一种降解烟草梗丝果胶和木聚糖的真菌及其应用的制作方法

文档序号:12644353阅读:478来源:国知局

本发明属于微生物菌株技术领域,具体涉及一种降解烟草梗丝果胶和木聚糖的真菌,并进一步公开其在烟草领域中的应用。



背景技术:

烟草是茄科烟草属植物,烟梗即是烟叶之粗硬叶脉,约占叶重25%-30%。烟梗经切丝工序后制定的一定宽度的细丝,用于卷烟的加工之用。

众所周知,梗丝在卷烟配方中起着重要的作用,是减害降焦的主要手段之一:一方面,梗丝能降低卷烟焦油、烟碱和CO等有害成分的含量,从而降低卷烟的危害;另一方面,梗丝能提高烟丝的填充值,降低卷烟的单箱耗丝量,从而降低生产成本。但是,由于梗丝中的细胞壁物质(果胶、纤维素、半纤维素和木质素等)含量较多而香味物质含量很少,使得感官品质存在刺激性大、杂气重、香气质量较差的缺点,而在形态及色泽方面与叶丝也存在着较大差异。研究表明,烟草梗丝细胞壁的主要成分为果胶和半纤维素,果胶能使梗丝在燃烧过程中产生木质气,严重影响梗丝的质量;而木聚糖是植物细胞中半纤维素的主要成分,占植物细胞干重的35%,是自然界中除纤维素之外含量最丰富的多糖,木聚糖使得梗丝在燃烧过程中产生木质气,严重影响梗丝的质量。因此,梗丝更多的是使用在低档卷烟中,在高档卷烟中不使用或用量很少,在卷烟中的掺配比例也比较低,导致每年都有大量烟梗废弃。

烟梗作为烟草原料的一种,是烟草工业的副产物,是目前卷烟生产企业无法完全消化的低质原料,目前多作弃置处理。作为烟草生产大国,我国更是每年约有数十万吨烟梗废弃物被弃置浪费,既造成环境污染,同时 也是对自然资源的浪费。但同时,烟梗又是一种富含多种化学成分包括多种有效天然成分的自然资源,已有研究表明,烟梗中含有的成分种类与烟叶成分基本一致,更有研究从烟梗中可以提取烟碱、茄呢醇、烟酸、果胶、植物蛋白等有效成分并加以利用,也成为了烟梗综合利用的重要途径。

在我国,烟梗目前主要用于制备成梗丝以及烟草薄片,然后再将梗丝和薄片搀兑到叶组中,用于卷烟的生产。但是随着减害降焦工作的不断推进,对烟草梗丝质量的要求越来越高,因此,对于梗丝的利用而言,如何改善梗丝的质量具有重要的意义。

近年来,为了提高梗丝的质量,许多科技人员从工艺技术、化学方法以及生物方法等不同角度对梗丝进行了研究。其中,生物方法由于反应条件温和、反应专一以及成本低等特点而备受关注,成为提高梗丝质量研究的重要研究方向。从自然界筛选能有效降解烟梗细胞壁物质的微生物,利用微生物产生的酶处理烟梗,降解其中的大分子物质,能在一定程度上提高烟梗口感,具有广阔应用前景。



技术实现要素:

为此,本发明所要解决的技术问题在于提供一种冠突散囊菌菌株,以解决现有技术中烟草梗丝质量较差的问题。

为解决上述技术问题,本发明所述的降解烟草梗丝果胶和木聚糖的真菌,其分类命名为冠突散囊菌Eurotium cristatum 502,已保藏于武汉大学中国典型培养物保藏中心,保藏编号为CCTCC M2016204。

本发明还公开了一种培养所述真菌的方法,其包括将所述冠突散囊菌在适宜于产生子囊孢子的条件下进行菌株种子培养,及在适宜于果胶酶和木聚糖酶表达的培养条件下进行发酵培养的步骤。

所述适宜于果胶酶和木聚糖酶表达的培养条件包括:在含有40-60g/L梗丝的培养基中,并控制温度28-32℃进行发酵培养。

本发明还公开了由所述降解烟草梗丝果胶和木聚糖的真菌编码的酶,所述酶包括果胶酶和木聚糖酶。

本发明还公开了一种制备所述酶的方法,包括按照所述方法培养所述冠突散囊菌的步骤,并将所得发酵液滤除菌体后,所得滤液即为粗酶液。

本发明还公开了所述的酶用于提高烟草梗丝质量的用途。

本发明还公开了所述的降解烟草梗丝果胶和木聚糖的真菌用于提高烟草梗丝质量的用途。

本发明还公开了一种提高烟草梗丝质量的方法,包括如下步骤:

(1)按照所述方法将所述的冠突散囊菌Eurotium cristatum 502进行发酵培养,并获得粗酶液;

(2)取占烟草梗丝重量0.01-0.5wt%的所述粗酶液,稀释后均匀喷洒到所述烟草梗丝中,控制所述梗丝的含水量达到30-50%,并于30-40℃温度下进行发酵,即可。

所述步骤(2)中,所述粗酶液的稀释步骤为采用无菌蒸馏水或0.1-0.2mol/L、pH5.0-5.5的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液进行稀释。

本发明还公开了一种卷烟加工方法,包括按照所述方法提高所述烟草梗丝质量的步骤。

本发明所述方案从广西梧州产的六堡茶中筛选出一株优势冠突散囊菌菌株,该菌株能分泌木聚糖酶、果胶酶和淀粉酶等多种生物酶,可以降解梗丝中的木聚糖以及果胶等物质,使木聚糖等转化为单糖,从而减少梗丝的木质气。

采用本发明所筛选的优势菌株来改善烟草梗丝原料的品质,所述工艺过程简单,反应条件温和;经过处理后,梗丝发酵后果胶的含量减少了8.2-50.3%,梗丝中木聚糖的含量减少了2.2-11.5%,刺激性明显减少,烟气变醇和,烟香增加,显著提高了梗丝的感官质量和可用性,进一步提高了梗丝的可用性。同时,该方法具有简单实用,成本低廉等特点,可望在工 业上推广应用。

具体实施方式

实施例1菌株筛选

本发明所述能够产果胶酶和木聚糖酶的冠突散囊菌菌株,是从广西梧州产的六堡茶中分离得到,具体包括如下步骤:

(1)利用富集培养基从六堡茶中分离微生物菌株,将六堡茶粉碎后加入富集培养基培养筛选,所述富集培养基为:1g K2HPO4·3H2O,0.5g MgSO4·7H2O,3g NH4NO3,32g NaCl,20g蔗糖,水1000mL,pH值6.0;

(2)所得获得的微生物菌液经平涂布法在平板分离培养基进行筛选,恒温培养后,挑选形态差异较大的菌落分别划线纯化,直至出现单菌落,获得菌株,保持,备用;所述平板分离培养基为:1g K2HPO4·3H2O,0.5g MgSO4·7H2O,3g NH4NO3,32g NaCl,20g蔗糖,15g琼脂粉,水1000mL,pH值6.0;

(3)将划线得到的菌株用复筛培养基筛选能够产生果胶酶和木聚糖酶的菌株,所述复筛培养基为:50g梗丝,1000mL水,pH值6.0,筛选得到一株性能较优的菌株,记为冠突散囊菌Eurotium cristatum 502,已于2016年4月18日保藏在中国典型培养物保藏中心,其简称为CCTCC,保藏编号为CCTCC NO:M2016204。保藏地址:湖北省武汉市武昌珞珈山,邮政编码430072。

将上述得到的冠突散囊菌Eurotium cristatum 502进行遗传稳定性考察:将每个菌株连续转接10代,每代均接入所述发酵培养基进行培养发酵(50g/L梗丝),三角瓶用八层纱布包裹,培养条件为发酵温度28℃,搅拌转速150rpm,于旋转式摇床恒温摇瓶发酵48小时,菌株显示了稳定的发酵性能。可见,该菌株的遗传性能较佳。

实施例2菌株的培养

本实施例所述冠突散囊菌Eurotium cristatum 502菌株的培养步骤为:

(1)种子培养:取1g K2HPO4·3H2O,0.5g MgSO4·7H2O,3g NH4NO3,32g NaCl,20g蔗糖,15g琼脂粉,加水1000mL配制培养基,pH值6.0,在无菌环境将冷冻保藏的菌种接种到培养基上,在28℃培养7天;

(2)摇瓶培养:取5g梗丝,加蒸馏水100mL配制发酵培养基,pH值6.0,高压蒸汽灭菌;摇瓶装液量为10-30v/v%,摇床转速为150rpm,在无菌环境用接种环从种子培养平板取一环孢子,接入发酵培养基中,在28℃培养48h,即可。

实施例3粗酶液制备

取实施例2中制得的发酵液,用8层无菌纱布过滤滤除菌株,得到滤液即为粗酶液。所得粗酶液气味芳香,经DNS(3,5-二硝基水杨酸)法检测,果胶酶活力达到460U/mL,木聚糖酶活力达到328U/mL。

实施例4

称取15g梗丝,另取实施例3制备的粗酶液1.5μg,用3.9mL蒸馏水稀释,装入微量喷雾器喷均匀喷洒到梗丝上,使梗丝的含水量达到30%,然后将梗丝放入30℃培养箱发酵24h。

发酵后经检测,梗丝中果胶的含量减少了6.2%,梗丝中木聚糖的含量减少了3.6%。梗丝的木质气减少,刺激性降低,烟气变醇和,烟香增加,感官质量明显改善。

实施例5

称取15g梗丝,另取实施例3制备的粗酶液7.5μg,用7mL蒸馏水稀释,装入微量喷雾器喷均匀喷洒到梗丝上,使梗丝的含水量达到40%,然后将梗丝放入30℃培养箱发酵36h。

发酵后经过检测,梗丝中果胶的含量减少了12.3%,梗丝中木聚糖的含量减少了5.4%。梗丝的木质气减少,刺激性降低,烟气变醇和,烟香增加,感官质量明显改善。

实施例6

称取15g梗丝,另取实施例3制备的粗酶液7.5μg,用0.1mol/L pH5.2的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液7mL稀释,使梗丝的含水量达到40%,装入微量喷雾器喷均匀喷洒到梗丝上,然后将梗丝放入35℃培养箱发酵24h。

发酵后经检测,梗丝中果胶的含量减少了16.9%,梗丝中木聚糖的含量减少了7.2%。梗丝的木质气减少,刺激性降低,烟气变醇和,烟香增加,感官质量明显改善。

实施例7

称取15g梗丝,另取实施例3制备的粗酶液15μg,用0.2mol/L pH5.2的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液11.4mL稀释,使梗丝的含水量达到50%,装入微量喷雾器喷均匀喷洒到梗丝上,然后将梗丝放入35℃培养箱发酵48h。

发酵后经检测,梗丝中果胶的含量减少了28.3%,梗丝中木聚糖的含量减少了10.3%。梗丝的木质气减少,刺激性降低,烟气变醇和,烟香增加,感官质量明显改善。

实施例8

称取15g梗丝,另取实施例3制备的粗酶液4.5μg,用0.1mol/L pH5.2的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液11.4mL稀释,装入微量喷雾器喷均匀喷洒到梗丝上,使梗丝的含水量达到50%,然后将梗丝放入40℃培养箱发酵12h。

发酵后经检测,梗丝中果胶的含量减少了10.3%,梗丝中木聚糖的含量减少了3.9%。梗丝的木质气减少,刺激性降低,烟气变醇和,烟香增加,感官质量明显改善。

实施例9

称取15g梗丝,另取实施例3制备的粗酶液75μg,用0.2mol/L pH5.2的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液11.4mL稀释,装入微量喷雾器喷均匀喷洒到梗丝上,使梗丝的含水量达到50%,然后将梗丝放入35℃培养箱发酵48h。

发酵后经检测,梗丝中果胶的含量减少了38.5%,梗丝中木聚糖的含量减少了12.8%。梗丝的木质气减少,刺激性降低,烟气变醇和,烟香增加,感官质量明显改善。

显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

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