苯甲酸及其在黄酒中形成机理的探讨

盛舒华，徐坤华，许荣年

(1.浙江公正检验中心有限公司，浙江杭州310009； 2.赞宇科技集团股份有限公司，浙江杭州310009)

苯甲酸及其在黄酒中形成机理的探讨

盛舒华1，徐坤华2，许荣年2

(1.浙江公正检验中心有限公司，浙江杭州310009； 2.赞宇科技集团股份有限公司，浙江杭州310009)

对苯甲酸进行了简单的综述，分析了苯甲酸的生成、代谢、形成机理，并探讨了黄酒中苯甲酸的形成原因与本底含量。

黄酒； 苯甲酸； 形成机理

黄酒（yellow rice wine）是我国的民族特产，也是世界上三大古酒之一，更是我国优势传统食品产业的重要组成部分。中国黄酒以独特的风味和生产工艺著称于世，享有东方美酒的声誉，是中华民族的宝贵遗产。黄酒的酒体柔和、香气好、味醇厚、营养丰富、风味独特，受到广大消费者的喜爱。为了使黄酒产品延长货架期，或作为防腐剂过量添加苯甲酸。本文对苯甲酸的研究进行综述，总结苯甲酸的代谢、形成机理，并在对98个不同品种黄酒样本中的苯甲酸含量进行分析的基础上，探讨了黄酒中苯甲酸的形成原因。

1 苯甲酸的理化性质

苯甲酸于16世纪被发现。1556年，Nostradamus最早描述安息香胶的干馏作用；后由Alexius Pedemontanus和Blaise de Vigenère分别于1560年和1596年发现。在1875年，Salkowski发现苯甲酸的抗真菌药力。此后通过不断的研究发现，苯甲酸作为一种防腐剂、抗微生物剂可以广泛应用于食品工业中，对酵母、霉菌和细菌都有抑制作用。

2 苯甲酸在食品中的应用

苯甲酸作为一种酸性防腐剂，其杀菌力与介质的pH值有关，仅在pH4.5以下的酸性介质中有效[1]。GB 2760—2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》中对我国苯甲酸在食品中的使用作出了详细的规定[2]，见表1。

表1 我国对苯甲酸的允许使用范围

各国对苯甲酸的允许最大使用量、使用范围均有不同的规定，如日本规定苯甲酸对鱼子酱最高使用量为2.59 g/kg，人造奶油为1 g/kg，酱油、清凉饮料、果子露的最高使用量为0.69 g/kg[3]。瑞士规定苯甲酸作为食品添加剂可应用于不同加工食品中，但不得用于乳制品[4-5]。

3 苯甲酸的代谢

美国FDA对苯甲酸的安全性评定级别为GRAS（Generally Recognized as Safe），即一般认为安全。联合国粮农组织（Food and Agricultural Organization，FAO）和世界卫生组织（World Health Organization）认为，苯甲酸的ADI（Allowable Daily Intake）值为0～5 mg/kg体重；LD50为2530[6]。

苯甲酸进入人体后，能被肝脏吸收，在辅酶的作用下生成苯甲酰辅酶A，在甘氨酸N酰基转移酶的作用下和甘氨酸反应生成马尿酸，然后随尿液排出体外。而其余的苯甲酸则与人体内的葡萄糖醛酸结合生成葡萄糖苷酸，也会随尿液排出体外。所以，苯甲酸作为食品添加剂，在规定的使用限量范围内还是安全的。但由于苯甲酸具有一定的毒性，部分国家和地区已经开始逐步使用山梨酸替代苯甲酸[7-9]。

4 苯甲酸的形成机理

苯甲酸形成机理，按来源可分为2类：（1）植物来源，即植物在生长过程中次级代谢产生苯甲酸；（2）微生物来源，即在食品加工过程中，尤其是发酵性食品，经微生物代谢产生苯甲酸。

4.1 植物来源

4.1.1 由苯丙氨酸生成苯甲酸

苯丙氨酸转变为苯甲酸开始于反式肉桂酸，由苯丙氨酸解氨酶（PLA）催化生成。苯丙氨酸解氨酶是植物苯丙烷类次级代谢合成植物保卫素，木质素和酚类化合物的关键酶和限速酶[10]。

4.1.2 由莽草酸或异分支酸生成苯甲酸

El-Mawla等[11]研究发现，在百金花诱导培养细胞中，肉桂酸并不是苯甲酸及其衍生物的合成前体。3-羟基苯甲酸可在诱导缺失苯丙氨酸解氨酶（PLA）的条件下合成含两个苯甲酰基的氧杂蒽酮。而且，Werner等[12]对羰基碳进行C13同位素标记，利用核磁共振技术，研究了火炬树的五倍子酸（3，4，5-三羟基苯甲酸）合成代谢，结果表明，它们都是直接由分支酸/莽草酸合成。

4.1.3 由苯甲醛生成苯甲酸

苯甲醛广泛存在于植物中，特别是在蔷薇科植物中，苯甲醛为苦扁桃油提取物中的主要成分，也可从杏、樱桃、月桂树叶、桃核中提取得到。该化合物也主要以苷的形式存在于植物的茎皮、叶或种子中，例如在果仁和坚果中以和糖苷结合的形式（苦杏仁苷、扁桃苷，Amygdalin）存在。而苯甲醛可在有氧的条件下，自动氧化成苯甲酸[18]。

4.2 微生物来源

目前研究发现微生物代谢生成苯甲酸的途径主要有3种：（1）在牛奶中由马尿酸经微生物转化生成；（2）由苯丙氨酸代谢生成；（3）由细菌代谢的芳香物苯甲醛直接氧化生成。

4.2.1 由马尿酸生成苯甲酸

马尿酸是最早从家畜排泄物中分离出的芳香族化合物。Nishimoto[13]发现，乳酸菌能将牛奶中的马尿酸代谢生成苯甲酸。国内科学家也对该代谢途径进行了较多的研究，陈亚龙等[14]利用HPLC方法分析了新鲜牛乳中苯甲酸含量，以及其与酸度和马尿酸含量的关系，结果表明，优质新鲜牛乳中的苯甲酸一般低于1 μg/g，但酸败的牛乳中苯甲酸含量较高。吴丽莉[15]对酸牛乳在发酵过程中苯甲酸的形成原因进行了探讨。发酵过程中，马尿酸在乳酸菌作用下水解，生成苯甲酸，接种发酵剂3 h后，马尿酸基本消失，生成苯甲酸，且1 mol马尿酸可水解生成1 mol苯甲酸。

4.2.2 由苯丙氨酸生成苯甲酸

微生物降解苯丙氨酸生成苯甲酸与植物中的苯丙氨酸次级代谢途径有相似之处。Leuthardt[16]解释了苯丙氨酸降解生成苯甲酸的机制，指出肉桂酸是其中间产物，由苯基丙酸生成，而苯基丙酸则由苯丙氨酸脱氨生成。Bossett[17]研究奶酪制作成熟过程中不同部位苯甲酸的积累差别，发现奶酪的表皮和扎口处苯甲酸、苯基丙醛的积累量比中心部位要高，这是因为奶酪边缘为有氧环境，而苯丙氨酸的降解需要氧，同时，肉桂酸和苯基丙醛都是苯丙氨酸降解的中间产物。

4.2.3 由苯甲醛生成苯甲酸

苯甲酸的前体物质主要有苯乙酸及其羟化物、苯乙醇及其氧化物、苯甲醛。有研究发现，在干酪中检测到较高浓度的苯甲醛。而在有氧条件下，苯甲醛可自动氧化成苯甲酸[18](见4.1.3）。

5 黄酒中的苯甲酸

黄酒以其成熟的工艺、温醇的口感、丰富的营养、极高的保健价值和深厚的文化底蕴成为消费者日益追捧的对象，这也为黄酒的发展提供得天独厚的机遇和广阔的市场前景。

为保护黄酒这一传统的优质食品资源和优良民族酒种，已有多项标准对黄酒进行了规定，如GB/T 13662—2008、GB 2760—2014。但在市场监督抽查和检验过程中，出现在抽查的黄酒中含有苯甲酸，如果按照GB/T 13662—2008国家标准进行判定，是没有该项目，也就是苯甲酸项目没有体现在黄酒产品中。但在实际检测中，发现黄酒中苯甲酸的含量非常低，可以排除人为添加起防腐作用以及工艺带入的可能性。可以判断：黄酒中低含量的苯甲酸应是发酵过程中自然产生的，而非添加或带入。相关的职能部门若按照国家现行标准、按检测值判定其不合格，这样的判定很可能是误判。

我们对不同种类的黄酒进行了多批量的苯甲酸测定，得到的结果见表2。通过对98个不同品种黄酒样本中的苯甲酸进行分析可知，其含量大多在0.1～1.0 mg/kg；最高含量为一种非稻米黄酒（小米），含量为1.6 mg/kg。而GB 2760《食品安全国家标准》中对各类食品中苯甲酸的最大使用量为0.2～2.0 g/kg，其中配制酒0.4 g/kg，果酒0.8 g/kg。由此可见，黄酒中能检测到的苯甲酸含量比GB 2760—2014对其他食品中的规定要小很多，相差3个数量级。

以下就黄酒的不同产地、不同品种，以传统、清爽、非稻米、红曲四大风格，以干、半干、半甜、甜4种类型，以不同企业为代表，分别进行统计列表2。

研究表明，苯甲酸作为防腐剂，具有抗细菌作用；在酸性环境中，0.1%浓度即有抑菌作用；通常pH值较低效果较好，如pH3.5时，0.125%的浓度在1 h内可杀灭葡萄球菌；在碱性环境下作用减弱。外用能抗浅部真菌感染。将0.05%～0.1%浓度加入药品制剂或食品作防腐剂，可抑制细菌和真菌生长。由表2可看出，黄酒的pH值在4.0左右，因此使用苯甲酸要达到防腐效果，需添加1 mg/kg的浓度；而从所检测的结果来看，黄酒中苯甲酸的含量仅为ppm级别；无法起到防腐效果。

表2 不同黄酒中苯甲酸的含量

从苯甲酸的形成机理分析，黄酒中的苯甲酸应该是由微生物降解苯丙氨酸生成苯甲酸。方逸群等[19]的研究表明，黄酒中营养物质丰富，无论是传统手工工艺还是现代工艺酿造，均含有多种氨基酸，其中苯丙氨酸的含量约为200 mg/L，其他研究结果也证明了黄酒中含有丰富的苯丙氨酸[20-21]。因此，黄酒中的苯甲酸应该是在发酵过程中，由微生物降解了部分苯丙氨酸而生成的。这与乳制品发酵产生苯甲酸的机理相似。

6 结论

通过对苯甲酸的形成机理及其有效防腐剂量的分析，认为黄酒在发酵过程中会产生微量的苯甲酸，含量明显低于苯甲酸发生防腐作用的量，是黄酒发酵过程中的代谢本底产物，而非人为添加。

[1]周家华.食品添加剂[M].北京:化学工业出版社,2001.

[2]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.食品安全国家标准食品添加剂使用标准：GB 2760—2014[S].北京：中国标准出版社,2015.

[3]吴丽莉.酸牛乳发酵过程中苯甲酸的形成及发酵乳制品中苯甲酸的分析水平[D].南京：南京农业大学,2005.

[4]SIEBER R,BUTIKOFER U,BOSSET J O.Benzoic acid as a natural compound in cultured dairy products and cheese[J].International dairy journal,1995,5(3)：227-246.

[5]PENTTILÄ P L,SALMINEN S,NIEMI E.Estimates on the intake of food additives in Finland[J].Zeitschrift für Lebensmitteluntersuchung und-Forschung,1988,186(1)：11-15.

[6]TOYODA M,ISSHIKI K,ONISHI K,et al.Daily intake of preservatives,benzoic acid,dehydroacetic acid, propionic acid and their salts and esters of phydroxybenzoic acid in Japan[J].Journal of Japanese Society of Nutrition and Food Science,1983.

[7]郝素娥,庞满坤,钟耀广,等.食品添加剂制备与应用技术[M].北京：化学工业出版社,2003.

[8]徐富清,李秀芹.苯甲酸与人体健康[J].环境保护,1998 (3)：5.

[9]杨洁彬.食品安全性[M].北京：中国轻工业出版社, 1999.

[10]曾永三,王振中.苯丙氨酸解氨酶在植物抗病反应中的作用[J].仲恺农业工程学院学报,1999,12(3)： 56-65.

[11]EL-MAWLAA M AA,SCHMIDT W,BEERHUES L. Cinnamic acid is a precursor of benzoic acids in cell cultures of Hypericum androsaemum L.but not in cell cultures of Centaurium erythraea RAFN[J].Planta, 2001,212(2)：288-293.

[12]WERNER I,BACHER A,EISENREICH W. Retrobiosynthetic NMR studies with 13C-labeled glucose.Formation of gallic acid in plants and fungi[J]. The journal of biological chemistry,1997,272(41)：25474-25482.

[13]NISHIMOTO T,UEYTA M,TAUE S.Precursor of benzoic acid in fermented milk[J].Journal of Food Hygienic Society of Japan,1969(10)：410-413.

[14]陈亚龙.牛乳中苯甲酸的HPLC测定及来源分析[J].食品工业科技,2010,31(6)：94-99.

[15]吴丽莉.酸牛乳发酵过程中苯甲酸的形成及发酵乳制品中苯甲酸的水平分析[D].南京:南京农业大学, 2005.

[16]LEUTHARDT F.Intermediär-Stoffwechsel[M].Berlin: Walter de Gruyter,1977.

[17]BOSSET J O,LIARDON R.The aroma composition of Swiss Gruyère cheese.III.Relative changes in the content of alkaline and neutral volatile components during ripening[J].Lebensmittel-Wissenschaft+ Technologie=Food science+technology,1985,18：178-185.

[18]唐文强,刘长海.天然苯甲酸生物合成机制的研究进展[J].中国调味品,2011,36(8)：12-15.

[19]方逸群,叶敏,黄媛媛,等.不同生产工艺酿造的黄酒中氨基酸含量的检测与对比[J].酿酒,2011,38(6)：49-51.

[20]钟其顶,高红波,熊正河,等.PITC柱前衍生高效液相色谱法测定黄酒中17种氨基酸方法研究[J].酿酒, 2010,37(5)：81-83.

[21]芮鸿飞,张晓瑜,刘兴泉,等.PITC柱前衍生-反相高效液相色谱法测定黄酒中游离氨基酸和生物胺[J].食品科学,2016,37(8)：159-163.

巴西成为全球第三大啤酒生产国

本刊讯：据《中国酒业新闻》报道，2017年8月4日是“国际啤酒日”，巴西啤酒工业协会的数据显示，巴西已经成为全球第三大啤酒生产国，仅次于中国和美国。报道称，2016年，巴西共生产了141亿升啤酒，提供了约220万个就业岗位，其收入相当于国内生产总值的1.6%，贡献的税收为230亿雷亚尔。（江源荐，黄筱鹂编辑）

来源：中国酒业新闻 2017-08-10

Formation Mechanism of Benzoic Acid in Yellow Rice Wine

SHENG Shuhua1,XU Kunhua2and XU Rongnian2
(1.Zhejiang Gongzheng Inspection Center Co.Ltd.,Hangzhou,Zhejiang 310009; 2.Zanyu Technology Group Co.Ltd.,Hangzhou,Zhejiang 310009,China)

In this paper,the formation and the metabolism of benzoic acid in yellow rice wine were introduced.Besides,its formation mechanism was explored,and its background content in yellow rice wine was discussed.

yellow rice wine;benzoic acid;formation mechanism

TS262.4；TS261.4；TS261.7

A

1001-9286（2017）09-0039-05

10.13746/j.njkj.2017117

2017-05-03

优先数字出版时间：2017-06-26；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20170626.1426.004.html。