エ業的副產物，同時也是寶貴的自然資源，目前多作棄置處理。我國是煙草大國，毎年有數十萬噸煙梗資源被廢棄，既造成環境污染，同時也是對自然資源的浪費。研究表明，畑梗中含有的成分種類與煙葉成分基本一致。所述的煙草梗絲是使用水漂洗煙梗，再經切梗、閃蒸、膨化干燥處理得到的。水漂洗時使用的水量不是很關鍵的，只是需要完全洗去在煙梗上帯有的或附著的各種雜質就可以，一般而言，使用的水量是煙梗重量的5-15倍。所述煙草梗絲的厚度是0. 1-0. 2mm,寬度是1. 0-2. 0mm。所述的切梗、閃蒸、膨化干燥處理是技術是煙草加工技術領域的技術人員最熟知的技木。所述的煙草梗絲在微波爐中在功率800-1200W的條件下進行滅菌2-^iin。如果所述微波爐的功率低于800W，滅菌時間低于aiiin吋，則滅菌不完全、微生物殘存。如果所述微波爐的功率高于1200W，滅菌時間高于-in吋，則損失、破壞致香物質。 因此，在微波功率800-1200W的條件下滅菌2-^iin是合適的。本發明使用的微波爐是目前市場上大量銷售的微波爐。B、在室溫下，把木質素降解復合酶水溶液噴灑到步驟A)得到的無菌煙草梗絲原
4料上，所述木質素降解復合酶的用量是以煙草梗絲總重量計10-30%，混合均勻后置于恒溫恒濕培養箱中在酶解溫度30-60°C下進行酶解12-7池，得到ー種酶解煙草梗絲。所述的木質素降解復合酶是含木素過氧化物酶(Lip)、錳過氧化物酶(Mnp)和漆酶(Lac)的復合酶。木素過氧化物酶是1983年首次從白腐菌中發現的ー種含有血紅素的木素降解酶，具有廣泛的底物范圍及對底物氧化的高度非特異性，在木素和小分子污染物的生物降解過程中起著關鍵作用。錳過氧化物酶是ー種能降解木素的酶，由擔子真菌中的特定種屬產生，廣泛應用于生物制漿、紙漿酶法漂白、有機污染物降解和環境生物修復等方面。漆酶是ー種結合多個銅離子的蛋白質，屬于銅藍氧化酶，存在菇、菌及植物中。漆酶可存活于空氣中，反應后唯一產物水，因此本質上是ー種環保型酵素。本發明使用的木質素降解復合酶是采用下述方法制備得到的該木質素降解復合酶制備方法的步驟如下A、在常壓與溫度90 100°C的條件下，煙草梗絲按照其與水的重量比1 100 500用水煮2. 0 3. 0h，得到一種固液混合物；所述的煙草梗絲是煙草上、中和下部的長梗。B、然后，按照煙草梗絲量2 10g/L，往步驟A)得到的固液混合物中添加10 20g/L葡萄糖、0. 05 0. 30g/L酒石酸銨、0. 05 0. 30g/L尿素、5mmol/L藜蘆醇、lmL/L微量元素混合液，混合均勻后得到的混合液作為培養基；然后分裝，在溫度121°C與0. IMpa 的條件下滅菌18 25min，冷卻后按照接種量以所述培養基體積計6 15%接種白腐菌 (Phanerochaete chrysosporium) CICC 40299 菌種，然后在溫度沘 32°C 與轉速 140 160r/min的條件下培養8 12天。白腐菌(Phanerochaete chrysosporium)CICC 40299菌種是中國微生物菌種總目錄エ業微生物菌種中收錄的菌種。所述的微量元素混合液含有l_2g/L硼酸、0. 02-0. 05g/L鉬酸鈉ニ水合物、 1. 2-2. 0g/L氯化錳四水合物、0. 1-0. 4g/L硫酸鋅七水合物與0. 05-0. 20g/L硫酸銅五水合物。C)將步驟B)培養得到的發酵混合物通過離心分離得到上清液，棄去沉淀；所述的發酵混合物在溫度0 4°C與4000 6000r/min的條件下進行離心15 25min。D)將步驟C)得到的上清液采用超濾濃縮、用分子量8000的透析袋透析，再采用 DEAE-Sephadex A-50柱層析進行純化，檢測洗脫液蛋白含量及含木素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶活力，得到含木素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶。在制備含木素過氧化物酶、錳過氧化物酶時，該制備方法包括超濾濃縮、透析與柱層析步驟；所述的超濾濃縮是使用0. 001 0. 02 μ m微孔超濾膜在壓カ0. 1 0. 5MPa的條件下進行超濾分離，其超濾膜的Mr = LOXlO40所述的透析是使用分子量8000的透析袋，使用pH7. 2、20mmol/L磷酸鹽緩沖液進行透析Mh，每間隔他更換一次所述的磷酸鹽緩沖液。
所述的柱層析是使用DEAE-S印hadex A-50柱，使用0. 1 0. 5mol/LNaCl鹽溶液以洗脫速度為2. OmL/min進行線性洗脫，每隔IOmin收集一管洗脫液，每管4mL，檢測每管洗脫液的蛋白含量及含木素過氧化物酶和錳過氧化物酶的活力，收集具有酶活的組分。在制備漆酶時，該制備方法包括超濾濃縮、硫酸銨分級沉淀、透析與 DEAE-Sepharose-F. F.離子交換處理；所述的超濾濃縮是使用0. OOl 0. 02 μ m微孔超濾膜在壓力0. 1 0. 5MPa的條件下進行超濾分離，其超濾膜的Mr = 1.0X 104；在超濾濃縮步驟得到的濃縮液使用以重量計65%硫酸銨溶液進行沉淀，讓這種沉淀與母液在溫度4°C下放置過夜，然后以轉速lOOOOr/min進行離心20min，得到的沉淀用最少量的lOmmol/L pH5. 0醋酸鹽緩沖液溶解；得到的溶液再使用分子量8000的透析袋，使用蒸餾水進行透析48h，每間隔1 更換一次蒸餾水；然后，得到的透析液進行離子交換分離，使用DEAE-kpharose-F. F.離子交換柱， 使用0. 1 0. 5mol/LNaCl鹽溶液以洗脫速度2. OmL/min進行線性洗脫，每隔IOmin收集一管洗脫液，每管4mL，檢測每管洗脫液的蛋白含量及漆酶活力，收集具有酶活的組分。在本發明中，所述木質素降解復合酶中含木素過氧化物酶(Lip)、錳過氧化物酶 (Mnp)與漆酶(Lac)的重量比是 1 0.5-3.0 0. 8-3. O0所述木質素降解復合酶水溶液的濃度是以重量計0. 4-0. 8%。如果所述木質素降解復合酶水溶液的濃度低于0.4%，則不能有效降解梗絲木質素、達到改善梗絲質量的目的；如果所述木質素降解復合酶水溶液的濃度高于0. 8%，酶解過程形成反饋抑制、酶液不能充分利用，造成酶液浪費及成本增加；因此，所述木質素降解復合酶水溶液的濃度為 0. 4-0. 8 %是合適的，優選地是0. 4-0. 6 %，更優選地是0.5%。所述木質素降解復合酶的用量是以煙草梗絲總重量計10-30%。如果所述木質素降解復合酶的用量小于10%，則酶量過少、濕度過低，不能有效降解梗絲木質素；如果所述木質素降解復合酶的用量大于30%，則濕度過大，梗絲酶解過程中易松散、變軟，絲狀可能被破壞；因此，所述木質素降解復合酶的用量為10-30%是合適的，優選地是1446%，更優選地 18-22%。所述的煙草梗絲在恒溫恒濕培養箱中在酶解溫度30-60°C下進行酶解12_72h。優選地，所述的煙草梗絲在酶解溫度38-48°C下進行酶解25-5 ！。更優選地，所述的煙草梗絲在酶解溫度40-44°C下進行酶解32-42h。C、步驟B)得到的酶解煙草梗絲在微波爐中進行加熱，使其木質素降解復合酶變性，得到一種酶解變性的煙草梗絲；所述微波加熱是在800-1200W功率下加熱l-5min，使其木質素降解復合酶滅活。如果所述微波爐功率低于800W，加熱時間低于Imin時，則會復合酶不能完全滅活，梗絲特性不穩定。如果所述微波爐功率高于1200W，滅菌時間高于5min時，則會損失、破壞梗絲中的致香成分。因此，在微波功率800-1200W的條件下滅菌l-5min是合適的。本發明使用的微波爐是目前市場上大量銷售的微波爐。D、步驟C)得到的酶解變性煙草梗絲進行自然風干，使其含水率達到以酶解變性煙草梗絲總重量計11. 5-12. 5%，然后在溫度20-24°C和相對濕度55-65%的條件下進行平衡40-60h，這樣得到一種低含量木質素的煙草梗絲。在本發明中，所述的平衡應該理解是使梗絲濕度達到11. 0-13. 0%。在本發明中，所述的木質素含量采用Klason法測定。使用本發明制備的低含量木質素煙草梗絲生產出煙草制品。根據中華人民共和國煙草專賣法的規定，所述的煙草制品是卷煙、雪茄煙、煙絲或復烤煙葉。采用常規生產方法生產的煙草制品進行感官評吸鑒定。所述的感官評吸鑒定方法是由本公司即華寶食用香精香料(上海)有限公司的五位煙用調香師組成評定小組，采用暗評方法，按照本公司建立的香氣質、量、諧調、雜氣、刺激、勁頭和余味六項指標等級標準進行質量評定，以便對使用現有煙草與摻有本發明低含量木質素煙草梗絲的煙草生產的煙草制品品質進行比較，試驗結果表明使用摻有本發明低含量木質素煙草梗絲的煙草生產的煙草制品在雜氣、勁頭、刺激性和余味方面都有非常明顯的改善。[有益效果]本發明使用白腐菌(Phanerochaete chrysosporium) CICC 40299添加梗絲作為培養基的一部分發酵提取的復合酶(含Lip、Mnp和Lac)處理煙草梗絲，降低了煙草梗絲中的木質素含量，對梗絲品質有非常明顯的改善，使用本發明低含量木質素煙草梗絲生產的煙草制品在雜氣、勁頭、刺激性和余味方面都有非常明顯的改善。
具體實施方式通過下述實施例將會更進一步深刻地理解本發明。實施例1 降低煙草梗絲中的木質素含量稱取玉溪1(3 長煙草梗絲30g，在微波爐中在功率800-1200W的條件下滅菌 3min,自然冷卻，在室溫下把以重量計0.4%木質素降解復合酶水溶液(含Lip、Mnp和Lac) 噴灑到該煙草梗絲原料表面上，所述的木質素降解復合酶是3. 0g，充分混合均勻后置于恒溫恒濕培養箱中酶解，在酶解溫度30°C下酶解時間12h，同時取無菌蒸餾水做對照。酶解結束后，在微波爐中在800w功率下加熱lmin，使酶失活，自然風干至含水率以煙草總重量計 12%，在溫度22°C和相對濕度60%條件下平衡48h。采用本說明書中描述的方法測定該煙草梗絲木質素含量，并由該單一原料打煙、評吸，結果如表1、表2所示。
表1 酶處理后煙葉木質素含量的變化
權利要求
1.一種降低煙草梗絲中的木質素含量的方法，其特征在于該方法的步驟如下A、煙草梗絲在微波爐中進行加熱滅菌，得到一種無菌煙草梗絲原料；B、在室溫下，把木質素降解復合酶水溶液噴灑到步驟A)得到的無菌煙草梗絲原料上， 所述木質素降解復合酶的用量是以煙草梗絲總重量計10-30%，混合均勻后置于恒溫恒濕培養箱中在酶解溫度30-60°C下進行酶解12-7池，得到一種酶解煙草梗絲；C、步驟B)得到的酶解煙草梗絲在微波爐中進行加熱，使其木質素降解復合酶變性，得到一種酶解變性的煙草梗絲；D、步驟C)得到的酶解變性煙草梗絲進行自然風干，使其含水率達到以酶解變性煙草梗絲總重量計11. 5-12. 5%，然后在溫度20-24°C和相對濕度55-65 %的條件下進行平衡 40-60h，這樣得到一種低含量木質素的煙草梗絲。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的煙草梗絲是使用水漂洗煙梗，再經切梗、閃蒸、膨化干燥處理得到的。
3 根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述煙草梗絲的厚度是0.1-0. 2mm,寬度是 1. 0-2. 0mm。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的煙草梗絲在微波爐中在功率 800-1200W的條件下進行滅菌2-4min。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述的木質素降解復合酶是含木素過氧化物酶(Lip)、錳過氧化物酶(Mnp)和漆酶(Lac)的復合酶。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于所述木質素降解復合酶中含木素過氧化物酶(Lip)、錳過氧化物酶(Mnp)與漆酶(Lac)的重量比是1 0.5-3.0 0.8-3.0。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述木質素降解復合酶水溶液的濃度是以重量計0. 4-0. 8%。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述煙草梗絲在酶解溫度38-48°C下進行酶解25-5 。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于在步驟C)中，所述微波加熱是在 800-1200W功率下加熱l-5min，使其木質素降解復合酶滅活。
全文摘要
本發明涉及一種利用木質素降解復合酶法處理煙草梗絲以達到降低煙草梗絲木質素含量的方法。該方法包括在微波爐中進行加熱滅菌、復合酶降解木質素、加熱使復合酶變性與平衡處理等步驟。本發明使用復合酶處理煙草梗絲，降低了煙草梗絲中的木質素含量，使用本發明低含量木質素煙草梗絲生產的煙草制品在雜氣、勁頭、刺激性和余味方面都有非常明顯的改善。
文檔編號A24B15/20GK102524942SQ20111041978
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月15日 優先權日2011年12月15日
發明者張建棟, 施栩翎, 郭春梅 申請人:華寶食用香精香料(上海)有限公司