烟草微生物群落多样性及其在提升烟草品质中的应用机制研究

为解决烤烟(FCT)发酵过程中自然陈化耗时长、人工发酵品质不稳定等问题，研究人员通过高通量测序和PICRUSt预测技术，筛选出适应不同温度的烟草微生物群落，发现37℃发酵可显著提升糖类含量并降解尼古丁等有害物质，感官评分提高9.8%，为烟草品质改良提供新方法。

　　

烟草作为我国重要经济作物，其品质直接影响卷烟工业发展。然而传统烤烟(FCT)在调制过程中普遍存在香气不足、刺激性物质（如尼古丁和烟草特有亚硝胺TSNA）含量高等问题。目前主要通过自然陈化或人工发酵改善品质，但前者耗时长达1-2年，后者虽缩短周期至4-8周却易受温湿度影响。研究表明，烟草表面微生物在降解有害物质和生成香气成分中起关键作用，但针对本土微生物群落的定向调控研究仍属空白。

为此，云南省烟草农业科学院的研究团队在《Industrial Crops and Products》发表研究，通过构建温度适应性微生物群落，结合多组学分析揭示了微生物代谢与烟草品质的关联机制。研究采用KRK26品种烤烟为样本，运用16S rDNA高通量测序解析群落结构，PICRUSt预测代谢通路，并通过GC-MS和感官评价（依据Q/YNZY.J04.022-2015标准）评估发酵效果。

研究结果部分：

1. 微生物群落动态变化：37℃培养时群落丰度呈先升后降趋势，25℃下更稳定。优势菌门为Proteobacteria（25℃占比90%）和Firmicutes（37℃占比45.2%），关键菌属Klebsiella（尼古丁降解）和Bacillus（产淀粉酶）呈现温度依赖性分布。

2. 代谢功能预测：KEGG分析显示碳水化合物代谢通路（淀粉/蔗糖代谢等）显著活跃，与后续化学组分变化吻合。37℃组细胞运动性（cell motility）显著高于25℃组（p<0.05），表明高温更利于微生物活性提升。

3. 化学成分改变：发酵7天后，37℃组还原糖含量从24.40%升至37.14%，淀粉降解率达41.2%，尼古丁降低23.5%，符合感官评分提升趋势。

4. 香气成分与感官评价：37℃发酵烟草中β-大马酮（β-damascenone）含量增长232%，新植二烯（neophytadiene）达414.32 μg/g。专家盲评显示其总分较对照组提高2分（83.5 vs 81.5），其中烟气浓度和生理强度评分显著优化。

讨论指出，Bacillus通过分泌淀粉酶和蛋白酶促进大分子降解，而Pseudomonas则通过吡咯烷途径（pyrrolidine pathway）降低尼古丁。该研究首次证实温度调控可定向富集功能菌群，37℃发酵能同步实现有害物质降解与香气物质富集。未来需进一步探究微生物互作机制及对烟气有害成分（如苯并芘）的影响。该成果为烟草工业提供了兼具效率与品质的发酵新策略。