飲料酒中氨基甲酸乙酯的研究進(jìn)展

陳麗葉

福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院（福州 350002）

酒精度在0.5%vol以上的酒精飲料定義為飲料酒，包括發(fā)酵酒、蒸餾酒以及配制酒[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年中國(guó)生產(chǎn)了706萬 t白酒和96萬 t葡萄酒。飲料酒因微生物代謝及發(fā)酵而含有氨基酸、維生素、礦物元素、低聚糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[2]。如果發(fā)酵工藝或貯藏條件控制不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生有害污染物氨基甲酸乙酯，對(duì)人體健康造成潛在危害。王玲莉等[3]研究飲料酒、發(fā)酵面制品、豆制品等發(fā)酵食品中氨基甲酸乙酯的暴露評(píng)估發(fā)現(xiàn)，黃酒中氨基甲酸乙酯的檢出率達(dá)100%，說明飲料酒EC的污染普遍存在。而且氨基甲酸乙酯被人類膳食攝入的主要來源是飲料酒[4]。國(guó)際將氨基甲酸乙酯（Ethyl carbamate，EC）列為2A類致癌物，可誘發(fā)嚙齒類動(dòng)物肺癌、淋巴癌、肝癌和皮膚癌等疾病，且乙醇會(huì)加大EC的致癌風(fēng)險(xiǎn)[5]。因此，熟悉飲料酒中EC的形成機(jī)制，了解國(guó)外飲料酒中EC的限量標(biāo)準(zhǔn)，充分認(rèn)識(shí)EC的污染情況、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法及其現(xiàn)狀，不僅對(duì)飲料酒中EC的研究提供參考，而且還有助于我國(guó)飲料酒中EC限量標(biāo)準(zhǔn)的建立，從而有效保障飲料酒的質(zhì)量安全。

1 飲料酒中氨基甲酸乙酯的形成機(jī)制

1.1 發(fā)酵酒中EC的形成

常見的發(fā)酵酒主要有黃酒、葡萄酒等。黃酒、葡萄酒中EC的主要前體物質(zhì)是尿素。尿素少部分是由原料（大米、葡萄等）帶入，大部分是由酵母菌代謝精氨酸產(chǎn)生，分泌到細(xì)胞外，與乙醇反應(yīng)生成EC[6]。通過提高原料的精細(xì)度、控制發(fā)酵酒的貯藏條件、改良酵母菌株、添加酸性尿酶等方式減少尿素的含量，可控制EC的形成[7]。瓜氨酸是葡萄酒中EC的前體物質(zhì)之一，是乳酸菌在乳酸發(fā)酵過程中將原料中精氨酸代謝產(chǎn)生的，由于環(huán)境的影響，瓜氨酸轉(zhuǎn)化受阻，在細(xì)胞外積累，與乙醇反應(yīng)生成EC[6]。通過篩選優(yōu)良菌株，接種至發(fā)酵液中降解瓜氨酸，可控制EC形成[8]。

1.2 蒸餾酒中EC的形成

常見的蒸餾酒主要包括白酒、白蘭地、威士忌等。蒸餾酒中EC的主要前體物質(zhì)是氰化物。高粱、木薯、核果等原料中含有生氰糖苷，在高溫和酶作用下降解成氫氰酸，經(jīng)氧化生成氰酸鹽，在銅離子的催化下與乙醇反應(yīng)形成EC[9]。氫氰酸的沸點(diǎn)小于30 ℃，EC的沸點(diǎn)在182～184 ℃之間，二者沸點(diǎn)相差較大，因此在蒸餾過程中，通過掐去酒頭酒尾的方式，減少蒸餾酒中EC的含量[10]。嚴(yán)格把關(guān)原料，通過去果核的方式減少果酒中氰化物的含量，可控制EC的形成[11]。

2 國(guó)內(nèi)外氨基甲酸乙酯的限量標(biāo)準(zhǔn)

2002年，EC被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織列為重點(diǎn)監(jiān)控物質(zhì)，規(guī)定其在食品中的含量不得超過25 μg/L[12]。該限量值是對(duì)各類食品的籠統(tǒng)規(guī)定，缺乏針對(duì)性。部分國(guó)家已規(guī)定飲料酒中EC的最高殘留限量，詳見表1[13-14]。我國(guó)關(guān)于EC的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估起步晚，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不足，尚未制定國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)。

表1 飲料酒中EC的最高殘留限量

3 飲料酒中氨基甲酸乙酯的污染現(xiàn)狀

我國(guó)在2007年和2009—2011年開展的全國(guó)總膳食研究表明2009—2011年我國(guó)飲料酒中EC的平均含量為19.8 μg/kg，比2007年（8.5 μg/kg）高1.3倍[15]。飲料酒中EC的污染情況應(yīng)予以重視。

2010—2011年，中國(guó)白酒中EC的平均含量為0.072 mg/kg，均低于加拿大、美國(guó)、巴西等國(guó)關(guān)于蒸餾酒的限量（表1）[16]。2015年，中國(guó)黃酒中EC的平均污染水平為232.9 μg/L，高于加拿大、捷克和日本關(guān)于清酒的限量（表1）[15]。2017年，源自中國(guó)市場(chǎng)的啤酒中EC的平均含量為2.2 μg/kg，EC的污染程度很小[17]。

在不同地區(qū)，不同類別的飲料酒中EC的污染水平存在差異。如表2所示，在中國(guó)，EC普遍存在于酒類中，檢出率在83.6%以上，其中我國(guó)部分省市的黃酒更是100%存在EC的污染。黃酒中EC含量高可能與發(fā)酵過程中尿素的形成有關(guān)。浙江白酒中EC污染水平最高，為72 μg/kg，低于國(guó)外蒸餾酒限量（100 μg/L）。香港黃酒中EC污染水平最高，為265 μg/kg，其次是浙江省160 μg/kg，均高于日本清酒限量（100 μg/L）；Chen等[15]對(duì)比浙江、江蘇、上海、山東、湖南、安徽及福建等7?。ㄊ校S酒中EC含量，浙江黃酒中EC含量較高。新疆葡萄酒中EC污染水平最高，為30.3 μg/L，略高于國(guó)外葡萄酒限量（30 μg/L）?？梢姡珽C有待于被我國(guó)列為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，建立國(guó)家限量標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)和控制飲料酒中EC污染。如表2所示，在國(guó)外酒類中EC的污染同樣存在，檢出率在78.2%以上。其中巴西卡沙薩酒中EC平均含量為0.18 mg/L，略高于巴西蒸餾酒限量（150 μg/L）；其余各國(guó)飲料酒中EC的污染水平均較小。EC污染水平的差異反映飲料酒的生產(chǎn)、加工、發(fā)酵、蒸餾等工藝的不同。

研究飲料酒中EC的含量，有利于探究其形成機(jī)制，降低飲料酒中EC污染；此外，也為研究人群中EC的膳食暴露評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持。

表2 國(guó)內(nèi)外部分飲料酒中EC的污染水平

4 氨基甲酸乙酯的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

EC的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是研究其生物安全性的基本因素之一。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可確定監(jiān)測(cè)和管理的優(yōu)先次序，評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)管理措施的有效性，為制定風(fēng)險(xiǎn)管理決策提供科學(xué)依據(jù)[32]。有效的政策和標(biāo)準(zhǔn)可控制污染，減少膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)。

4.1 飲料酒中氨基甲酸乙酯暴露評(píng)估的方法

暴露評(píng)估是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。膳食暴露評(píng)估常采用暴露邊界比（MOE）評(píng)估EC的基因毒性和致癌的風(fēng)險(xiǎn)，確定風(fēng)險(xiǎn)管理的優(yōu)先次序。當(dāng)MOE達(dá)到10 000或者更高時(shí)，其對(duì)人體的健康風(fēng)險(xiǎn)影響較小，無需作為優(yōu)先采取控制措施的物質(zhì)因素；反之，MOE越小則致癌風(fēng)險(xiǎn)越大[33-34]。MOE按式（1）計(jì)算。

人群膳食暴露量，即EC在飲料酒中的含量與食物消耗量的乘積，與消費(fèi)者體重的比值。Schlatter等[35]估計(jì)EC的每日膳食暴露量不應(yīng)高于20～80 ng/（kg·bw）。人群膳食暴露量的估計(jì)方法有點(diǎn)評(píng)估法和概率評(píng)估法[36]。點(diǎn)評(píng)估法可獲得單一的人群膳食暴露量值，如平均人群膳食暴露量等。張順榮等[37]用點(diǎn)評(píng)估法估計(jì)從白酒中每日EC攝入量，為47.7 ng/（kg·bw），MOE值為6 289，存在健康風(fēng)險(xiǎn)。概率評(píng)估法可獲得膳食暴露量的分布及不同暴露量的概率，主要包括簡(jiǎn)單分布評(píng)估法、分層抽樣法、隨機(jī)抽樣法和拉丁超立方抽樣法[38]。劉愛東等[39]通過簡(jiǎn)單分布評(píng)估法分別對(duì)我國(guó)5個(gè)省（市）各個(gè)年齡組居民從黃酒中攝入EC進(jìn)行估計(jì)，18歲以上人群的EC平均暴露量為13.4 ng/（kg·bw），MOE值為22 388，風(fēng)險(xiǎn)較低；飲酒者的EC平均暴露量為427.8 ng/（kg·bw），MOE值為701，存在致癌風(fēng)險(xiǎn)。劉愛東等[16]采用拉丁超立方抽樣法，利用Monte Carlo模型計(jì)算中國(guó)居民白酒中EC膳食暴露量的概率分布，結(jié)果表明18歲以上人群中MOE低于10 000的概率約為5%，健康風(fēng)險(xiǎn)較低；但在白酒飲酒者中MOE低于10 000的概率約為45%，健康風(fēng)險(xiǎn)較高，應(yīng)予以關(guān)注。

基準(zhǔn)劑量下限值（BMDL）是通過劑量與小鼠腫瘤反應(yīng)之間的關(guān)系來計(jì)算。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的關(guān)鍵性研究之一是小鼠致癌性的長(zhǎng)期研究。根據(jù)美國(guó)國(guó)家毒理學(xué)項(xiàng)目研究，EC的攝入會(huì)使小鼠存活率下降，肺泡癌、支氣管癌和哈氏腺瘤的發(fā)生率明顯增加[40]。以致動(dòng)物肺腺瘤或肺癌為有害效應(yīng)觀察終點(diǎn)，BMDL在0.26～0.51 mg/（kg·bw·d）范圍內(nèi)；而以致動(dòng)物哈氏腺瘤或癌為有害效應(yīng)觀察終點(diǎn)，則在0.28～0.61 mg/（kg·bw·d）范圍內(nèi)[30]。由于BMD10更接近動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中觀察到的劑量范圍，因此將BMDL10用于MOE的計(jì)算[41]。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織下的食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)的評(píng)估，BMDL10值為0.3 mg/（kg·bw·d）[42]。

MOE法的計(jì)算結(jié)果是無綱量的，不易解釋。采用T25法計(jì)算致癌風(fēng)險(xiǎn)，更具描述性[43]。有研究表明，T25值為1.0 mg/（kg·bw·d），人體劑量HT25則通過比例因子6.3計(jì)算，為0.16 mg/（kg·bw·d）[5,41]。Lachenmeier等[5]使用T25法計(jì)算巴西飲料酒中EC的致癌風(fēng)險(xiǎn)，約為萬分之三。T25值是由單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)計(jì)算出來的，對(duì)準(zhǔn)確性有一定影響[33]。

飲料酒中EC風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估存在不確定性。一是飲料酒中EC含量的不確定性。在不同類別、加工方式、貯藏條件的飲料酒中EC含量存在差異[44-45]。即使是同一類型飲料酒，不同的香型之間的EC含量也存在顯著差異[37]。二是人類腫瘤、癌癥與EC暴露量之間關(guān)系的不確定性。目前EC對(duì)人體細(xì)胞的毒性及作用機(jī)理等毒理學(xué)研究甚少，對(duì)人類腫瘤、癌癥與EC暴露量之間關(guān)系的流行病學(xué)研究較少，基準(zhǔn)劑量下限值是通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)得到的，由于物種的差異性和人類的可變性，將動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用到人群時(shí)存在不確定性[43]。此外，飲料酒中其他活性成分與EC之間的相互作用尚不清楚，導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的不確定性。

4.2 飲料酒中氨基甲酸乙酯暴露評(píng)估的研究現(xiàn)狀

2007年，歐洲飲料酒EC的每日膳食攝入量為65 ng/（kg·bw），MOE值為5 000，表明通過飲用酒而接觸EC可能會(huì)對(duì)歐洲人群的健康產(chǎn)生影響[46]。澳大利亞在2007年發(fā)布了澳大利亞飲料酒中EC的每日膳食攝入量，為18～378 ng/（kg·bw）（男性）和13～327 ng/（kg·bw）（女性），MOE值為793～23 000[47]。墨西哥飲料酒中EC的平均每日膳食攝入量為6 ng/（kg·bw），MOE值為52 560；若單獨(dú)以飲酒者為研究對(duì)象，MOE值為14 400（每日飲酒25 mL）～2 880（每日飲酒125 mL）[27]。韓國(guó)飲料酒中EC的平均每日膳食攝入量為3.25 ng/（kg·bw），MOE值為92 000，表明韓國(guó)對(duì)EC暴露的風(fēng)險(xiǎn)較低[48]。

2 0 0 9 年，我國(guó)開展的第五次全國(guó)總膳食研究表明我國(guó)每日飲料酒EC的膳食攝入量為8.27 ng/（kg·bw），MOE值為36 297，說明飲料酒中的EC在我國(guó)成人膳食暴露的健康風(fēng)險(xiǎn)較低；但是在浙江、江蘇、山東、湖南、安徽等黃酒消費(fèi)量大的省份，黃酒中EC的每日膳食攝入量均遠(yuǎn)超過歐洲，MOE值均小于5 000，膳食暴露的健康風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高[15]。此外，我國(guó)也對(duì)白酒、葡萄酒中EC進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，MOE值分別為37 083和188 000，健康風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低[16,49]。因此，我國(guó)急需制定不同類別飲料酒中EC限量標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)性地采取措施控制飲料酒中EC的含量。

5 結(jié)語和展望

EC為食品加工及貯藏過程中產(chǎn)生的污染物。飲料酒中EC的污染普遍存在，我國(guó)黃酒和白酒的膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)明顯高于其他飲料酒，且暴露邊界比低于10 000的情況偶有發(fā)生，存在較高的致癌風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)在2012年才高度關(guān)注飲料酒中氨基甲酸乙酯的污染，目前仍處于積累數(shù)據(jù)階段。飲料酒中EC的研究可著重于以下幾個(gè)方面：一是完善風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法?；诙纠韺W(xué)的機(jī)制研究，了解人類膳食攝入相對(duì)應(yīng)的劑量-反應(yīng)關(guān)系，開展關(guān)于人類腫瘤風(fēng)險(xiǎn)的流行病學(xué)研究，探究乙醇、乙醛和EC在人體相關(guān)部位癌癥發(fā)生率之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。二是我國(guó)應(yīng)盡快建立各類飲料酒中氨基甲酸乙酯的限量標(biāo)準(zhǔn)，為酒類安全管理提供指導(dǎo)依據(jù)。此外，還應(yīng)該根據(jù)飲料酒中EC的形成機(jī)制，研究控制飲料酒中氨基甲酸乙酯含量的措施，促進(jìn)酒產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。