摘要
随着人们对吸烟与健康问题的日益关注，各烟草企业采用不同技术降低卷烟中焦油含量，但同时也造成烟气中香气的传输量减少，香气不足成为低焦油烟草制品生产中需解决的首要问题，这对卷烟原料的香气品质提出了更高要求。本论文基于黄酒酒曲发酵烟叶对其香气质量的促进作用，分析共发酵体系中微生物多样性和功能，从酒曲中分离增香菌株用于烟叶发酵，促进烟叶香气品质提升，进一步探索高效降解β-胡萝卜素菌株L-4降解功能组分及降解机理。主要研究结果如下： （1）黄酒酒曲发酵烟叶显著提升其香气质量，发酵体系中含有可降解大分子物质的潜在增香菌株。与烟叶自然发酵相比，黄酒酒曲发酵具有缩短发酵周期、提高感官评分、增加香气组分种类和含量等效果。微生物多样性分析和功能富集分析发现烟叶基质环境中富集了大量能够降解大分子物质的微生物，包括芽孢杆菌属、鞘氨醇单胞菌属、新鞘氨醇杆菌属、假单胞菌属、葡萄球菌属等，为潜在增香微生物。 （2）从酒曲中分离出具有较强淀粉、蛋白质或 β-胡萝卜素降解能力的增香微生物L-4、L-8和D-4，分别鉴定为蜡样芽孢杆菌L-4（Bacillus cereus L-4）、巴氏葡萄球菌（Staphylococcus pasteuri L-8）、新鞘氨醇杆菌D-4（Novosphingobium sp. D-4），探索了蜡样芽孢杆菌L-4降解β-胡萝卜素的机制。分离了蜡样芽孢杆菌L-4降解β-胡萝卜素的活性组分FS1，通过FS1组分的性质分析、水解氨基酸谱测定、多肽鉴定和分子对接模拟分析，证实FS1中的疏水性氨基酸是其与β-胡萝卜素分子相互作用的关键因素，当其加入 β-胡萝卜素乳液时，乳液水相组成改变，破坏了乳液的热力学稳定性，导致 β-胡萝卜素在疏水性氨基酸、自由基、金属离子等作用下发生双键断裂，生成β-紫罗兰酮。 （3）将分离的增香微生物用于烟叶发酵，探索最优发酵模式，制备复合菌剂于卷烟厂复烤车间进行30 公斤规模烟叶醇化，烟叶增香效果显著。采用单菌株发酵烟叶，与巴氏葡萄球菌L-8和新鞘氨醇杆菌D-4相比，蜡样芽孢杆菌L-4增香效果最明显发酵烟叶感官评分提高了2.5分。确定最佳发酵方式为先接种蜡样芽孢杆菌L-4发酵72 h，再按照体积比2:1接种巴氏葡萄球菌L-8:新鞘氨醇杆菌D-4继续发酵，烟叶中易挥发组分的种类和含量较未发酵烟叶均显著提高，其中苯乙醇含量提升1.82倍、茄酮含量提升1.37倍、香叶基丙酮含量提升1.27倍，巨豆三烯酮含量提升4倍。基于以上实验室研究结果，增香菌株经高密度培养制成菌剂喷施烟叶，在卷烟厂进行30 kg规模烟叶醇化，其中蜡样芽孢杆菌 L-4 单菌菌剂和最佳混菌配比菌剂发酵烟叶的感官评分分别提高 2.5分和1分，香气质和香气量等感官属性明显改善，茄酮、大马士酮、香叶基丙酮等类西伯烷类和β-胡萝卜素降解物含量显著提升。
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