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ＤＯＩ：１０．１３７４６巧．ｎｊｋｊ．２０１４．０３１２

－

葡萄酒中氨基甲酸乙酯的形成機理及影響因素

董興全，丁燕

（山東省葡萄研究院，山東濟南２５０１００）

摘要：

氨基甲酸乙酯是一種基因致癌物，在葡萄酒中主要由酵母降解精氨酸產(chǎn)生的尿素和蘋果酸一乳酸菌降解

精氨酸產(chǎn)生的瓜氨酸與乙醇自發(fā)反應產(chǎn)生。主要對葡萄酒中氨基甲酸乙酯的形成機制及其影響因素進行了綜述，為探討降低葡萄酒中氨基甲酸乙酯的措施提供理論依據(jù)。關鍵詞：

葡萄酒；氨基甲酸乙酯；精氨酸；尿素

文獻標識碼：Ａ

文章編號：１００１—９２８６（２０１４）１２—００４７—０６

中圖分類號：ＴＳ２６２．６；ＴＳ２６１．４；ＴＳ２６１．７

Ｔｈｅ

ＦｏｒｍａｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＥｔｈｙｌＣａｒｂａｍａｔｅｉｎ

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近年來，伴隨著傳統(tǒng)發(fā)酵行業(yè)的飛速發(fā)展，與之相關的安全問題日益凸顯，正嚴重影響著人們的生命健康，同時也使得我國相關產(chǎn)品在對外貿(mào)易時遭遇阻礙。影響我國傳統(tǒng)發(fā)酵食品安全最重要的因素是各種由于發(fā)酵過程中含氮化合物的不完全代謝而生成的胺（氨）類物質，如氨基甲酸乙酯、亞硝胺和生物胺類等，其中氨基甲酸乙酯（Ｅｔｈｙｌｃａｒｂａｍａｔｅ，簡稱ＥＣ，又稱Ｕｒｅｔｈａｎｅ）具有一定的神經(jīng)毒性、強烈的肺毒性和較強的致癌性。

酯殘留量檢測方法１４］。此外，歐盟的一些成員國也都制定了酒精飲料中ＥＣ的最高限量標準。２００２年聯(lián)合國糧農(nóng)組織將氨基甲酸乙酯列為重點監(jiān)控物質．并制定了國際標準：ＥＣ含量不得超過２０斗ｇ／Ｌ。２００７年，世界衛(wèi)生組織

國際癌癥研究機構Ｌ娘Ｃ正式將氨基甲酸乙酯從２Ｂ

類提升為２Ａ類致癌物，與丙烯酰胺同等危險嘲。２００８年，韓國食品藥品管理局也制定了葡萄酒中ＥＣ限量標準

３０斗班。

近年來，隨著人們食品安全意識的日益提高，ＥＣ問題越來越受到國際社會的重視．從１９８５年加拿大率先制定ＥＣ限量標準到２００９年中國香港食物環(huán)境衛(wèi)生署發(fā)布ＥＣ風險評估研究報告．國內(nèi)外不少研究者都對發(fā)酵酒精飲料中的ＥＣ含量進行了分析，并對降低其含量進行了系列研究。本文對葡萄酒中氨基甲酸乙酯的形成機制以及影響因素進行闡述。為酒類發(fā)酵過程中的生產(chǎn)及預防危害提供理論依據(jù)。

１９７１年，¨舶ｔｈ和Ｇｅｊｖａｌｌ在葡萄酒中發(fā)現(xiàn)了ＥＣｔ”，

１９７６年Ｏｕｇｈ在酸乳酪和葡萄酒中檢測到了ＥＣｍ。此后，世界各國研究人員先后又在蒸餾酒、白蘭地、威士忌、醬油和面包等發(fā)酵飲料和食品中檢測到了ＥＣ。這些發(fā)現(xiàn)引起了各國政府對發(fā)酵食品中ＥＣ含量的重視。１９８５年，加拿大衛(wèi)生與預防部門對酒精飲料中ＥＣ含量制定了強制

性限量標準：佐餐葡萄酒３０“班，加強葡萄酒１００“ｇ／Ｌ，蒸餾酒１５０斗班，烈性酒和水果白蘭地４００仙璣，日本清酒１００斗ｎ。隨后，美國也對葡萄酒中ＥＣ含量進行了限定：佐餐葡萄酒限定為１５斗鞏，餐后甜葡萄酒為６０仙班嘲。１９９３年，我國頒布了出Ｅｌ酒類中氨基甲酸乙

收稿日期：２０１４—０３—１９：

修回日期：２０１４—１０—１５

作者簡介：董興全，碩士研究生，主要從事生物資源及其利用研究。

１葡萄酒中ＥＣ的形成

自從２０世紀７０年代在發(fā)酵飲料和食品中發(fā)現(xiàn)了

通訊作者：丁燕，碩士研究生，主要從事葡萄酒風味物質及安全質量控制研究。

優(yōu)先數(shù)字出版時間：２０１４—１ｌ一０７；地址：ｈｔｔｐ：ｔｌｗｗｗ．ｅｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｅｍｄｄｅｔｍｌ，５２．１０５１．ＴＳ．２０１４１１０７．ｔ３１８．００１．ｈｔｍｌ。

萬方數(shù)據(jù)

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了研究。

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谷氨酸

胞液

Ｅｃ．，尊多研究者開始對發(fā)酵食品中Ｅｃ的形成機理進行

／＼。八瑚。

氨基甲酸乙酯化學結構式

２０世紀６０年代。焦碳酸二乙酯（Ｄｉｅｔｈｙｌ

ｐｙｒｏｃａｒｂｏｎ．

延胡索酸

ａｔｅ，ＤＥＰＣ）曾經(jīng)作為殺菌劑應用于果汁、葡萄酒和啤酒釀造中。研究者發(fā)現(xiàn)，在葡萄酒釀造過程中，焦碳酸二乙酯和氨反應會生成ＥＣ田。由此，８０年代末，美國和加拿大等國家開始禁止在葡萄酒釀造中使用焦碳酸二乙酯。

Ｏ（Ｃ０２Ｃ２Ｈ５）舢３－＊Ｈ２ＮＣ０２Ｃ２Ｈｓ＋Ｃ０２＋Ｃ２Ｈ５０Ｈ（１）

后來，Ｏｕｇｈｔ６】等又首先報道了氨基甲酰磷酸（Ｃａｒ－

圖１葡萄酒中酵母茵的尿素循環(huán)途徑

ｂａｍｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ）和乙醇反應可以生成ＥＣ。但是一般情

況下．葡萄酒釀造中氨基甲酰磷酸只是酵母或蘋果酸一乳酸菌（Ｍａｌｏｌａｃｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａ，ＭＬＢ）代謝的中間產(chǎn)物，其在葡萄酒中的含量甚微，因此隨著研究的深入，許多學者認為。這并不是葡萄酒中ＥＣ形成的主要途徑。

＋ＣａＨ５０Ｈ

Ｊａｕｎｉａｕｘ［ｎｌ在酵母細胞質中檢測到了與尿素循環(huán)途徑有關的酶．主要有氨基甲酰磷酸合成酶（Ｃａｒ－

ｂａｍｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｅｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ）、鳥氨酸氨基甲酰轉移酶（Ｏｒ－

ｎｉｔｈｉｎｅｃａｒｂａｍｙｌ

ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ）、精氨酸代琥珀酸合成酶

（Ａｒｇｉｎｉｎｏｓｕｃｃｉｎａｔｅｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ）、精氨酸代琥珀酸裂解酶

Ａ口斗Ｃ０２＋ＮＨ３一Ｈ２ＮＣ０２ＰＯ她——一Ｈ２ＮＣ０２Ｃ２Ｈｓ＋Ｈ３Ｐ０４

近二三十年來，隨著人們對葡萄酒中ＥＣ形成機理研究的深入。目前普遍認為葡萄酒中ＥＣ的形成主要與兩種前體物質有關，即尿素和瓜氨酸，尿素、瓜氨酸和乙醇自發(fā)反應會生成ＥＣ。而尿素和瓜氨酸在葡萄汁和葡萄酒中的積累則分別是葡萄酒酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ

ｃｅｒｅ．

（Ａｒｇｉｎｉｎｏｓｕｃｃｌｎａｔｅｌｙａｓｅ）、精氨酸酶（Ａｒｇｉｎａｓｅ）等，并試驗

證明了酵母代謝產(chǎn)生尿素的關鍵酶是精氨酸酶。

為了探索葡萄酒中尿素的形成．許多研究者對此途徑的酶的基因及其調控進行了研究。ＢｅｒｃｙＪ【１５１等研究發(fā)現(xiàn)．葡萄汁中過量的精氨酸不能抑制酵母對精氨酸的代謝，這就會導致葡萄汁中精氨酸含量越高，酵母分泌尿素的量越多。

在葡萄酒釀造過程中。酵母降解精氨酸生成尿素和鳥氨酸。而細胞中的尿素不會立即進行降解，而是根據(jù)細胞對氮代謝的調節(jié)，或者被釋放到酒液中，或者被細胞作為氮源重新吸收利用。Ｃｏｕｌｏｎｔｌ日等研究了在葡萄酒釀造過程中酵母對精氨酸的轉運、代謝及尿素分泌的機理。在通用氨基酸透性酶或精氨酸特異性透性酶的作用下，精氨酸轉運到葡萄酒酵母細胞內(nèi)，由精氨酸酶降解生成鳥氨酸和尿素。尿素不會在細胞中積累，其含量降低可以通過兩條途徑，一是在尿素酶（Ｕｒｅａｓｅ）的作用下被進一步降解為ＮＨ３和ＣＯ：，另一個是在尿素轉運蛋白的作用下分泌到酵母細胞外的酒液環(huán)境中。這兩條途徑都是在尿素酶的催化下完成的。研究還發(fā)現(xiàn)，編碼尿素酶的基因和編碼精氨酸酶的基因都受葡萄汁中氮代謝抑制（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ

ｃａｔａｂｏｌｉｔｅ

ｖｉｓｉａｅ）和乳酸菌對葡萄汁中精氨酸代謝的結果嗍。

Ｈ２ＮＣＯＮＨ２＋Ｃ２Ｈ５０Ｈ－＇＊Ｈ２ＮＣ０２Ｃ２Ｈｓ＋ＮＨ３

Ｈ２ＮＣＯＮＨ（ＣＨ２）３ＣＨ（ＮＨ２）ＣＯＯＨ＋Ｃ２Ｈ５０Ｈ—呻Ｈ２ＮＣ０２Ｃ２Ｈｓ＋Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３ＣＨ（ＮＨ２）ＣＯＯＨ

因此，葡萄酒中ＥＣ形成的生物學機理主要與酵母的尿素循環(huán)途徑（Ｕｒｅａ

ｃｙｃｌｅ

ｐａｔｈｗａｙ）和ＭＬＢ的精氨酸

脫亞氨基酶途徑有關［７，９－１０】。１．１葡萄酒酵母的尿素循環(huán)途徑

葡萄酒釀造過程中影響尿素含量的因素很多，一是在葡萄生長過程中，氮肥施用會使成品葡萄酒中尿素含量增加；二是酵母發(fā)酵過程中，加入尿素作為氮源；三是通過酵母菌內(nèi)部代謝，由精氨酸分解產(chǎn)生。

釀酒酵母可同化氮源（ＶＡＮ）包括銨鹽和含僅一氨基氮的氨基酸（脯氨酸除外，它在有氧發(fā)酵時不能作為酵母的氮源）。其中精氨酸是葡萄汁中含量最豐富的氨基酸之一【ｌｌ】。發(fā)酵過程中，葡萄汁中精氨酸含量過高時，產(chǎn)生的尿素不能被細胞進一步代謝，在細胞內(nèi)積累到一定量時，酵母就會在發(fā)酵過程中或發(fā)酵結束后將其釋放到葡萄酒中，最終導致葡萄酒中ＥＣ含量升高。葡萄酒酵母降解精

ｒｅｐｒｅｓｓｉｏｎ，ＮＣＲ）的調控【１１１，但這兩個基因的表

達模式在同一條件下只能有一個基因表達。葡萄酒中尿素的積累主要就是因為編碼尿素酶的基因不能表達或表達量較少，而編碼精氨酸酶的基因表達量較多。