烤煙調制前后微生物數量和種群的變化

宋朝鵬,賀 帆,王建安,劉東洋,宮長榮

(河南農業大學 煙草學院,河南 鄭州 450002)

煙葉微生物的活動對烤煙調制過程和煙葉品質的形成有重要影響[1]。調制過程的高溫高濕環境能使煙葉微生物以幾個數量級的幅度提高或降低反應速度,從而影響煙葉內含物質的轉化[2]。近年來,眾多科研工作者已在此領域開展了廣泛的研究,特別是在調制階段利用微生物來降解煙堿和煙草特有亞硝胺 (TSNA)含量、改善煙葉質量方面取得了較大進展[3-10]。而有關烤煙調制期間微生物數量和種群變化方面的研究還不是很多[1-2]。我們通過分離鑒定調制前后煙葉微生物數量和種群的動態變化,旨在探討其變化規律,為微生物制劑在烤煙調制期間的應用提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 樣品來源

本研究于 2007-2008年在河南省襄城縣進行。供試品種為NC89,試驗田土壤肥力中等,規范化栽培管理,以中部葉 (第 11～12位葉)為試驗材料,煙葉成熟時采收,采用半葉法,按烤煙 3段式烘烤工藝操作。

1.2 培養基

細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基,霉菌采用馬丁氏培養基,放線菌采用高氏 1號培養基[11]。

1.3 微生物的分離鑒定

葉面分離細菌、霉菌、放線菌;葉內分離細菌。葉面微生物分離與計數方法參照文獻 [11],內生細菌的分離參照雷麗萍等[12]的方法,微生物鑒定參照中國科學院微生物研究所等[13-16]的方法。

2 結果與分析

2.1 烤煙調制前后微生物數量的變化

煙葉是一個復雜的微生態系統,包含著不同的微生物,它們不僅存在于煙葉的外部表面,也存在于煙葉的內部組織[17]。由表 1可知,成熟的鮮煙無論葉內還是葉面,微生物數量都很多,其中內生細菌的數量明顯高于葉面,是葉面細菌的 1.86倍。葉面霉菌數量低于細菌數量,鮮煙中尤其明顯,初烤后比例有所上升。

表1 烤煙調制前后微生物數量的變化

調制前期,煙葉內充足的水分、養分,外界適宜的溫度等為微生物的生長提供了有利條件;隨著調制的進行,煙葉中水分逐漸散失,濕度逐漸降低,制約了煙葉中細菌的生長,細菌量呈現出降低的趨勢[6]。由表 1可知,調制后葉內細菌減少了99.99%,葉面細菌減少了 99.97%,霉菌減少了99.02%。

2.2 烤煙調制前后微生物種群的變化

成熟的鮮煙中微生物數量較多,經過調制的高溫高濕環境,一些不耐高溫的微生物大量死亡,致使煙葉微生物優勢種群發生了變化,部分鮮煙中的弱勢菌種就轉變成為優勢菌種。由表 2、圖 1、表3可知,成熟的鮮煙中,葉內優勢菌為兼性厭氧的鄰單胞菌屬、堅強芽孢桿菌;而葉面優勢菌為嚴格好氧的不動細菌屬、黃單胞菌屬等。調制后,葉內以兼性厭氧的氣單胞菌屬為優勢菌,葉面則為兼性厭氧的歐文氏細菌屬。

調制前后煙葉霉菌優勢菌落變化不大,仍以曲霉、青霉為主。放線菌在整個分離過程中沒有發現。

表2 烤煙調制前后微生物種群的變化

圖1 烤煙調制前后微生物顯微照相形態特征

表3 烤煙調制后優勢菌種形態和部分生理試驗結果

3 小結與討論

研究表明,在成熟的鮮煙中,微生物數量較多,且葉內細菌數量高于葉面。調制后,微生物數量大幅度減少,同時,煙葉的優勢菌種也發生較大變化。歐文氏菌屬、鄰單胞菌屬、氣單胞菌屬細菌作為內生細菌在調制前后一直存在,這些優勢菌在適宜的環境中能產生胞外酶[18],對糖類、淀粉、蛋白質、果膠質的降解和硝酸鹽到亞硝酸鹽的轉化有重要作用,說明通過調制過程外加微生物制劑調控煙葉烘烤質量是可行的,前人的研究也證明了這一點[3,7]。

雖然霉菌對煙葉質量有不利影響,在成熟的鮮煙中含量也較多,但調制前霉菌常以未發育的孢子形式存在,對活體煙葉影響不大[19]。調制后霉菌數量甚微,說明霉菌對煙葉質量的影響遠不如細菌。放線菌在調制前后一直沒有分離出來,由此推測放線菌對煙葉的作用可能也不大。這與張樹堂等[1]的研究結論不盡一致,具體原因和機理還需要深入研究。另外,如何根據烤煙調制期間微生物數量和種群的動態變化規律,采用恰當的生物工程技術手段,調控煙葉質量的形成也是今后研究的重點。

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