中國煙草總公司鄭州煙草研究院研究人員利用蒸餾萃取裝置、氣相色譜儀和氣相色譜/質譜聯用儀對烤煙煙梗和葉片主要中性香味成分進行分析,研究表明雲南煙梗中含量較高的中性香味成分主要有苯甲醇、苯乙醛、β-苯乙醇等。
山東農業大學研究文獻綜述了國內外在煙葉人工發酵過程中幾種增香途徑及其研究進展, 包括微生物、酶、糖和有機酸、酶拉德反應產物及氨化等方法。研究表明:近年來微生物、酶因其投入量少,增香效果明顯,微生物發酵生產天然香精已成為世界許多種國家食品添加劑的研發熱點。而煙草在芽胞桿菌、枯草桿菌、假單孢桿菌等微生物發酵過程中能產生苯甲醇、苯乙醇等天然玫瑰香味成分,引用外援作用於煙葉發酵,增加煙葉香氣不失為壹種理想的方法。
國外學者對煙葉人工發酵早有大量研究,他們發現烤煙葉面微生物中,細菌占絕對優勢,放線菌和黴菌較少。細菌中以芽孢桿菌屬為優勢菌群,黴菌中曲黴為優勢菌群。優良品種烤煙葉面微生物數量較大,種類較多。可見,微生物是推動煙葉發酵、提高煙葉香氣不可忽視的原因之壹,這對國內外從事煙葉香氣研究學者而言具有很大的吸引力。
而對於微生物發酵法生產天然級苯乙醇香料工藝研究,近年來國外已成功研制出以苯丙氨酸、氟苯丙氨酸為原料,采用微生物啤酒酵母Saccaromyces cerevisiae或(和)克魯維酵母Kluyveromyces sinensis發酵工藝轉化來制取天然級苯乙醇的工藝方法。雖然此法不失為壹種切實可行的天然級苯乙醇香料生產方法,但其原料成本太高,不適宜工業化生產。故人們也在尋找壹種能替代苯丙氨酸、氟苯丙氨酸的廉價天然材料為微生物發酵法起始原料,最大程度上降低生產成本,滿足食品香料添加劑工業生產的需求。
2. 國內外主要專利簡介
華寶香化科技發展(上海)有限公司經過多年的創新研發,成功完成了以煙草(含煙梗、煙末)為原料的微生物發酵法生產香料苯乙醇的新工藝開發,並於2004年7月28日獲得了發明專利授權(ZL專利號02137575.5,授權公告號CN1159447C)。該工藝包括利用農業副產物煙草作為生物轉化的前體物,添加適當的培養基、選用合適的菌種(如產朊假絲酵母、釀酒酵母、中國克魯維酵母中的壹種),在壹定的發酵工藝條件下進行發酵培養,降解了煙草中的木質素、果膠和多酚類化合物,並轉化成苯乙醇,然後用萃取或離子交換樹脂吸附分離的方法予以提純。所得到的苯乙醇具有純正的天然香味,可用於食品中作為天然香料使用。整個生產工藝簡便,具有廣泛的工業化發展前景,為農業副產物煙草找到了壹條綠色環保的應用途徑。
美國SUBBIAH VEN公司1999年7月6日授權專利US5919991涉及壹種發酵法生產苯乙醇的方法,其以L-苯丙氨酸為原料通過微生物啤酒酵母菌Saccaromyces cerevisiae和克魯維酵母Kluyveromyces sinensis發酵培養和采用離子交換樹脂吸附分離法來制取天然級苯乙醇香料。
德國Bluemke Wilfried(GKSS-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh) 2001年11月28日公開的歐洲專利EP1158042采用微生物菌株或酶催化劑等生物技術制取苯乙醇香料,其以L-苯丙氨酸為原料,通過克魯維酵母Kluyveromyces sinensis微生物發酵工藝生產天然級的苯乙醇香料。
日本KAGOME公司 1997年9月公開的日本專利JP9224650涉及壹種以米酒、氟苯丙氨酸為原料,通過含酒精飲料中的釀酒(啤酒)酵母Saccharomyces cerevisiae微生物發酵工藝來制取天然級β-苯乙醇香料。
日本麒麟釀酒廠2000年初公開專利JP2000041655也涉及通過米酒改性,采用釀酒(啤酒)酵母Saccharomyces和去碳酸基酶聯合作用的微生物發酵工藝來制取高純度苯乙醇香料。
法國PERNOD RICARD在1998年公開專利EP0822250中提供了壹種在發酵法生產苯乙醇過程廠中從其蒸餾殘余中提取高純度苯乙醇的方法。
微生物發酵法生產天然苯乙醇香料國內外主要相關專利列表(見附件1)
綜觀上述有關微生物發酵法生產天然苯乙醇香料的國內外主要工藝技術,我們不難看到,目前國外壹般都采用以苯丙氨酸、氟苯丙氨酸為原料,進行微生物發酵轉化制取苯乙醇。雖然此法確實也不失為壹種可行的天然苯乙醇香料生產方法,但由於這種方法所采用的苯丙氨酸、氟苯丙氨酸等原料價格昂貴,生產成本高,不宜實現規模化工業生產。因而,國內企業通過創新研發,利用廉價天然的煙草廢物資源材料為微生物發酵法起始原料,不僅為農副產品煙草的深加工開辟了壹條工業途徑,而且也為香料工業找到了壹種安全可靠,有利於環保生態可持續發展的有用資源,從而最大程度上降低生產成本,有效改善生態環境,更好地滿足食品香料添加劑工業生產需求。