该策略也是从源头上控制EC的生成,通过强化尿素降解途径使酵母能及时分解多余尿素,与通过缺失精氨酸酶基因来抑制尿素生成相比,此策略不影响酵母的精氨酸代谢,多余生成的产物氨和二氧化碳被直接利用或扩散至胞外,对酵母的生长和繁殖影响非常小。并且由于采用了“self-cloning”技术,构建的工程菌株未引入外源物种DNA,不属于转基因范畴,因此更易得到国家有关部门、企业及消费者认可而应用到工业生产中[34-35]。
3我国黄酒中EC含量的现状
黄酒是我国特有的、历史最为悠久的传统酒种,是世界最古老的三大酿造酒之一。它是以稻米、黍米、玉米等为主要原料,利用酵母、麦曲或米曲富集的多种有益微生物共同发挥糖化、发酵作用所酿制而成的低酒度发酵酒。黄酒具有低粮耗、低酒度、高营养的优点,是国家支持发展的酒种之一,符合酿酒工业优质、低度、安全、多品种、低消耗的发展方向,产地遍及浙江、江
20多个省市[12-13]。
近年来,我国黄酒产量快速增长(2010年规模以上企业产量已突破134.14万t),年出口量也持续增加(目前已超过3万t)[12-13],但由于黄酒酿造多沿用传统工艺,导致黄酒的质量指标与国际标准还存在一定差距,随着我国加入世界贸易组织(WTO),黄酒各方面的标准需逐渐与国际标准接轨[12-13]。EC的含量水平目前已是国际上评价各类发酵酒品质的重要指标,各国政府和酿酒企业非常重视EC含量控制策略和方法的研究[1,14],我国也应该加强对本土发酵酒中EC含量控制措施的研究。
当前我国黄酒中EC含量水平较高(调查各品牌市售黄酒显示,EC含量范围为80~515μg/L[15-16,37];且酒越陈,含量越高[15-16,37]),而各生产企业的控制手段非常有限或几乎没
有,这已成为限制我国黄酒业发展尤其是国际化发展的贸易壁垒和瓶颈之一(目前欧美各国依据日本清酒中的EC限量标准来要求我国的出口黄酒,要求黄酒中EC含量≤100 g/L),严重阻碍了我国黄酒向国际市场的开拓,同时在高度重视食品安全的今天,对国内消费者也是一个潜在的威胁。因此,研究出适合我国黄酒企业控制EC含量的策略和方法,降低黄酒中EC含量,使其至少与日本清酒国际标准(EC≤100 g/L)接轨,对于整个中国黄酒业的发展迫在眉睫,具有重大意义。1994年5月,国家进出口商品检验局批准实施了行业标准“出口酒类中氨基甲酸乙酯残留量检验方法(SN 0285-93)”,表明上个世纪末国内相关监管部门就已开始关注酒中EC问题。尽管如此,截至目前我国还尚未针对黄酒、葡萄酒、白酒等酒种制定具体的EC限量标准。近年来随着人们对食品安全要求的日益提高,国家卫生部逐渐重视此问题,相信EC限量标准的出台只是时间问题。
4中国黄酒解决EC问题可采取的策略及可能最优策略
4.1 适当调整工艺参数:黄酒在发酵结束经压榨、过滤、澄清后,在装坛前需进行高温煎酒,以杀灭各种微生物。由于尿素与乙醇生成EC的反应强度与温度、反应时间呈正相关关系,因此往往导致煎酒后EC含量大幅上升。适当降低煎酒温度和/或缩短煎酒时间可减少EC生成,但缺点是可能会由于杀菌不彻底,给黄酒带来生物稳定性风险,易导致黄酒贮存过程出现酸败现象。
4.2 使用酒用酸性脲酶(尿素水解酶)降解尿素:古越龙山绍兴酒股份有限公司曾对此法进行过小试规模研究[36],但由于目前无国产酒用酸性脲酶酶制剂商品,而进口脲酶价格昂贵,该法会使企业成本增加不少。并且,由于脲酶降解发酵液中尿素的作用时间需7d左右,因此还会导致生产周期延长。
4.3 利用精氨酸酶基因(CAR1)缺失的低产/不产尿素黄酒酵母菌株用以酿造黄酒:通过基因工程构建或诱变筛选精氨酸酶基因缺失的低产/不产尿素黄酒酵母菌株,可在不增加企业成本和改变生产工艺的前提下从根本上解决EC问题,但如前所述,该策略的缺陷是获得的工程菌株可能存在发酵性能下降的现象。
4.4 构建高表达脲基酰胺酶基因(DUR1,2)的低产尿素黄酒酵母用以酿造黄酒(可能最优策略):如2.3,该策略仅通过引入一个组成型高表达脲基酰胺酶的基因盒即达到增强酵母胞内尿素降解速率的目的,不改变细胞的其他代谢途径,而且国外利用此策略已成功构建出了商业化、食品级的低产尿素葡萄酒酵母工程菌株522EC-,因此尝试借鉴此策略来解决中国黄酒的EC问题在目前看来最具可行性和应用前景。
5展望
黄酒发酵过程为开放式发酵,是霉菌、酵母菌和细菌等多种微生物参与的混合发酵过程。目前黄酒生产包括传统工艺及机械化工艺两种方式。机械化工艺采用机械化设备生产,使用纯种酒
母(纯种黄酒酵母菌株制成),相对于传统工艺具有缩短生产周期、保持品质稳定等多个优点,目前绝大多数较大型黄酒企业的机械化工艺生产规模已超过传统工艺规模。因此对于机械化工艺黄酒,使用低产尿素的黄酒酵母菌株(用以制备纯种酒母)进行发酵即可有效降低所酿黄酒的EC含量。低产尿素的黄酒酵母菌的应用将有利于提高中国黄酒饮用的安全性,进一步完善黄酒品质,扩大出口创汇效益,同时推进黄酒行业的技术进步以应对国外在食品安全方面对我国黄酒设置的技术壁垒,对于中国黄酒的传承和发展具有重大意义。
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