基于烟草霉变相关研究进展

郭林青，马 丹，王君婷，马 林

（郑州轻工业大学食品与生物工程学院，河南郑州 450001）

烟叶的醇化过程是提高烟叶品质的重要步骤之一，随着目前我国烟草行业的迅速发展，其存储的规模和数量逐渐扩大，贮藏时间也相应延长。随之带来的就是在贮存过程中烟叶霉变问题，霉变之后的烟叶，不论是外观还是品质，都大大降低，使烟草失去使用价值。因此，行业内也在积极探寻降低烟叶霉变的方法和措施。通过查阅大量文献，针对烟草霉变的相关性研究进行总结和讨论，并对今后防治霉变发展方向进行展望，为更好地解决霉变问题提供理论支撑。

1 关于霉变形成的原因

1.1 温度、湿度和含水率影响

烟叶霉变的原因有很多，但是最主要的因素是在烟草加工贮存的过程中受到的外界霉菌污染、温度、湿度、烟叶含水率、含氧量等。研究表明，烟叶霉变的发生与烟叶的含水率密切相关[1]。就温度而言，烟叶贮藏期间的温度，更加适宜霉菌繁殖；另外当空气中的含氧量高于0.8%时，就能促使霉菌繁殖；当空气中的相对湿度超过75%时，由于烟叶的吸湿性，使得其含水量增加而造成霉变[2]。

1.2 烟叶自身的原因

烟叶中的霉菌生长必须有一定的营养成分，才能够促使霉变的生成。烟叶含有碳，如糖、淀粉、纤维素、果胶和有机酸。同时，烟叶中含有大量的蛋白质和核酸，也可以为霉菌提供能量[3]。此外，烟草中的植物碱是其生长的重要营养源之一，也进一步说明一些烟叶在烘烤过程中不完全灭活，从而导致烟叶在醇化过程发霉的主要原因[4]。霉菌在烟叶中摄取的物质除水外，还要通过霉菌分泌酶，将烟叶内部的结构破坏[5]。

1.3 其他外部因素

生产环境中存在一定量的细菌和真菌，其中微生物数量在掺配加香工序中存在最多，据了解，生产环境收集的烟末中微生物数量显著多于叶丝和梗丝，表明成品烟支在生产过程中存在着一定污染风险。此外，还有其他烟用辅料（卷烟纸、内衬纸等）所携带的微生物数量，以及仓储设施条件、管理人员是否妥善管理、烟叶的分等级放置等因素影响。有学者分析了包装方式、含水率、包装密封度和存放环境对霉变的影响，当烟丝含水率超过13%时，烟丝霉菌量明显增加，发生霉变的风险也随之增加；当成品烟支的包装密封度低于60 mm H2O时，样品中的微生物数量随着放置时间的延长而显著增加；当成品烟支样品在温度28℃，湿度80%环境下存放时，会引起霉菌的显著增加，但在温度和湿度相对较低的环境下，霉菌的数量不会显著增加；成品烟支不同包装方式可能引起细菌和酵母菌数量的差异，但对霉菌的数量无明显影响[6]。

2 霉变程度鉴定研究

对于霉变程度的鉴定研究，大致包括以下几个方面：①图像检测烟叶霉变程度的研究，如根据机器视觉和近红外光谱技术结合探索农产品的霉变检测技术，完成了烟叶图像采集及处理；提取了烟叶颜色特征值，并对其进行分析，建立基于颜色特征值的LDA烟叶霉变检测模型[7]。②显微镜观察，使用扫描电镜（SEM）、广角X-射线衍射仪（WAXD）和热重分析仪（TGA）比较了几种烟丝的表面形态、断面形态、结晶结构与热稳定性，运用SME进行烟丝表面形态、断面形态比较[8]。③通过感官评吸的方法进行检测，已有的研究大多针对的是方法的优化。比如，建立新型比较全面的评吸模式，运用灰色聚类法建立评吸人员的综合评吸水平指数，实现了对评吸人员的分组[9]；另有探索模糊综合评判，首先把对每一影响因素的程度和性质分为不同的等级，无论其模糊性如何，每个因素对变量值的影响可以通过对每个因子水平的一级模糊综合评估给出[10]；其次，有学者对不同产地再烤烟叶的内在化学成分和感官评价品质进行了研究和评价，并分析了两者之间的相关性。通过分析得出各种评吸指标与内在成分的相互关系[11]。

3 霉变烟叶的主要化学成分检测技术及方法探究

针对霉变后烟叶内在成分的检测技术，相关研究较多，大致可以分为以下几种：①利用近红外技术检测特定成分，如采用近红外光谱技术建立并验证麦角甾醇的定量预测模型，建立GBA算法，对基础光谱数据进行特征波长的筛选，并建立PLS-DA判别模型。将该模型应用于烟叶样品的识别，准确率高达95.79%[12]。②利用二氧化碳技术检测，采用储量有害生物检测仪，结合菌落计数法等检测技术，对粮食自身呼吸和微生物活动的特点进行探索，以得出粮食呼吸和微生物活动分别产生二氧化碳气体的特点[13]。③氨基酸分析仪法测定霉变烟叶中游离氨基酸具体含量，同时将氨基酸的含量变化归为两大类：即绝对含量增加和绝对含量降低[14]。④采用GC-MS技术进行霉变前后烟支挥发性成分含量的变化，以此作为鉴定是否霉变的指标。有研究得出，将霉变前后对比得到变化程度较大的物质，再利用这几种物质含量变化建立模型，进而推断是否霉变[15]。

4 防霉制剂相关研究

4.1 化学防治

目前运用最多的防治技术就是化学防治，它所运用的试剂也是多种多样。食品中最常见的防霉制剂有苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、丙酸等，但是作用机理太小，而且高温后，可能会产生有害气体[16]。因此，仅仅停留在以前的防霉制剂的研究，已经满足不了现代社会发展的需求和人们对健康的重视。

为此，许多研究者开始转向其他毒副作用更小、效果更好的化学防治制剂。杨建卿等人[17]指出富马酸二甲酯对烟叶中霉菌的抑制作用最强。有研究人员选取4种防霉剂75%达科宁、40%核星、98%康茁灵、100%富马酸二甲酯进行毒理和防霉试验。结果表明，通过生物测定，40%核星的抑菌谱和抑菌效果最好，富马酸二甲酯为第二。康茁灵也是安全高效的生物防霉剂[18]。刘辉等人[19]使用有机酸霉菌抑制剂KMC-LF2对玉米进行防霉试验，得其具有良好的防霉效果。

4.2 物理防治

仓储过程中也运用到许多物理防治技术，主要包括控制环境温度、低温通风贮存、封闭隔氧贮藏、气调、辐射控制、激光及微波防治技术等。其中，气调法是通过调控贮烟环境空气组分的比例，国外有研究者将烟叶贮藏环境中二氧化碳、氧气和氮气比例控制为65∶8∶27，对片烟的霉变问题起到了较好的控制；低温通风贮存法是通过控制仓储环境低温并与通风结合，使烟叶含水率保持在安全范围内[20]。辐射防霉，使用60钴γ射线进行卷烟辐照防霉，可达到长期贮藏的目的[21]。近年来，也有研究微波技术防治，曾淑薇等人[22]研究脉冲微波对大米害虫米象和寄生曲霉致死率、米温、大米的碎米率和爆腰率及其感官品质的影响。结果表明，脉冲微波强度增加，米象和寄生曲霉致死率随之升高，虫卵孵化率显著降低，感官品质基本不变，米温逐渐升高，碎米率和爆腰率也随之升高。

4.3 生物防治

生物防治，主要是从原料着手，从根源防治。①培养优势菌株或者将分离得到的优势菌株混合配制成生物制剂，如朱大恒等人[23]将分离出的优势菌株混合制成生物制剂（TFA），结果表明TFA可以加速烤烟的发酵，提高发酵烟叶品质，抑制霉菌的生长。②运用生物制剂，赵文姬[24]研究了分离细菌，同时测定所分离得到的优质细菌对霉变菌的拮抗作用，最终得到从烟叶表面分离的拮抗细菌对霉变菌的拮抗作用更强。③针对有益微生物进行研究，通过利用有益微生物对病原物的不利作用，来减少病原物的数量和削弱其致病性。烟叶上的一些酵母菌，可以通过诱导宿主产生具有抑菌作用的物质；也可以诱导产生几丁酶、葡聚糖酶和其他酶类，从而分解病原菌的细胞壁抑制病原菌的生长[25]。

4.4 天然产物防治

所谓天然产物防治，就是从植物或者动物中提取一些有益于抑制微生物生长的物质。如酸溶解壳聚糖和水溶解羧甲基壳聚糖对烟草霉变微生物都具有抑制作用[26]。陈伟畅[27]对10种植物的抑菌进行研究，金银花、墨旱莲、生姜和半枝莲水提取物和醇提取物对青霉有很好的抑制作用。陈筱琴等人[28]针对抗霉多维素对多种食品和培养基的防霉、抑菌作用进行了研究，得出含有抗霉多维素的食品和培养基能够很好地抑制霉菌生长。

5 结语

针对烟草霉变的研究很多，但是实际运用到仓储中的技术方法少之又少，主要通过对烟叶霉变原因进行分析，进而对检测霉变成分的技术和方法进行探究，最后综述霉变防治技术的研究进展，为烟草霉变的防治提供研究方向。

目前，关于霉变烟叶中化学成分含量的研究大多数仅仅还停留在总氮、总糖和一些挥发性成分的大体含量检测，针对烟草霉变的定量研究还没有成熟的方向和思路。针对粮食及其他物质的霉变研究，虽然也没有什么定量判断依据，但是有很多值得学习的方向和技术。由此，针对烟草霉变前后某些或者某种物质的变化的定量研究，可以作为以后的研究方向。由于霉变受多种因素影响，单单测定某种物质的含量范围缺乏说服性，因此应该以多种化合物共同检测，综合数据进行分析，结合之前的定性判断，从而能够得到一个安全、可靠、运用性强的一套针对烟叶是否霉变的定性、定量指标。