農(nóng)藥在葡萄酒釀造過程中殘留變化及干擾風(fēng)味品質(zhì)研究進(jìn)展

趙珊珊，李敏敏，陳捷胤，田 健，孔志強(qiáng),*，戴小楓

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，北京 100193；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北 保定 071001；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京 100193；4.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，北京 100081）

葡萄酒因其獨(dú)特風(fēng)味和保健作用廣受大眾喜愛，我國作為葡萄酒生產(chǎn)和消費(fèi)大國，2016年消費(fèi)量已達(dá)19.2億 L[1]。隨著葡萄酒需求量的日益增長，葡萄酒質(zhì)量安全和風(fēng)味品質(zhì)愈發(fā)引起人們的關(guān)注。釀酒葡萄作為主要原料，種植過程中易受病蟲害侵染，因此，化學(xué)農(nóng)藥為確保葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)發(fā)揮著重要的作用。但農(nóng)藥的不合理使用導(dǎo)致葡萄中農(nóng)藥殘留、超標(biāo)等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，即使按照良好農(nóng)業(yè)規(guī)范（good agricultural practices，GAP）操作，其殘留物也可能會(huì)被帶入到葡萄加工過程中[2-4]，從而對(duì)葡萄酒品質(zhì)及安全帶來不容忽視的影響。

葡萄酒釀造過程由于涉及物理、化學(xué)反應(yīng)及復(fù)雜的微生物環(huán)境等因素，對(duì)原料中的農(nóng)藥殘留行為及降解方式會(huì)產(chǎn)生顯著影響。通常情況下，葡萄破碎工藝往往會(huì)使一些農(nóng)藥從葡萄表面轉(zhuǎn)移到葡萄汁中，從而增加葡萄汁中的農(nóng)藥殘留量；水溶性較小的農(nóng)藥經(jīng)過澄清、過濾等工藝，其殘留量會(huì)有所降低；而在發(fā)酵過程中，受微生物等因素的影響，除含量改變以外，某些農(nóng)藥母體甚至?xí)x生成比自身毒性更大的產(chǎn)物，如酵母菌發(fā)酵將三唑酮母體代謝生成三唑醇[5]。同樣，殘留農(nóng)藥也會(huì)對(duì)發(fā)酵過程中的微生物產(chǎn)生一定負(fù)面影響[6-7]，從而影響葡萄酒的品質(zhì)和風(fēng)味。葡萄酒酒精度、總糖含量等理化性狀和香氣、滋味等感官特性均與微生物的代謝活動(dòng)有關(guān)。殘留在葡萄表面的農(nóng)藥從果實(shí)轉(zhuǎn)移到發(fā)酵體系中會(huì)影響酵母的正常生長代謝，抑制釀酒酵母的生長或延長其發(fā)酵持續(xù)時(shí)間，阻礙糖分利用及乙醇形成，從而改變葡萄酒的理化特性和風(fēng)味品質(zhì)[8-11]。隨著大眾對(duì)手性農(nóng)藥關(guān)注度加強(qiáng)，手性農(nóng)藥對(duì)映體在加工過程中的選擇性降解、轉(zhuǎn)化等行為也愈加引起人們的重視，手性農(nóng)藥對(duì)映體間不同的生理生化特性使其對(duì)發(fā)酵過程的影響更加復(fù)雜。

本文以葡萄酒釀造過程為主線，對(duì)葡萄酒釀造過程與農(nóng)藥殘留間的相互影響進(jìn)行總結(jié)，包括葡萄酒各加工工藝對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)藥和手性農(nóng)藥降解、轉(zhuǎn)化和代謝行為的影響，以及農(nóng)藥殘留對(duì)葡萄酒理化性質(zhì)、感官品質(zhì)的干擾，以期為今后葡萄酒中農(nóng)藥殘留相關(guān)研究的開展提供參考，同時(shí)為葡萄種植過程中農(nóng)藥的規(guī)范使用及葡萄酒加工工藝優(yōu)化提供依據(jù)。

1 釀酒葡萄種植過程中的農(nóng)藥使用

釀酒葡萄在種植中病蟲害種類較多、發(fā)生規(guī)律復(fù)雜，一般常見的病害有白粉病、炭疽病、霜霉病、灰霉病以及黑痘病等，常見蟲害有綠盲蝽、葉蟬、薊馬等，其防治主要有農(nóng)業(yè)防治、生物防治、物理防治、化學(xué)防治四大措施[12-13]?；瘜W(xué)防治措施與其他措施相比，具有防效好、見效快、可規(guī)模化應(yīng)用等優(yōu)勢，因此在綜合防治中占有重要地位。我國對(duì)葡萄及釀酒葡萄中化學(xué)農(nóng)藥的使用濃度、次數(shù)、安全間隔期等均已作出了詳細(xì)的規(guī)定，并對(duì)禁止使用的農(nóng)藥作出明確說明，釀酒葡萄中禁止使用的常見農(nóng)藥如表1所示[12,14-16]?；瘜W(xué)農(nóng)藥施用后的殘留水平直接決定其食品加工安全性，因此應(yīng)嚴(yán)格按照釀酒葡萄生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程執(zhí)行。

表1 中國釀酒葡萄中禁止使用的農(nóng)藥[12,14-16]Table 1 Pesticides prohibited in wine grapes in China[12,14-16]

2 葡萄酒釀造過程對(duì)農(nóng)藥殘留的影響

葡萄酒是以新鮮葡萄或葡萄汁為原料，經(jīng)部分或全部發(fā)酵釀造而成的酒精飲品。釀造過程涉及除梗破碎、浸漬、發(fā)酵、澄清過濾、陳釀等加工工藝[17-18]，研究發(fā)現(xiàn)，各加工工藝均對(duì)原料中殘留農(nóng)藥造成一定的影響，大部分加工過程可以降低農(nóng)藥殘留水平，有的加工過程可以增加農(nóng)藥殘留水平，有的加工過程甚至可以致使母體農(nóng)藥降解產(chǎn)生毒性更大的代謝產(chǎn)物。表2整理了近年來葡萄酒不同加工工藝對(duì)農(nóng)藥殘留的影響，可見，葡萄酒加工工藝對(duì)農(nóng)藥殘留的影響因農(nóng)藥自身性質(zhì)與加工條件差異而不同。

表2 葡萄酒加工工藝對(duì)農(nóng)藥殘留的影響Table 2 Effect of wine processing on pesticide residues

續(xù)表2

2.1 除梗破碎

葡萄酒中的農(nóng)藥殘留主要來自釀酒葡萄本身，水溶性較強(qiáng)的農(nóng)藥一般殘留在葡萄表面，還有一部分內(nèi)吸性較強(qiáng)的脂溶性農(nóng)藥會(huì)滲透到果肉組織內(nèi)，如嘧霉胺、甲霜靈等[31]，在種植或儲(chǔ)存過程中有超過一半的農(nóng)藥殘留可以遷移到果肉中。這類農(nóng)藥對(duì)于葡萄，無論是鮮食還是深加工都難以去除，因此單從農(nóng)藥殘留安全方面來說，應(yīng)盡量避免其在葡萄種植中施用。在除梗破碎時(shí)，隨著葡萄汁滲出，水溶性較高的農(nóng)藥更易分布在葡萄汁中，反之則易被皮渣吸附[30,32]。例如殘留在葡萄表面的丙森鋅、茚蟲威和啶菌酰胺全部轉(zhuǎn)移到葡萄汁中而不吸附于皮渣[31]，而氰霜唑、咯菌腈、纈菌胺轉(zhuǎn)移率一般高于60%[24]，六六六、嘧菌環(huán)胺、惡唑菌酮、苯菌酮和雙炔酰菌胺為30%～50%，三唑酮和丙氧喹啉卻低于10%[24,27]。即在葡萄破碎工藝中，農(nóng)藥去除率首先取決于自身水溶性。另外，葡萄汁產(chǎn)生的酸性環(huán)境（pH值為3.5左右）可有效減少甚至完全降解有機(jī)磷農(nóng)藥（如樂果、丙溴磷、馬拉硫磷、甲基嘧啶磷），而對(duì)耐酸且不易溶于水的有機(jī)氯農(nóng)藥（如六氯苯、林丹、p,p’-滴滴涕）降解作用較小[21]。

2.2 浸漬

浸漬是葡萄酒釀造過程中的一個(gè)選擇性步驟，一般在葡萄發(fā)酵前進(jìn)行，是對(duì)葡萄進(jìn)行萃取的過程，常用的浸漬工藝有傳統(tǒng)浸漬、二氧化碳浸漬法和冷浸漬[33-34]，浸漬可將葡萄中的顏色、香氣、單寧等物質(zhì)萃取出來。在此過程中，殘留在葡萄汁中的大多數(shù)殺菌劑（丙氧喹啉、啶酰菌胺、氰霜唑、噁唑菌酮、雙炔酰菌胺、咯菌腈、苯菌酮等）由于葡萄皮渣等固體物質(zhì)對(duì)其較強(qiáng)的吸附作用繼續(xù)減少[24]。Fernández等[21]研究了3 種紅葡萄酒浸漬工藝（傳統(tǒng)浸漬、二氧化碳浸漬和冷浸漬）下嘧菌環(huán)胺、咯菌腈、嘧霉胺、喹氧靈殘留量的變化，嘧菌環(huán)胺和嘧霉胺的濃度與浸漬時(shí)間之間承現(xiàn)出顯著相關(guān)性，且嘧菌胺的降解速率與未浸漬相比更高，相反咯菌腈則在浸漬后降解速率更慢，并且3 種浸漬方式下，4 種農(nóng)藥的降解速率也各不相同，二氧化碳浸漬法更有利于嘧菌環(huán)胺降解，而傳統(tǒng)浸漬則更有利于咯菌腈降解。

2.3 發(fā)酵

發(fā)酵是葡萄酒釀造過程中的關(guān)鍵步驟，在這一過程中，酵母菌將葡萄汁中的糖分轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳，酒精發(fā)酵結(jié)束后還會(huì)經(jīng)歷蘋果酸-乳酸發(fā)酵（malolactic fermentation，MLF），即將葡萄酒中口感尖銳的蘋果酸轉(zhuǎn)化為口感較為柔和的乳酸的過程。

一般情況下，葡萄酒發(fā)酵對(duì)農(nóng)藥殘留的影響主要來自3 個(gè)方面：酵母菌等微生物吸附作用、酶促反應(yīng)以及隨醇、酸等物質(zhì)生成所致農(nóng)藥理化特性的改變。首先，微生物細(xì)胞膜通過表面吸附作用降低酒液中某些農(nóng)藥殘留的含量，一些化學(xué)農(nóng)藥通過微生物細(xì)胞表面官能團(tuán)的疏水作用、靜電作用、絡(luò)合反應(yīng)等結(jié)合于表面，某些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白甚至可以將表面吸附的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到微生物胞內(nèi)，并在其細(xì)胞內(nèi)降解或積累[35-37]。其次，微生物本身含有降解某種農(nóng)藥的酶系基因或受生存環(huán)境影響產(chǎn)生新的對(duì)該農(nóng)藥有降解作用的酶系，微生物胞內(nèi)酶或分泌的胞外酶直接接觸農(nóng)藥，經(jīng)過一系列生理生化反應(yīng)（如氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、水解作用、基團(tuán)轉(zhuǎn)移等），最終將農(nóng)藥降解為其他化合物[38-39]。并且隨著發(fā)酵進(jìn)行，葡萄汁逐漸轉(zhuǎn)化為葡萄酒，發(fā)酵體系中醇類、脂類、酸類等物質(zhì)的含量均有所改變，從而影響農(nóng)藥在葡萄酒中的溶解度、正辛醇/水分配系數(shù)（Kow）、酸解離常數(shù)等；另外，從葡萄果實(shí)表面到葡萄汁再到葡萄酒，農(nóng)藥所處基質(zhì)環(huán)境改變，其半衰期也會(huì)有所變化[40]。其中酒精發(fā)酵階段對(duì)農(nóng)藥的降解作用較MLF更為明顯[24,30]。

2.3.1 酒精發(fā)酵

酒精發(fā)酵過程能有效析出包括殺蟲劑、殺菌劑等在內(nèi)的大量小分子物質(zhì)，此過程因農(nóng)藥自身理化性質(zhì)不同致使降解率呈現(xiàn)差異，但大部分殘留量均會(huì)降低。抑菌靈、乙烯菌核利、霜脲氰、丙氧喹啉可完全降解[7,24]，乙酰甲胺磷、異菌脲和腐霉利降解60%～80%[41]，而苯菌靈、百菌清含量基本不變[7,42]。相反，由于發(fā)酵產(chǎn)生大量乙醇會(huì)改變一些農(nóng)藥的溶解性，受Kow的影響，一些農(nóng)藥在液體中的分配系數(shù)變高，導(dǎo)致含量增多[43-44]，例如嘧菌胺、烯酰嗎啉、氟硅唑、吡唑醚菌酯經(jīng)過酒精發(fā)酵后含量均有不同幅度的上升[28]。

在此階段酵母菌活力最高，酵母菌生命活動(dòng)對(duì)農(nóng)藥殘留代謝及降解均造成一定影響。Jiménez等[45]研究了甲霜靈、林丹和氰戊菊酯在葡萄酒發(fā)酵過程中的代謝情況，發(fā)現(xiàn)3 種農(nóng)藥均產(chǎn)生了新的代謝物，其中甲霜靈在發(fā)酵過程中發(fā)生脫羧反應(yīng)產(chǎn)生兩種代謝產(chǎn)物，林丹的代謝主要發(fā)生氯元素的缺失或異位，氰戊菊酯在發(fā)酵過程中產(chǎn)生5 種新的水解物，這些代謝產(chǎn)物中有的毒性甚至大于母體農(nóng)藥。另外，酵母菌生物化學(xué)性降解及細(xì)胞壁吸附均會(huì)造成農(nóng)殘含量降低。Cabras等[46]在對(duì)發(fā)酵過程中苯六胺與酵母菌相互作用的研究中發(fā)現(xiàn)，酵母細(xì)胞壁的幾丁質(zhì)和葡聚糖兩種成分對(duì)殺菌劑有一定的吸附作用，是對(duì)苯六胺具有親和力的潛在吸附劑，可通過酵母菌對(duì)農(nóng)藥的吸附作用來降低葡萄酒中農(nóng)藥殘留量。

2.3.2 蘋果酸-乳酸發(fā)酵

MLF作為葡萄酒釀造過程中的二次發(fā)酵過程，可降低生葡萄酒的酸澀和粗糙感，改善葡萄酒的感官品質(zhì)，提高其生物穩(wěn)定性。在這一過程中，很少有農(nóng)藥被乳酸菌降解或吸附。Ruediger等[29]進(jìn)行了MLF過程中農(nóng)藥殘留變化的研究，對(duì)7 種殺菌劑（多菌靈、百菌清、氯苯嘧啶醇、甲霜靈、惡霜靈、腐霉利和三唑醇）和3 種殺蟲劑（胺甲萘、毒死蜱、和三氯殺螨醇）分析后發(fā)現(xiàn)在酒類酒球菌（Oenococcus oeni）的作用下僅有毒死蜱（降低70%以上）和三氯殺螨醇（降低30%以上）顯著減少，其中三氯殺螨醇經(jīng)過MLF后可水解成相應(yīng)的二苯甲酮和氯仿，其母體化合物、水解產(chǎn)物或所有3 種化合物的組合都可能對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生有害影響，并且三氯殺螨醇濃度越高，對(duì)MLF的抑制作用越強(qiáng)。

2.4 壓榨過濾

壓榨過濾是將葡萄汁與果肉、果皮等固體成分分離的過程，白葡萄酒在發(fā)酵前進(jìn)行該步驟，而紅葡萄酒則在酒精發(fā)酵后進(jìn)行，此過程在降低農(nóng)藥殘留過程中起到很大作用。壓榨過濾后，大部分嘧菌環(huán)胺、噁唑菌酮、苯菌酮、丙氧喹啉、氟環(huán)唑、氟硅唑、戊唑醇、咪鮮胺會(huì)隨皮渣過濾除去（70%～90%），殘留在葡萄汁中的比例僅為10%～30%，主要是因?yàn)樯鲜鲛r(nóng)藥大部分吸附在固相皮渣中[28]；其他疏水性殺菌劑啶酰菌胺、氰霜唑、咯菌腈、雙炔酰菌胺、纈菌胺在液相（葡萄汁）和固相（皮渣）之間約各占50%，而親水性較強(qiáng)的霜脲氰在葡萄汁中達(dá)到80%殘留[24,47]。Doulia等[48]系統(tǒng)研究了經(jīng)不同濾膜處理后紅葡萄酒和白葡萄酒中23 種農(nóng)藥的殘留情況，兩種葡萄酒中經(jīng)醋酸纖維素膜和硝酸纖維素膜過濾后均顯示出較高的農(nóng)藥去除率，其次是聚醚砜優(yōu)于再生纖維素膜優(yōu)于聚芳酰胺，其中白葡萄酒經(jīng)所有濾膜處理后，殘留的艾氏劑、乙氧氟草醚、溴硫磷、三氯殺螨砜、氟樂靈、毒死蜱去除率均高于54%，此類農(nóng)藥具有較高lgKow（＞4.6）和較低水溶性（0.027～1.400 mg/L），相反較低lgKow（＜3.7）和較高水溶性（2～142 mg/L）的環(huán)酰菌胺、己唑醇、腈菌唑、戊菌唑、敵草腈、滅菌丹、氯苯嘧啶醇、嘧菌酯去除率最高僅5%?？梢钥闯鲈趬赫ミ^濾過程中，農(nóng)藥的理化性質(zhì)對(duì)其在葡萄酒中的殘留程度有較大影響，有較高lgKow和較低水溶性的農(nóng)藥更易在此工藝中除去。

2.5 澄清

澄清即通過沉淀法、下膠法、過濾法等技術(shù)凈化和穩(wěn)定酒液的過程。其中，下膠即利用澄清劑去除或降低葡萄酒中的不良成分，并增強(qiáng)酒體的透明度，改善其顏色、香氣、風(fēng)味，釀酒師普遍采用下膠的方式澄清酒液，并根據(jù)葡萄酒特性和狀態(tài)選擇合適的澄清劑[49]。常使用的澄清劑有硅藻土、明膠、亞鐵氰化鉀、聚乙烯聚吡咯烷酮（polyvinylpolypyrrolidone，PVPP）、活性炭和膠體二氧化硅等[50-51]。這些吸附劑在去除酒體蛋白質(zhì)、色素等雜質(zhì)的同時(shí)，對(duì)農(nóng)藥也有一定的吸附作用，一般來說，農(nóng)藥去除最有效的澄清劑是木炭和PVPP。新鮮雞蛋清蛋白是高級(jí)紅酒中使用最多的澄清劑[52]，蛋清可吸附50%的肟菌酯、噁唑菌酮、氟喹唑，與其他澄清劑相比，它具有使葡萄酒感官質(zhì)量保持穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)[2]。一定范圍內(nèi)，吸附劑用量越大，對(duì)農(nóng)藥的去除效果越好[53]，但去除率與吸附劑用量不成正比[54]。根據(jù)吸附劑的用量，常用吸附劑對(duì)混合農(nóng)藥的平均吸附作用為活性炭（64%）＞蛋清（23%）≥明膠（22%）＞PVPP（17%）≥酪蛋白（16%）＞膨潤土（8%）[53]?？梢?，選擇合適的澄清劑有利于農(nóng)藥殘留去除。

2.6 陳釀

葡萄酒陳釀過程中會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)、酯化反應(yīng)等，從而使成熟葡萄酒的風(fēng)味更完整、口感更柔和，同時(shí)該工藝也會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)農(nóng)藥殘留的降解。研究表明，陳釀過程中農(nóng)藥殘留降解作用與發(fā)酵過程相比較弱，不同階段對(duì)農(nóng)藥降解作用為酒精發(fā)酵＞乳酸發(fā)酵＞陳釀[30]。An Jingjing等[41]同樣發(fā)現(xiàn)乙酰甲胺磷經(jīng)過發(fā)酵后降解58.9%，在陳釀工藝后乙酰甲胺磷與其代謝物甲胺磷分別減少43.2%和30.6%，降解率低于發(fā)酵過程。

2.7 葡萄酒釀造對(duì)手性農(nóng)藥的影響

當(dāng)前常用農(nóng)藥中25%以上具有手性[55]，手性農(nóng)藥對(duì)映體表現(xiàn)出的環(huán)境行為和生物學(xué)效應(yīng)差異已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注[56-57]，但在作物加工過程中的研究仍相對(duì)較少。目前食品中農(nóng)藥殘留研究集中在消旋體水平上，對(duì)于加工過程中對(duì)映體間的選擇性行為規(guī)律尚不清晰，導(dǎo)致對(duì)手性農(nóng)藥的安全評(píng)價(jià)研究缺乏科學(xué)性。

在葡萄酒釀造過程中，一些手性農(nóng)藥受各種化學(xué)、生物因素影響表現(xiàn)出不同的生物活性、毒性以及降解規(guī)律。Pan Xinglu等[23]指出在葡萄酒發(fā)酵過程中(-)-R-苯酰菌胺在3 種發(fā)酵中均被優(yōu)先降解，從而導(dǎo)致葡萄酒中(+)-S-苯酰菌胺相對(duì)富集。Lu Yuele等[58]發(fā)現(xiàn)在酒精發(fā)酵過程中，由于葡萄汁較對(duì)照組的蔗糖溶液來說其復(fù)雜的溶液構(gòu)成，而造成禾草靈兩對(duì)映體的降解速度均慢于蔗糖溶液發(fā)酵體系，(-)-(S)-禾草靈的降解速度快于(+)-(R)-禾草靈，并且酵母菌在禾草靈的立體選擇性降解中起著重要作用。相反，多效唑經(jīng)過葡萄酒釀造后，其并未發(fā)生明顯的立體選擇性降解行為，而且兩種對(duì)映異構(gòu)體之間也無明顯轉(zhuǎn)化，原因可能是葡萄酒發(fā)酵體系中不存在能夠降解和轉(zhuǎn)化多效唑的微生物，導(dǎo)致多效唑在葡萄酒發(fā)酵過程中可穩(wěn)定存在[59]。

手性農(nóng)藥外消旋體在葡萄等果蔬中的主要代謝途徑已經(jīng)有了較為深入的研究，但是在葡萄加工過程中的農(nóng)藥代謝研究較少，目前研究多局限于農(nóng)藥代謝物的檢測水平，對(duì)代謝物在發(fā)酵過程中的殘留行為研究甚少；因此亟需在代謝物的殘留行為研究上給予足夠的重視。同時(shí)，大量結(jié)果說明，農(nóng)藥殘留濃度及代謝方式與加工方式、加工條件、和農(nóng)藥自身的理化性質(zhì)密切相關(guān)，基于目前手性農(nóng)藥消旋體水平對(duì)葡萄酒發(fā)酵風(fēng)味物質(zhì)的影響，亟待開展其對(duì)映體水平研究，明確手性農(nóng)藥影響葡萄酒品質(zhì)的確切信息。

3 農(nóng)藥殘留對(duì)葡萄酒釀造的影響

3.1 農(nóng)藥殘留對(duì)發(fā)酵過程微生物的影響

釀酒葡萄田園管理中，田間施藥對(duì)葡萄表面天然酵母菌群落構(gòu)成有較大影響，農(nóng)藥噴施會(huì)導(dǎo)致自然酵母菌群落種類減少和比例變化，降低酵母菌多樣性和豐富度，使其優(yōu)勢菌群發(fā)生變化[60-61]，葡萄采收后在葡萄酒釀造過程中，農(nóng)藥殘留同樣會(huì)對(duì)發(fā)酵體系中人工酵母的正常生長代謝產(chǎn)生影響[48,59,62]。酵母菌作為葡萄酒發(fā)酵的主要微生物，酵母菌群落結(jié)構(gòu)的變化及代謝行為的改變勢必會(huì)對(duì)自然發(fā)酵葡萄酒的品質(zhì)造成影響。

大多數(shù)農(nóng)藥殘留會(huì)影響酵母菌的正常生長代謝，而不同酵母菌種對(duì)各種農(nóng)藥表現(xiàn)出不同的耐受性。如抑菌靈、苯菌靈、抑菌脲、腐霉利、乙烯菌核利等殺菌劑均會(huì)對(duì)酵母菌生長產(chǎn)生抑制作用，其中魯氏接合酵母（Lygosaccharomyces rouxii）和釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）抗性較強(qiáng)，其生長繁殖可耐受相對(duì)較高濃度的農(nóng)藥殘留，而黏紅酵母（Rhodotorula glutinis）抗性較弱，較低劑量的農(nóng)藥（低于1 g/L的腐霉利、苯菌靈、抑菌靈）即可抑制90%酵母菌生長[7]。農(nóng)藥殘留作用下酵母菌生物量受到抑制的同時(shí)，酵母菌發(fā)酵特性也發(fā)生改變。Cu2+（CuSO4）影響下酵母菌除生長延緩、存活率降低以外，其細(xì)胞呼吸缺陷型形成頻率增加，其中釀酒酵母BH8菌株（Saccharomyces cerevisiaeBH8）反應(yīng)較敏感，其次是AWRI菌株（Saccharomyces cerevisiaeAWRI）、Freddo菌株（Saccharomyces cerevisiaeFreddo）[63-64]。一般情況下農(nóng)藥到達(dá)一定劑量后會(huì)出現(xiàn)發(fā)酵停滯現(xiàn)象，添加百菌清的濃度越大，對(duì)酒精發(fā)酵的抑制作用越加明顯，發(fā)酵時(shí)間越長，其劑量達(dá)到0.2 g/kg即可出現(xiàn)葡萄醪發(fā)酵停滯現(xiàn)象，再次添加酵母也不能順利完成酒精發(fā)酵[27]。還有一些農(nóng)藥（苯噻菌胺、氰霜唑、烯酰嗎啉、環(huán)酰菌胺、醚菌酯、嘧菌胺、苯菌酮、吡唑醚菌酯等[2,29,46,65]）幾乎不影響酵母菌發(fā)酵過程，Zara等[4]以農(nóng)藥殘留限量（maximum residue limits，MRL）和1/2 MRL兩種濃度向葡萄中添加咪唑菌酮，結(jié)果發(fā)現(xiàn)均未對(duì)克勒克酵母（Kloeckeraspp.）和畢赤酵母（Pichiasp.）生長產(chǎn)生顯著影響。González-Rodríguez等[66]評(píng)估了戊唑醇對(duì)釀酒酵母和酒類酒球菌（Oenococcus oeni）發(fā)酵活性的影響，同樣并沒有觀察到對(duì)酒精發(fā)酵的影響。此外，少數(shù)殺菌劑會(huì)刺激酵母菌生命活動(dòng)，使其生長率及發(fā)酵速率提高，如茚蟲威、啶酰菌胺等可刺激酵母生長，使其生物量增加[4,67]。

大量文獻(xiàn)表明酵母菌與農(nóng)藥種類之間為相互選擇影響，因此，在葡萄酒生產(chǎn)中農(nóng)藥殘留難以避免的情況下，確定合理的用藥品種及用量進(jìn)行釀酒葡萄病蟲害管理與選擇恰當(dāng)釀酒酵母菌種進(jìn)行葡萄酒生產(chǎn)，二者對(duì)于穩(wěn)定葡萄酒發(fā)酵過程具有同等重要的作用。

3.2 農(nóng)藥對(duì)葡萄酒品質(zhì)的影響

葡萄酒品質(zhì)主要包括感官品質(zhì)和理化性狀兩方面，感官品質(zhì)主要包括葡萄酒香氣、滋味、色澤、澄清程度等方面，而理化性狀主要涉及酒精度、總糖含量、干浸出物含量、揮發(fā)酸含量等指標(biāo)[68]。釀酒酵母作為葡萄酒發(fā)酵過程中的主導(dǎo)菌株，農(nóng)藥殘留主要通過干擾其正常生長代謝改變葡萄酒品質(zhì)[69-70]。

3.2.1 農(nóng)藥對(duì)醇類物質(zhì)的影響

在葡萄酒發(fā)酵過程中，釀酒酵母可代謝產(chǎn)生多種香氣活性化合物來影響葡萄酒的風(fēng)味，其中醇類、酯類和揮發(fā)性硫化物的含量常高于其感官閾值，是葡萄酒風(fēng)味中較為重要的3 類呈香物質(zhì)[71]。葡萄酒中主要醇類有乙醇、甘油、高級(jí)醇、多元醇等，其種類與含量對(duì)葡萄酒風(fēng)味構(gòu)成具有重要意義，而農(nóng)藥殘留易改變葡萄酒中的醇濃度，如苯霜靈、丙森鋅、吡唑醚菌酯、戊唑醇?xì)埩艨筛淖兘湍负桶被岬纳锖铣蛇^程，使葡萄酒中香葉醇含量降低，并顯著降低成品酒中萜烯含量，并且丙森鋅能夠使對(duì)香氣強(qiáng)度影響更大的異丁醇、正丁醇含量降低[72-74]。烯酰嗎啉、嘧菌胺、嘧菌環(huán)胺、咯菌腈、 嘧霉胺顯著增加異戊醇含量而導(dǎo)致酒品質(zhì)下降[67,75]；噁唑菌酮、環(huán)酰菌胺、氟喹唑、苯氧喹啉、肟菌酯增加正己醇含量，從而產(chǎn)生令人不愉快的青草味[75]；嘧菌環(huán)胺、噁唑菌酮、環(huán)酰菌胺、咯菌腈、氟喹唑、嘧菌酯、喹氧靈、嘧霉胺、肟菌酯增加苯乙醇含量，增強(qiáng)玫瑰香氣[75-76]。

3.2.2 農(nóng)藥對(duì)酯類物質(zhì)的影響

酯類含量對(duì)于葡萄酒風(fēng)味至關(guān)重要，具有較高的香氣活力值（odor activity values，OAV），主要呈現(xiàn)出水果系列氣味，唑嘧菌胺、烯酰嗎啉、嘧菌胺、啶酰菌胺、醚菌酯等殺菌劑會(huì)顯著降低辛酸乙酯（菠蘿味）、丁酸乙酯（果味、草莓味）、乙酸異戊酯（香蕉味）、己酸乙酯（青蘋果、茴香）生成[11,67,72,77]，導(dǎo)致酒體果香味的嚴(yán)重?fù)p失。相反，一些農(nóng)藥的存在也會(huì)刺激一些酯類形成，從而使葡萄酒整體風(fēng)味失去協(xié)調(diào)性，如丙森鋅致使葡萄酒香蕉味突出，戊唑醇?xì)埩魷p少了柚子、熱帶果蔬類香氣，增加了Mencía葡萄酒的葡萄香、發(fā)酵香和花香，破壞了原有香氣成分組成與比例，并且經(jīng)MLF后生成過多的乳酸乙酯，從而降低葡萄酒的新鮮度[73]。Oliva等[76]研究在GAP和臨界農(nóng)業(yè)規(guī)范（critical agricultural practices，CAP）兩種條件下6 種農(nóng)藥對(duì)葡萄酒風(fēng)味的影響，發(fā)現(xiàn)所有殺菌劑處理均顯著影響葡萄酒的香氣成分，且不同農(nóng)藥種類或同種農(nóng)藥不同濃度對(duì)葡萄酒最終呈味物質(zhì)的影響各不相同（圖1）。

圖1 在GAP和CAP條件下不同農(nóng)藥處理對(duì)葡萄酒香氣特征的影響Fig.1 Aroma descriptor profiles of wines from grapes treated with different fungicides under good agricultural practices (GAP) and critical agricultural practices (CAP)

3.2.3 農(nóng)藥對(duì)揮發(fā)性硫化合物的影響

揮發(fā)性硫化合物也是構(gòu)成葡萄酒香氣的關(guān)鍵因素，根據(jù)含硫化合物分子質(zhì)量大小其風(fēng)味特征表現(xiàn)出一定的規(guī)律性，一些高分子質(zhì)量的硫醇類物質(zhì)（如3-巰基-1-己醇呈西柚味、3-巰基己基乙酸酯呈百香果與黃楊木味）會(huì)使葡萄酒風(fēng)味更加飽滿，而低分子硫化合物則是引起惡臭的原因[78-79]。葡萄中農(nóng)藥殘留可通過影響含硫化合物合成來影響葡萄酒的風(fēng)味[80-81]，并且有研究人員發(fā)現(xiàn)殘留農(nóng)藥中的硫元素在發(fā)酵過程中極易轉(zhuǎn)化為分子質(zhì)量較低的H2S（臭雞蛋味）[82]，從而使葡萄酒產(chǎn)生不良?xì)馕丁＠缃箒喠蛩徕洑埩粢讓?dǎo)致H2S的形成，同時(shí)還增加了其他還原性硫化合物的含量，給葡萄酒風(fēng)味造成不良影響[83]。

3.2.4 農(nóng)藥對(duì)色澤的影響

花色苷等多酚類成分是葡萄酒重要的呈色物質(zhì)[84]，Mulero等[85]指出噁唑菌酮、環(huán)酰菌胺、肟菌酯導(dǎo)致葡萄酒中花青素含量顯著降低；邢世均等[30]研究了3 種殺菌劑對(duì)葡萄酒色澤的影響，發(fā)現(xiàn)殘留的甲霜靈及嘧菌酯顯著降低葡萄酒最終花色苷含量，改變了成品酒色素比例；甲基硫菌靈顯著改變葡萄酒的色度、色調(diào)、總酚含量、花色苷含量等指標(biāo)，從而對(duì)葡萄酒色澤產(chǎn)生影響。

3.2.5 農(nóng)藥對(duì)理化性狀的影響

酒精度、總糖、揮發(fā)酸等理化性狀更易受到農(nóng)藥影響，殘留農(nóng)藥主要通過干擾酵母菌生長代謝改變其含量，2%戊唑醇?xì)埩艏纯蓪?dǎo)致葡萄醪中糖的消耗率降低，造成酵母菌生長減緩和乙醇濃度降低[66]。不同酵母菌在同種農(nóng)藥殘留影響下表現(xiàn)不同，賈博等[86]在Cu2+對(duì)釀酒酵母酒精發(fā)酵特性的影響研究中發(fā)現(xiàn)，0.05 mmol/L Cu2+處理促進(jìn)了釀酒酵母BH8菌株甘油產(chǎn)量，而Freddo菌株Cu2+處理組與對(duì)照相比，酒精和甘油總產(chǎn)量之間不存在顯著性差異；不同農(nóng)藥殘留對(duì)葡萄酒理化性質(zhì)的影響不同，百菌清、殺螟硫磷、甲霜靈、甲基硫菌靈、嘧菌酯殘留造成酒精度降低，并使殘?zhí)?、總酸、揮發(fā)酸含量升高，而草銨膦、嘧霉胺、金科克、美銨、氧化樂果殘留的情況下，最終殘?zhí)橇亢途凭闪孔兓⒉伙@著[27,30,87]。

4 結(jié) 語

綜上所述，化學(xué)農(nóng)藥的使用可以保障葡萄生產(chǎn)過程中的產(chǎn)量和品質(zhì)，但同時(shí)也帶來了農(nóng)藥殘留風(fēng)險(xiǎn)。殘留在葡萄中的農(nóng)藥隨加工過程進(jìn)入葡萄酒釀造體系，從而破壞葡萄酒的風(fēng)味品質(zhì)，各種殘留農(nóng)藥均會(huì)不同程度地改變葡萄酒中主要風(fēng)味物質(zhì)的種類和濃度，并且受影響的風(fēng)味物質(zhì)涉及到葡萄酒評(píng)價(jià)中的各類氣味（如花香、果香、植物氣味等），導(dǎo)致葡萄酒整體風(fēng)味的純正度和完整性降低。釀酒葡萄種植過程中噴施的農(nóng)藥在采摘到釀造成葡萄酒整個(gè)過程中的變化，因農(nóng)藥種類及加工過程的差異各有特點(diǎn)，皮渣過濾、澄清等工藝更有利于農(nóng)藥殘留水平降低；發(fā)酵工藝涉及酵母菌、乳酸菌等微生物活動(dòng)，導(dǎo)致對(duì)農(nóng)藥殘留的影響更為復(fù)雜，易使農(nóng)藥殘留行為發(fā)生變化，甚至產(chǎn)生有毒代謝物、降解物，帶來更大風(fēng)險(xiǎn)。葡萄酒釀造中針對(duì)農(nóng)藥殘留進(jìn)行葡萄酒生產(chǎn)條件優(yōu)化，如合理選用濾膜、澄清劑、浸漬方式、酵母菌種等，有利于保障葡萄酒安全與質(zhì)量。其次農(nóng)藥本身性質(zhì)如自身穩(wěn)定性、溶解性、正辛醇/水分配系數(shù)等在降解過程中起決定性作用，因此，釀酒葡萄種植過程中應(yīng)科學(xué)選擇農(nóng)藥種類及噴施濃度，從而在源頭減少釀酒葡萄的農(nóng)藥殘留污染。同時(shí)，當(dāng)前葡萄酒釀造過程中農(nóng)藥殘留變化研究較多集中在外消旋體水平，未考慮手性農(nóng)藥對(duì)映體在葡萄酒加工過程中的選擇性降解或代謝的特性，導(dǎo)致對(duì)手性農(nóng)藥的安全評(píng)價(jià)及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不全面，手性農(nóng)藥選擇性影響葡萄酒風(fēng)味機(jī)制尚不明確。因此，在今后應(yīng)繼續(xù)深入對(duì)葡萄酒釀造過程中農(nóng)藥殘留變化及酒品質(zhì)影響的討論與研究，提高對(duì)手性農(nóng)藥選擇性影響葡萄酒品質(zhì)的關(guān)注，從而全面保障葡萄酒的安全生產(chǎn)。