复合生物酶对烟叶的提质减害作用研究

摘要 [目的]探索复合酶制剂在实验室小试和中试试验对烟叶内在品质与主流烟气中7种常见有害成分释放量的影响，为卷烟工业企业加工处理烟叶原料提供理论依据。[方法]选取2018年云南上部叶混打烟叶作为试验材料，研究烟叶添加复合生物酶后，烟叶醇化过程中化学成分、烟气有害成分及感官评吸质量的动态变化。[结果]实验室小规模试验显示，烟叶加酶处理后淀粉、蛋白质和烟碱含量分别下降了8.59%、10.92%、8.60%，还原糖含量升高了7.50%;感官评吸结果表明加酶样品整体品质优于对照样;加酶样品的主流烟气中7种常见有害成分也相比对照样有不同程度的降低。中试试验利用打叶复烤环节在烟片中添加复合酶，在加酶后的180、360 d时进行取样评价，结果显示，随着时间推移，加酶组和空白对照组淀粉、蛋白质含量均呈下降趋势，且加酶组下降幅度高于对照组;加酶组和对照组还原糖含量均呈上升趋势，加酶组上升幅度高于对照组;感官评价结果表明，加酶样对比对照样，烟叶感官品质不同程度的提升，同时主流烟气中7种常见有害成分释放量降低。[结论]烟叶中添加复合生物酶在醇化过程中对烟叶化学品质、烟气成分、感官质量均有改善，卷烟加工企业可在打叶复烤环节外加复合酶以达到提升烟叶原料的整体品质及适用性，同时降低烟气危害性的目的。

关键词 复合生物酶;复烤;烟叶;提质;减害

中图分类号 TS41+1文献标识码 A文章编号 0517-6611（2022）19-0176-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.19.042

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Study on the Effects of Combinatorial Enzymes on Tobacco Quality and Harm Reduction

DENG Yu-xiang，ZHOU Dong，CHEN Si-anget al

（Technology Center， China Tobacco Sichuan Industrial Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan 610066）

Abstract [Objective]To explore the effects of compound enzyme preparations on the intrinsic quality of tobacco leaves and the release of seven common harmful components in mainstream smoke in laboratory small-scale and pilot-scale experiments， so as to provide a theoretical basis for the processing of tobacco raw materials by cigarette industrial enterprises.[Method]The 2018 Yunnan upper leaf mixed tobacco was selected as the test material to study the dynamic changes of the chemical composition， the harmful components of the smoke and the sensory evaluation quality of the tobacco leaf during the alcoholization process of the tobacco leaf after the compound biological enzyme is added. [Result]A small-scale laboratory test showed that the starch， protein and nicotine contents of tobacco leaves were decreased by 8.59%， 10.92%， and 8.60%， respectively， and the reducing sugar content increased by 7.50% after enzyme treatment;the sensory evaluation results showed that the overall quality of the enzyme-added sample was better than that of the control sample;the seven common harmful components in mainstream smoke of the enzyme-added sample were also reduced to varying degrees compared with the control sample.In the pilot test， compound enzymes were added to tobacco slices by threshing and redrying， and sampling and evaluation were carried out at 180 and 360 days after the addition of enzymes.Both treated and untreated samples shared nearly identical physical properties during the mellowing process，increased reducing sugar as well as declined protein and starch level was noted in both treated and untreated samples during aging. Still， more significant trends were found in the enzymatic treated sample. Also， enzymatic treatment resulted in better quality， which was at the same tendency with previous lab experiment. Harmful parameters were significantly scaled down compared to untreated sample.[Conclusion]Adding compound biological enzymes to tobacco leaves can improve the chemical quality， smoke composition and sensory quality of tobacco leaves during the alcoholization process.Cigarette processing enterprises can add compound enzymes in the threshing and redrying process to improve the overall quality and applicability of tobacco raw materials， while reducing the harm of smoke.

Key words Combinatorial enzymes;Redrying;Tobacco leaves;Quality improvement;Harm reduction

烟叶是卷烟产品的主要原料。烟叶原料不仅决定了卷烟的品质，也决定了卷烟烟气中有害成分的含量[1]。卷烟生产过程中多使用经配比后的功能性香精以提升感官质量[2-5]，或通过改变加料工艺的方式[6-7]提升工艺对烟气特征改善效果。但功能性香精在原烟打叶复烤环节施用后，成品片烟还需醇化1.5～2.5年，挥发性致香成分部分散失，此外，功能性香精在安全性方面已引起世界各国的关注[8-9]，功能性香精的应用将会受到一定局限。行业内对生物酶制剂研究起步较晚，主要研究对卷烟内在质量的影响[10-11]，在加速烟叶醇化方面亦有一定贡献[12-13]。卷烟降低有害成分释放量主要依靠三纸一棒新材料的应用，合成材料应用于卷烟中以降低烟草毒性[14-16]，行业内鲜有在施用生物酶制剂提质的同时减少烟气有害成分的研究报道。

该试验利用打叶复烤加料工艺在烟叶中添加复合生物酶，通过烟叶化学成分分析结合感官评价结果来确定烟叶品质的提升效果;同时通过对比检测加料烟叶和空白烟叶的烟支样品中主流烟气中7种化学成分含量，同时探索生物酶对吸食安全性的影响，为生物酶技术在提质减害方向上的应用提供一种新的工艺思路。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试叶组均为2018年原烟，云南上部叶混打。复合酶制剂由康赞（北京）生物科技有限公司提供，其复合酶的配方成分含量为木瓜蛋白酶22%、淀粉- 4-葡萄糖苷酶19%、脂氧合酶9%、β-葡聚糖酶4%、普鲁兰酶5%、纤维素酶7%、半纤维素酶4%、果胶酶5%、烟叶微生物活性提取物1%、酶活稳定剂10%、去离子水14%。

1.2 仪器与设备

KBF240恒温恒湿箱（德国Binder公司）;AB202-S型电子分析天平（感量0.000 1 g，德国Mettler Toledo公司）;QS-10实验室烟丝切丝机（河南开封捷利器材厂）;6890/5973N气相色谱/质谱联用仪（美国Agilent公司）;SM450直线式吸烟机（英国Cerulean公司）;RM200A全自动吸烟机（德国Borwaldt KC公司）;API4000超高压多维液相色谱离子多维质谱联用仪（美国Agilent公司）;SAN++连续流动仪（荷兰Skalar公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 实验室烟丝加酶醇化。

将稀释后的复合酶制剂按照烟丝质量的10%均匀喷施于叶组烟丝表面，对照样喷施烟丝质量10%的蒸馏水，混合均匀后分别放入自封袋中。将封存后的样品放入恒温恒湿箱中发酵醇化（温度50 ℃，相对湿度70%），24 h后取出，将样品在100 ℃条件下烘干灭活。

1.3.2 复烤加料及仓储醇化试验。

在原烟打叶复烤期间，在预混料后一次性随机取配方叶组样品2 000 kg。将试验样品平均分为2组，即加酶处理组和空白对照组，每组1 000 kg。其中加酶处理组手工均匀喷施烟丝质量0.4%的复合酶制剂;空白对照组用同样的方法喷施等比例的水。将加料后的2种样品分别手工上料至烤机前的传送带上，按照标准复烤条件进行复烤并装箱。2种样品各取中间2箱作为待测样品。箱上按照打叶成品标识要求标注，另在备注栏中标明“复合酶加料样品”和“空白对照样品”。将待测样品存放于仓库内，室内温度为 10～35 ℃，相对湿度 40%～70%，陈化过程中注意室内通风和防虫。分别在复烤后当天、180 d、360 d时取样并进行分析测试。

1.3.3 化学成分分析。

采用GB/T 23356—2009、 GB/T 21130—2007、 YCT 253—2008、 YQ/T 17—2012、 YC/T 377—2010、 YC/T 255—2008和YC/T 254—2008的测定方法，分别测定卷烟样品主流烟气的CO、苯并[a]芘、HCN、NNK、氨、苯酚和巴豆醛7种有害成分的释放量。采用YC/T 159—2002、YC/T 160—2002、 YC/T 161—2002、 YC/T 162—2002、 YC/T 163—2002、 YC/T 164—2002、 YC/T 165—2002、 YC/T 166—2002分别测定烟草制品的还原糖、水溶性总糖、烟碱、总氮、氯、钾、蛋白质、淀粉的含量。

1.3.4 感官评吸。

将样品在恒温恒湿条件下[温度（22±1）℃，湿度（60±2）%]平衡48 h后，经由10人组成的专业评吸小组，分别从香气特性、烟气特性、口感特性等方面进行感官评价。评吸人员分别打分，取平均值[17]作为最后得分。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2019、SPSS 25.0软件进行统计分析和作图。

2 结果与分析

2.1 实验室加酶醇化试验

2.1.1 常规物质含量分析。

由表1可知，在实验室小试阶段，经酶处理后大分子淀粉、蛋白质的含量分别下降了8.59%和10.92%，烟碱含量下降了8.60%，而还原糖含量升高了7.50%，与薛磊等[18]的试验结果一致。研究表明，复合酶中的淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、蛋白酶等加速水解了烟丝中的大分子糖类和含氮化合物，直接或间接参加烟叶中物质的分解和生成，影响美拉德反应进而改变烟叶品质，使得烟叶常规化学成分得到明显改善[19]。

2.1.2 烟气中有害成分分析。

从表2可以看出，在实验室小试阶段，烟叶原料加酶后对卷烟主流烟气7项有害成分（氨、亚硝铵、巴豆醛、苯酚、一氧化碳、苯并[a]芘、氢氰酸）释放量均有不同程度的降低，其中氨、苯酚、氢氰酸降低幅度较大;加酶样与对照样相比，氨释放量降低了24.16%，亚硝胺释放量降低了11.81%，苯酚释放量降低了13.70%，氢氰酸释放量降低了14.52%。其中淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶等降解了烟叶中的蛋白质、淀粉、纤维素等大分子物质，致使燃烧烟叶中亚硝胺、苯酚、巴豆醛等有害物质的生成量减少[20]，说明生物酶在降低烟气有害成分方面具有一定贡献。