利用生物技术降解烟叶淀粉和蛋白质含量研究

摘要

本试验将酶制剂、自行研发的烟草特制发酵液以及二者的混合物分别施加于烘烤调制前的鲜烟叶和原烟发酵过程，并设计不同生物制剂种类、作用时间和温度处理，研究其对烟叶淀粉、蛋白质、总糖、氨基酸和香气成分的影响。结果表明： 1、本试验通过三项措施提高淀粉酶类和蛋白酶类活性，以提高烟草特制发酵液对烟叶淀粉和蛋白质降解的作用，取得了良好的效果。结果表明：Mg2+、k+对菌株产α-淀粉酶、糖化酶和蛋白酶均有激活作用，对三种酶有最佳激活效果的Mg2+浓度分别为0.8mg/ml、1.2mg/ml、1.2mg/ml。k+浓度分别为1.0mg/ml、1.0mg/ml、0.8mg/ml时，对α-淀粉酶、糖化酶和蛋白酶有最佳激活作用。Mn2+在0～0.05mg/ml内，对α-淀粉酶和糖化酶有激活作用，随后酶活性急剧下降，呈现抑制作用，在0～0.15mg/ml内，可提高菌株产蛋白酶活性，大于此浓度，严重抑制酶活性。表面活性剂的加入可以提高α-淀粉酶活性6.83％。经培养基对比试验找出α-淀粉酶最优培养基：玉米粉4.0％，豆粕2.5％，麸皮0.5％，烟草添加物1％，K2HPO40.1％，MgSO40.05％，KCL0.05％；糖化酶最优培养基：玉米粉4.0％，豆粕3.0％，烟草添加物1％，K2HPO40.1％，MgSO40.05％，KCL0.05％。蛋白酶最优培养基：烟草添加物1％，玉米粉8.0％，豆粕4.0％，(NH4)2SO40.4％，蛋白胨0.5％，K2HPO40.05％，Na2HPO40.08％。 2、烘烤过程中，通过在烟叶表面施加微生物制剂降解烟叶淀粉和蛋白质，改善烟叶香气，取得了良好效果。结果表明：烟叶淀粉和蛋白质含量明显降低，最大降幅分别达到27.58％、26.12％，总糖和游离氨基酸含量增加。降解淀粉各处理的淀粉和总糖含量与正常烘烤差异均极显著，且加酶处理在(0～80×)内随施加量的增大，淀粉降解幅度增大，同等条件下，以α-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶的混合使用效果最佳，表明蛋白酶的加入对淀粉酶的使用效果有促进作用。与对照相比，降解蛋白质各处理可溶性蛋白含量与游离氨基酸含量差异性均极显著，随外加中性蛋白酶量的增加(0～80×)，可溶性蛋白含量逐渐减少，游离氨基酸含量逐渐递增，混酶降解效果最佳。处理后的烟叶经GC/MS定性定量分析，中性香气成分中新植二烯和西柏烷类降解产物增加幅度较大，最大增幅可分别达到115％、114％；类胡萝卜素降解产物、芳香族氨基酸代谢产物和美拉德反应产物在部分处理中也有所增加，最大增幅分别达到15.89％、49.13％、58.65％；中性香气总量均大于对照正常烘烤，有利于烟叶自身香气质和香气量的改善。 3、本试验研究了温度、发酵时间和微生物制剂种类对烟叶淀粉和蛋白质的降解情况以及对烟叶挥发性致香成分的改善。不同温度设置中，淀粉降解效果排序为45℃处理＞40℃处理＞35℃处理，蛋白质降解效果排序为35℃处理＞40℃处理＞45℃处理，淀粉和蛋白质最大降解量分别达到32.31％、20.22％，且各处理与对照间差异极显著，淀粉和总糖含量、蛋白质和氨基酸含量呈极显著负相关，相关系数分别为-0.921**、-0.989**。各处理挥发性致香成分含量均增加，以40℃处理最为突出；不同时间设置中，3×h～12×h范围内，随时间的增加，淀粉和蛋白质含量减少，总糖和氨基酸含量增加，9×h后变化幅度较小，方差分析得，各时间处理淀粉、总糖含量与对照含量差异极显著，各处理蛋白质含量、氨基酸含量与对照含量差异极显著，淀粉和总糖含量、蛋白质和氨基酸含量呈极显著负相关，相关系数分别为-0.947**、-0.967**。香气成分随时间变化无明显规律，12×h处理除芳香族氨基酸代谢产物含量外，香气成分含量均高于其它处理；施用不同微生物制剂，对烟叶淀粉和蛋白质降解效果亦不同，烟草特制发酵液和混酶制剂的混合使用处理＞烟草特制发酵液使用处理＞混酶制剂使用处理，但烟叶挥发性致香成分分析结果显示：混酶制剂使用处理＞烟草特制发酵液和混酶制剂的混合使用处理＞烟草特制发酵液使用处理。各处理淀粉和总糖数据、蛋白质和氨基酸数据进行相关性分析得出：淀粉和总糖、蛋白质和氨基酸含量呈极显著负相关，相关系数分别为-0.957**、-0.973**。

目录

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致谢

摘要

1文献综述

2引言

3材料与方法

4结果与分析

5结论与讨论

参考文献