曹帥，吳群，徐巖

（江南大學(xué) 生物工程學(xué)院/教育部工業(yè)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122）

白酒固態(tài)發(fā)酵過程中不同品種高粱原料對(duì)氨基甲酸乙酯形成的影響

曹帥，吳群，徐巖*

（江南大學(xué) 生物工程學(xué)院/教育部工業(yè)生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122）

氨基甲酸乙酯（EC）是一種致癌物質(zhì)，廣泛存在于乙醇飲料中。為明確高粱原料對(duì)白酒固態(tài)發(fā)酵過程中EC形成的影響，從而為降低白酒中EC含量提供理論指導(dǎo)，通過模擬白酒固態(tài)發(fā)酵，分析了不同品種高粱原料發(fā)酵過程中EC及其前體物質(zhì)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，固態(tài)發(fā)酵過程中糯高粱S3對(duì)應(yīng)的最終EC產(chǎn)量（4.27 mg/kg）高于粳高粱S1（4.06 mg/kg）和S2（4.21 mg/kg），且其EC平均形成速率是粳高粱S1（0.22 mg/kg/d）和S2（0.24 mg/kg/d）的1.6倍。對(duì)EC前體物質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，瓜氨酸和尿素是高粱固態(tài)發(fā)酵過程中EC形成的主要前體物質(zhì)，其中瓜氨酸可能對(duì)S1和S2發(fā)酵產(chǎn)EC的貢獻(xiàn)較大，而尿素則對(duì)S3發(fā)酵產(chǎn)EC的貢獻(xiàn)較大。此外，在整個(gè)固態(tài)發(fā)酵過程中，氰化物并未參與EC的形成。研究表明，不同品種高粱原料對(duì)固態(tài)發(fā)酵過程中產(chǎn)EC的影響差異顯著，選擇合適的高粱品種，控制高粱原料所帶入的EC前體物質(zhì)的含量，可有效控制白酒固態(tài)發(fā)酵過程中的EC含量。

氨基甲酸乙酯；高粱；固態(tài)發(fā)酵；前體；白酒

氨基甲酸乙酯（ethyl carbamate，EC）是一種可以自然形成于發(fā)酵過程中且被劃為2組A類的致癌物質(zhì)。EC廣泛存在于乙醇飲料中，目前國(guó)際上多個(gè)國(guó)家和組織已經(jīng)設(shè)定飲料酒中EC的最高限量［1-2］，國(guó)際規(guī)定的蒸餾酒中EC的最高允許水平為150 μg/L［3］，但我國(guó)對(duì)乙醇飲料尚未制定 EC限量標(biāo)準(zhǔn)。

飲料酒中形成EC的前體物質(zhì)主要有氰化物、瓜氨酸、尿素及可降解生成瓜氨酸和尿素的精氨酸等［4-6］，且這些前體物質(zhì)廣泛存在于原料中。蒸餾酒中EC的產(chǎn)生可發(fā)生在發(fā)酵、蒸餾和儲(chǔ)存過程中。在蒸餾過程中，尿素在高溫的乙醇水溶液中可經(jīng)分解轉(zhuǎn)化生成EC［7-9］。但是，發(fā)酵過程同樣是EC產(chǎn)生的一個(gè)重要階段。在葡萄酒和黃酒中，尿素和乙醇反應(yīng)被認(rèn)為是生成EC的主要途徑［10-11］。然而，目前關(guān)于白酒固態(tài)發(fā)酵過程中釀造原料對(duì)EC形成的影響和固態(tài)發(fā)酵過程中EC的形成規(guī)律及EC的主要前體物質(zhì)的認(rèn)識(shí)并不十分清楚。高粱是白酒生產(chǎn)過程中最主要的釀造原料，其同樣含有氰化物和精氨酸等EC前體物質(zhì)。因此，研究比較不同品種高粱原料對(duì)固態(tài)發(fā)酵過程中EC形成的影響，明確固態(tài)發(fā)酵過程中EC的形成規(guī)律及其主要前體物質(zhì)，通過選擇合適的高粱原料，有效控制發(fā)酵過程中的EC產(chǎn)量，這對(duì)我國(guó)白酒釀造的安全性具有非常重要的理論和實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 菌株和高粱 酵母菌株，從白酒酒醅中篩選獲得，保藏號(hào)為CCTCC M2014463；高粱，分別由白酒廠提供，通風(fēng)干燥保存，無(wú)霉變蟲蛀，詳細(xì)信息見表1。

1.1.2 主要試劑 氨基甲酸乙酯（EC）和氨基甲酸丙酯（PC）：上海安譜科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；乙腈和甲醇：純度＞99.8%，Sigma-Aldrich公司產(chǎn)品；氯化鈉、酒石酸、氫氧化鈉、三氯乙酸、乙酸鋅、三水合乙酸鈉和尿素：中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司產(chǎn)品。

表1 不同品種高粱原料相關(guān)信息Table1 Relevant information of different sorghum cultivars

1.1.3 主要儀器 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 （GC-6890N-MSD 5975）：美國(guó)Agilent公司產(chǎn)品；色譜柱DB-FFAP：60 m×0.25 mm×0.25 μm J&W Scientific公司產(chǎn)品；固相微萃取自動(dòng)進(jìn)樣器 （MPS2）：德國(guó)Gerstel公司產(chǎn)品；固相微萃取頭 PA：上海安譜科技儀器有限公司產(chǎn)品；安捷倫液相色譜儀（Ag1100）配有柱溫箱、自動(dòng)進(jìn)樣器、泵和熒光檢測(cè)器：美國(guó)安捷倫公司產(chǎn)品；色譜柱：ODS HYPERSIL 250 mm×4.6 mm×5 μm；分光光度計(jì)：尤尼柯（上海）儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 溶液配制 乙酸鋅溶液，質(zhì)量濃度為100 g/ L；氫氧化鈉溶液，質(zhì)量濃度為10 g/L；氰化鉀標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液，質(zhì)量濃度為400 mg/L；氧化劑，5 g琥珀酰亞胺溶于150 mL的水中，再加入0.5 g N-氯代琥珀酰亞胺攪拌溶解，定容至500 mL，4℃保存；顯色劑，3 g巴比妥酸溶于少量水中，加入15 mL的吡啶，定容至50 mL，4℃避光保存，溶液pH 7～8；尿素溶液，濃度為25 mg/L，稀釋得到梯度質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2.2 發(fā)酵實(shí)驗(yàn) 菌株活化：向100 mL已滅菌的YPD培養(yǎng)基中接種3環(huán)酵母菌苔，在30℃、200 r/ min轉(zhuǎn)速條件下培養(yǎng)16 h。發(fā)酵實(shí)驗(yàn)：發(fā)酵過程按圖1所示操作，30℃條件下靜止培養(yǎng)，每個(gè)樣品做3個(gè)平行，取樣時(shí)間為發(fā)酵的第0、5、8、11、14、17、25 d。

圖1 模擬白酒固態(tài)發(fā)酵操作過程Fig.1 Manufacturing process of solid-state fermentation of Chinese liquor.

1.2.3 水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定 參照GB 5497-85中恒重法測(cè)定。

1.2.4 氰化物含量測(cè)定 采用GB/T 13084-2006中氰化物的測(cè)定方法，對(duì)樣品中的氰化物進(jìn)行蒸餾收集。參考文獻(xiàn)［12］報(bào)道方法進(jìn)行測(cè)定，取20 mL的蒸餾液，加1 mL的氧化劑和1 mL的顯色劑在（25± 0.5）℃下反應(yīng)25 min，然后在575 nm下測(cè)定吸光度。以氰化鉀濃度為縱坐標(biāo)，吸光度值為橫坐標(biāo)，作氰化鉀-吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.5 精氨酸和瓜氨酸含量測(cè)定 結(jié)合態(tài)氨基酸酸解條件：稱取0.3 g高粱樣品至水解管內(nèi)并加入4 mL濃鹽酸，抽真空，乙醇噴燈封口，于110℃烘箱水解22 h；水解液全部轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶并定容搖勻，兩層濾紙過濾，濾液抽真空30 min，干燥過夜；加入1 mL 0.02 mol/L HCL，靜置1 h，離心取上清備用。瓜氨酸和精氨酸含量參考文獻(xiàn)［13］報(bào)道方法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.6 尿素含量測(cè)定 尿素含量參考文獻(xiàn)［14］報(bào)道方法［進(jìn)行測(cè)定。

1.2.7 EC含量測(cè)定 樣品預(yù)處理采用文獻(xiàn) ［15］報(bào)道方法處理。GC條件：進(jìn)樣口溫度250℃，載氣He，流量1 mL/min，不分流進(jìn)樣，色譜柱為DBFFAP，升溫程序?yàn)椋?0℃恒溫2 min，以5℃/min的速度升溫至170℃，再以10℃/min的速度升溫至230℃，保持5 min。MS條件：EI電離源，電子能量70 eV，離子源溫度230℃，掃描范圍35.00～350.00。MS檢測(cè)器采用SIM模式（特征離子m/z 62），質(zhì)譜分析用數(shù)據(jù)庫(kù)NIST05a1L。以標(biāo)準(zhǔn)品EC和PC進(jìn)行定性，EC和PC的濃度之比等于封面積之比進(jìn)行半定量。

1.2.8 乙醇體積分?jǐn)?shù)測(cè)定 乙醇體積分?jǐn)?shù)測(cè)定參考文獻(xiàn)［16］進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同品種高粱原料中氰化物和精氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比較

高粱原料本身含有一定的氰化物和精氨酸。氰化物多以生氰糖苷（主要為蜀黍苷）的形式存在于高粱中，經(jīng)降解后以氫氰酸的形式釋放出來。精氨酸是高粱中含量相對(duì)較豐富的一種氨基酸，經(jīng)酵母代謝分解后可產(chǎn)生瓜氨酸和尿素。作者對(duì)6種高粱原料中總的氰化物和精氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了測(cè)定，并通過單因素方差分析（One-Way ANOVA）進(jìn)行顯著性差異比較，結(jié)果見表2。

表2 不同品種高粱原料中的氰化物和精氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù) （以干質(zhì)量計(jì)）Table2 Contents of cyanide and arginine in different sorghum cultivars（calculated by dry weight）

表2結(jié)果表明，6種高粱在氰化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)上相對(duì)精氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有更加顯著的差異，因此，作者以氰化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為標(biāo)準(zhǔn)，分別選擇粳高粱中氰化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高和最低的S1和S2以及糯高粱中氰化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)低的S3作為研究對(duì)象，進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。

2.2 固態(tài)發(fā)酵過程中不同品種高粱原料對(duì)EC形成的影響

盡管白酒釀造原料品種豐富，但是多種原料混合發(fā)酵很難詳細(xì)說明固態(tài)發(fā)酵過程中原料對(duì)EC形成的影響。因此，作者以S1、S2和S3作為原料進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，測(cè)定發(fā)酵過程中EC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化，分析比較固態(tài)發(fā)酵過程中不同品種高粱原料對(duì)EC形成的影響，結(jié)果如圖2和表3所示。

圖2 固態(tài)發(fā)酵過程中氨基甲酸乙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化 （以干質(zhì)量計(jì)）Fig.2 Changes of ethyl carbamate content in the solidstate fermentation（calculated by dry weight）

圖2表明，3種高粱在發(fā)酵開始階段的前5 d內(nèi)均未檢測(cè)到EC。但從發(fā)酵第5 d后，3種高粱發(fā)酵過程中的EC含量的變化規(guī)律存在顯著的差異。在EC的起始形成時(shí)間上，粳高粱S1（8 d）和S2（5 d）中的EC開始產(chǎn)生于發(fā)酵前期，而糯高粱S3中的EC開始產(chǎn)生于發(fā)酵中期（14 d）。

表3 固態(tài)發(fā)酵過程中氨基甲酸乙酯的最終產(chǎn)量和平均形成速率的比較Table3 Comparison of final yields and average formation rate ofethylcarbonate in the solid-state fermentation

表3結(jié)果表明，在發(fā)酵結(jié)束后EC的最終產(chǎn)量上，糯高粱S3（4.27 mg/kg）的最終EC產(chǎn)量高于粳高粱S1（4.06 mg/kg）和S2（4.21 mg/kg）。在EC平均形成速率上，糯高粱S3（0.39 mg/kg/d）的EC平均形成速率為粳高粱 S1（0.22 mg/kg/d）和S2（0.24 mg/ kg/d）的EC平均形成速率的1.6倍。從EC含量的變化規(guī)律看，S1和S2呈現(xiàn)相近的變化規(guī)律，而S3的EC含量變化規(guī)律則明顯區(qū)分于S1和S2。

2.3 固態(tài)發(fā)酵過程中不同品種高粱原料中EC前體物質(zhì)的分析比較

氰化物、瓜氨酸和尿素均可作為EC形成的前體物質(zhì)。氰化物由原料本身帶入，而瓜氨酸和尿素主要由酵母代謝降解原料中精氨酸產(chǎn)生，其代謝流程見圖3。為此，跟蹤比較了3種高粱在整個(gè)固態(tài)發(fā)酵過程中氰化物、精氨酸、瓜氨酸和尿素含量的變化，結(jié)果如圖4所示。

圖3 釀酒酵母細(xì)胞中精氨酸代謝流程圖Fig.3 Arginine metabolism in the cell of saccharomyces cerevisiae

圖4 固態(tài)發(fā)酵過程中氰化物（a）、精氨酸（b）、瓜氨酸（c）和尿素（d）質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化（以干質(zhì)量計(jì)）Fig.4 Content changes of cyanide （a），arginine（b），citrulline （c）and urea （d）in the solid-state fermentation（calculated by dry weight）

高粱中的生氰糖苷在發(fā)酵過程中經(jīng)酶解或熱分解后可與乙醇反應(yīng)生成EC。表2和圖4（a）結(jié)果表明，高粱中的氰化物含量經(jīng)浸泡蒸煮處理后會(huì)顯著下降。在接種酵母發(fā)酵5 d內(nèi)氰化物含量快速下降至檢測(cè)不到。而圖2顯示，發(fā)酵第5 d時(shí)體系中尚未檢測(cè)到EC，可能的原因是發(fā)酵開始時(shí)酵母在快速生長(zhǎng)繁殖過程中雖降解了生氰糖苷，釋放出了氫氰酸（HCN），但由于此時(shí)酵母還未進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵過程產(chǎn)生大量的乙醇，所以形成的氫氰酸沒有與乙醇反應(yīng)生成EC。因此，固態(tài)發(fā)酵過程中氰化物并不是形成EC的重要前體物質(zhì)。所以，雖然部分高粱品種中的氰化物含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它高粱品種，但選擇氰化物含量高的高粱品種作為釀造原料，并不一定會(huì)提高白酒固態(tài)發(fā)酵過程中EC的產(chǎn)量。此外，測(cè)定結(jié)果說明蒸餾后的白酒中含有的氰化物也并非來自原料，可能主要來自于生產(chǎn)過程中的蒸餾和儲(chǔ)存過程尿素等物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化。

瓜氨酸和尿素被報(bào)道是葡萄酒和黃酒中重要的前體物質(zhì)，精氨酸由于其能被降解生成瓜氨酸和尿素，而被認(rèn)為是一種間接的前體物質(zhì)。當(dāng)尿素濃度過高時(shí)，酵母細(xì)胞會(huì)將多余的尿素分泌到胞外，此時(shí)尿素即可與乙醇反應(yīng)產(chǎn)生EC。目前，已有針對(duì)酵母通過建立工程菌和控制氮源來降低發(fā)酵過程中尿素的積累，從而達(dá)到降低EC的產(chǎn)量的目的。發(fā)酵過程中檢測(cè)到的瓜氨酸同樣是酵母降解精氨酸所形成的瓜氨酸分泌到胞外的部分。為此，跟蹤比較了3種高粱固態(tài)發(fā)酵過程中精氨酸、瓜氨酸和尿素的含量變化。

圖4（b），（c）表明，3種高粱的精氨酸和瓜氨酸雖然在變化趨勢(shì)上一致，并與文獻(xiàn)報(bào)道的模擬黃酒發(fā)酵過程中酒化糖化同時(shí)進(jìn)行過程中精氨酸和瓜氨酸變化規(guī)律相符，但是分別在含量上存在一定的差異。發(fā)酵過程中2種粳高粱S1和S2的精氨酸含量變化趨勢(shì)更加一致，糯高粱S3在發(fā)酵的前、中期的精氨酸含量低于粳高粱S1和S2，而在發(fā)酵末期精氨酸含量達(dá)到500 mg/kg以上，略高于S1（420.09 mg/kg）和S2（443.99 mg/kg）。發(fā)酵初始階段，瓜氨酸含量快速上升，在發(fā)酵的第8 d達(dá)到了最大，之后開始下降到6 mg/kg左右。發(fā)酵過程中尿素含量的變化如圖4（D）所示，糯高粱S3明顯區(qū)別于2種粳高粱。S3的尿素含量在發(fā)酵的第14 d快速上升至2.0 mg/kg，隨后又下降至0.8 mg/kg左右。結(jié)合圖2分析，此時(shí)尿素含量快速下降的可能原因之一是部分尿素與乙醇反應(yīng)產(chǎn)生了EC。

為了進(jìn)一步比較分析瓜氨酸和尿素對(duì)3種高粱在固態(tài)發(fā)酵過程中對(duì)EC形成的影響，并結(jié)合圖2發(fā)現(xiàn)，3種高粱對(duì)應(yīng)的EC含量在發(fā)酵的第14 d 至17 d內(nèi)均快速增長(zhǎng)。因此，按如下公式計(jì)算EC、瓜氨酸和尿素在14 d至17 d發(fā)酵時(shí)間段的積累或者消耗速率（表4）。

V（mol/kg/d）是代謝物質(zhì)的積累或消耗速率，C14 d和C17 d分別是發(fā)酵第14 d和17 d時(shí)代謝物對(duì)應(yīng)的含量，MW是代謝物對(duì)應(yīng)的相對(duì)分子質(zhì)量。

表4 氨基甲酸乙酯、瓜氨酸和尿素在發(fā)酵時(shí)間14 d至17 d內(nèi)的積累或者消耗速率Table4 Accumulating orconsuming rateofethyl carbamate，citrulline and urea from 14 d to 17 d in the solid-state fermentation

表4表明，S1的EC積累速率比S3低49%，S2 的EC積累速率比S3高37%。在發(fā)酵的第14 d至第17 d內(nèi)，瓜氨酸含量在3種高粱中均不斷下降，但其在S1（4.76 mol/kg/d）和S2（6.67 mol/kg/d）中的消耗速率為在S3中的消耗速率 （0.42 mol/kg/d）的10倍多。由此推測(cè)，瓜氨酸可能對(duì)粳高粱S1和S2發(fā)酵產(chǎn)EC的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于對(duì)糯高粱S3發(fā)酵產(chǎn)EC的貢獻(xiàn)。相反，尿素含量則在S1（0.61 mol/kg/d）和S2（0.22 mol/kg/d）發(fā)酵中呈正增長(zhǎng)，在S3（7.41 mol/ kg/d）發(fā)酵中呈負(fù)增長(zhǎng)。由此推測(cè)，尿素對(duì)糯高粱S3發(fā)酵產(chǎn)EC的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)大于對(duì)粳高粱S1和S2發(fā)酵產(chǎn)EC的貢獻(xiàn)。瓜氨酸和尿素均是固態(tài)發(fā)酵過程中EC的重要前體物質(zhì)，但是兩者分別在粳高粱和糯高粱發(fā)酵過程中產(chǎn)EC的貢獻(xiàn)是不同的，這為在白酒釀造過程中糯高粱和粳高粱原料的選擇上提供了安全性參考指標(biāo)。

2.4 固態(tài)發(fā)酵過程中不同品種高粱原料對(duì)乙醇形成的影響

對(duì)于白酒釀造來說，發(fā)酵產(chǎn)乙醇是最重要的生化過程。瓜氨酸和尿素也均需與乙醇反應(yīng)才能形成EC。因此，分別對(duì)3種高粱原料固態(tài)發(fā)酵過程中的乙醇含量進(jìn)行了測(cè)定。

圖5 固態(tài)發(fā)酵過程中乙醇體積分?jǐn)?shù)的變化（以干質(zhì)量計(jì)）Fig.5 Changes of ethanol content in the solid-state fermentation（calculated by dry weight）

如圖5所示，在整個(gè)固態(tài)發(fā)酵過程中，S1和S2發(fā)酵產(chǎn)生的乙醇體積分?jǐn)?shù)在第0 d至第8 d內(nèi)不斷上升并達(dá)到最大，隨后出現(xiàn)略微下降后便處于一個(gè)基本平衡的水平，這與文獻(xiàn)中報(bào)道的結(jié)果相一致［15］。S3稍微區(qū)別于S1和S2，乙醇體積分?jǐn)?shù)上升至第11 d達(dá)到最大，隨后同樣出現(xiàn)略微下降后便處于一個(gè)相對(duì)平衡的水平。發(fā)酵結(jié)束時(shí)，S3的乙醇體積分?jǐn)?shù)分別為S1和S2的1.6倍和2.5倍。糯高粱的最終乙醇產(chǎn)量遠(yuǎn)高于粳高粱，主要原因可能是糯高粱的支鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于粳高粱。圖2和圖5表明，S3的最終乙醇產(chǎn)量最高，其對(duì)應(yīng)的最終EC產(chǎn)量也較高。但是由于乙醇的體積分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于瓜氨酸、尿素和精氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，因此，固態(tài)發(fā)酵過程中乙醇不是EC產(chǎn)量的主要限制性因素。所以，在白酒釀造過程中，如能有效控制好糯高粱原料所帶入的EC前體物質(zhì)的含量，則相對(duì)粳高粱原料來說，選擇糯高粱作為釀造原料則既可控制好固態(tài)發(fā)酵過程中EC的產(chǎn)量，又可以顯著提高出酒率。

3 結(jié)語(yǔ)

高粱原料在固態(tài)發(fā)酵過程中可為EC的形成提供前體物質(zhì)，包括氰化物、瓜氨酸和尿素以及可被降解生成瓜氨酸和尿素的精氨酸。選擇EC前體物質(zhì)含量少的高粱原料可以直接降低固態(tài)發(fā)酵過程中這些前體物質(zhì)的含量，從而避免白酒成品酒中高EC含量帶來的風(fēng)險(xiǎn)。作者闡明了不同品種高粱固態(tài)發(fā)酵過程中EC形成的基本規(guī)律。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，糯高粱S3的最終乙醇產(chǎn)量、EC產(chǎn)量和EC平均形成速率高于粳高粱S1和S2，但其發(fā)酵過程中EC的起始形成時(shí)間晚于粳高粱。固態(tài)發(fā)酵過程中，氰化物并沒有參與EC的形成，而瓜氨酸和尿素是EC形成的重要前體物質(zhì)，且兩者在不同品種高粱中對(duì)EC形成的貢獻(xiàn)具有較大差異。由結(jié)果推測(cè)，瓜氨酸對(duì)粳高粱S1和S2發(fā)酵產(chǎn)EC的貢獻(xiàn)大于糯高粱S3，而尿素對(duì)糯高粱S3發(fā)酵產(chǎn)EC的貢獻(xiàn)大于粳高粱S1和S2。因此，在白酒釀造過程中，結(jié)合自身產(chǎn)品的品質(zhì)特征，選擇合適的高粱品種，并控制由高粱原料等帶入EC前體物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以有效控制白酒固態(tài)發(fā)酵過程中EC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

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Effects of Different Sorghum Cultivars on the Formation of Ethyl Carbamate in the Solid-state Fermentation Process of Chinese Liquor

CAO Shuai， WU Qun， XU Yan*
（School of Biotechnology/Key Lab of Industrial Biotechnology，Ministry of Education，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

Ethyl carbamate（EC）is a carcinogen which is widely found in alcoholic beverages.The changes of EC and its precursors in the solid-state fermentation process were explored to illustrate the effects of various sorghum cultivars on EC formation，which could provide a theoretical foundation to decrease the content of EC in Chinese liquor.The results showed that the final EC yield in waxy sorghum（S3）was 4.27 mg/kg and higher than that in non-waxy sorghum，which were 4.06 mg/kg for S1 and 4.21 mg/kg for S2，respectively.Moreover，the average accumulation rate of EC in S3 was 0.39 mg/kg/d which was 1.6 times as high as that in S1 （0.22 mg/kg/d）and S2（0.24 mg/kg/d）.Citrulline and urea were found to be two major precursors of EC in the solid-statefermentation process，where citrulline mainly contributed to EC formation in S1 and S2，while urea gave more contribution in S3.In addition，cyanide was not involved in EC formation during the solid-state fermentation.This study indicated that the effects of different sorghum cultivars on EC formation were significantly different.The control of EC precursors by choosing appropriate sorghum cultivars could effectively reduce the final EC yield in Chinese liquor.

ethyl carbamate，sorghum，solid-state fermentation，precursor，Chinese liquor

Q 815

A

1673—1689（2016）07—0677—07

2015-01-09

國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目（2013AA102108）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31000806，31371822，31271921）。

徐 巖（1962—），男，浙江慈溪人，工學(xué)博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事釀造微生物學(xué)與工業(yè)酶學(xué)研究。E-mail：yxu@jiangnan.edu.cn