黄酒中氨基甲酸乙酯的形成机理

黄酒中氨基甲酸乙酯的形成

经研究，氨基甲酸乙酯是由氨甲酰化合物与乙醇自发反应生成的，氨甲酰化合物主要有尿素、瓜氨酸、氨甲酰磷酸、氨甲酰天冬氨酸，尿膜素等。黄酒中以尿素为最主，90%的氨基甲酸乙酯是由尿素和乙醇反应生成的；其余的氨甲酰化合物含量都极微，生成的氨基甲酸乙酯也少。在黄酒贮存时，酒液中的尿素和乙醇继续反应，成品酒的尿素含量越多，贮存温度越高，贮存时间越长，则形成的有害氨基甲酸乙酯越多。随贮酒时间的延长，氨基甲酸乙酯的含量剧增，仅贮酒3年氨基甲酸乙酯含量就是新鲜黄酒的4倍左右；贮酒9年，氨基甲酸乙酯含量是新鲜黄酒的12倍左右。

由尿素和乙醇生成EC的反应式如下：

黄酒酿造时，原料、辅料和水中会带入部分尿素，但最主要的还是在发酵过程中由酵母菌代谢产生的。酵母菌在生长繁殖和进行酒精发酵时，合成的大量尿素除了满足自身菌体需要外，多余的尿素被分泌到体外，从而使酒醪中的尿素含量增加，酵母菌细胞内的精氨酸酶的活力也会随之提高，进一步加速了尿素的生成。黄酒中尿素主要由精氨酸经酵母菌细胞内精氨酸酶- 尿酶(AU) 路径分解而来。(详见图1，图2)：

图 1 酵母菌处于生长繁殖状态时精氨酸降解及尿素的形成(即AU 路径)

图 2 酵母菌处于酒精发酵状态时精氨酸降解时尿素的形成(即AU 路径)

在黄酒糖化醪及成品酒中，精氨酸含量都十分丰富，是主要氨基酸种类。从图1 和图2 中我们可以看出，精氨酸经由酵母菌体内AU 路径，降解成鸟氨酸及尿素等。黄酒醅发酵时，少量尿素开始与乙醇作用生成氨基甲酸乙酯，当黄酒压滤后，煎酒灭菌和贮酒陈化时，氨基甲酸乙酯的生成量会大幅度增加。Granchi 等认为酵母菌胞内精氨酸降解主要在pH4～5，温度25～33℃，这正是黄酒主发酵期的特征参数。虽然后酵期温度和pH 值均有所降低，但如果不慎染上杂菌(如乳酸菌) 则精氨酸将通过精氨酸脱亚氨基酶(ADI) 路径加速降解，从而生成瓜氨酸、鸟氨酸及氨甲酰磷酸等，其中的能量则耦合于细胞的生长及发酵(如图3)。现今普遍认为瓜氨酸是氨基甲酸乙酯形成的前体物。在乳酸菌胞内精氨酸降解过程中，一部分瓜氨酸被分泌到胞外，从而扩散入培养基中;另一部分在胞内继续参加生化反应。Liu 等发现乳酸菌胞内精氨酸降解主要在pH3.5～4，因此，黄酒污染杂菌后氨基甲酸乙酯的量增加也就是这个原因。

图 3 乳酸菌(LAB)胞内精氨酸降解及瓜氨酸的形成(即ADI路径)