复合酶制剂用于制丝在线提高烟叶模块品质的研究

摘要 为充分发掘复合酶制剂在提高烟叶综合品质方面的潜力，通过开发较大比例重庆产烟叶叶组配方模块，研究酶制剂在线提升烟叶模块品质的关键技术。通过叶组配方筛选、加料评吸确定了3种较大比例重庆产烟叶叶组配方模块；通过计算机直接试验设计，结合感官质量评价赋分方法，开发了针对烟叶模块的不同酶系并组配适用的助剂与料液。结果表明，经过加酶处理后蛋白质含量降低率最高达21.73%，水溶性总糖和还原糖含量提高率最高分别达27.76%和27.61%，在线中试试验对烟叶模块在降低刺激性、去除杂气、改善口感、提高纯净度方面的效果明显。

关键词 复合酶制剂；卷烟生产；烟叶模块品质；中试试验

中图分类号 TS452  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2024）11-0169-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.11.036

Study on the Application of Compound Enzyme Preparations in Cigarette Production on Improving Tobacco Module Quality

DU Hong-yi， TAO Wen-sheng， LI Zhao-rong et al

（Technical Center of China Tobacco Chongqing Industrial Co.， Ltd.， Chongqing 400060）

Abstract In order to fully exploit the potential of compound enzyme preparations in improving the comprehensive quality of tobacco， cigarette blend modules were developed from large ratio Chongqing tobacco to study the key techniques of enzyme preparations for improving tobacco module quality in cigarette production. Three large ratio Chongqing tobacco blend modules were determined by blend formula selection and oral evaluation. By means of computer direct design and sensory quality scoring， different enzyme preparations and coordinated additive solvent system were developed， in combination with the sensory quality evaluation assigning means. The results showed after enzyme treatments， protein reduction rate could reach 21.73%， while water-soluble total sugar and reducing sugar increase rate could reach 27.76% and 27.61% respectively. The pilot test had significant effects on tobacco module about reducing the irritancy， removing offensive odors， improving taste and purity of smoke.

Key words Compound enzyme preparations;Cigarette production;Tobacco module quality;Pilot test

作者简介 杜红毅（1982—），男，重庆人，工程师，博士，从事烟草生物技术研究。

*通信作者，研究员，硕士，从事烟草化学研究。

收稿日期 2023-05-17

烟草工业是我国国民经济的重要支柱产业。作为其重要原料的烟叶，尤其是库存的低次等级、年限久和产地生长条件较差的烟叶在正常醇化期内很难转化为工业可用性达标的适用性原料，因此探索提升烟叶综合品质的方法对卷烟工业企业而言尤为重要，对于优化企业库存结构、降本增效意义重大［1-3］。

采收的新鲜烟叶可通过生物酶技术处理，在烟叶调制、打叶复烤、仓储醇化和片烟制丝等工序段，去除刺激性与杂气关联成分前体物、加速大分子物质降解转化为致香成分前体物或其他有利于卷烟口感提升的小分子活性成分［4-12］。烟梗、膨胀烟丝等作为叶组配方辅助原料，已有借助生物酶技术进行提质的相关报道，且取得了良好效果［13-15］。针对烟叶模块的酶制剂配方研究以及利用微生物和酶协同作用来改善烟叶品质的研究也有一定进展［16-18］。

笔者通过剖析重庆中烟工业有限责任公司库存烟叶的品质特性并构建烟叶模块，科学设计与模块相匹配的酶组合配方，并在实验室小试试验、工厂中试试验过程中进行逐级优化，探索出制丝在线工艺耦合酶制剂处理的具体配方构成、工艺参数。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 原辅材料与功能材料。

库存烟叶、烟丝样品、CQYY料液、反应助剂-03、HD提取物、K326提取物均由重庆中烟工业有限责任公司提供。

1.1.2 生物酶。

中性蛋白酶（100 000 U/g）、中温α-淀粉酶（2 000 U/g）、酸性纤维素酶（15 000 U/g）、果胶酶（10 000 U/g）、β-葡萄糖苷酶（4 000 U/g）、酸性木聚糖酶（100 000 U/g），均由烟台中海钓台生物技术开发有限公司生产。

1.1.3 试剂与耗材。

主要试剂：柠檬酸、苹果酸、无水乙醇、二氯甲烷、甲醇、异丙醇、酶活检测试剂盒（索桥生物）。

主要耗材：尼龙滤网（孔径100～120目），各种容量烧杯、量筒与容量瓶，移液器，不锈钢样品托盘，喷枪，金属筛网（孔径40～80目），空烟筒，手动卷烟器。

1.2 仪器与设备

KBF115恒温恒湿箱（德国BINDER公司）；HH-S6数显恒温水浴锅（江苏金怡仪器科技有限公司）；AX523ZH电子天平（美国OHAUS仪器有限公司）；LabMill120锤式旋风磨（瑞典PERTEN公司）；QS-1烟叶切丝机（开封捷利美嘉机械设备有限公司）；B-490旋转蒸发仪（瑞士BUCHI公司）；HP 7890GC-5977MS气相色谱-质谱联用仪（美国Agilent公司）；RM200A转盘式吸烟机（德国博瓦特－凯西公司）；SM450直线型吸烟机（英国Cerulean公司）；San++连续流动分析仪（荷兰SKALAR公司）；L-8900氨基酸分析仪（日本HITACHI公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 生物酶预处理与配方设计。

与液态生物酶产品不同之处在于：粉末状生物酶需要经过水浴活化工序，以达到在烟叶表面添加的最佳状态。该研究首先将多种生物酶活化并配制成复合酶制剂，再将其用于烟叶原料及烟叶模块的处理。其次，复合酶制剂的酶系组成和配比需要充分剖析待处理烟叶原料和烟叶模块的特性，根据其特性提取待提升的品质缺陷，并结合各单一酶种差异化的反应条件而设计其在复合酶制剂中的组合比例。最后，根据实验室小试试验的感官评价及化学成分测定结果，优选出可用性好的复合酶制剂配方，用于中试试验。

1.3.2 烟叶模块构建。

在分析烟叶原料和烟叶模块特性的基础上构建模块，便于生物酶的处理。基于烟叶风格、生态特性、化学成分等库存原料历史数据，结合产品开发人员经验研判，开发出3种重庆烟叶占比较高的烟叶模块，含1个通用模块、2个部位模块。

1.3.3 实验室小试试验。

开展单等级烟叶、烟叶部位模块下的酶组合处理，采用模拟加料方式：按照加酶制剂后终点含水率25%的原则设计酶用量，喷施于烟叶表面，以喷施等体积蒸馏水为对照，将酶处理样品与对照样品放入密封袋内置于KBF115恒温恒湿箱中，于温度45 ℃、湿度70%条件下反应18 h；取出后放入109 ℃烘箱中灭活，取出50%切成标准尺寸的烟丝，再卷制成样品卷烟用于感官评价；另外50%用于物理指标和化学成分检测。

1.3.4 中试试验。

以通用模块为处理对象，基于实验室小试试验结果，将酶用量换算成相对用量，在制丝线松散回潮段按投料量0.60%加入反应助剂-03，在制丝线润叶加料段按投料量0.95%加入酶制剂或按投料量1.79%～1.93%加入酶制剂，与CQYY料液、HD提取物、K326提取物。贮叶柜加膜放置6 h，进行酶促醇化。制丝参数如下：加料出口水分25%、HT工作蒸汽压力0.5 MPa、热风温度110 ℃、筒壁温度133 ℃，其他参数与重庆中烟工业有限责任公司的现行工艺标准要求相同。制丝结束后用烟丝卷制样品卷烟，用于感官评价；采用与龙凤呈祥（软魅力朝天门）相同的“三纸一棒”进行卷制，即卷烟纸（HTBE02-34-60）、滤棒120 mm（CQ38-S）、不打孔接装纸64 mm。另外，取烟丝用于物理指标和化学成分检测。

1.3.5 感官评价排序赋分法。

感官质量评价依据GB 5606.4—2005规定的方法进行，采用定性和定量方法对样品进行评价，并以定性指标为参考，以定量指标计算评价指标，通过统计学方法（方差或层次分析法）计算出每个指标的权重，然后将权重与指标均值相乘，最后加总得出。

1.3.6 烟丝物理指标测定。

填充值依据YC/T 152—2001规定的方法进行测定。

1.3.7 常规化学成分测定。

水溶性总糖、还原糖、总植物碱、氯、钾、总氮、蛋白质含量分别依据YC/T 159—2002、YC/T 159—2002、YC/T 468—2013、YC/T 162—2002、YC/T 217—2007、YC/T 161—2002、YC/T 249—2008规定的方法进行测定。

1.3.8 致香成分检测。

依据YC/T 176—2003规定的方法进行致香成分测定。

GC/MS分析条件如下：色谱柱为DB-5MS（60 m×0.25 mm×0.25 μm）毛细管色谱柱；载气为高纯氦气；流速为1.0 mL/min（恒流）；进样体积1.0 μL；分流比为10∶1；进样口温度250 ℃；升温程序为初始温度50 ℃保持2 min，以8 ℃/min速度升至280 ℃，保持25 min；传输线温度为280 ℃；离子源温度为230 ℃；四极杆温度为150 ℃；EI电离能量70 eV；溶剂延迟时间为5.7 min；全扫描质量数范围为33～400 amu。全扫描后采用SIM定量。采用NIST谱库进行数据分析。

1.3.9 数据统计与分析。

试验数据使用Office Excel 2019软件进行统计分析与制表。

2 结果与分析

2.1 烟叶模块的构建

2.1.1 通用模块。