苯甲酸及其在黃酒中形成機(jī)理的探討

盛舒華，徐坤華，許榮年

(1.浙江公正檢驗(yàn)中心有限公司，浙江杭州310009； 2.贊宇科技集團(tuán)股份有限公司，浙江杭州310009)

苯甲酸及其在黃酒中形成機(jī)理的探討

盛舒華1，徐坤華2，許榮年2

(1.浙江公正檢驗(yàn)中心有限公司，浙江杭州310009； 2.贊宇科技集團(tuán)股份有限公司，浙江杭州310009)

對(duì)苯甲酸進(jìn)行了簡單的綜述，分析了苯甲酸的生成、代謝、形成機(jī)理，并探討了黃酒中苯甲酸的形成原因與本底含量。

黃酒； 苯甲酸； 形成機(jī)理

黃酒（yellow rice wine）是我國的民族特產(chǎn)，也是世界上三大古酒之一，更是我國優(yōu)勢(shì)傳統(tǒng)食品產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。中國黃酒以獨(dú)特的風(fēng)味和生產(chǎn)工藝著稱于世，享有東方美酒的聲譽(yù)，是中華民族的寶貴遺產(chǎn)。黃酒的酒體柔和、香氣好、味醇厚、營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特，受到廣大消費(fèi)者的喜愛。為了使黃酒產(chǎn)品延長貨架期，或作為防腐劑過量添加苯甲酸。本文對(duì)苯甲酸的研究進(jìn)行綜述，總結(jié)苯甲酸的代謝、形成機(jī)理，并在對(duì)98個(gè)不同品種黃酒樣本中的苯甲酸含量進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，探討了黃酒中苯甲酸的形成原因。

1 苯甲酸的理化性質(zhì)

苯甲酸于16世紀(jì)被發(fā)現(xiàn)。1556年，Nostradamus最早描述安息香膠的干餾作用；后由Alexius Pedemontanus和Blaise de Vigenère分別于1560年和1596年發(fā)現(xiàn)。在1875年，Salkowski發(fā)現(xiàn)苯甲酸的抗真菌藥力。此后通過不斷的研究發(fā)現(xiàn)，苯甲酸作為一種防腐劑、抗微生物劑可以廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中，對(duì)酵母、霉菌和細(xì)菌都有抑制作用。

2 苯甲酸在食品中的應(yīng)用

苯甲酸作為一種酸性防腐劑，其殺菌力與介質(zhì)的pH值有關(guān)，僅在pH4.5以下的酸性介質(zhì)中有效[1]。GB 2760—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)我國苯甲酸在食品中的使用作出了詳細(xì)的規(guī)定[2]，見表1。

表1 我國對(duì)苯甲酸的允許使用范圍

各國對(duì)苯甲酸的允許最大使用量、使用范圍均有不同的規(guī)定，如日本規(guī)定苯甲酸對(duì)魚子醬最高使用量為2.59 g/kg，人造奶油為1 g/kg，醬油、清涼飲料、果子露的最高使用量為0.69 g/kg[3]。瑞士規(guī)定苯甲酸作為食品添加劑可應(yīng)用于不同加工食品中，但不得用于乳制品[4-5]。

3 苯甲酸的代謝

美國FDA對(duì)苯甲酸的安全性評(píng)定級(jí)別為GRAS（Generally Recognized as Safe），即一般認(rèn)為安全。聯(lián)合國糧農(nóng)組織（Food and Agricultural Organization，F(xiàn)AO）和世界衛(wèi)生組織（World Health Organization）認(rèn)為，苯甲酸的ADI（Allowable Daily Intake）值為0～5 mg/kg體重；LD50為2530[6]。

苯甲酸進(jìn)入人體后，能被肝臟吸收，在輔酶的作用下生成苯甲酰輔酶A，在甘氨酸N?；D(zhuǎn)移酶的作用下和甘氨酸反應(yīng)生成馬尿酸，然后隨尿液排出體外。而其余的苯甲酸則與人體內(nèi)的葡萄糖醛酸結(jié)合生成葡萄糖苷酸，也會(huì)隨尿液排出體外。所以，苯甲酸作為食品添加劑，在規(guī)定的使用限量范圍內(nèi)還是安全的。但由于苯甲酸具有一定的毒性，部分國家和地區(qū)已經(jīng)開始逐步使用山梨酸替代苯甲酸[7-9]。

4 苯甲酸的形成機(jī)理

苯甲酸形成機(jī)理，按來源可分為2類：（1）植物來源，即植物在生長過程中次級(jí)代謝產(chǎn)生苯甲酸；（2）微生物來源，即在食品加工過程中，尤其是發(fā)酵性食品，經(jīng)微生物代謝產(chǎn)生苯甲酸。

4.1 植物來源

4.1.1 由苯丙氨酸生成苯甲酸

苯丙氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸郊姿衢_始于反式肉桂酸，由苯丙氨酸解氨酶（PLA）催化生成。苯丙氨酸解氨酶是植物苯丙烷類次級(jí)代謝合成植物保衛(wèi)素，木質(zhì)素和酚類化合物的關(guān)鍵酶和限速酶[10]。

4.1.2 由莽草酸或異分支酸生成苯甲酸

El-Mawla等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在百金花誘導(dǎo)培養(yǎng)細(xì)胞中，肉桂酸并不是苯甲酸及其衍生物的合成前體。3-羥基苯甲酸可在誘導(dǎo)缺失苯丙氨酸解氨酶（PLA）的條件下合成含兩個(gè)苯甲?；难蹼s蒽酮。而且，Werner等[12]對(duì)羰基碳進(jìn)行C13同位素標(biāo)記，利用核磁共振技術(shù)，研究了火炬樹的五倍子酸（3，4，5-三羥基苯甲酸）合成代謝，結(jié)果表明，它們都是直接由分支酸/莽草酸合成。

4.1.3 由苯甲醛生成苯甲酸

苯甲醛廣泛存在于植物中，特別是在薔薇科植物中，苯甲醛為苦扁桃油提取物中的主要成分，也可從杏、櫻桃、月桂樹葉、桃核中提取得到。該化合物也主要以苷的形式存在于植物的莖皮、葉或種子中，例如在果仁和堅(jiān)果中以和糖苷結(jié)合的形式（苦杏仁苷、扁桃苷，Amygdalin）存在。而苯甲醛可在有氧的條件下，自動(dòng)氧化成苯甲酸[18]。

4.2 微生物來源

目前研究發(fā)現(xiàn)微生物代謝生成苯甲酸的途徑主要有3種：（1）在牛奶中由馬尿酸經(jīng)微生物轉(zhuǎn)化生成；（2）由苯丙氨酸代謝生成；（3）由細(xì)菌代謝的芳香物苯甲醛直接氧化生成。

4.2.1 由馬尿酸生成苯甲酸

馬尿酸是最早從家畜排泄物中分離出的芳香族化合物。Nishimoto[13]發(fā)現(xiàn)，乳酸菌能將牛奶中的馬尿酸代謝生成苯甲酸。國內(nèi)科學(xué)家也對(duì)該代謝途徑進(jìn)行了較多的研究，陳亞龍等[14]利用HPLC方法分析了新鮮牛乳中苯甲酸含量，以及其與酸度和馬尿酸含量的關(guān)系，結(jié)果表明，優(yōu)質(zhì)新鮮牛乳中的苯甲酸一般低于1 μg/g，但酸敗的牛乳中苯甲酸含量較高。吳麗莉[15]對(duì)酸牛乳在發(fā)酵過程中苯甲酸的形成原因進(jìn)行了探討。發(fā)酵過程中，馬尿酸在乳酸菌作用下水解，生成苯甲酸，接種發(fā)酵劑3 h后，馬尿酸基本消失，生成苯甲酸，且1 mol馬尿酸可水解生成1 mol苯甲酸。

4.2.2 由苯丙氨酸生成苯甲酸

微生物降解苯丙氨酸生成苯甲酸與植物中的苯丙氨酸次級(jí)代謝途徑有相似之處。Leuthardt[16]解釋了苯丙氨酸降解生成苯甲酸的機(jī)制，指出肉桂酸是其中間產(chǎn)物，由苯基丙酸生成，而苯基丙酸則由苯丙氨酸脫氨生成。Bossett[17]研究奶酪制作成熟過程中不同部位苯甲酸的積累差別，發(fā)現(xiàn)奶酪的表皮和扎口處苯甲酸、苯基丙醛的積累量比中心部位要高，這是因?yàn)槟汤疫吘墳橛醒醐h(huán)境，而苯丙氨酸的降解需要氧，同時(shí)，肉桂酸和苯基丙醛都是苯丙氨酸降解的中間產(chǎn)物。

4.2.3 由苯甲醛生成苯甲酸

苯甲酸的前體物質(zhì)主要有苯乙酸及其羥化物、苯乙醇及其氧化物、苯甲醛。有研究發(fā)現(xiàn)，在干酪中檢測(cè)到較高濃度的苯甲醛。而在有氧條件下，苯甲醛可自動(dòng)氧化成苯甲酸[18](見4.1.3）。

5 黃酒中的苯甲酸

黃酒以其成熟的工藝、溫醇的口感、豐富的營養(yǎng)、極高的保健價(jià)值和深厚的文化底蘊(yùn)成為消費(fèi)者日益追捧的對(duì)象，這也為黃酒的發(fā)展提供得天獨(dú)厚的機(jī)遇和廣闊的市場(chǎng)前景。

為保護(hù)黃酒這一傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)食品資源和優(yōu)良民族酒種，已有多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)黃酒進(jìn)行了規(guī)定，如GB/T 13662—2008、GB 2760—2014。但在市場(chǎng)監(jiān)督抽查和檢驗(yàn)過程中，出現(xiàn)在抽查的黃酒中含有苯甲酸，如果按照GB/T 13662—2008國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定，是沒有該項(xiàng)目，也就是苯甲酸項(xiàng)目沒有體現(xiàn)在黃酒產(chǎn)品中。但在實(shí)際檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)黃酒中苯甲酸的含量非常低，可以排除人為添加起防腐作用以及工藝帶入的可能性?？梢耘袛啵狐S酒中低含量的苯甲酸應(yīng)是發(fā)酵過程中自然產(chǎn)生的，而非添加或帶入。相關(guān)的職能部門若按照國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、按檢測(cè)值判定其不合格，這樣的判定很可能是誤判。

我們對(duì)不同種類的黃酒進(jìn)行了多批量的苯甲酸測(cè)定，得到的結(jié)果見表2。通過對(duì)98個(gè)不同品種黃酒樣本中的苯甲酸進(jìn)行分析可知，其含量大多在0.1～1.0 mg/kg；最高含量為一種非稻米黃酒（小米），含量為1.6 mg/kg。而GB 2760《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)各類食品中苯甲酸的最大使用量為0.2～2.0 g/kg，其中配制酒0.4 g/kg，果酒0.8 g/kg。由此可見，黃酒中能檢測(cè)到的苯甲酸含量比GB 2760—2014對(duì)其他食品中的規(guī)定要小很多，相差3個(gè)數(shù)量級(jí)。

以下就黃酒的不同產(chǎn)地、不同品種，以傳統(tǒng)、清爽、非稻米、紅曲四大風(fēng)格，以干、半干、半甜、甜4種類型，以不同企業(yè)為代表，分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)列表2。

研究表明，苯甲酸作為防腐劑，具有抗細(xì)菌作用；在酸性環(huán)境中，0.1%濃度即有抑菌作用；通常pH值較低效果較好，如pH3.5時(shí)，0.125%的濃度在1 h內(nèi)可殺滅葡萄球菌；在堿性環(huán)境下作用減弱。外用能抗淺部真菌感染。將0.05%～0.1%濃度加入藥品制劑或食品作防腐劑，可抑制細(xì)菌和真菌生長。由表2可看出，黃酒的pH值在4.0左右，因此使用苯甲酸要達(dá)到防腐效果，需添加1 mg/kg的濃度；而從所檢測(cè)的結(jié)果來看，黃酒中苯甲酸的含量僅為ppm級(jí)別；無法起到防腐效果。

表2 不同黃酒中苯甲酸的含量

從苯甲酸的形成機(jī)理分析，黃酒中的苯甲酸應(yīng)該是由微生物降解苯丙氨酸生成苯甲酸。方逸群等[19]的研究表明，黃酒中營養(yǎng)物質(zhì)豐富，無論是傳統(tǒng)手工工藝還是現(xiàn)代工藝釀造，均含有多種氨基酸，其中苯丙氨酸的含量約為200 mg/L，其他研究結(jié)果也證明了黃酒中含有豐富的苯丙氨酸[20-21]。因此，黃酒中的苯甲酸應(yīng)該是在發(fā)酵過程中，由微生物降解了部分苯丙氨酸而生成的。這與乳制品發(fā)酵產(chǎn)生苯甲酸的機(jī)理相似。

6 結(jié)論

通過對(duì)苯甲酸的形成機(jī)理及其有效防腐劑量的分析，認(rèn)為黃酒在發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生微量的苯甲酸，含量明顯低于苯甲酸發(fā)生防腐作用的量，是黃酒發(fā)酵過程中的代謝本底產(chǎn)物，而非人為添加。

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巴西成為全球第三大啤酒生產(chǎn)國

本刊訊：據(jù)《中國酒業(yè)新聞》報(bào)道，2017年8月4日是“國際啤酒日”，巴西啤酒工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，巴西已經(jīng)成為全球第三大啤酒生產(chǎn)國，僅次于中國和美國。報(bào)道稱，2016年，巴西共生產(chǎn)了141億升啤酒，提供了約220萬個(gè)就業(yè)崗位，其收入相當(dāng)于國內(nèi)生產(chǎn)總值的1.6%，貢獻(xiàn)的稅收為230億雷亞爾。（江源薦，黃筱鸝編輯）

來源：中國酒業(yè)新聞 2017-08-10

Formation Mechanism of Benzoic Acid in Yellow Rice Wine

SHENG Shuhua1,XU Kunhua2and XU Rongnian2
(1.Zhejiang Gongzheng Inspection Center Co.Ltd.,Hangzhou,Zhejiang 310009; 2.Zanyu Technology Group Co.Ltd.,Hangzhou,Zhejiang 310009,China)

In this paper,the formation and the metabolism of benzoic acid in yellow rice wine were introduced.Besides,its formation mechanism was explored,and its background content in yellow rice wine was discussed.

yellow rice wine;benzoic acid;formation mechanism

TS262.4；TS261.4；TS261.7

A

1001-9286（2017）09-0039-05

10.13746/j.njkj.2017117

2017-05-03

優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間：2017-06-26；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170626.1426.004.html。