一種降解煙草梗絲果膠和纖維素的真菌及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明為一種降解煙草梗絲果膠和纖維素的真菌及其應(yīng)用，公開了一株微生物菌株及其應(yīng)用，具體涉及一種塔賓曲霉Aspergillus tubingensis GYC501，CCTCC NO：M2014425及其在煙草中的應(yīng)用，屬于生物工程領(lǐng)域。本發(fā)明所公開的菌株其粗酶液可以降解梗絲中的果膠和纖維素，增加梗絲的煙香。按梗絲重量的0.01％?0.5％稱取該菌株的粗酶液用無菌蒸餾水或者0.1?0.2mol/L pH5.2的檸檬酸?檸檬酸鈉緩沖液進(jìn)行稀釋，將稀釋后的發(fā)酵液均勻噴灑到梗絲中，使梗絲的含水量達(dá)到30?40％，然后將梗絲置于30?40℃條件下發(fā)酵12?48小時(shí)。梗絲發(fā)酵后果膠的含量減少了8.2?50.3％，梗絲中纖維素的含量減少了2.2?11.5％，梗絲的木質(zhì)氣減少，刺激性降低，煙氣變醇和，煙香增加，顯著提高了梗絲的感官質(zhì)量和可用性。CCTCC NO：M201442520140917
【專利說明】
一種降解煙草梗絲果膠和纖維素的真菌及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一株微生物菌株及其應(yīng)用，具體涉及一種塔賓曲霉Aspergi I Iustubingensis GYC501及其在煙草中的應(yīng)用，屬于微生物應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]煙梗作為煙草原料的一種，是目前卷煙生產(chǎn)企業(yè)無法完全消化的低質(zhì)原料，但又是一種富含多種化學(xué)成分包括多種有效天然成分的自然資源。煙梗目前主要用于制備成梗絲以及煙草薄片，然后再將梗絲和薄片攙兌到葉組中，用于卷煙的生產(chǎn)。
[0003]梗絲在卷煙配方中起著重要的作用，是減害降焦的主要手段之一。一方面，梗絲能降低卷煙焦油、煙堿和CO等有害成分的含量，從而降低卷煙的危害；另一方面，梗絲能提高煙絲的填充值，降低卷煙的單箱耗絲量，從而降低生產(chǎn)成本。由于梗絲中的細(xì)胞壁物質(zhì)(果膠、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等)含量較多而香味物質(zhì)含量很少，感官品質(zhì)存在刺激性大、雜氣重、香氣質(zhì)量較差的缺點(diǎn)，在形態(tài)及色澤方面與葉絲也存在著較大差異。因此，梗絲更多的是使用在低檔卷煙中，在高檔卷煙中不使用或用量很少，在卷煙中的摻配比例也比較低，導(dǎo)致每年都有大量煙梗廢棄。隨著減害降焦工作的不斷推進(jìn)，對(duì)梗絲的需求量越來越大，對(duì)梗絲的質(zhì)量要求也越來越高，改善梗絲的質(zhì)量具有重要的意義。
[0004]近年來，為了提高梗絲的質(zhì)量，許多科技人員從工藝技術(shù)、化學(xué)方法以及生物方法等不同角度對(duì)梗絲進(jìn)行了研究。其中，生物方法由于反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)專一以及成本低等特點(diǎn)而備受關(guān)注，成為提高梗絲質(zhì)量研究的重要研究方向。從自然界篩選能有效降解煙梗細(xì)胞壁物質(zhì)的微生物，利用微生物產(chǎn)生的酶處理煙梗，降解其中的大分子物質(zhì)，能一定程度上提高煙?？诟校哂袕V闊應(yīng)用前景。
[0005]纖維素和果膠是梗絲兩種主要的細(xì)胞壁成分，能使梗絲在燃燒過程中產(chǎn)生木質(zhì)氣，嚴(yán)重影響梗絲的質(zhì)量。特別是果膠，是梗絲產(chǎn)生木質(zhì)氣的主要原因之一。本發(fā)明從廣西梧州六堡茶中篩選出一株優(yōu)勢菌株，經(jīng)鑒定為塔賓曲霉。該菌株在發(fā)酵過程中可以產(chǎn)生特殊的香氣，能分泌纖維素酶和果膠酶等生物酶，降解梗絲中的果膠、纖維素等物質(zhì)，從而減少梗絲的木質(zhì)氣，增加梗絲的香氣，大大提高了梗絲的質(zhì)量和可用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種降解煙草梗絲細(xì)胞壁物質(zhì)的產(chǎn)香真菌塔賓曲霉Aspergillus tubingensis GYC501，保藏號(hào)為CCTCC N0:M2014425，及其相應(yīng)的培養(yǎng)條件并公開一種利用微生物發(fā)酵降解梗絲中的果膠和纖維素提高梗絲可用性的方法。
[0007]本發(fā)明通過如下方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種微生物菌株，其特征在于:它為塔賓曲霉Aspergillus tubingensis GYC501，保藏號(hào)為CCTCC N0:M2014425;具紅褐至褐黑色的菌落，較長的分生孢梗莖和較小的分生孢子。菌落在查氏酵母膏瓊脂上生長很快，25°C7天直徑65-70mm，平坦，在邊緣有時(shí)具白色的菌絲體;質(zhì)地絲絨狀;分生孢子結(jié)構(gòu)大量，淡褐至褐黑色;無滲出液;菌落反面淡黃褐色至黃褐色。菌落在麥芽汁瓊脂上生長最快，25 0C 7天直徑70-75mm;平坦;質(zhì)地絲絨狀，具少量的不育性過度生長;分生孢子結(jié)構(gòu)大量，淡褐色褐黑色;無滲出液;菌落反面黃褐色。
[0009]所述菌株通過如下途徑獲得:
[0010]首先利用富集培養(yǎng)基從廣西梧州產(chǎn)的六堡茶中分離出微生物菌株；
[0011]其次將獲得的微生物菌株用平板分離培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，獲得真菌菌株；
[0012]然后將得到的菌株用復(fù)篩培養(yǎng)基篩選能夠產(chǎn)生果膠酶和纖維素酶的菌株，即塔賓曲霉Aspergillus tubingensis GYC501。
[0013]所述富集培養(yǎng)基為:IgK2HPO4.3H20,0.5g MgSO4.7H20,3g NH4NO3,32g NaCl，20g蔗糖，水 1000mL，pH值7.0。
[0014]所述平板分離培養(yǎng)基為:IgK2HPO4.3H20,0.5g MgSO4.7H20,3g NH4NO3,32gNaCl，20g蔗糖，15g瓊脂粉，水 1000mL。
[0015]所述復(fù)篩培養(yǎng)基為:50g梗絲，100mL水。
[0016]所述菌株的培養(yǎng)步驟為:
[0017]1、種子培養(yǎng):Ig K2HPO4.3H20，0.5g MgSO4.7H20，3g NH4NO3,32g NaCl，20g蔗糖，15g瓊脂粉，水1000mL，在無菌環(huán)境將冷凍保藏的菌種接種到培養(yǎng)基上，在28°C培養(yǎng)7天。
[0018]2、搖瓶培養(yǎng):5g梗絲，加蒸餾水10mL，高壓蒸汽滅菌;搖瓶裝液量為10?30v/v%，搖床轉(zhuǎn)速為150rpm，在無菌環(huán)境用接種環(huán)從種子培養(yǎng)平板取一環(huán)孢子，接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，在28°C培養(yǎng)48h。
[0019]3、粗酶液的制備:將搖瓶培養(yǎng)好的發(fā)酵液用8層無菌紗布過濾，得到濾液即為粗酶液。
[0020]所述梗絲的發(fā)酵方法為:
[0021 ]按梗絲重量的0.01 %-0.5%稱取該菌株的粗酶液用無菌蒸餾水或者0.1-0.2mol/L pH5.2的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液進(jìn)行稀釋，將稀釋后的發(fā)酵液均勻噴灑到梗絲中，使梗絲的含水量達(dá)到30-40%，然后將梗絲置于30-40°C條件下發(fā)酵12-48小時(shí)。梗絲發(fā)酵后果膠的含量減少了 8.2-50.3%,梗絲中纖維素的含量減少了 2.2-11.5 %，梗絲的木質(zhì)氣減少，刺激性降低，煙氣變醇和，煙香增加，顯著提高了梗絲的感官質(zhì)量和可用性。
[0022]已于2014年9月17日保藏在中國典型培養(yǎng)物保藏中心，其簡稱為CCTCC，保藏編號(hào)為CCTCC N0:M2014425。保藏地址:湖北省武漢市武昌珞珈山，郵政編碼430072。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0024]采用本發(fā)明來改善梗絲原料的品質(zhì)，工藝過程簡單，反應(yīng)條件溫和;經(jīng)過處理后，梗絲的果膠含量降低，刺激性明顯減少，煙氣柔和，煙香增加，梗絲的可用性明顯提高。該方法具有簡單實(shí)用，成本低廉等特點(diǎn)，可望在工業(yè)上推廣應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但對(duì)本發(fā)明沒有限制。
[0026]實(shí)施例1
[0027]種子培養(yǎng):IgK2HPO4.3H20，0.5g MgSO4.7H20，3g NH4NO3,32g NaCl，20g蔗糖，15g瓊脂粉，水1000mL，在無菌環(huán)境將冷凍保藏的菌種接種到培養(yǎng)基上，在28°C培養(yǎng)7天。
[0028]搖瓶培養(yǎng):5g梗絲，加蒸餾水10mL，高壓蒸汽滅菌;搖瓶裝液量為10-30v/v%，搖床轉(zhuǎn)速為150rpm，在無菌環(huán)境用接種環(huán)從種子培養(yǎng)平板取一環(huán)孢子，接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，在28°C 培養(yǎng) 48h。
[0029]粗酶液的制備:將搖瓶培養(yǎng)好的發(fā)酵液用8層無菌紗布過濾，得到濾液即為粗酶液。粗酶液氣味芳香，果膠酶活力達(dá)到471U/mL，纖維素酶活力達(dá)到218U/mL。
[0030]實(shí)施例2
[0031 ] 稱取15g梗絲，取實(shí)施例1制備的粗酶液1.5yg用3.9mL蒸餾水稀釋，裝入微量噴霧器噴均勻噴灑到梗絲上，使梗絲的含水量達(dá)到30%，然后將梗絲放入30°C培養(yǎng)箱發(fā)酵24h。經(jīng)過發(fā)酵后，梗絲中果膠的含量減少了 8.2%，梗絲中纖維素的含量減少了 2.2%，梗絲的木質(zhì)氣減少，刺激性降低，煙氣變醇和，煙香增加，感官質(zhì)量明顯改善。
[0032]實(shí)施例3
[0033]稱取15g梗絲，取實(shí)施例1制備的粗酶液7.5yg用7mL蒸餾水稀釋，裝入微量噴霧器噴均勻噴灑到梗絲上，使梗絲的含水量達(dá)到40%，然后將梗絲放入30°C培養(yǎng)箱發(fā)酵36h。經(jīng)過發(fā)酵后，梗絲中果膠的含量減少了 11.3%，梗絲中纖維素的含量減少了 3.6%，梗絲的木質(zhì)氣減少，刺激性降低，煙氣變醇和，煙香增加，感官質(zhì)量明顯改善。
[0034]實(shí)施例4
[0035]稱取15g梗絲，取實(shí)施例1制備的粗酶液7.5yg用0.lmol/L pH5.2的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液7mL稀釋，使梗絲的含水量達(dá)到40%，裝入微量噴霧器噴均勻噴灑到梗絲上，然后將梗絲放入35°C培養(yǎng)箱發(fā)酵24h。經(jīng)過發(fā)酵后，梗絲中果膠的含量減少了23.9%，梗絲中纖維素的含量減少了 5.4 %，梗絲的木質(zhì)氣減少，刺激性降低，煙氣變醇和，煙香增加，感官質(zhì)量明顯改善。
[0036]實(shí)施例5
[0037]稱取15g梗絲，取實(shí)施例1制備的粗酶液15yg用0.2moI/L pH5.2的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液11.4mL稀釋，使梗絲的含水量達(dá)到50%，裝入微量噴霧器噴均勻噴灑到梗絲上，然后將梗絲放入35°C培養(yǎng)箱發(fā)酵48h。經(jīng)過發(fā)酵后，梗絲中果膠的含量減少了 38.3%，梗絲中纖維素的含量減少了8.3%，梗絲的木質(zhì)氣減少，刺激性降低，煙氣變醇和，煙香增加，感官質(zhì)量明顯改善。
[0038]實(shí)施例6
[0039]稱取15g梗絲，取實(shí)施例1制備的粗酶液4.5yg用0.lmol/L pH5.2的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液11.4mL稀釋，裝入微量噴霧器噴均勻噴灑到梗絲上，使梗絲的含水量達(dá)到50%，然后將梗絲放入40°C培養(yǎng)箱發(fā)酵12h。經(jīng)過發(fā)酵后，梗絲中果膠的含量減少了 11.6%，梗絲中纖維素的含量減少了 3.9%，梗絲的木質(zhì)氣減少，刺激性降低，煙氣變醇和，煙香增加，感官質(zhì)量明顯改善。
[0040]實(shí)施例7
[0041 ]稱取15g梗絲，取實(shí)施例1制備的粗酶液75yg用0.2mol/L pH5.2的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液11.4mL稀釋，裝入微量噴霧器噴均勻噴灑到梗絲上，使梗絲的含水量達(dá)到50%，然后將梗絲放入35°C培養(yǎng)箱發(fā)酵48h。經(jīng)過發(fā)酵后，梗絲中果膠的含量減少了 50.3%，梗絲中纖維素的含量減少了 11.5%，梗絲的木質(zhì)氣減少，刺激性降低，煙氣變醇和，煙香增加，感官質(zhì)量明顯改善。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微生物菌株，其特征在于:所述微生物菌株為塔賓曲霉Aspergillustubingensis GYC501，保藏號(hào)為CCTCC N0:M2014425;具紅褐至褐黑色的菌落，菌落反面淡黃褐色至黃褐色;較長的分生孢梗莖和較小的分生孢子;菌落在查氏酵母膏瓊脂上生長很快，25 °C培養(yǎng)7天直徑65-70mm;菌落在麥芽汁瓊脂上生長最快，25 °C培養(yǎng)7天直徑70-75mm。2.如權(quán)利要求1所述的微生物菌株，其特征在于:所述菌株通過如下途徑獲得: 首先從廣西梧州產(chǎn)的六堡茶中分離出微生物菌株;其次將獲得的微生物菌株用平板分離培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，獲得真菌菌株;然后將得到的菌株用復(fù)篩培養(yǎng)基篩選能夠產(chǎn)生果膠酶和纖維素酶的菌株，即塔賓曲霉Aspergillus tubingensis GYC501。3.如權(quán)利要求2所述的微生物菌株，其特征在于: 所述富集培養(yǎng)基為:Ig K2HPO4.3H20，0.5g MgSO4.7H20，3g NH4NO3,32g NaCl，20g蔗糖，水I OOOmL，pH值7.0; 所述平板分離培養(yǎng)基為:Ig K2HPO4.3H20,0.5g MgSO4.7H20,3g NH4NO3,32g NaCl，20g鹿糖，15g瓊脂粉，水100mL; 所述復(fù)篩培養(yǎng)基為:50g梗絲，100mL水。4.如權(quán)利要求1或2所述的微生物菌株，其特征在于:所述菌株的培養(yǎng)步驟為: (1)、種子培養(yǎng):1gK2HPO4.3H20，0.5g MgSO4.7H20，3g NH4NO3,32g NaCl，20g 蔗糖，15g瓊脂粉，水1000ml，在無菌環(huán)境將冷凍保藏的菌種接種到培養(yǎng)基上，在28°C培養(yǎng)7天； (2)、搖瓶培養(yǎng):5g梗絲，加蒸餾水10ml，高壓蒸汽滅菌;搖瓶裝液量為10?30v/v%，搖床轉(zhuǎn)速為150rpm，在無菌環(huán)境用接種環(huán)從種子培養(yǎng)平板取一環(huán)孢子，接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，在28°C 培養(yǎng) 48h。5.如權(quán)利要求4所述的微生物菌株，其特征在于:所述菌株的培養(yǎng)步驟還包括: (3)、粗酶液的制備:將搖瓶培養(yǎng)好的發(fā)酵液用8層無菌紗布過濾，得到濾液即為粗酶液。6.如權(quán)利要求1-5任一所述的微生物菌株的應(yīng)用，其特征在于:所述塔賓曲霉Aspergillus tubingensis GYC501用于降解梗絲中的果膠和纖維素。7.如權(quán)利要求6所述的微生物菌株的應(yīng)用，其特征在于:所述塔賓曲霉AspergiIIustubingensis GYC501用于降解梗絲中的果膠和纖維素，通過如下步驟獲得: (1)、將權(quán)利要求1所述的塔賓曲霉AspergiIIustubingensis GYC501進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，獲得粗酶液； (2)、按梗絲重量的0.01%-0.5%稱取步驟(I)所得的粗酶液用無菌蒸餾水或者0.Ι-Ο.2mol/L pH5.2的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液進(jìn)行稀釋，將稀釋后的發(fā)酵液均勻噴灑到梗絲中，使梗絲的含水量達(dá)到30-50 %，將梗絲置于30-40 0C條件下發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間12_48小時(shí)。
【文檔編號(hào)】A24B15/20GK105907649SQ201610345072
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】龍章德, 申佩弘, 劉鴻, 李小蘭, 李志華, 鄒克興, 陳皓睿, 薛云, 李季剛, 孫建生
【申請(qǐng)人】廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司, 廣西大學(xué)