葡萄酒中氨基甲酸乙酯的形成机理及影响因素
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ＤＯＩ：１０．１３７４６巧．ｎｊｋｊ．２０１４．０３１２
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葡萄酒中氨基甲酸乙酯的形成机理及影响因素
董兴全，丁燕
（山东省葡萄研究院，山东济南２５０１００）
摘要：
氨基甲酸乙酯是一种基因致癌物，在葡萄酒中主要由酵母降解精氨酸产生的尿素和苹果酸一乳酸菌降解
精氨酸产生的瓜氨酸与乙醇自发反应产生。主要对葡萄酒中氨基甲酸乙酯的形成机制及其影响因素进行了综述，为探讨降低葡萄酒中氨基甲酸乙酯的措施提供理论依据。关键词：
葡萄酒；氨基甲酸乙酯；精氨酸；尿素
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—９２８６（２０１４）１２—００４７—０６
中图分类号：ＴＳ２６２．６；ＴＳ２６１．４；ＴＳ２６１．７
Ｔｈｅ
ＦｏｒｍａｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＥｔｈｙｌＣａｒｂａｍａｔｅｉｎ
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（ＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＧｒａｐｅ，Ｊｉ’ｎａｎ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ２５０１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｔｈｙｌｃａｒｂａｍａｔｅ（ＥＣ），ａｋｎｏｗｎｇｅｎｏｔｏｘｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄ，ｉｓｍａｉｎｌｙｆｏｒｍｅｄｂｙｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｕｒｅａ（ｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｔｈｅｂｒｅａｋｄｏｗｎｏｆａｒｇｉｎｉｎｅｂｙ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｎｅ；ｅｔｈｙｌｃａｒｂａｍａｔｅ；ａｒｇｉｎｉｎｅ；ｕｒｅａ
近年来，伴随着传统发酵行业的飞速发展，与之相关的安全问题日益凸显，正严重影响着人们的生命健康，同时也使得我国相关产品在对外贸易时遭遇阻碍。影响我国传统发酵食品安全最重要的因素是各种由于发酵过程中含氮化合物的不完全代谢而生成的胺（氨）类物质，如氨基甲酸乙酯、亚硝胺和生物胺类等，其中氨基甲酸乙酯（Ｅｔｈｙｌｃａｒｂａｍａｔｅ，简称ＥＣ，又称Ｕｒｅｔｈａｎｅ）具有一定的神经毒性、强烈的肺毒性和较强的致癌性。
酯残留量检测方法１４］。此外，欧盟的一些成员国也都制定了酒精饮料中ＥＣ的最高限量标准。２００２年联合国粮农组织将氨基甲酸乙酯列为重点监控物质．并制定了国际标准：ＥＣ含量不得超过２０斗ｇ／Ｌ。２００７年，世界卫生组织
国际癌症研究机构Ｌ娘Ｃ正式将氨基甲酸乙酯从２Ｂ
类提升为２Ａ类致癌物，与丙烯酰胺同等危险嘲。２００８年，韩国食品药品管理局也制定了葡萄酒中ＥＣ限量标准
３０斗班。
近年来，随着人们食品安全意识的日益提高，ＥＣ问题越来越受到国际社会的重视．从１９８５年加拿大率先制定ＥＣ限量标准到２００９年中国香港食物环境卫生署发布ＥＣ风险评估研究报告．国内外不少研究者都对发酵酒精饮料中的ＥＣ含量进行了分析，并对降低其含量进行了系列研究。本文对葡萄酒中氨基甲酸乙酯的形成机制以及影响因素进行阐述。为酒类发酵过程中的生产及预防危害提供理论依据。
１９７１年，¨舶ｔｈ和Ｇｅｊｖａｌｌ在葡萄酒中发现了ＥＣｔ”，
１９７６年Ｏｕｇｈ在酸乳酪和葡萄酒中检测到了ＥＣｍ。此后，世界各国研究人员先后又在蒸馏酒、白兰地、威士忌、酱油和面包等发酵饮料和食品中检测到了ＥＣ。这些发现引起了各国政府对发酵食品中ＥＣ含量的重视。１９８５年，加拿大卫生与预防部门对酒精饮料中ＥＣ含量制定了强制
性限量标准：佐餐葡萄酒３０“班，加强葡萄酒１００“ｇ／Ｌ，蒸馏酒１５０斗班，烈性酒和水果白兰地４００仙玑，日本清酒１００斗ｎ。随后，美国也对葡萄酒中ＥＣ含量进行了限定：佐餐葡萄酒限定为１５斗巩，餐后甜葡萄酒为６０仙班嘲。１９９３年，我国颁布了出Ｅｌ酒类中氨基甲酸乙
收稿日期：２０１４—０３—１９：
修回日期：２０１４—１０—１５
作者简介：董兴全，硕士研究生，主要从事生物资源及其利用研究。
１葡萄酒中ＥＣ的形成
自从２０世纪７０年代在发酵饮料和食品中发现了
通讯作者：丁燕，硕士研究生，主要从事葡萄酒风味物质及安全质量控制研究。
优先数字出版时间：２０１４—１ｌ一０７；地址：ｈｔｔｐ：ｔｌｗｗｗ．ｅｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｅｍｄｄｅｔｍｌ，５２．１０５１．ＴＳ．２０１４１１０７．ｔ３１８．００１．ｈｔｍｌ。
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了研究。
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谷氨酸
胞液
Ｅｃ．，尊多研究者开始对发酵食品中Ｅｃ的形成机理进行
／＼。八瑚。
氨基甲酸乙酯化学结构式
２０世纪６０年代。焦碳酸二乙酯（Ｄｉｅｔｈｙｌ
ｐｙｒｏｃａｒｂｏｎ．
延胡索酸
ａｔｅ，ＤＥＰＣ）曾经作为杀菌剂应用于果汁、葡萄酒和啤酒酿造中。研究者发现，在葡萄酒酿造过程中，焦碳酸二乙酯和氨反应会生成ＥＣ田。由此，８０年代末，美国和加拿大等国家开始禁止在葡萄酒酿造中使用焦碳酸二乙酯。
Ｏ（Ｃ０２Ｃ２Ｈ５）舢３－＊Ｈ２ＮＣ０２Ｃ２Ｈｓ＋Ｃ０２＋Ｃ２Ｈ５０Ｈ（１）
后来，Ｏｕｇｈｔ６】等又首先报道了氨基甲酰磷酸（Ｃａｒ－
图１葡萄酒中酵母茵的尿素循环途径
ｂａｍｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｅ）和乙醇反应可以生成ＥＣ。但是一般情
况下．葡萄酒酿造中氨基甲酰磷酸只是酵母或苹果酸一乳酸菌（Ｍａｌｏｌａｃｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａ，ＭＬＢ）代谢的中间产物，其在葡萄酒中的含量甚微，因此随着研究的深入，许多学者认为。这并不是葡萄酒中ＥＣ形成的主要途径。
＋ＣａＨ５０Ｈ
Ｊａｕｎｉａｕｘ［ｎｌ在酵母细胞质中检测到了与尿素循环途径有关的酶．主要有氨基甲酰磷酸合成酶（Ｃａｒ－
ｂａｍｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｅｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ）、鸟氨酸氨基甲酰转移酶（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
近二三十年来，随着人们对葡萄酒中ＥＣ形成机理研究的深入。目前普遍认为葡萄酒中ＥＣ的形成主要与两种前体物质有关，即尿素和瓜氨酸，尿素、瓜氨酸和乙醇自发反应会生成ＥＣ。而尿素和瓜氨酸在葡萄汁和葡萄酒中的积累则分别是葡萄酒酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ
ｃｅｒｅ．
（Ａｒｇｉｎｉｎｏｓｕｃｃｌｎａｔｅｌｙａｓｅ）、精氨酸酶（Ａｒｇｉｎａｓｅ）等，并试验
证明了酵母代谢产生尿素的关键酶是精氨酸酶。
为了探索葡萄酒中尿素的形成．许多研究者对此途径的酶的基因及其调控进行了研究。ＢｅｒｃｙＪ【１５１等研究发现．葡萄汁中过量的精氨酸不能抑制酵母对精氨酸的代谢，这就会导致葡萄汁中精氨酸含量越高，酵母分泌尿素的量越多。
在葡萄酒酿造过程中。酵母降解精氨酸生成尿素和鸟氨酸。而细胞中的尿素不会立即进行降解，而是根据细胞对氮代谢的调节，或者被释放到酒液中，或者被细胞作为氮源重新吸收利用。Ｃｏｕｌｏｎｔｌ日等研究了在葡萄酒酿造过程中酵母对精氨酸的转运、代谢及尿素分泌的机理。在通用氨基酸透性酶或精氨酸特异性透性酶的作用下，精氨酸转运到葡萄酒酵母细胞内，由精氨酸酶降解生成鸟氨酸和尿素。尿素不会在细胞中积累，其含量降低可以通过两条途径，一是在尿素酶（Ｕｒｅａｓｅ）的作用下被进一步降解为ＮＨ３和ＣＯ：，另一个是在尿素转运蛋白的作用下分泌到酵母细胞外的酒液环境中。这两条途径都是在尿素酶的催化下完成的。研究还发现，编码尿素酶的基因和编码精氨酸酶的基因都受葡萄汁中氮代谢抑制（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｃａｔａｂｏｌｉｔｅ
ｖｉｓｉａｅ）和乳酸菌对葡萄汁中精氨酸代谢的结果嗍。
Ｈ２ＮＣＯＮＨ２＋Ｃ２Ｈ５０Ｈ－＇＊Ｈ２ＮＣ０２Ｃ２Ｈｓ＋ＮＨ３
Ｈ２ＮＣＯＮＨ（ＣＨ２）３ＣＨ（ＮＨ２）ＣＯＯＨ＋Ｃ２Ｈ５０Ｈ—呻Ｈ２ＮＣ０２Ｃ２Ｈｓ＋Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３ＣＨ（ＮＨ２）ＣＯＯＨ
因此，葡萄酒中ＥＣ形成的生物学机理主要与酵母的尿素循环途径（Ｕｒｅａ
ｃｙｃｌｅ
ｐａｔｈｗａｙ）和ＭＬＢ的精氨酸
脱亚氨基酶途径有关［７，９－１０】。１．１葡萄酒酵母的尿素循环途径
葡萄酒酿造过程中影响尿素含量的因素很多，一是在葡萄生长过程中，氮肥施用会使成品葡萄酒中尿素含量增加；二是酵母发酵过程中，加入尿素作为氮源；三是通过酵母菌内部代谢，由精氨酸分解产生。
酿酒酵母可同化氮源（ＶＡＮ）包括铵盐和含仅一氨基氮的氨基酸（脯氨酸除外，它在有氧发酵时不能作为酵母的氮源）。其中精氨酸是葡萄汁中含量最丰富的氨基酸之一【ｌｌ】。发酵过程中，葡萄汁中精氨酸含量过高时，产生的尿素不能被细胞进一步代谢，在细胞内积累到一定量时，酵母就会在发酵过程中或发酵结束后将其释放到葡萄酒中，最终导致葡萄酒中ＥＣ含量升高。葡萄酒酵母降解精
ｒｅｐｒｅｓｓｉｏｎ，ＮＣＲ）的调控【１１１，但这两个基因的表
达模式在同一条件下只能有一个基因表达。葡萄酒中尿素的积累主要就是因为编码尿素酶的基因不能表达或表达量较少，而编码精氨酸酶的基因表达量较多。
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