Application Progress of Cellulase in Tobacco

doi:10.19586/j.2095-2341.2022.0127

Current Biotechnology ›› 2023, Vol. 13 ›› Issue (2): 166-173.DOI: 10.19586/j.2095-2341.2022.0127

• Reviews • Previous Articles Next Articles

Application Progress of Cellulase in Tobacco

Jie HAO(), Xuanwen LI, Bao ZHANG, Chao ZHENG, Zhikang SUN, Qiang JI, Na WU, Han WU, Liqun LI()

Inner Mongolia Kunming Cigarette Co. ，Ltd. ，Hohhot 010020，China

Received:2022-07-10 Accepted:2022-08-07 Online:2023-03-25 Published:2023-04-07
Contact: Liqun LI

纤维素酶在烟草中的应用进展

郝捷(), 李选文, 张宝, 郑超, 孙志康, 季嫱, 吴娜, 吴晗, 李力群()

内蒙古昆明卷烟有限责任公司，呼和浩特 010020

通讯作者: 李力群
作者简介:郝捷E-mail:84508540@163.com；

Abstract

Abstract:

The quality of cigarette raw materials is the basis to determine the cigarettes quality. The main components of cigarette raw materials such as cellulose， pectin， sugar and nicotine are different in different regions， which restricts the development of industrial enterprises. In order to solve the uneven raw materials in different regions， progress has been made in the degradation of macromolecules （such as cellulose） and chemical components （such as nicotine） by biological enzyme technology. In this paper， the research progress of cellulase and its compound enzyme preparation in tobacco was summarized， and the influence of cellulase on tobacco leaf， stem， reconstituted tobacco leaf and tobacco extract was analyzed， in order to provide reference for the production of tobacco leaf and cigarette by biological enzyme.

Key words: flue-cured tobacco, enzyme, cellulase, tobacco leaf quality

摘要：

卷烟原材料的品质是决定卷烟好坏的基础，不同地区卷烟原材料的纤维素、果胶、糖分和烟碱等主要成分不同，制约了工业企业的发展。为解决不同地区原材料参差不齐等问题，已有研究在利用生物酶技术降解纤维素等大分子及烟碱等化学成分方面已取得了一定的进展。主要概述了纤维素酶及其复合酶制剂在烟草应用中的研究进展，分析了其对片烟、烟梗、再造烟叶和烟草浸膏产生的影响，旨在为工业企业利用生物酶发酵烟叶和卷烟生产提供参考。

关键词: 烤烟, 生物酶, 纤维素酶, 烟叶品质

CLC Number:

Jie HAO, Xuanwen LI, Bao ZHANG, Chao ZHENG, Zhikang SUN, Qiang JI, Na WU, Han WU, Liqun LI. Application Progress of Cellulase in Tobacco[J]. Current Biotechnology, 2023, 13(2): 166-173.

郝捷, 李选文, 张宝, 郑超, 孙志康, 季嫱, 吴娜, 吴晗, 李力群. 纤维素酶在烟草中的应用进展[J]. 生物技术进展, 2023, 13(2): 166-173.

Figures/Tables 5

References 61

1	中国植物志编写委员会.中国植物志(六十七卷)[M].北京:中国科学出版社,1999:152.
2	周昆,周清明,胡晓兰.烤烟香气物质研究进展[J].中国烟草科学,2008,29(2):58-61.
3	孙柯丹.尼古丁高效降解菌Pseudomonas sp. ZUTSKD的分离鉴定及降解特性和代谢途径的研究[D].杭州:浙江工业大学,2008.
4	吴丽君,石凤学,刘晶,等.烟草香气成分分析研究进展[J].中国农学通报,2014,30(21):251-257.
5	刘彩云,刘洪祥,常志隆,等.烟草香气品质研究进展[J].中国烟草科学,2010,31(6):75-78.
6	XIEFENG Y E, LIU H, XIANWEN Y E, et al.. Distribution characteristics of osmiophilic granules' content in tobacco leaves at different altitudes and the relationship with the content of neutral aroma components[J].J. Food Agric. Environ,2013,11(1):1176-1181.
7	李洪涛,管仕栓,邱承宇,等.利用复合酶制剂改善烟叶枯焦气的研究[J].食品工业,2017,38(12):56-60.
8	倪涵.玉溪烤烟用纤维素、淀粉酶制剂的研发及其作用机制研究[D].昆明:昆明理工大学,2012.
9	马海燕.果胶酶和纤维素酶对烤烟中化学成分的影响[D].郑州:河南农业大学,2009.
10	杨莫愁,周顺,张晓宇,等.不同提取方法对烟草纤维素微观结构的影响[J].烟草科技,2019,52(6):82-89.
11	周正红,高孔荣,张水华.烟草中化学成分对卷烟色香味品质的影响及其研究进展[J].烟草科技,1997(2):22-25.
12	黄天辉,桂金鹏,郑丽沙.利用酶制剂改善再造烟叶品质研究进展[J].东北农业大学学报,2015,46(10):102-108.
13	余兴莲,王丽,徐伟民.纤维素酶降解纤维素机理的研究进展[J].宁波大学学报,2007,20(1):79-82.
14	阮祥稳,任平,陈卫锋.酶对烟叶发酵内在品质的影响[J].食品研究与开发,2005(1):67-68.
15	李国栋,马海燕,于建军,等.纤维素酶降解烟叶中纤维素的作用效果[J].中国农学通报,2008,24(12):256-259.
16	吴薇,袁帅,郑玺,等.酶制剂对陕南上部烟叶化学成分和香气品质的影响[J].烟草科技,2021,54(12):28-34.
17	王炜,薛桥丽,杜丽娟.产纤维素酶菌株对烟叶纤维素和可溶性总糖的影响[J].安徽农业科学,2012,40(30):14937-14939.
18	关亮,李天丽,陈竹亭,等.陈化烟叶中纤维素降解菌群的分离及其特性研究[J].中国烟草科学,2013,34(6):103-107.
19	吴薇.不同增香外加物及其方式对烤烟品质及苗期生理响应的影响[D].咸阳:西北农林科技大学,2019.
20	李洪涛,管仕栓,邱承宇,等.利用复合酶制剂改善烟叶枯焦气的研究[J].食品工业,2017,38(12):56-60.
21	樊文举.不同酶制剂对烤烟烟叶品质影响的研究[D].咸阳:西北农林科技大学,2017.
22	夏炳乐,颜春雷.生物酶制剂提高烟叶醇化质量[J].烟草科技,2007(11):13-16+20.
23	沙云菲,董惠忠,张耀,等.降解上部烟叶大分子物质的复合酶配制与条件优化[J].中国烟草科学,2018,39(3):80-88+97.
24	阮祥稳,任平,陈卫锋.酶对烟叶发酵内在品质的影响[J].食品研究与开发,2005(1):67-68.
25	乔月梅,纪旭东,郭春生,等.一种烟草加工方法及系统:CN110742296A[P].2020-02-04.
26	许春平,杨琛琛,王铮,等.复合生物酶液处理低次烟叶制备烟用香料[J].郑州轻工业学院学报(自然科学版),2014,29(2):23-26.
27	李品鹤,黄洋,胡希,等.雪茄烟用烟叶处理方法:CN20191113 0564.6[P].2020-02-25.
28	QIN Z, SUN M, LUO X, et al.. Life-cycle assessment of tobacco stalk utilization[J].Bioresour. Technol., 2018, 265:119-127.
29	周雅宁.烟梗加工处理技术与设备研究进展[J].中国烟草学报,2019,2(25):121-129.
30	孙德坡,龙明海,石志发,等.梗丝在卷烟减害降焦及提质中的应用[J].安徽农业科学,2017,45(14):83-86.
31	陈兴,申晓峰,巩效伟,等.利用微生物制剂提高梗丝品质的研究[J].中国烟草学报,2013,19(3):83-86.
32	ESTEVESCOSTA C A, COLEMAN W, DUDE M, et al.. Assessment of key features of lignin from lignocellulosic crops: stalks and roots of corn, cotton, sugarcane, and tobacco[J]. Ind. Crops Prod., 2016, 92:136-148.
33	米兰,王保兴,周桂园,等.再造烟叶烟梗原料化学成分及梗膏感官质量分析[J].湖北农业科学,2019,58(5):80-84.
34	SUN D, WANG B, WANG H M, et al.. Structural elucidation of tobacco stalk lignin isolated by different integrated processes[J/OL]. Ind. Crops Prod., 2019, 140:111631[2023-02-23]..
35	SUN Y, HE Z, TU R, et al.. The mechanism of wet/dry torrefaction pretreatment on the pyrolysis performance of tobacco stalk[J]. Bioresour. Technol., 2019, 286:121390[2019-04-29]. .
36	林凯.酶法对烟梗丝降解效果的研究[J].安徽农业科学,2011,39(11):6500-6501.
37	杨乾栩,和智君,杨蕾,等.复合酶条件优化对烟梗品质提升研究[J].食品与生物技术学报,2016,35(11):1206-1211.
38	宋自力,廖头根,张伟,等.白腐真菌血红密孔菌漆酶复合酶预处理烟梗丝的响应面法优化[J].菌物学报,2020,39(5):923-936.
39	宁振兴,陈皓睿,刘鸿,等.一株能高效降解梗丝果胶和纤维素的曲霉的筛选和鉴定[J].基因组学与应用生物学,2016,35(8):2077-2082.
40	SILTERMAN H C. Pressed stema-enzyme treated tobacco Morris stems[R]. New York: Philip Morris Tobacco Company, 1967.
41	张馨月.生物酶技术在造纸法再造烟叶生产工艺中的应用研究[D].昆明:云南大学,2014.
42	张见.烟梗的酶降解应用研究与评价[D].无锡:江南大学,2012.
43	WANG W, YE W, YANG L, et al.. Studies on thermal behavior of reconstituted tobacco sheet[J]. Thermochimic. Acta 2005, 437(1-2):7-11.
44	POTTS R J, BOMBICK B R, MECKLEY D R, et al.. A summary of toxicological and chemical data relevant to the evaluation of cast sheet tobacco[J]. Exp. Toxicol. Pathol., 2010, 62(2):117-126.
45	孙先玉,孙博,李冬玲,等.造纸法再造烟叶加工技术研究进展[J].生物质化学工程,2011,45(6):49-56.
46	柏婷,伊奥尔,汤建国,等.生物技术在再造烟叶中的应用[J].安徽农业科学,2013,41(28):11512-11515.
47	赵梦醒,王燕燕,王昊,等.生物酶预处理对烟梗浆料纤维特性的影响[J].中国造纸,2020,39(7):51-56.
48	刘恩芬,彭丽娟,赵金涛,等.酶处理技术对造纸法再造烟叶产品品质特性影响的研究[J].中华纸业,2020,41(24):17-22.
49	刘恩芬,彭丽娟,陈正春,等.耐热复配酶在再造烟叶生产过程中优化研究[J].云南化工,2020,47(10):72-75.
50	高颂,刘雄斌,晏群山,等.一种白肋烟特色再造烟叶的制造工艺:CN108477662B[P].2020-07-24.
51	李冉,宋旭艳,陈义坤,等.一种以马里兰烟为原料制造低烟碱再造烟叶的方法:CN106490673A[P].2017-03-15.
52	赵铭钦,韩富根,董志坚,等.香料烟浸膏提取工艺条件研究[J].烟草科技,1999(3):11-13.
53	张胜,吴长伟,刘煜宇,等.亚临界制备烟草浸膏及其在卷烟中的应用[J].食品工业,2013,34(12):31-33.
54	凌军,杨艳梅,王绍坤,等.酶法提取制备烟草浸膏工艺优化[J].河南农业科学,2015,44(1):154-159.
55	李琳,韦杰,王豹祥,等.复合酶处理废次烟末制备烟草浸膏[J].湖北农业科学,2012,51(9):1803-1807+1810.
56	赵铭钦,蔡斌,武志勇,等.一种雪茄烟叶浸膏的生产方法:CN113040416A [P].2021-06-29.
57	罗瑞雪.一种烟草废弃物制备烟草浸膏的方法:CN102987541A [P].2013-03-27.
58	庞登红.酶法和发酵技术制备几种烟用香料[D].武汉:华中农业大学,2009.
59	罗昌荣,穆海菠,翁昔阳,等.利用多种生物酶增强和改善烟草浸膏香气的方法:CN1732812 [P].2006-02-15.
60	陶红,沈光林,赵谋明,等.酶技术改善烟叶品质的研究进展[J].现代食品科技,2008(7):737-740+708.
61	美合热阿依·木台力甫,凯迪日耶·玉苏普,王继莲.微生物来源纤维素酶的工业应用进展[J].农产品加工,2021(16):60-62+68.

产地或品种	烟叶类型和等级	时间	物质含量降低	物质含量提升
湖北	烤烟C3F	2008	纤维素降低60%，烟碱降低12%，总氮降低16%，淀粉降低17%	总糖最多提升30%，苯甲醇、苯乙醇等烟草致香物质提升40%，类胡萝卜素（3-氧代-1-紫罗兰醇）提升760%^[15]
陕南云烟87	烤烟上部	2021	杂气下降	总糖、还原糖和钾含量显著提高，香气物质提升^[16]
云烟85	烤烟B3F	2012	发酵120 h，5%接种量，纤维素降低最多为8.4%	发酵120 h，5%接种量，可溶性糖含量提升6.73%^[17]
河南	烤烟B2F	2009	纤维素降低^[18]	—
安康K326	烤烟B2F	2019	烟碱降低15.17%、杂气降低	钾增加24.62%、新植二烯（制香物质）提高34.28%^[19]
山东	烤烟TBO	2017	发酵7 d，比例为0.02%时，杂气降低	发酵7 d，比例为0.02%时香气提升^[20]
陕西云烟99	烤烟	2017	—	还原糖和香味提升^[21]

产地或品种	烟叶类型和等级	时间	物质含量降低	物质含量提升
湖北	烤烟C3F	2008	纤维素降低60%，烟碱降低12%，总氮降低16%，淀粉降低17%	总糖最多提升30%，苯甲醇、苯乙醇等烟草致香物质提升40%，类胡萝卜素（3-氧代-1-紫罗兰醇）提升760%^[15]
陕南云烟87	烤烟上部	2021	杂气下降	总糖、还原糖和钾含量显著提高，香气物质提升^[16]
云烟85	烤烟B3F	2012	发酵120 h，5%接种量，纤维素降低最多为8.4%	发酵120 h，5%接种量，可溶性糖含量提升6.73%^[17]
河南	烤烟B2F	2009	纤维素降低^[18]	—
安康K326	烤烟B2F	2019	烟碱降低15.17%、杂气降低	钾增加24.62%、新植二烯（制香物质）提高34.28%^[19]
山东	烤烟TBO	2017	发酵7 d，比例为0.02%时，杂气降低	发酵7 d，比例为0.02%时香气提升^[20]
陕西云烟99	烤烟	2017	—	还原糖和香味提升^[21]

产地或品种	烟叶类型和等级	复合酶制剂种数	物质降低	物质提升
山东	烤烟TBO	8	发酵7 d，比例为0.02%时杂气降低	发酵7 d，比例为0.02%时香气提升^[18]
龙岩三明皖南	烤烟B3F、 BTFF	6	总糖、总氮、烟碱和总挥发碱分别降低了16.2％、13.6％、12.4％和9.6％	香味物质总量平均提高了30%^[22]
-	烤烟B3F、C3F、X3F	2	蛋白质降低了15.6%，杂气减轻，刺激性降低	总糖平均提升了14.9%^[23]
贵州	烤烟上部	4	淀粉降解19.54%，蛋白质降解20.03%，果胶降解23.67%，纤维素降解14.23%	还原糖提升了11%^[24]
内蒙古	烤烟	4	发酵时间缩短	品质和香味提升^[25]
长春Y23	晒红烟3级	-	杂气减轻、刺激性降低	还原糖提高^[26]
四川	雪茄烟	7	总植物碱、蛋白质含量降低	氨基酸、香味物质大幅度提升^[27]

产地或品种	烟叶类型和等级	复合酶制剂种数	物质降低	物质提升
山东	烤烟TBO	8	发酵7 d，比例为0.02%时杂气降低	发酵7 d，比例为0.02%时香气提升^[18]
龙岩三明皖南	烤烟B3F、 BTFF	6	总糖、总氮、烟碱和总挥发碱分别降低了16.2％、13.6％、12.4％和9.6％	香味物质总量平均提高了30%^[22]
-	烤烟B3F、C3F、X3F	2	蛋白质降低了15.6%，杂气减轻，刺激性降低	总糖平均提升了14.9%^[23]
贵州	烤烟上部	4	淀粉降解19.54%，蛋白质降解20.03%，果胶降解23.67%，纤维素降解14.23%	还原糖提升了11%^[24]
内蒙古	烤烟	4	发酵时间缩短	品质和香味提升^[25]
长春Y23	晒红烟3级	-	杂气减轻、刺激性降低	还原糖提高^[26]
四川	雪茄烟	7	总植物碱、蛋白质含量降低	氨基酸、香味物质大幅度提升^[27]

产地	烟梗类型	复合酶制剂种数	物质降低	物质提升
红河	烤烟、红大GBBX	3	杂气降低	香气和感官品质提升^[37]
云南	烤烟	4	木质素、纤维素、半纤维素和果胶有效降解	香味物质提升^[38]
广西	烤烟	1	纤维素降解、杂气降低	香气增加，提升梗丝的工业价值^[39]
--	烤烟	1	结构变柔软	填充值增加^[40]
云南	烤烟	6	烟碱含量、刺激性和杂气均下降	还原糖和香味物质增加^[41]
四川	烤烟	8	果胶和纤维素含量和杂气均降低	香气物质提升^[42]

Application Progress of Cellulase in Tobacco

纤维素酶在烟草中的应用进展

RichHTML

PDF

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

Figures/Tables 5

References 61

Related Articles 15

Recommended Articles

Metrics

Comments

产地	原材类型	复合酶制剂种数	物质降低	物质提升
山东	烤烟烟梗	2	结构变松软	浆料稳定性提高，柔韧性增加^[47]
云南	烤烟烟梗和废次烟叶	3	纤维素、木质素、蛋白质和果胶含量降低，杂气和刺激感降低	香味物质提升^[48]
云南	烤烟烟梗浸提液	8	糖淀粉和纤维素含量下降	还原糖含量明显增加^[49]
云南	浓缩液	6	总氮和烟碱含量降低，杂气降低	还原糖含量提升，香气增加^[41]
湖北	白肋烟烟末	8	杂气减少、刺激感降低	香味物质提高^[50]
湖北	马里兰烟烟末	6	蛋白质、果胶降解，杂气减少，刺激感降低	香气物质提升^[51]

产地	原材类型	复合酶制剂种数	物质降低	物质提升
云南	烤烟红大C3F碎叶	6	—	还原糖含量提高了36.46%，氨基酸含量提高了8.08%，香味成分增加了8.08%，烟草浸膏得率增长^[54]
湖北	烤烟废次烟叶	4	杂气减弱、刺激感减弱	还原糖含量提升1.2倍，氨基酸含量提升74%，制香物质含量显著提升^[55]
海南	雪茄烟烟末	3	杂气降低	烟草浸膏得率提升1倍以上，香气增加，劲头增强^[56]
江苏	烤烟烟末	4	杂气减弱，刺激感减弱	烟气浓度和劲头明显增强，烟香增强^[57]
上海	烤烟烟末	4	杂气减少	原本的香气物质增加，且新生成了多种制香物质，产生了多种糖类物质和β-半乳糖醛酸^[58]
武汉	烤烟烟末	1	杂气减少，刺激感降低	烟气和甜度增加^[59]
上海	烤烟烟末	3	烟碱减少近4倍	制香物质含量提升^[60]

[1]	Chuang LIU, Jianshuang MA, Yingguo BAI, Huoqing HUANG, Tao TU, Huimin YU, Ning LIU, Yuan WANG. Research Progress on the Enzymatic Properties of Common Enzyme Preparations in Soybean Meal Enzyme Hydrolysis Processes [J]. Current Biotechnology, 2025, 15(4): 573-586.
[2]	Jin WANG, Jing BAI, Jing ZHAO, Jian TIAN, Wei ZHANG, Yuan WANG, Haomeng YANG, Meishan SHI, Beibei ZHANG, Xinxin XU, Huoqing HUANG. Intelligent Mining of Novel GH45 Cellulases and its Efficient Expression in Trichoderma reesei [J]. Current Biotechnology, 2025, 15(2): 287-295.
[3]	Xinran CHENG, Weiyong ZONG, Wenfang DOU. Research on the Synthesis of Cinnamyl Alcohol Glycosylated Derivatives Based on Immobilized Enzyme Method [J]. Current Biotechnology, 2025, 15(1): 110-118.
[4]	Jian QIAO, Shuai ZENG, Yang ZHANG, Gelin XU. Application of Recombinant Trypsin in Tissue Isolation of Primary Hamster Kidney Cells [J]. Current Biotechnology, 2025, 15(1): 152-157.
[5]	Xiaoni HOU, Mingdong LIU, Hao LYU, Deping YE, Lixia MA, Lihua ZHOU. Research Progress on Measuring Technology of Bio-enzyme Activity [J]. Current Biotechnology, 2025, 15(1): 58-66.
[6]	Xiaomin LIU, Ting LU, Yong LI, Meng WANG, Baokun ZHU, Wei ZHANG. The Impact of Enzyme Treatment on Yeast Fermentation of Tobacco [J]. Current Biotechnology, 2025, 15(1): 93-101.
[7]	Mengmeng KONG, Jingjing JIN, Peng LU, Mengli GU, Qiansi CHEN, Peijian CAO, Jianfeng ZHANG, Jiemeng TAO. Optimization of Enzyme Production Conditions of High-yielding Cellulase Engineering Strains [J]. Current Biotechnology, 2024, 14(6): 1032-1041.
[8]	Lin XIA, Xiangli XU, Xueyun WANG, Jun YANG, Mingzhu WU, Weiwu SONG. Research Progress on the Biosynthesis of Chlorogenic Acid in Plant [J]. Current Biotechnology, 2024, 14(6): 973-979.
[9]	Chen ZHONG, Binxu ZHAO, Mei LIU, Tianhong LIU, Ying WANG. Enzymes Immobilization Technology and its Application Progress in Food Industry [J]. Current Biotechnology, 2024, 14(4): 537-544.
[10]	Zilin SAI, Hongling QI, Yun LI, Yu WANG, Yichao GENG. Effects of Biochar Addition on Soil Nutrients, Yield and Quality of Flue-cured Tobacco [J]. Current Biotechnology, 2024, 14(2): 271-277.
[11]	Lihua ZHANG, Yifan WANG, Xuyang ZHANG, Qianying LIU, Siqi GAO, Jian JIAO. Optimization of Enzymatic Extraction Process of Salidroside by Response Surface Analysis [J]. Current Biotechnology, 2023, 13(3): 441-448.
[12]	Jie HAO, Qiang JI, Liqun LI, Chao ZHENG, Na WU, Han WU, Xuanwen LI, Zhikang SUN. Research Progress on Improving Aroma of Tobacco Leaf with Bio-enzymes and Microorganism Technology [J]. Current Biotechnology, 2022, 12(6): 817-824.
[13]	Yubing ZENG, Xuejia HE, Fan LIU, Pei PEI, Shan WANG. Progress on Biological Functions and Mechanisms of TET Enzymes [J]. Current Biotechnology, 2022, 12(5): 721-727.
[14]	Haichao LYU, Zhekang JIA, Wen ZHANG, Liwen JIANG, Yuwen CHAO, Wenfang DOU. Study on Uridine Diphosphate Sugar Synthesis by Immobilized Enzyme [J]. Current Biotechnology, 2022, 12(2): 270-280.
[15]	Hui SUN, Chunyi ZHANG, Ling JIANG. Research Progress on Regulation of Coenzyme Ⅰ Metabolism [J]. Current Biotechnology, 2021, 11(4): 526-534.