李 倩，蘇 揚，王 毅，馬永凱，季秀玲，魏云林，*

（1.昆明理工大學生物工程技術研究中心，云南昆明650500；2.紅塔（煙草）集團有限責任公司技術中心，云南玉溪653100）

煙葉的自然醇化或人工發(fā)酵是提高煙葉燃吸品質和可用性的重要環(huán)節(jié)之一，為了達到加工品質，一般必須儲存1～2年的時間[1]。由于煙葉吸濕性強，而煙葉中又含有微生物生長所需要的各種營養(yǎng)物質，如葡萄糖、蛋白質、有機酸、煙堿等，一旦條件適宜，煙葉極易滋生各種微生物而發(fā)生霉變[2]，而煙葉霉變后，其內含物會被迅速分解，正常的結構遭到破壞，失去使用價值，造成重大經濟損失[3]。有關煙葉防霉技術的相關報道較少，目前常見的防霉方法是采用化學防霉劑[4]，但涉及安全問題，很難找到高效低毒的防霉劑。近年人們也嘗試過輻射防霉、臭氧防霉等技術，但這些技術均不同程度存在不利于環(huán)境安全、影響煙葉醇化和外觀品質等問題[5]。目前研究表明，環(huán)境濕度和煙葉含水率是影響煙葉霉變的關鍵因素，在潮濕、高溫或無氧等條件下進行發(fā)酵時，煙葉中的微生物主要是霉菌[6-8]。由此可知，嚴格控制煙葉含水率并及時殺滅霉菌才是防止煙葉霉變的根本方法。微波技術作為一種新型技術，具有較為理想的殺菌作用，目前已在各類食品工業(yè)中得到應用[9-10]。微波殺菌具有加熱時間短、殺菌均勻、食品營養(yǎng)成分和風味物質破壞和損失少等特點，既能殺滅各種細菌，又能防止其貯藏過程中的霉變[11]。目前的研究表明，微波殺菌的原理在于由微波產生的溫度場熱效應和電磁場非熱效應均能殺菌[12]。本實驗研究了各微波條件對煙葉含水率的控制及霉菌的殺滅效果，同時探討了微波在煙葉存儲、加工過程中防霉的工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

烤煙KC3F 產自云南玉溪，品種為K326，年限為2009年，等級為C3F即中部桔黃三級，簡寫為KC3F，由云南玉溪紅塔集團技術中心提供。

P8023CTL-K4型微波爐 額定輸出功率1300W，微波輸出功率800W，微波頻率2450MHz，廣東順德市格蘭仕電器實業(yè)有限公司；KBF240型恒溫恒濕箱、KB240型恒溫精密培養(yǎng)箱、FED400型熱風循環(huán)式精密烘箱 德國Binder公司；HV-110型高壓滅菌器 日本Hirayama公司；36100-24型超凈工作臺 美國Labconco公司；恒溫搖床CERTOMAT○RBS-T 德國B.Braun公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 煙葉水分測定 按照YC/T31 1996《煙草及煙草制品試樣的制備和水分測定烘箱法》執(zhí)行。

1.2.2 煙葉中霉菌數(shù)測定 在無菌條件下，稱取煙樣25.0g，加入到裝有225mL滅菌生理鹽水的三角瓶中，放在200r/min的搖床上振蕩30min，充分洗下霉菌孢子，制成1∶10的稀釋液；再吸取l0mL 10-1稀釋液到90mL滅菌生理鹽水中，制成10-2稀釋液，如此繼續(xù)，再分別制成10-3、l0-4、l0-5等適宜的稀釋度。每一個稀釋度分別取2×1mL加入2個培養(yǎng)皿中，然后分別傾注約15mL 50～60℃孟加拉紅培養(yǎng)基混勻制成平板，（28±1）℃培養(yǎng)2～5d，計數(shù)生長的霉菌菌落數(shù)。

殺菌效果即殺菌率的計算方法采用如下公式：

殺菌率（%）=（No-Nt）/No×100

式中，No-初始菌數(shù)；Nt-處理后殘存活菌數(shù)。

1.2.3 微波處理效果的單因素實驗

1.2.3.1 微波作用功率的篩選 稱取50g含水率為25.47%的煙樣共5份，分別置于滅菌干燥的直徑18cm的培養(yǎng)皿中，均勻鋪開置于微波爐中，設定功率為160、320、480、640、800W，即輸出總功率的20%、40%、60%、80%、100%；處理90s，重復三次通過比較含水率和殺菌率來確定合適的處理功率。

1.2.3.2 微波處理時間的篩選 稱取50g含水率為25.47%的煙樣共5份，放人微波爐中，在相同微波功率條件（800W）下，設定微波處理時間為30、60、90、120、150s，重復三次，以確定合適的微波作用時間。

1.2.3.3 不同物料量的篩選 選取含水率為25.47%的煙樣，分別稱取25、50、75、100、125g，在相同的微波功率（800W）條件下和相同作用時間（90s）下進行微波殺菌處理，重復三次，以確定合適的物料用量。

1.2.4 微波處理效果的正交實驗 選取微波功率、微波處理時間、物料量三個因素，每個因素三個水平，以煙葉含水率和殺菌率作為觀察指標，采用L9（33）表進行正交實驗，對微波作用條件進行優(yōu)化。

表1 微波處理煙葉條件的因素水平表Table 1 Factors and levels of tobacco by microwave heating

1.2.5 煙葉品質評定 稱取一份正常含水率（12.43%）的KC3F煙樣以及稱取3份含水率較高（25.26%）的KC3F煙樣，每份100g，分別均勻放置于潔凈的烘盤中，并做如下處理：

對照樣品1：正常水分（12.43%）煙葉，不作微波處理。

對照樣品2：高水分（25.26%）煙葉，不作微波處理。

處理1：高水分（25.26%）煙葉，最佳微波工藝（800W，120s）處理。

處理2：高水分（25.26%）煙葉，800W，135s處理。

將以上處理完畢的四個樣品分別制成煙支，放入溫度為20℃，相對濕度為50%的恒溫恒濕箱中，平衡24h后取出并將其切成煙絲制成煙支，由紅塔集團技術中心專業(yè)評吸人員按評吸標準DB53/T 128-2006《玉溪優(yōu)質烤煙單料煙感官質量評吸方法》對煙葉品質進行評定。

1.2.6 微波作用后防霉效果觀察 選取含水量分別為12.43%、25.47%和31.19%的3種樣品，編號為a、b、c，分別稱取各兩份，每份100g，其中一組不用微波處理作為對照實驗，另外一組用最佳微波條件（800W、120s、100g）處理，處理完畢后分別放置于干凈培養(yǎng)皿中且敞開皿口放入室溫條件下，觀察霉變時間。

2 結果與討論

2.1 不同微波功率對煙葉含水率和霉菌總數(shù)的影響

相同處理時間（90s）下，不同微波輸出功率對殺菌煙葉含水率和殺菌率的影響見表2。

表2 微波處理功率對煙葉含水率和霉菌數(shù)量的影響Table 2 Effect of microwave output power on the tobacco moisture and molds count

由表2可看出，隨著微波功率的增加，煙葉含水率逐漸降低；微波功率對煙葉殺菌效果有著顯著影響，功率小于480W時，霉菌總數(shù)逐漸減少，當功率達到640W時，霉菌數(shù)量開始驟減，800W時，殺菌率可達99.07%；因此選定480、640、800W作為下一步正交優(yōu)化實驗的水平值。

2.2 不同微波作用時間對煙葉含水率和霉菌總數(shù)的影響

800W功率下，不同作用時間對殺菌煙葉含水率和殺菌率的影響見表3。

由表3可以看出，微波作用時間對煙葉含水率降低有顯著效果，并且隨著微波處理間延長，煙葉的含水率迅速降低，90s后煙葉含水率即可降到正常水分，即按國家準GB/T 23220-2008《煙葉儲存保管辦法》規(guī)定，煙葉正常含水率需≤13%；800W功率條件下，霉菌存活總數(shù)隨微波作用時間的延長而降低；30～90s內霉菌總數(shù)逐漸降低，90～120s內活菌總數(shù)急速下降，到達120s時可將50g煙葉中霉菌全部殺滅，150s雖然殺菌效果很好，但導致了煙葉出現(xiàn)了局部焦糊現(xiàn)象，這可能是由于煙葉中水分含量太低，而加熱時間過長使煙葉局部過熱而導致。因此在進一步優(yōu)化處理參數(shù)時選擇殺菌時間60、90、120s。

表3 微波處理時間對煙葉含水率和霉菌數(shù)量的影響Table 3 Effect of microwave heating time on the tobacco moisture and molds count

2.3 物料量對微波殺菌效果的影響

由于物料量的不同會使得堆放厚度不同，從而會直接影響到煙葉的含水率和殺菌率，因此也將其歸為影響因素之一。物料量對殺菌煙葉含水率和殺菌效果的影響見表4。

表4 物料量對微波處理效果的影響Table 4 Effect of material dosage on microwave heating

從表4可以看出，微波對煙葉含水率的作用效果隨物料量的增加而降低，當物料量在50～100g內煙葉含水率均可達到標準要求，而大于100g時則水分超標；物料量對殺菌效果的影響相對比較復雜。其中煙葉量為25g時的殺菌效果相對較差，這可能是因為物料量較少，微波殺菌時煙葉中水分快速蒸發(fā)，使其含水量過低，可吸收的微波能減少，而水分含量對殺菌效果影響是比較大的，水分的存在能明顯提高殺菌效果[13]；物料量為75g和100g時，霉菌均可全部被殺滅，而當物料重量大于100g，殺菌效果也不好。故選50、75、100g作為正交優(yōu)化實驗水平值。

2.4 正交實驗

從單因素實驗中可知，影響微波殺菌實驗的主要因素有微波功率和滅菌時間。另外，物料重量的多少對前二者因素的作用效果也有直接影響，因此選擇物料量50、75、100g，功率480、640、800W，作用時間60、90、120s進行正交實驗。正交實驗方案及結果見表5，結果分析見表6。

表5 微波處理煙葉條件的L9（33）正交實驗結果Table 5 Orthogonal test design and the results of microwave on tobacco

表6 方差分析結果Table 6 Analysis of variance

根據(jù)正交實驗結果，含水率最低和殺菌率最高的組合均為A3B3C3，因此，選擇功率800W，時間120s，物料量100g為最佳組合；極差結果顯示，在含水率的控制效果中三者因素作用強弱為：微波處理時間＞微波功率＞物料量；而對于殺菌效果作用強弱則是：微波功率＞微波處理時間＞物料量，且由方差分析可知，微波功率對殺菌效果的影響為極顯著（p＜0.01），而對含水率影響效果為顯著（p＜0.05），這與相關微波技術的研究報道結果相一致[14]。微波處理時間對含水率影響為極顯著，而對殺菌效果影響為顯著，這可能是加熱時間越長，水分蒸發(fā)越多的緣故；而物料量對殺菌效果和含水率影響均不顯著。

2.5 微波處理對煙葉品質的影響

由于在實際生產應用中，煙葉的感官質量是煙葉價值的決定性因素，因此在考慮殺滅霉菌的同時還需要兼顧煙葉的品質。評吸結果見表7。

表7 感官品質評吸結果（分）Table 7 The evaluation results of organoleptic quality of the tobacco（score）

由表7可看出，對照2即高水分煙葉品質較對照1正常水分的煙葉品質有明顯下降，主要體現(xiàn)在香韻的清甜度、香氣量及濃度的降低；而經過最佳微波條件處理過的煙葉即處理1其品質較對照2有明顯的提高且接近于對照1的煙葉，主要表現(xiàn)為其香韻增加及濃度的回升，且香氣量增加，但香氣質不如對照1；另外，經800W、135s微波處理即處理2的煙葉品質由于煙氣不清晰，枯焦程度較重、回味較苦而大大影響了煙葉品質。

2.6 微波處理后的煙葉防霉效果

微波作用后的煙葉防霉效果見表8。從表8可知，經微波處理后的煙葉和處理前比較，處理前由于煙葉含水率較高且含有大量霉菌，導致煙葉在較短時間內就發(fā)生霉變，當煙葉含水率達到或超過31.19%時，煙葉5d即可發(fā)生霉變，而經微波處理后其含水率可迅速下降到12.56%，達到標準水分要求，且霉菌基本都被殺滅，40d后仍未有霉變發(fā)生，由此可知經微波處理能快速、有效地阻止含水率偏高的煙葉發(fā)生霉變。

表8 微波處理前后煙葉霉變的比較Table 8 The tobacco moulds comparison before and after the microwave treatment

3 結論

3.1 單因素正交實驗研究結果表明，利用微波對煙葉尤其是含水率偏高的煙葉進行霉變控制是可行的，影響煙葉微波殺菌效果的主要因素是微波功率和殺菌時間，且二者與殺菌效果成正比關系。

3.2 以殺菌率和含水率為考察指標，采用正交實驗所得的煙葉最佳微波殺菌工藝條件為：微波功率800W，微波處理時間120s，物料量100g。

3.3 微波處理前后的煙葉品質評吸研究表明，經最佳微波條件處理后煙葉較處理前相比，煙葉品質得到明顯改善。微波功率800W，微波處理時間超過135s時則會對煙葉品質造成不良影響。由此可見，利用微波進行煙葉霉變控制，掌控好微波作用時間是關鍵。

3.4 微波處理前后的煙葉霉變時間研究結果表明，高水分煙葉在較短的時間內即發(fā)生霉變，而經微波處理后的煙葉40d后仍未發(fā)生霉變，因此可知，利用微波進行煙葉防霉有較好的效果。

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