葡萄酒質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)及其控制

韓舜愈， 李 敏

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院/甘肅省葡萄與葡萄酒工程學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省葡萄酒產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心，甘肅蘭州 730070）

葡萄酒質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)及其控制

韓舜愈， 李 敏

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院/甘肅省葡萄與葡萄酒工程學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省葡萄酒產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心，甘肅蘭州 730070）

全面闡述了影響葡萄酒質(zhì)量安全的主要因素及其防控措施。農(nóng)藥殘留和重金屬污染通常由葡萄栽培中施用的防治病蟲害藥劑或環(huán)境污染而導(dǎo)致其在葡萄果實(shí)中的累積，可通過選擇生態(tài)條件優(yōu)良的釀酒葡萄種植基地、規(guī)范栽培管理技術(shù)有效控制；SO2殘留產(chǎn)生于葡萄酒釀造過程，可通過控制原料污染、嚴(yán)格發(fā)酵釀造工藝管理、保證生產(chǎn)清潔衛(wèi)生及積極尋找SO2替代物控制其含量；微生物或有微生物參與的有毒代謝產(chǎn)物中赭曲霉毒素A、氨基甲酸乙酯和生物胺，則依賴于發(fā)酵劑的選擇和改進(jìn)工藝等多種手段綜合防控。在葡萄栽培及葡萄酒釀造過程中應(yīng)關(guān)注此類物質(zhì)對(duì)人體的潛在危害，并通過檢測(cè)進(jìn)行有效的預(yù)防和控制。

葡萄酒；質(zhì)量安全；農(nóng)藥殘留；重金屬；二氧化硫；赭曲霉毒素A；氨基甲酸乙酯；生物胺

20世紀(jì)90年代以來，我國(guó)葡萄酒消費(fèi)從1991年的504. 7萬L增長(zhǎng)到2011年的1 633. 9萬L，增幅超過3倍［1］。消費(fèi)量迅猛增長(zhǎng)的背后是消費(fèi)者對(duì)健康的關(guān)注。與蒸餾酒和啤酒相比，葡萄酒酒度較低（7%～16%）并能為人體提供熱量、礦物質(zhì)、維生素、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。更為重要的是，葡萄酒中的多酚類物質(zhì)具有抗氧化、抗菌、抗癌、抗誘變、抗自由基、抗血栓、抗炎癥、抗過敏等作用，能夠預(yù)防心血管疾病，防治冠心病、高脂血癥等，還可對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控［2］。除此之外，葡萄酒中的肽具有抗菌、抗氧化和降血壓作用。所有這些造就了著名的“法國(guó)悖論”，即紅葡萄酒對(duì)典型的高油脂加大量果蔬的飲食習(xí)慣具有良好的預(yù)防和減緩冠心病功效［3］。

對(duì)食品而言，健康與安全同樣重要，近年來食品中潛在的安全隱患愈加引人關(guān)注。鑒于此，本文分別闡述了葡萄及葡萄酒中的化學(xué)防腐劑（亞硫酸鹽）、神經(jīng)毒素（赭曲霉毒素A）、潛在的致癌物（氨基甲酸乙酯）和過敏原（生物胺）等安全隱患的來源、產(chǎn)生機(jī)制、對(duì)葡萄酒質(zhì)量的影響以及對(duì)消費(fèi)者健康的影響及其控制措施。

1 葡萄酒原料的安全風(fēng)險(xiǎn)

1.1 農(nóng)藥殘留

我國(guó)釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)生態(tài)條件各異，不同產(chǎn)區(qū)和生長(zhǎng)階段的葡萄都有可能感染病害，嚴(yán)重的蟲害有30余種，病害有10余種［4］。葡萄園廣泛使用殺蟲劑，殺菌劑和除草劑。其中有機(jī)氯類農(nóng)藥主要作為殺蟲劑，因其脂溶性較高可積蓄在人體脂肪和組織器官中引發(fā)毒性作用。有機(jī)磷、氨基甲酸酯、擬除蟲菊酯類農(nóng)藥主要用于殺蟲、殺螨、殺菌和除草，均為神經(jīng)毒素，前2種可抑制膽堿酯酶而引起人體中樞神經(jīng)中毒，后者可使神經(jīng)傳導(dǎo)受阻，抑制大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞［5］。葡萄栽培中濫用農(nóng)藥會(huì)使其殘留在葡萄上并最終轉(zhuǎn)移到葡萄酒中［6］。

目前可在葡萄與葡萄酒中檢測(cè)到近200種農(nóng)殘［6］。國(guó)標(biāo)GB 2763—2012《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中農(nóng)藥的最大殘留限量》明確限定了涉及葡萄的18種農(nóng)殘，農(nóng)業(yè)部NYB 274—2014《綠色食品 葡萄酒》也對(duì)葡萄酒中4種農(nóng)殘做出限定。我國(guó)葡萄酒中尚未檢測(cè)到農(nóng)殘超標(biāo)［7-8］。

除了規(guī)范與引導(dǎo)農(nóng)藥的合理使用外，近年來不少學(xué)者利用葡萄自身的防御體系抵御病蟲害。當(dāng)葡萄科植物受到真菌侵染、紫外線照射、重金屬、臭氧等脅迫時(shí)會(huì)在幾小時(shí)內(nèi)經(jīng)苯丙氨酸途徑形成應(yīng)激因子對(duì)二苯乙烯類化合物（芪類），2～3 d即可達(dá)到最高含量。其中最重要的就是白藜蘆醇（3，4′，5-三羥基芪）。其他應(yīng)激因子如2-二苯乙烯寡聚物和紫檀芪（3，5-二甲氧基-4′-羥基二苯乙烯）等［9］，雖然生物活性遠(yuǎn)大于白藜蘆醇，但因含量低而研究極少［10］。將二苯乙烯合成酶（stilbene synthase，STS）基因轉(zhuǎn)移到葡萄砧木41B可使其增加對(duì)灰葡萄孢的抗性［3］，也可利用此基因合成人工植物抗毒素［9］。

殺菌劑會(huì)對(duì)發(fā)酵體系中的微生物區(qū)系產(chǎn)生影響，抑制釀酒酵母活性，刺激克勒克酵母產(chǎn)生更多酒精。然而釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）也能夠吸收或降解部分殺蟲劑而乳酸菌卻無此能力［6］。農(nóng)殘也會(huì)顯著影響葡萄酒的香氣，毒死蜱會(huì)降低葡萄酒中乙酸乙酯、異丁醇等含量，而丙森鋅等則會(huì)減少香葉醇等品種香氣而增加己酸乙酯等果香物質(zhì)含量；戊唑醇可能刺激品種花香和醇香的產(chǎn)生，而減少梨香、熱帶水果和蔬菜氣味［11］。

農(nóng)藥在釀酒過程中根據(jù)溶解度不同而被分配在不同相中。水溶性較高的樂果、敵敵畏溶于酒液很難被除去［6］，因此浸漬工藝使得水溶性農(nóng)藥在紅葡萄酒中的殘留更高［8］；而水溶性較低的喹氧靈［6］則會(huì)在澄清工藝中被澄清介質(zhì)除去［12］。因此，葡萄酒中的農(nóng)殘通常低于葡萄果實(shí)［13］，而葡萄酒中的農(nóng)殘取決于農(nóng)藥種類、釀酒工藝等綜合因素。

1.2 重金屬污染

“現(xiàn)在不少基層醫(yī)院、縣醫(yī)院、地級(jí)醫(yī)院，無論是規(guī)模還是裝備配置，都已經(jīng)非常領(lǐng)先，他們不缺硬件，缺的恰恰是軟件，是規(guī)范的管理。”何斌指出，省醫(yī)院下一步將利用醫(yī)聯(lián)體平臺(tái)和協(xié)會(huì)平臺(tái)，向更多基層醫(yī)院輻射關(guān)于醫(yī)學(xué)裝備全生命周期的相關(guān)管理經(jīng)驗(yàn)。

葡萄酒中的金屬離子主要來源于產(chǎn)區(qū)的生態(tài)環(huán)境、污染情況、農(nóng)藥肥料的施用和釀酒設(shè)備［14］。盡管砷、硒、鉛等微量金屬離子對(duì)人體必不可少，但部分可在人體內(nèi)累積而產(chǎn)生毒性。釀酒中某些金屬離子的濃度必須維持在一定水平才能保證酒的健康。例如低濃度的鋅才能使酒精發(fā)酵正常進(jìn)行，銅、錳含量增加會(huì)使葡萄酒產(chǎn)生沉淀并影響口感。當(dāng)ρ（Fe2 +）≥10～20 mg/ L時(shí)會(huì)造成葡萄酒的“藍(lán)色破敗病”，或者與磷酸鹽結(jié)合產(chǎn)生“白色破敗病”［15］。

砷是潛在的致癌物質(zhì)，微量即具有慢性亞至死效應(yīng)。防治“葡萄枯頂病”的亞砷酸鈉會(huì)在葡萄中殘留少量砷。環(huán)境污染或釀酒設(shè)備中的鉛會(huì)攻擊人體的巰基配體，例如影響亞鐵血紅素的產(chǎn)生。鎘可使人體巰基酶失活，使線粒體的氧化磷酸化解偶聯(lián)或競(jìng)爭(zhēng)金屬酶和鈣調(diào)蛋白的結(jié)合位點(diǎn)［16］。OIV規(guī)定葡萄酒中砷、鉛、鎘的最大濃度限量分別為200 pg/μL，150 μg/ L和10 μg/ L［4，16］。

葡萄酒中的金屬元素來源眾多，很難避免。因此合理進(jìn)行葡萄園選址、釀酒設(shè)備選擇，正確適量使用農(nóng)藥、肥料非常必要。此外利用不同物質(zhì)的吸附特性也可去除某些金屬殘留，例如甲殼素、幾丁質(zhì)、幾丁葡聚糖、幾丁葡聚糖水解液可降低葡萄酒中32%～91%鐵、11%～57%鎘和33%～84%鉛［17］，而固定化的酵母細(xì)胞及其衍生物也可吸附Zn2 +、Cu2 +等金屬離子［18］。

2 釀酒過程的安全風(fēng)險(xiǎn)

2.1 SO2的安全風(fēng)險(xiǎn)

SO2長(zhǎng)期以來都是葡萄酒中唯一允許使用的防腐劑，具有選擇性殺菌、澄清酒液、抗氧化、增酸和溶解等多種作用［15］，然而高劑量的SO2會(huì)產(chǎn)生令人不悅的硫味、硫醇味和硫酸氫鹽并對(duì)人體產(chǎn)生不利影響，很多消費(fèi)者尤其是氣喘病患者和兒童都有硫不耐受癥和高敏感性。OIV規(guī)定葡萄酒中的總硫限量為150～400 mg/ L［3］。因此降低SO2用量或?qū)ふ移涮娲锍蔀檠芯繜狳c(diǎn)。5 mg/ mL小麥草葉綠體可使白葡萄酒中亞硫酸鹽從0. 15 mg/ L降低至7. 5×10-3mg/ L，并在45 min內(nèi)氧化紅葡萄酒中93%的亞硫酸鹽［19］。人工合成殺菌劑焦炭酸二甲酯（dimethyl dicarbonate，DMDC）可抑制葡萄酒中腐敗性細(xì)菌、霉菌和酵母生長(zhǎng)，可部分替代SO2［20］。

某些微生物的蛋白或多肽也具有抗菌作用，水解乳鐵蛋白LF可以抑制葡萄酒腐敗性酵母的生長(zhǎng)［21］。黑曲霉葡萄糖氧化酶（glucose oxidase，GOX）可將葡萄糖代謝為葡糖酸，能夠同時(shí)殺滅革蘭氏陰性和陽性菌的過氧化氫（H2O2），因此產(chǎn)生GOX的釀酒酵母轉(zhuǎn)化株可抑制葡萄酒中醋酸菌和乳酸菌的生長(zhǎng)［22］。細(xì)菌素［23］和溶菌酶都能夠抑制葡萄酒中的微生物而控制蘋乳發(fā)酵，然而溶菌酶不但價(jià)格昂貴，同時(shí)可能引起人體IgE介導(dǎo)的免疫反應(yīng)而產(chǎn)生健康隱患，使其應(yīng)用銳減［24］。

葡萄和葡萄酒中的酚類物質(zhì)根據(jù)其結(jié)構(gòu)（酚環(huán)上的取代基）和濃度不同，可用作細(xì)菌的激活劑或抑制劑，而水楊酸及其衍生物、羥基肉桂酸、酚醇、黃酮醇、花青素和芪類等物質(zhì)具有的抗氧化和抗菌能力則顯示了其替代亞硫酸鹽應(yīng)用于葡萄酒生產(chǎn)的可能性［25］。

2.2 微生物有毒代謝產(chǎn)物的安全風(fēng)險(xiǎn)

2.2.1 赭曲霉毒素A

赭曲霉毒素A（ochratoxin A，OTA）是一種真菌毒素，是赭曲霉、黑曲霉和疣孢青霉［3］等真菌產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物。1970年以來全球葡萄酒產(chǎn)區(qū)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)OTA污染，紅葡萄酒是繼谷物之后人類攝入OTA的第二大主要來源。研究表明健康人體的血液長(zhǎng)期普遍受到OTA［26］污染。國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）將其列為2B級(jí)致癌物質(zhì)。因此歐盟委員會(huì)規(guī)定葡萄酒和葡萄產(chǎn)品中OTA限量為2 μg/ L［3］。

OTA產(chǎn)生的影響因素很多，葡萄品種、采后貯藏條件、貯藏時(shí)間和釀酒工藝都會(huì)影響真菌毒素的產(chǎn)生和累積［27］。2005年OIV制定相應(yīng)準(zhǔn)則，加強(qiáng)葡萄栽培管理，葡萄采后操作、酒廠預(yù)防及處理措施，降低OTA含量［28］。

紅葡萄酒中OTA的含量因酵母和細(xì)菌的種類及OTA污染量而異［29］，因?yàn)榻湍讣?xì)胞壁的甘露糖蛋白能夠吸附OTA而使其沉淀在酒泥中，但甘露糖蛋白的含量卻因酵母種類而異［30］。而白葡萄酒中OTA的含量則取決于所使用的酵母種類及澄清助劑［3］。另外微濾（0. 45 μm）和澄清也會(huì)使OTA含量降低，但需要靈活選擇各種吸附劑防止其吸附酒中其他風(fēng)味物質(zhì)。總體來說，釀酒過程中OTA的含量不斷降低［31］。

2.2.2 氨基甲酸乙酯

氨基甲酸乙酯曾作為抗菌劑應(yīng)用于酒精飲料工業(yè)中，因其高劑量具有潛在的致癌性［32］而被禁止使用。人的每日最大無毒劑量為0. 3 ng/ kg體重［3］。

葡萄酒中的氨基甲酸乙酯主要由酵母菌產(chǎn)生。酵母在酒精發(fā)酵時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的中間代謝產(chǎn)物尿素，一旦環(huán)境條件改變（高溫，乙醇，高酸），尿素就可以在葡萄酒貯藏過程中轉(zhuǎn)變?yōu)榘被姿嵋阴ァ６姨O乳發(fā)酵時(shí)乳酸菌可以生成瓜氨酸和氨基甲酰等氨基甲酸乙酯的前體物，這些前體物在上述條件下也能生成氨基甲酸乙酯。在這兩種情況中，最初的底物都是葡萄漿和葡萄酒中的主要氨基酸—精氨酸［33］。

目前氨基甲酸乙酯的產(chǎn)生途徑（精氨酸的脫亞氨酶途徑）及葡萄酒乳酸菌相應(yīng)酶基因的編碼都已明確［34］。葡萄酒中酒類酒球菌和異型發(fā)酵乳酸菌（短乳桿菌、布氏乳桿菌和希氏乳桿菌）能夠代謝精氨酸，而同型發(fā)酵乳酸菌（德氏乳桿菌、植物乳桿菌）和片球菌不代謝精氨酸。因此，啟動(dòng)蘋乳發(fā)酵的發(fā)酵劑選擇非常重要，因?yàn)榧幢阍谄胀ǖ馁A藏溫度中，精氨酸也能降解為瓜氨酸并最終形成氨基甲酸乙酯［3］。

葡萄酒中氨基甲酸乙酯的控制措施主要集中在三方面:1）降低葡萄生長(zhǎng)和葡萄酒生產(chǎn)中會(huì)增加精氨酸含量的操作。2）控制生產(chǎn)過程，尤其是酒精和蘋乳發(fā)酵階段。3）控制葡萄酒的成熟和陳釀階段［3］。另外，當(dāng)酒中尿素含量過高時(shí)適量添加脲酶可以有效清除尿素［35］。

2.2.3 生物胺

生物胺是一類具有生物活性的含氮小分子有機(jī)化合物的總稱，是由微生物酶對(duì)游離氨基酸發(fā)生脫羧作用，或通過醛、酮的胺化和轉(zhuǎn)胺作用形成的。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可將葡萄酒中的生物胺分為三類:脂肪族（腐胺，尸胺、精胺、亞精胺等）、芳香族（章魚胺、酪胺、苯乙胺等）和雜環(huán)族（組胺、色胺）［36］。

生物胺的形成必須具備三個(gè)基本條件:存在生物胺前體物質(zhì)，如氨基酸；存在能分泌氨基酸脫羧酶的微生物；具備適宜上述微生物生長(zhǎng)的環(huán)境條件。發(fā)酵食品容易污染具有高活性氨基酸脫羧酶的微生物，因此發(fā)酵食品中經(jīng)常存在高濃度的生物胺［36］。而酒精飲料中的生物胺尤其受到關(guān)注，因?yàn)榫凭鸵胰?huì)抑制腸道酶對(duì)此類物質(zhì)的解毒作用而間接放大生物胺對(duì)人體的不利影響［37］。葡萄酒中的組胺可以導(dǎo)致嘔吐、心悸、腹瀉等反應(yīng)；而酪胺和苯乙胺會(huì)釋放去甲腎上腺素而導(dǎo)致高血壓，誘發(fā)偏頭痛和腦溢血；腐胺和尸胺盡管自身沒有毒性，但它們可以干預(yù)解毒反應(yīng)而間接增加組胺、酪胺和苯乙胺的毒性［3］。

葡萄酒中絕大多數(shù)有機(jī)胺產(chǎn)生于蘋乳發(fā)酵階段，異型發(fā)酵的乳桿菌會(huì)產(chǎn)生脫羧酶使相應(yīng)的前體氨基酸脫羧［38］。例如組氨酸在組胺脫羧酶的作用下生成組胺。而一些聚胺（腐胺）本就存在于葡萄漿果中或在酒的陳釀和貯藏過程中產(chǎn)生。另外酵母、片球菌屬和酒類酒球菌也會(huì)使葡萄酒有機(jī)胺含量上升［36］。而浸漬和陳釀等加強(qiáng)酒風(fēng)味復(fù)雜性的工藝也會(huì)增加氨基酸前體物的濃度而使有機(jī)胺含量上升［38］。

使用不分泌氨基酸脫羧酶的乳酸菌發(fā)酵劑是降低葡萄酒中生物胺含量最常用的方法［38］，而在酒精發(fā)酵同時(shí)接種酒球菌發(fā)酵劑更有利于避免生物胺的產(chǎn)生［39］。膨潤(rùn)土、PVPP等澄清助劑能夠吸附部分生物胺。另外，pH值、乙醇、SO2等對(duì)葡萄酒中微生物多樣性、脫羧酶及其活性、脫羧酶基因的表達(dá)也有重要影響［40］。

3 結(jié) 論

總之，我國(guó)葡萄酒從原料種植到生產(chǎn)過程都是相對(duì)安全的，整個(gè)葡萄酒行業(yè)也具備能夠有效防控酒中污染物形成的理論基礎(chǔ)和技術(shù)措施，且相關(guān)研究也在不斷深入，以期能為消費(fèi)者帶來更加愉悅、安全的健康飲品。一些潛在的健康隱患例如農(nóng)藥殘留和重金屬污染可通過選擇生態(tài)條件優(yōu)良的釀酒葡萄種植基地、規(guī)范栽培管理技術(shù)有效控制；SO2殘留可通過控制原料污染、嚴(yán)格發(fā)酵釀造工藝管理、保證生產(chǎn)清潔衛(wèi)生及積極尋找SO2替代物控制其含量；微生物或有微生物參與的有毒代謝產(chǎn)物則依賴于發(fā)酵劑的選擇和改進(jìn)工藝等多種手段綜合防控。建議今后應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)研究及其監(jiān)測(cè)監(jiān)控。在葡萄栽培及葡萄酒釀造過程中也應(yīng)關(guān)注此類物質(zhì)對(duì)人體的潛在危害，并通過檢測(cè)進(jìn)行有效的預(yù)防和控制。

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Safety Risk and Its Control of Wine

HAN Shunyu， LI Min
（College of Food Science and Engineering/ Gansu Key Laboratory of Viticulture and Enology/ Research and Development Center of Wine Industry Technology in Gansu Province，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China）

The review comprehensively illuminated the main factors affecting the wine quality safety and prevention and control measures. The pesticide residues and heavy metals caused by insecticides or environmental pollution could be controled by selection of suitable eco-environment vineyard and cultivation and management techniques. Sulfur dioxide used in wine brewing process as a preservative can be reduced by using fresh grape，strict enological practices，enhancing sanitation in winery，and be replaced by other additives. Microorganism or ochratoxin A，ethyl carbamate，and biogenic amines obtained from microbial metabolism could be reduced by selection of microbial starter cultures and improving enological technologies. More attentions should be paid to the potential hazard in grape cultivation and wine production while more precise and sensitive methods should be used to detect the risk factors.

wine；quality safe；pesticide residues；heavy metal；sulphur dioxide；ochratoxin A；ethyl carbamate；biogenic amines

李 寧）

TS262. 6

A

10. 3969/ j. issn. 2095-6002. 2016. 02. 002

2095-6002（2016）02-0012-06

韓舜愈，李敏.葡萄酒質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)及其控制［J］.食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2016，34（2）:12-17.

HAN Shunyu，LI Min. Safety risk and its control of wine［J］. Journal of Food Science and Technology，2016，34（2）:12-17.

2015-05-13

韓舜愈，男，教授，博士，主要從事果蔬加工與安全方面的研究；

李 敏，女，講師，博士，主要從事葡萄酒生產(chǎn)與安全方面的研究。