中国白酒健康安全与生态酿造技术研究:第二届中国白酒学术研讨会论文集(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者:徐岩

出版社:中国轻工业出版社

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中国白酒健康安全与生态酿造技术研究:第二届中国白酒学术研讨会论文集

中国白酒健康安全与生态酿造技术研究:第二届中国白酒学术研讨会论文集试读:

内容摘要

我国白酒行业经过黄金十年的高速发展,目前已经进入到深度调整转型的新时期。中国白酒的健康价值、安全控制、绿色酿造等科技议题日益成为白酒行业转型升级时期面对的热点问题。在这一特殊时期,科技创新作为白酒行业转型发展驱动力的作用日益突出。“中国白酒169计划”的成功实施已经极大的促进了白酒行业的科技创新和技术推广。2013年启动的“中国白酒3C计划”也正在如火如茶地进行中,大量科技成果逐渐形成。

为进一步推动我国白酒行业转型升级,加强白酒基础理论和应用技术的研究与交流,提升我国白酒的健康价值、安全控制水平及酿造技术水平,在“2011首届中国白酒学术研讨会”成功建立的白酒技术交流平台上,由江南大学、国家固态酿造工程技术研究中心、江苏省酒业协会共同组织召开“2014第二届中国白酒学术研讨会”。研讨会论文集分为三篇,有三十余篇学术论文,涵盖了白酒的健康价值与安全控制、生态酿造与微生物发酵技术两大主题。本论文集可作为当代酿造科学技术研究的重要参考文献。

序言

白酒是我国的传统酒精饮品,随着近代的经济社会发展,逐渐形成食品工业的重要组成部分。依靠科技力量,针对传统产业的改造升级是我们当代人的使命。这将对全国经济发展和人民生活水平的提高做出巨大贡献。

经过黄金十年的高速发展,我国白酒行业进入深度调整转型的新时期,更要求全行业凝聚智慧、寻求突破,探索我国白酒产业平稳健康、长期稳定发展的新模式。中国白酒的健康价值、安全控制、绿色酿造等科技议题日益成为白酒行业转型升级时期面对的热点问题。在这一特殊时期,科技创新作为白酒行业转型发展驱动力的作用日益突出。“中国白酒169计划”的成功实施极大地促进了白酒行业的科技创新和技术推广。2013年启动的“中国白酒3 C计划”也正在如火如荼地进行中,大量科技成果逐渐形成。“中国白酒3C计划”是中国酒业协会白酒分会启动以“品质诚实、服务诚心、产业诚信”为核心的科研创新计划。该计划围绕中国白酒传统产业技术升级,针对白酒高效、安全、绿色制造关键技术开展协同创新。江南大学在引领了中国白酒科技创新的“中国白酒169计划”后,再次承担“中国白酒3 C计划”的开展,也体现出学校在此领域的学术地位和影响。

本次学术研讨会得到了国际专家及白酒界的广泛支持,有40余位国内外作者发来稿件,经过审阅筛选,录用30余篇,汇编成本论文集。本论文集所收录的文章涵盖本次会议的“白酒的健康价值与安全控制”及“生态酿造与微生物发酵技术”两大主题。其中汇集了国内外专家学者的科技前沿动态,也记录了生产一线科技工作者的最新成果。整体反映了我们当前白酒发展的新趋势。

我相信本次会议的召开及论文集的出版,将对我国白酒的生态酿造技术起到积极的推动作用,从而为酿出健康、安全的白酒打下坚实的基础;在此我也坚信在全行业广大科技工作者的不断积极探索的过程中,白酒行业一定会取得更好的发展。最后,祝贺本次会议取得圆满成功!

其他

  第一篇专题篇关于举办2014第二届中国白酒学术研讨会致辞

王延才

中国酒业协会,北京100048

1 前言

白酒是华夏文明伟大的创造,是深受广大消费者喜爱的具有深厚历史文化底蕴的饮料酒,是满足人们不断进步的物质文化和精神文化需求不可或缺的饮品。我国白酒产业经过近十年的快速发展,自2013年以来,进入了一个新的变革时期,行业调整逐渐纵深和明朗、利弊相间、压力与挑战共存。纵观全球酒类产业发展,无不在经历历史长河的洗礼后,更加彰显着自身独特的历史、文化、健康与安全风格,展示更为深刻的内涵与魅力。科技发展是提高人们认识酒类的基础,也是完成酒类酿造从必然走向自由的前提,更是搭建酒类国际化发展的桥梁。近年来,风味化学、微生物学与工程学的发展大幅度提升了全球酒类产业的科技水平。一方面,随着社会与科技的进步与发展,人们消费水平的不断提高,白酒产业作为具有几千年历史的传统产业,其独特的固态多微生物复杂开放的酿造体系,加大了产品品质的控制难度,使中国白酒与国际蒸馏酒的科技水平存在较大差距。另一方面,当前白酒产业科技创新力量分散、研究系统性差、缺乏有效组织运行模式与协同创新机制。在我国白酒特殊发展时期,如何加大科研力度,构建行业、科研单位、企业之间长效合作的研发模式,以推动我国白酒产业健康、持久、稳定地发展,是当前我国每位酿酒人需要深思的问题。

2 酿酒行业当前运行状况

回顾2003—2012年这十年的发展历程,受市场需求与宏观经济的影响,行业以年均复合增长率50.4%的速度发展。进入2013年,多种因素导致行业整体效益下滑,结束了以往超高速增长态势,进入到理性发展期,逐步实现从外延式高速扩张模式转变为内敛式中速增长模式。分析当前产业发展,存在以下几个特点:

2.1 行业内部问题明显,各种酒差异化发展

白酒行业经过过去十年的高速增长,在消费、生产、流通等方面积累了大量问题和矛盾,产业调整与变革是必然的。高端白酒消费信心受挫,需求发生明显变化,急需寻求新定位,产能扩大与市场需求放缓的矛盾已经形成。同时白酒产品市场竞争秩序混乱,赋税不公平,假冒伪劣、虚假宣传等现象对整个白酒行业的诚信造成极大影响和损失,维护产业安全、健康发展已经迫在眉睫。

葡萄酒产业2013年行业产量、经济效益下降,个别主要企业出现亏损。黄酒企业虽也受大环境影响,但由于行业小、基数低,影响范围和程度与其他酒种比,还不明显,相反,在产量、经济效益和利税等各方面,都有不同程度的增长。

2.2 国民经济平稳增长,行业发展仍然具备潜力

国家宏观经济虽有压力,但总体良好。2013年国民生产总值增长7.7%,今年上半年保持在7.4%,居民收入、企业效益和财政收入平稳增长,依据国务院《关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》:要积极扩大国内有效需求,要着力挖掘国内市场潜力,消化部分过剩产能。

酒类产品作为大众消费品,与国家宏观经济发展和居民收入水平息息相关,随着居民可支配收入的进一步增加,酒类产品的消费也会保有持续的驱动力。

2.3 酒类产品的消费仍被大众认可与接受

酒类产品不同于其他消费品,是蕴含精神、文化和物质的嗜好性产品,是交际活动、礼仪消费中最具典型文化特征的产品,是一种以满足人们心理感受为主要目的的“感性食品”,其情感需求和氛围需求在社会中没有发生变化。

2.4 酒行业销售收入继续保持着良好的态势

在2013年,酒行业增长仍超过GDP,达到9.48%,除葡萄酒出现下降外,白酒销售收入增长11.22%,啤酒增长9.27%,黄酒增长12.23%,其他酒增长15.46%。社会需求总量没有发生大的变化,大众消费基础没有动摇,只是消费群体和偏好发生了变化。

所以,鉴于当前国民经济的发展现状,我们要修正行业发展不合理的部分,打破某些消极的、急功近利的惯性思维,通过真正意义上的创新转变,解决行业内部诸多问题与矛盾,谋求长期稳定、健康的发展。

3 酿酒行业发展需求

3.1 持续调整产品结构,转变行业发展方式

纵观酒行业的产品结构调整,是一个“逐步深化,不断升级”的过程。产业升级加快、产业优化、品牌集中、集群强势的趋势都日趋明显。如何进行产品结构优化,我们认为,关键是“回归本质,找准定位”;加大酒类产业科研投入,加快酒类产业科研步伐,强化产业升级,跟上产业发展需求。构建行业、科研单位、白酒企业之间长效合作研发模式,为产业持续发展提供科技支撑。

3.2 保证产品质量,实现安全绿色制造

坚持产品安全,是酒行业长久发展的根基和关键。今年国务院政府报告中将食品安全提升到新的高度,提出“用最为严格的监督,最严厉的处罚,最严肃的问责”来狠抓食品安全。行业要加强安全意识,在行业内部建立完善的权责监管机制。加强政府部门、行业协会、科研机构的交流,加大在成分分析检测、安全风险评估、危害成分消除等方面的研究力度,强化关键技术产业化,促进我国食品安全水平的提升。

3.3 加快标准修订,完善检测手段

酒行业标准体系已经难以适应行业生产经营和产品质量安全的需求,阻碍了行业健康发展的脚步。要保证行业与市场的健康持续发展,必须将标准体系建设作为行业发展的基础设施和重点任务。依靠现代科技手段,从我国酒行业发展的实际出发,加快技术创新步伐,完善检测手段,制订出能充分反映中国酒产品质量特色、增强监管部门依据和手段的国家标准。

3.4 塑造产品形象,创新销售模式

中国拥有几千年酒文化历史,要塑造中国酒健康的社会形象,建立正确的公众认知,加强中国酒功能效果的科研与宣传力度,探索营销模式的创新与变革。在产品价值体系中实现理性价值、感性价值与象征性价值的完美结合,最终获得消费者的认可。

4 科技发展对酿酒产业的推动作用

4.1 中国白酒技术水平与世界蒸馏酒技术水平存在差异

白酒是中国特有的蒸馏酒,与白兰地、威士忌、伏特加、朗姆酒和金酒并列为世界上著名的六大蒸馏酒,是中华民族历史悠久的传统产物。近十年来,中国白酒产业保持了较好的增长速度。2013年,中国白酒行业实现产量1226.20万吨,同比增长6.33%;实现收入5018.01亿元,同比增长12.35%;实现利润总额804.87亿元,同比下降1.67%。增速与发展回归理性。但是,中国白酒研究生产技术与国际蒸馏酒工业技术水平差距明显,亟须提升!主要体现在:①酿造机理不清楚,尚未形成完善的现代酿造科学理论与技术体系,难以摆脱依靠经验式操作现状;②传统经验式操作,产业的现代化程度低,使产品品质与安全性控制困难;③独特的酿造特点和复杂性,增加了产业改造升级的难度。所以鉴于白酒产业长期以来薄弱的微生物基础,产业始终未能实现从经验到科学的突破。

4.2 科技进步是推动酿酒产业发展的动力源泉

科技创新和技术进步推动酿酒产业持续发展。近年来,国外酒类科研工作者在葡萄酒相关领域取得的卓绝的科研成果,多篇有关酿造功能微生物和风味体系的研究被Nature和Science等国际顶级研究期刊报道,这些研究成果推动了葡萄酒国际化的进程,促进了世界人民对葡萄酒的了解和认识。中国白酒行业的技术发展经历了三个阶段:20世纪50~60年代计划经济下的白酒三次试点(1955年烟台试点、1957年泸州试点、1964年茅台与汾酒试点)对白酒产业传统经验进行了总结,完成了基于近代酿酒科学与技术的产业出酒率的提高;20 世纪80~90年代市场自发进行了传统产业工业化进程,完成了基于应用微生物分析技术的产业产量质量的提高;21世纪初由行业组织的(2007年169计划、2011年158计划、2013年3C计划)基于组学技术、群体微生物等现代技术的酿造的高级化和可控化研究,完成了产业技术的全面提升。白酒科技水平的提升使产业年产量由20世纪50~60年代的10~215万千升,提高到21世纪的303~890万千升。在白酒产业进入深度调整期的今天,如何促进产业进一步发展,成为当前白酒产业的首要难题。

4.3 目前白酒产业取得的成就

近年来,在诸多科研白酒企业的协同努力下,“风味导向的白酒生产技术”等一系列学术思想的提出,开发了白酒特征风味微生物鉴别及其固态发酵调控新方法,提出了不良风味功能基因定量的预测方法与定向控制方法;创建了风味微生物与糖化、酒化微生物的组合新工艺;形成了发酵-风味微生物组合纯种制曲技术,促进了白酒机械化改造,保证了优质白酒的高效生产;首创基于关键风味物质的数字化品质评价方法,建成基于风味导向的组合控制技术,实现了白酒品质稳定控制。这些成果可以概括为通过三个结合来实现:第一、基于传统工艺基础上的基础研究与应用研究的结合;第二、基于白酒生产复杂体系的白酒风味化学、酿造微生物学机理以及酿造工程学应用的结合;第三、基于国际发展前沿科学和技术的传统工艺优势与先进技术的结合。

4.4 目前产业科技创新体系存在的问题

行业与国民经济发展不协调,科技创新力量分散、研究系统性差,未形成有效组织运行模式与协同创新机制,严重制约了白酒产业健康可持续发展。产业急需构建多元、开放、动态的运行模式与协同创新机制。国际上产业联合支撑产业技术持续发展,澳大利亚葡萄酒研究所(AWRI)、日本酒类综合研究所(NRIB)、台湾食品工业发展研究所(FIRDI)等科研、高校都在产业科研、人才培训与发展研究等方面为产业发展做出了卓绝的贡献。正是基于如上现状,为推动我国白酒产业健康、持久发展,中国酒业协会从以行业个性项目为中心研发模式的“中国白酒169计划”“中国白酒158计划”,到行业共性项目为主导研发模式的“中国白酒3C计划”,进而提出以行业发展战略为导向组织模式的白酒产业联盟。这些项目站在行业发展的高度,针对白酒产业发展中存在的技术共性问题,采取协会、大学、研究所与企业的大范围合作研究模式,在国家科技发展三大主体研究计划(973、863、支撑计划)和国家自然科学基金创新体系背景下,大力促进白酒行业科技组织方式模式创新。

5 结语

虽然行业步入深度调整期,但我们对酒行业未来的发展仍充满信心,我们要力求变革、敢于突破,同时要加大人才建设,构建人才平台,鼓励形成跨区域的产业合作、企业合作模式,建立长效合作机制,构建多元、积极、开放的科研交流平台。按照2013年《中国酿酒产业“十二五”发展规划》总体安排,协会将以“调结构、谋转变、上水平、增后劲、可持续”为目标,以“引领行业方向、鼓励科学研究、推进行业自律、开拓服务领域、加强形象建设为主线”引领行业健康持续发展。当前正在推进的“中国白酒3C计划”“中国白酒酒庄联盟”和即将成立的“中国白酒产业技术创新战略联盟”将为我国酒类产业发展注入新的活力。在白酒行业转型升级这一关键时期,本次会议对进一步推动我国白酒行业转型升级,加强白酒基础理论和应用技术的研究与交流,提升我国白酒的健康价值、安全控制水平及酿造技术水平都具有积极和深远的意义!

预祝大会获得圆满成功!2014年8月22日 北京白酒中生物活性物质脂肽类化合物的鉴定及其功能的研究∗

徐岩 张荣 吴群 郅岩

∗通讯作者:徐岩(1962—),男,教授,博士生导师,研究方向:发酵工程和酶工程。

食品科学与技术国家重点实验室,教育部工业生物技术重点实验室,

生物工程学院,食品安全和营养的协同创新中心,江南大学,

蠡湖大道1800 号,江苏 无锡214122

摘要:白酒是中国独特的微生物固态酿造与蒸馏的产物,白酒风味是决定其品质的重要特征。江南大学在白酒中首次发现了不挥发性脂肽类化合物。该类化合物对白酒的风味、生物活性功能都具有重要作用。本文围绕脂肽类化合物的发现、鉴定及其功能进行了综述。

关键词:脂肽类化合物;非挥发性成分;挥发性;白酒;生物活性

Characterization of lichenysin in Chinese distilled spirits as a novel nonvolatile compound affecting aroma volatility∗

XU Yan,ZHANG Rong,WU Qun,ZHI Yan

State Key Laboratory of Food Science and Technology,The Key Laboratory of Industrial

Biotechnology,Ministry of Education,School of Biotechnology,Synergetic Innovation

Center of Food Safety and Nutrition,Jiangnan University,

1800 Lihu Avenue,Wuxi,Jiang Su,214122,China

Abstract:Nonvolatile components influence overall flavor volatility and perception in al-coholic beverages.However,little information has been reported about the nonvolatile com-pounds in Chinese distilled spirits.For the first time,Researchers in Jiangnan University iso-lated and identified cyclic lipopeptides as novel nonvolatile compounds in Chinese liquors.They could be selectively affected aroma volatility in Chinese liquors,and are important bioac-tive compounds in food and pharmaceutical area.

Key Words:aroma volatility;bioactive;Chinese liquor;lipopeptide;nonvolatile compound

1 前言

白酒是中国独特的微生物固态酿造与蒸馏的产物,白酒风味是决定其品质的重要特征。鉴于其属于蒸馏酒的特点,目前对白酒挥发性物质研究的报道非常多。例如,2006年采用GC-O结合MS方法在浓[1]香型五粮液和剑南春白酒中鉴定了132种风味物质,2007年采用[2]二维GC飞行质谱分析在茅台酒中发现了528种挥发性物质。随着技术的进步,在白酒中发现的挥发性物质甚至达到1000种以上,包括醇类、醛类、酮类、醚类、酸类、酯类、缩醛类、硫化物类、吡嗪类、吡啶类、呋喃类、酚类、芳香族类、内酯类化合物以及其他化合物。这些化合物中有很多对白酒的风味产生了重要的贡献。

然而,鉴于蒸馏酒的工艺特点,常规认为白酒中不应该含有非挥发性物质。因此,对于其非挥发性物质组成的研究尚属空白。但是,与国外液态蒸馏酒不同,中国白酒属于固态蒸馏酒,固态蒸馏的方式使得白酒中必然存在一定的非挥发性物质。它们的存在对于白酒的风格特征产生了重要的作用:第一、潜在的重要呈味物质,构成了白酒口感的丰富性和复杂性;第二、与挥发性物质产生相互作用,调节挥发性物质的挥发性能,改变并协调白酒的香气结构,如对放香强度与香气持久性产生调节作用;第三、独特和重要的生物活性功能和效果。

酿造食品(包括酿造酒)中的不挥发性物质如有机酸、糖、氨基酸、肽等,对于食品的风格特征具有重要作用,其一就是与挥发性物质产生相互作用,调节挥发性物质的挥发性能,改变并协调白酒的香气结构,如对放香强度与香气持久性产生调节作用。例如,胶体中的[3][4]β-环糊精、葡萄酒中的酚类化合物等都具有该功能。其中,葡萄酒中的酚酸类化合物,这类化合物主要来源于葡萄酒的贮存过[5]程。橡木塞所带来的酚类化合物,这类化合物对酒中的长链乙酯、苯环类化合物表现出明显的吸附作用,从而对香气感官产生重要影响。

除香气特征外,白酒中的生物活性物质及健康因子也渐受关注。相比于蒸馏酒,酿造酒中的生物活性物质研究较为深入。例如,葡萄酒中发现的被认为是氧自由基的克星的多酚类化合物以及白藜芦醇[6,7];啤酒中的具有防治动脉硬化和心脏病、抑制癌症和抗衰老[8]功能的异α-酸、黄酮类、多酚类化合物以及氨基酸、维生素等;黄酒中的各种肽、氨基酸等。白酒作为蒸馏酒,其生物活性物质的研[9]究目前仍然集中于挥发性物质方面。在前期“中国白酒169计划”研究工作的基础上,江南大学课题组在白酒中发现了多种具有生物活性功能的物质,如吡嗪、萜烯、酚类物质等。四甲基吡嗪是从传统中药伞形科藻本属植物川芎(Ligusticum wallichii Franch)中分离出来的一种活性成分,已经被广泛的应用到心脏血管(cardiovascular)[10]和脑血管(cerebrovascu-lar)疾病的治疗中。它能增加脑血管的血流量,减少脑缺血性疾病的发作。国际上最近的研究表明,四甲基吡嗪对中枢神经有一个影响,即能改善学习的障碍。四甲基吡嗪还可防止由无水乙醇引起的胃黏膜损伤、由无水乙醇引起的肾中毒、由硫代乙酰胺引起的急性肝中毒,并能降低脑萎缩的伤害。萜烯类化合物普遍具有较高的抑菌活性和抗凝血性。然而,白酒中不挥发性生物活性物质目前仍然属于空白,因此,有必要开展白酒中不挥发生物活性物质的相关研究,从而实现对白酒健康作用更完整的阐释。

由于白酒固态蒸馏的特点,白酒非挥发性物质的含量非常低,并且相比于挥发性物质,非挥发性物质的分析无论在提取以及定性与定量等方面都存在一定的困难。江南大学在建立白酒非挥发性物质分析技术的过程中,发现了一类微量的非挥发性物质。深入研究发现该物质是由七肽和脂肪酸以内酯键结合形成的环状脂肽类化合物。应用HS-SPME-GC-MS和NMR等方法发现其与白酒中风味化合物之间存在着独特的相互作用关系,对白酒风味有重要作用。同时,脂肽类化合物作为一种天然活性物质,其潜在的生物活性功能对白酒健康作用意义重大。

本文介绍了白酒中脂肽类化合物的发现及其对白酒风味的作用机制,综述了其生物活性功能,以共同探讨中国白酒中非挥发性物质及其生物活性功能。

2 白酒中脂肽类化合物的发现

在最近的研究中,江南大学采用HPLC/Q-TOF MS的方法从多种中国白酒中分离得到一种非挥发性物质,结合NMR数据确定该非挥发性成分为环脂肽类化合物地衣素(图1)。进一步的研究表明,地衣素是Bacillus lichenyformis利用高粱原料合成并可能通过固态蒸馏带入中国白酒中。在检测的酒样中,董酒中地衣素的含量最高,达到了112μg/L。采用制备液相对白酒中其他类的脂肽类化合物进行提取鉴定,发现了其他类脂肽类化合物,包括fengycin,surfactin,bacyllomycin。它们与地衣素具有类似的化学结构,主要在于氨基酸组成的差异,如图1所示。

3 其他酿造食品中的脂肽类化合物

Cho等人从韩国发酵调味料kanjang中分离出一株能够抑制产黄曲霉毒素霉菌生长的Bacillus pumilus HY1,MALDI - TOF MS 检测到该菌株能够产生相对分子质量为1043、1057、1071的脂肽化合物iturin,从而抑制发酵豆制品中的产黄曲霉毒素污染菌Aspergillus [11]flavus和Aspergillus parasiticus。Kim等人从土壤中分离得到一株能够产sur-factin、fengycin和iturinA的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis CMB32,该菌株对因Colletotri-chum gloeosporioides引起的棉花炭疽[12]病有潜在的生物防治功能。Ph.Jacques等人采用分子生物学快速PCR鉴定的方法从非洲的发酵食品中分离到了产surfactin的芽孢杆菌,并提出食品中存在的天然浓度的surfactin低毒性且对人体无害[13]。Compaoré等人从非洲的发酵食品中分离到一株芽孢杆菌 Bacillus subtilis subsp.Subtilis H4,经 UPLC/TOFMS鉴定该菌株能同时产生surfactin和一种新型bacteriocin,以抑制因单核李斯特菌引起[14]的食品腐败。Kong等人从海洋中分离得到一株产抗菌活性物质的Bacillus mega-terium,用于预防花生贮藏过程中的霉菌污染[15]。此外,芽孢杆菌作为根际微生物能够刺激植物生长,抑制植物病原微生物生长的机理也逐渐清晰,其主要原因在于芽孢杆菌能够产生包括surfactin、lichenysin、fengycin、iturin在内的多种环状脂肽化合物,并在植物根际形成biofilm,作为天然壁垒有效阻止病原微生[16]物的入侵,保障植物健康生长。图1 中国白酒中脂肽类化合物的结构图

4 地衣素对白酒中香气化合物的贡献

4.1 地衣素对白酒中香气化合物的影响

采用HS-SPME-GC-MS研究了地衣素对三种重要香型白酒(酱香型、浓香型和清香型)中香气化合物挥发性的影响。通过添加地衣素到三种酒样中,发现其样品中香气化合物的HS-GC峰面积表现出不同的显著变化。地衣素对短链的酯影响并不显著,三种酒中短链酯的挥发浓度一般降低1%~15%。在长链酯中,癸酸乙酯的HS-GC峰面积在酱香型和浓香型白酒中显著降低14%~15%(p≤0.05),乳酸乙酯在酱香型白酒中显著降低12%(p≤0.05),辛酸乙酯在清香型白酒中显著降低18%(p≤0.05)。地衣素对醇和醛的抑制最多为1%~8%。至于酸类化合物,酱香型白酒中己酸的HS-GC峰面积显著降低50%(p≤0.05),浓香型白酒中己酸降低12%。浓香型白酒中己酸含量高达1~2g/L,中国白酒中地衣素的含量范围为0.01~111.74μg/L,这可能导致在浓香型白酒中地衣素的含量不足以显著降低己酸的挥发性。最为显著的表现为地衣素与芳香族和苯酚类化合物之间的作用。三种白酒中2-苯乙醇、苯酚和4-甲基苯酚的HS-GC峰面积分别显著降低58%、76%和59%(p≤0.05)。这是由于酚羟基与地衣素的羧基形成氢键作用力影响着香气化合物的挥发性。因此,地衣素选择性地影响着白酒中香气化合物的挥发性。

4.2 地衣素对白酒中苯酚类化合物挥发性的影响

挥发性酚类物质被认定为白酒中的异味物质,其中最显著的4-甲基苯酚和4-乙基愈创木酚分别表现出马厩味和药味。我们采用HS-SPME-GC-MS方法,在模拟酒精饮料体系中,考察地衣素对苯酚、4-甲基苯酚、4-乙基苯酚、愈创木酚和4-乙基愈创木酚的挥发性影响。与空白对照相比,地衣素可以显著地降低这类苯酚类化合物的挥发浓度。此时,苯酚、4-甲基苯酚和4-乙基苯酚的挥发浓度分别降低了39%,45%和48%(p<0.05)。另外,愈创木酚和4 -乙基愈创木酚的挥发浓度分别降低了30%和45%(p<0.05)。随着模拟体系中地衣素的浓度增加,其对苯酚类化合物挥发性影响趋于平衡。进一步采用感官评价法来评定地衣素对模拟酒精饮料中苯酚类化合物挥发性的影响。发现地衣素显著抑制了苯酚类化合物的香气强度(p<0.05)。因此,地衣素可以有效地降低白酒中苯酚类化合物的挥发性。

4.3 地衣素与苯酚之间相互作用机制分析

热力学中分析的相关参数规律在蛋白质作用方式中同样存在。其中,ΔH>0和ΔS>0下,作用力主要表现为疏水作用;ΔH<0和ΔS<0 下,作用力主要表现为范德华力和氢键作用力;ΔH≈0和ΔS>0下,作用力主要表现为静电作用。从表中可以看出,4-乙基苯酚、愈创木酚和4 -乙基愈创木酚的焓变(ΔH)和熵变(ΔS)都为负值,此时这类苯酚类化合物与地衣素存在氢键或者范德华作用力。对于苯酚和4 -甲基苯酚,熵变(ΔS)为正值说明地衣素与这两个苯酚可能存在疏水作用,而焓变(ΔH)为负值说明苯酚的1H可以很容易与地衣素的氨基酸残基形成氢键作用力。因此,地衣素与苯酚类化合物的结合方式很有可能是氢键作用。

采用1 HNMR和2 DNOESY来分析其地衣素与4 -乙基愈创木酚的结合方式。发现地衣素存在着多个酰基提供给4 -乙基愈创木酚形成氢键作用,氢质子之间的距离在0.5 nm以内。由此可见,它们之间的氢键作用表现在地衣素中缬氨酸的羧酸氧和4-乙基愈创木酚的酚羟基。

5 地衣素及相关脂肽类化合物的生物活性功能

5.1 抑菌活性

由于地衣素能够渗透所有类型细菌的细胞膜,它成为自然界中非常重要的抗菌肽。细菌主要分为两种类型,分别是革兰阴性和革兰阳性,两种类型细菌的膜构成不同。革兰阴性菌的细胞膜由外面的脂多糖和磷脂双分子层及稀薄的肽聚糖组成,而革兰阳性菌的细胞膜缺乏外面的脂多糖,并且运载更加厚实肽聚糖和磷脂双分子层。这就有利于地衣素创造一个有渗透性的环境并破坏细胞膜。一般地衣素浓度达到12~50μg/mL能够有效地起到抗菌作用,这就是最低抑制浓度(MIC)。

有研究表明,surfactin的抑菌功能主要是通过破坏细胞膜的完整性来实现的,表现出显著的antibacterial活性。Deleu等人通过人工材料DOPC和DPPC模拟细胞膜,考察不同浓度surfactin处理不同时间对细胞膜的作用。结果表明,surfactin能同时与模拟细胞膜的极性头部和非极性尾巴相互作用。当surfactin的浓度低于CMC(临界成胶束浓度)时,surfactin从生物膜的边界部位插入生物膜的极性与非极性组分之间,阻止两相分离,加固生物膜结构;当surfactin的浓度处于CMC附近时,surfactin能够溶解可流动性磷脂部分,并增强脂质双分子层其余部分的有序性;当surfactin的浓度高于CMC时,磷脂与刚性[17]脂质双分子层与surfactin形成大小不同的混合胶束。

Bacullomycin D和fengycin则表现出显著的抗真菌作用,具体抑菌机理尚不清晰,推测可能是与细胞膜表面的甾醇结合破坏细胞完整性,从而抑制真菌的生长。Fengycin对真菌菌丝的抑制作用尤为明显,可以作为生物农药防治农业有害菌,如Botrytis cine-ria、Fusarium [18]oxysporum、Rhizoctonia solani。

5.2 抗癌活性

细胞凋亡是一种由基因决定的细胞自我死亡的过程。肿瘤细胞能够过多过快地增长是肿瘤细胞死亡过少及增殖过多的共同结果。许多抗癌药物通过干扰肿瘤的增殖、生长等过程诱导细胞凋亡,从而导致肿瘤细胞的程序化死亡。有研究表明sur-factin能够通过诱导细胞凋亡来实现对乳腺癌肿瘤细胞的抑制。surfactin通过阻断细胞周期至G2/M期,抑制肿瘤细胞增殖。其机制可能是surfactin通过促进p53 蛋白的表达,导致下游的CKI(p21)(周期蛋白依赖性激酶抑制因子)表达增加,最终对cdc2(细胞分裂周期蛋白)和cyclin B1(周期素B1)的表达产生抑制作用,使肿瘤细胞不能通过G2/M期,不能进行有丝分裂。surfactin抑制vimentin的表达,诱导微管蛋白的解聚和重排,使细胞骨架发生剧烈变化,达到细胞 G2/M 期阻滞的后果。此外,另有研究表明,surfactin通过增加胞内活性氧的水平,使胞内JNK(氨基末端激酶)氨基末端激酶磷酸化激活,造成线粒体膜电位降低,促进细胞色素c的释放,引发caspase(细胞凋亡蛋白酶)的级联反应,最[19]终导致核基质的崩塌,导致细胞凋亡。此外Yin等人发现,fengycin能够通过活性氧产生和线粒体依赖的细胞凋亡抑制人肺癌细[20]胞的扩增。surfactin与fengycin的抗癌活性为中国白酒的健康保健功能提供了新的理论基础。

5.3 抗病毒活性

研究表明,地衣素呈现出一定的抗病毒活性。地衣素的抗病毒作用有别于其他抗生素,这是因为地衣素能够瓦解包围的病毒。地衣素不仅能够瓦解被包围病毒的油脂层,而且能够通过形成离子渠道来破坏病毒的衣壳。这个实验过程已通过数个包围型病毒测试,如HIV和[21]HSV。并且,不同脂肪酸链长的地衣素亚型表现出包围型病毒钝化作用的改善。但是,地衣素只能影响无细胞病毒,而已击穿细胞的病毒不受影响。同时,如果地衣素暴露在高浓度的蛋白质或油脂的媒介中,它的抗病毒活性会受限,这称为缓冲效应,是地衣素抗病毒活性的一个重大缺点。

5.4 溶纤活性

血纤维蛋白fibrin是一种蛋白质,是由凝血酶作用于血纤维蛋白原而形成的,血纤维蛋白聚合而成血凝块。血纤维蛋白分为可溶的单体形式和不溶的多聚体形式。早在1968年,研究者就发现枯草芽孢杆菌产生的多肽化合物surfactin能够抑制血纤维蛋白凝块,具有溶纤

[22]活性。

6 结论

首次在中国白酒中发现地衣素等脂肽类化合物,这类化合物对白酒的风味具有重要贡献。同时脂肽类化合物独特而丰富的生物活性功能也对中国白酒的健康保健功能有重要贡献。

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Andrew L.Waterhouse

Viticulture and Enology,University of California,Davis,California

Abstract:Ethyl carbamate is a natural constituent of wine and other fermented products,but levels are higher in products containing substantial levels of ethanol.EC has been found to have mutagenic potential,and thus levels are regulated in some markets.It is formed largely by the reaction of ethanol with urea as well as citrulline.The levels of urea and citrulline in a finished wine depends on the concentration of available nitrogen during fermentation,so that a nitrogen rich must will result in higher levels of urea and citrulline.Methods for managing EC are several,and new methods are appearing.While fermentations require nitrogen,limiting ex-cess nitrogen sources during fermentation will reduce urea and citrulline in the wine,so vine-yard fertilization and fermentation supplement practices are the first line of defense.Yeast have differing abilities to produce urea and citrulline,so yeast selection is important,especially when musts are high in nitrogen.Modified yeast are under testing and development but have potential problems to overcome.It is also possible to metabolize urea to carbon dioxide and am-monia with urease enzyme,but citrulline is not degraded and can still react with ethanol to make EC.Once EC is formed,the enzyme urethanase could potentially degrade EC,but the commercial application of this system needs development.While prevention via low to moderate nitrogen fermentation inputs are the most important factor in EC management,new techniques are beginning to provide remediation approaches as well.Utilization of by-product generated from shochu making by converting to functional food

Shigeru Morimura

Kumamoto University,Japan

Abstract:Shochu is Japanese traditional distilled alcohol liquor that is produced from raw materials such as barley,sweet-potato,or rice.Shochu post-distillation slurry contains physi-ologically active components such as carbohydrates,organic acids,amino acids,and poly-phenols.We developed vinegar production process.Since the concentration of functional com-ponents in the vinegar was high,it showed excellent antioxidant activity,immune system acti-vation,apoptosis induction to cancer cells,and antiplatelet activity.

These physiological activities of the vinegar were evaluated using the assay of in vivo and in vitro.To investigate the antioxidant activity of the freeze-dried vinegar firstly,we demon-strated the antioxidant activity for human hepatoma cells HepG2 using HO-induced 22oxidative stress model and for mouse using CCl-induced acute liver 4injury model.Oral administration of freeze-dried vinegar before treatment of CCl significantly suppressed liver lipid peroxidation,4glutathione(GSH)depletion,and reduction of GSH-dependent enzyme activities and inhibi-ted liver inflammation.Secondly,we also demonstrated that dietary supplement of the freeze-dried vinegar suppressed tumor growth and prolonged the life span in the sarcoma 180 and the colon 38 mouse model of solid tumors.Oral administration of the freeze-dried vinegar induced Th1 type cytokine production.The freeze-dried vinegar stimulated cytotoxic activity of natural killer(NK)cells and macrophage both in vitro and in vivo.We considered that the antitumor activity of the freeze-dried vinegar might be involved in their capacity to activate immunocytes such as macrophage and NK cells.Thirdly,an ethyl acetate-soluble fraction of the vinegar was used for the test to suppress cell proliferation strongly of U937 cells.Fragmentation of DNA and morphological change showing apoptotic bodies,which are characteristic of apoptotic cell death,were observed in the U937 cells.Immunoblot analysis showed the cleavage of caspase-8 and caspase-3 followed by cleavage of PARP in U937 cells treated with the ethyl ace-tate-soluble fraction of the freeze-dried vinegar,however,caspase-9 was not cleaved.We al-so revealed the ethyl acetate-soluble fraction induced the DISC formation including DR5 using immunoprecipitate and immonoblot analysis.Finally,the antiplatelet activity was tested and detected in the tyrosol fraction of the vinegar.

Not only tyrosol but tryptophol were isolated and identified as the functional compound in the vinegar.They were contained in the vinegar produced from all types of shochu post-distil-lation slurry.They were generated from tyrosine and tryptophan by yeast during ethanol fer-mentation.Caffeic acid ethyl ester(CAEE)showed excellent antioxidative activity,and was contained only in the vinegar produced from sweet-potato shochu post-distillation slurry.It was confirmed that CAEE was not produced during the ethanol fermentation by yeast with YPD me-dium with the addition of chlorogenic acid(ChA),but was produced by incubation with koji,ChA,and ethanol.It was clarified that enzymes of koji were related to CAEE formation.

Shochu is Japanese traditional distilled alcohol liquor that is

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