白酒中各种风味物质对健康的影响

2020-12-18 11:01:17单义民
酿酒科技 2020年6期
关键词:吡嗪乙酯风味

李 露,单义民

(劲牌有限公司劲牌研究院,中药保健食品质量与安全湖北省重点实验室,湖北黄石 435100)

白酒是中国特有的酒品种,与白兰地、威士忌、朗姆酒、金酒以及伏特加组成世界六大蒸馏酒,具有一定的保健功能。有研究表明,适量饮酒可调节人体新陈代谢,加速人体血液循环,预防心血管疾病[1]。随着社会的发展以及民众对食品健康意识的提高,越来越多的人开始关注白酒对人体健康的影响。

白酒的主要成分是水和乙醇,与此同时还含有多种化学成分,是世界含微量成分最丰富的蒸馏酒。目前已在白酒中检测到近2000 种微量化合物,这些微量化合物是构成白酒独特香气特征的物质基础,因此也称为风味物质。白酒中的风味物质达到一定的配比时,可以使白酒呈现出一种复合香,但过多的风味物质会产生酒后头晕、味觉不适等现象,进而影响人体健康[2]。因此,众多学者将白酒酒体中各种风味物质对人体健康的影响作为研究关注点。

目前国内外关于白酒中风味物质的研究较多,但围绕白酒中风味物质对健康影响的综述较少。本文基于大量学者对白酒中风味物质的研究,在全面梳理国内外研究成果的基础上,进一步分析讨论酒体中各种风味物质对人体健康的影响,为健康白酒的研究与开发奠定基础。

1 白酒中风味物质的研究进展

1.1 白酒中风味化合物

白酒中含有大量具有独特风味的化合物,这些化合物虽然质量浓度较低,但种类繁多、成分复杂,是决定白酒整体风格特征的关键性因素。近些年,有关白酒中风味物质的研究较多,已经在白酒中检测出的风味化合物达1800 多种,包括醇、醛、酯、酸、酮、呋喃、烃、含硫、含氮化合物等。经学者统计分析,已被检测出的物质中,最多是酯类物质,有431 种,其次是醇类,有216 种,芳香族化合物、酮类、酸类、含氮化合物也已检测出100 余种,50 到100种的物质包含醛类、烃类、含硫化合物等[3]。

Zhu[4]使用二维气相色谱/飞行时间质谱联用仪对茅台酒样品中的挥发性化合物进行检测,共鉴定出528 种成分,包括有机酸、醇类、酯类、酮类、醛类等。Xiao[5]采用GC-MS 和闪蒸气相色谱电子鼻系统对茅台、国窖、五粮液、水井坊、洋河这5 种白酒的香气成分进行了检测,共鉴定出86 种芳香化合物,包括醇类10种,酸类5种,酯类34种,醛类9种,酮类4 种,酚类4 种以及亚硝酸、硫酸化合物10种。范文来等[6-7]从清香型汾酒与酱香型郎酒中共检测到1500 个峰,鉴定出698 种挥发性成分,其中最多的为酯类167 种,其次是芳香族化合物111 种,萜类以及醇类分别为69 和67 种,醛类、酮类、缩醛类、有机酸、酚类、硫化物、呋喃类、吡嗪类化合物检测出20 到50 种,还有少量的内酯类、烷烃与烯烃、吡啶化合物被检测出。随着科技的不断发展,还会有更多白酒中的风味物质被检测出来。

1.2 不同香型白酒中特征风味物质

不同类型的白酒因某些特征性成分而具有特殊的风味,这些赋予白酒独特风味的成分被认为是白酒中的特征风味物质。Fan[8]对豉香型白酒的特征风味物质进行研究,共检测出64 种风味物质,对其中59 种风味物质进行定量分析,发现乳酸乙酯、乙酸乙酯与3-甲基丁醇的含量相对较高,并确定豉香型白酒关键性的风味化合物为(E)-2-壬烯醛、(E)-2-辛烯醛以及2-苯基乙醇。Wang[9]对稻花香白酒中的风味成分进行分析,检测鉴定出57种挥发性化合物,对其中的28 种进行定量分析,认为其中13 种化合物是稻花香白酒的关键性风味物质,包括己酸二乙酯、丁酸乙酯、异戊酸乙酯等。

于单[10]对中国不同香型白酒的香气物质进行鉴定研究,对白酒中的风味物质进行主成分分析,认为对酱香型白酒贡献较大的香气物质有:己酸乙酯、2-正丁基呋喃、二甲基三硫、丁酸乙酯、(2E)-壬烯醛等;对浓香型白酒贡献较大的香气物质有:己酸乙酯、异戊酸乙酯、2-正丁基呋喃、二甲基三硫等;对清香型白酒贡献较大的香气物质有:二甲基二硫、2-正丁基呋喃、4-乙基-2-甲氧基苯酚、(E,E)-2,4 癸二烯醛、(2E)-壬烯醛等。徐岩等[11]对多种白酒中的特征风味成分进行分析讨论,认为酱香型白酒中含有较高浓度的吡嗪类化合物,已检测出的成分中,2,3,5,6-四甲基吡嗪含量最高;浓香型白酒的主体香是己酸乙酯,同时丁酸乙酯、戊酸乙酯、辛酸乙酯、庚酸乙酯等酯类也在浓香型白酒风味中起着较大的作用;清香型白酒特有的重要香气成分辛酸乙酯,其中香气成分β-DMST 的量比关系在清香型白酒中基本上是不变的;西凤酒的主要风味化合物为:己酸乙酯、辛酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、丁酸乙酯、β-DMST 等;清香型白酒中的主要香气化合物是己酸乙酯、4-乙烯基愈创木酚、3-甲基丁酸乙酯、4-乙基愈创木酚、香草醛、乙酸-2-苯乙酯等。

1.3 白酒中健康因子

近年来,越来越多的人关注白酒中的功能活性成分,这些成分具有一定的生理作用,于人体健康有益。吴继红等[12]对白酒中报道出的健康因子进行统计发现,至2018 年,已报道的健康因子有138 种,其中萜烯类化合物多达52 种,氨基酸和酸类化合物分别有18 种和16 种,还有少量的矿物质、酚类化合物、酯类化合物以及吡嗪类化合物等。Fan[13]从12 种中国白酒中检测到27 种吡嗪类物质,其中茅台迎宾酒的吡嗪类物质含量最高,可达9028.80 μg/L,汾酒中吡嗪类物质含量最低,仅为30.83 μg/L。吡嗪类化合物中目前最受关注的是四甲基吡嗪,最初是从川芎中提取出的一种生物碱,研究者认为它能够扩张血管,具有保肝、护肝的功效[14-15]。

白酒中还有较多的芳香族化合物、萜烯类化合物等,这些化合物的功能活性是目前研究的一个热点。在白酒中检测到的芳香族化合物主要包括阿魏酸、单宁、木质素、4-甲基愈创木酚等[14],阿魏酸可以预防氧化应激、增加抗氧化状态和减少顺铂带来的毒性[16];单宁具有较好的清除自由基能力,能够防辐射,增强细胞活力、减少细胞凋亡,调节人体免疫能力[17-18]。萜烯类物质具有较好的清除自由基能力,能够协同抗菌以及抗癌等[19-21],在董香型白酒和浓香型白酒中分别检测出52 种和30 种萜烯类化合物,在清香型与酱香型白酒中共检测出69 种萜烯类化合物[22]。

1.4 白酒中不利的风味成分

在白酒的酿造过程中,除了有利于白酒品质的风味物质的产生,还会有一些不利于白酒风味,甚至会有害于人体健康的物质产生。有学者发现白酒中的氨基甲酸甲酯、氨基甲酸乙酯和邻苯二甲酸酯类等可能会对人体产生不利影响[23-24];以木薯和薯类为原料的酒体中可能会有氰化物的存在,氰化物会妨碍细胞的正常呼吸,危害身体健康[25];甲醇是白酒发酵过程中的副产品,原料中的果胶质受热分解可能会产生甲醇,白酒中甲醇浓度达到4%即会产生甲醇中毒[26];白酒原料基本是高粱、大米、小麦等粮食,这些粮食由于农药施用过度会残留在酿酒原料中从而带入成品酒,在原料保存过程中不合理用药也可能会导致农残,农残超过一定量后会导致一些疾病和中毒,甚至殃及后代健康[27-28]。

2 白酒中风味物质对健康的影响

白酒中含有较多的风味物质,如醇类、酯类、醛类、吡嗪类、含硫化合物等,这些风味物质在赋予白酒特殊风味的同时,还具有一些生物活性,这些生物活性可能会对人体健康有益,也可能会危害人体健康。因此,本文在了解白酒中风味化合物组成的基础上,分析了白酒中风味物质对人体健康的影响。

2.1 白酒中风味化合物对肝脏的影响

乙醇是白酒的主要成分,过量的乙醇会损害线粒体,产生大量的活性氧,释放促凋亡蛋白,导致肝细胞死亡和肝损伤[29]。杂醇油是指除甲醇和乙醇外的高级醇类,可与有机酸酯化生成酯类,是酒中重要的风味成分,对人体的麻醉作用比乙醇强,且在人体内停留时间长,会引起头痛等症状,高剂量的杂醇油还会引起肝损伤等危害[30]。酿酒原料中的玉米含有较多植酸,经发酵可产生环己六醇,其可治疗肝硬化、肝炎、脂肪肝、血中胆固醇过高等疾病[25]。徐占成等[31]对剑南春酒的研究发现,剑南春酒中的阿魏酸可以保护生物系统免受羟自由基和过氧自由基的影响,与此同时,还发现阿魏酸具有保护肝脏、降血糖、抗细胞凋亡、抗癌、抗衰老等生物活性[32]。

2.2 白酒中风味化合物对神经系统的影响

大部分人在饮用白酒之后会出现兴奋反应,过量饮酒后反应变迟钝,这是由于白酒中的醇类物质具有刺激和麻醉神经的作用。白酒中的酯类物质在进入人体之后会快速水解成酸和乙醇,加剧酒精对神经的麻痹作用,另外,白酒中的乳酸乙酯还可以对大脑皮层产生刺激,饮用白酒之后出现的兴奋反应是由乳酸乙酯引起的[33]。在白酒的发酵过程中能够产生一定量的γ-氨基丁酸,γ-氨基丁酸是一种非蛋白质组成的天然氨基酸,能促进脑细胞的活化性,健脑益智、抗癫痫、促进睡眠,当酒精与γ-氨基丁酸受体结合后能够使处于活跃状态的大脑慢下来,令喝醉酒的人感到平静并使大脑的活力被进一步压制[34-35]。酮类物质在白酒中的含量相对较低,但却是白酒香气不可或缺的重要成分,白酒常见的酮类物质有丙酮、2-庚酮、环戊酮、2,3-丁二酮、3-羟基丁酮等,丙酮是一种脂肪族酮类的代表性化合物,可以麻痹神经,过量的丙酮会导致呕吐、痉挛甚至昏迷等[36]。

2.3 白酒中风味化合物对心血管疾病的影响

少量或适量的乙醇摄入能增加胰岛素的敏感性,降低发生型糖尿病及心血管病的风险[37]。白酒中的酯类物质能被分解成高级脂肪酸,有助于抑制胆固醇的生成,进而降低患冠心病的风险。21世纪以前,由于检测技术的原因,关于白酒中含硫化合物的报道较少,随着技术的发展,近年来关于白酒中含硫化合物的研究较多,高传强[38]对芝麻香型白酒中风味物质的生物活性进行研究时发现,3-甲硫基乙酸乙酯、3-甲硫基丙酸乙酯以及3-甲硫基丙醇等含硫化合物能够抑制α-葡萄糖苷酶活性,在一定程度上可起到降低血糖的作用。四甲基吡嗪又名川芎嗪,是中药川芎的有效成分[39],经过药理实验发现,四甲基吡嗪具有治疗心脑血管疾病以及支气管哮喘等功能[40]。白酒中含有的洛伐他汀类物质主要由微生物代谢产生,洛伐他汀是一类天然的羟甲基戊二酸单酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶抑制剂,能够显著抑制胆固醇在体内的合成,使血浆中总胆固醇、低密度脂蛋白和载体蛋白的水平降低,还可提高血浆内高密度脂蛋白胆固醇水平以及降低血浆内甘油三酯水平[41]。

2.4 白酒中风味化合物对胃、肠道系统的影响

有机酸是白酒中的重要呈味物质,不同种类的有机酸和乙醇作用后生成的酯类构成了白酒的主体香气成分。有研究表明,乙酸、丙酸以及丁酸这三种有机酸能够维持结肠正常生理状况,并能够较为显著的抑制肠道中致病菌活性[42-43]。L-乳酸是一种以玉米为原料经过生物发酵而成的一种有机酸,能够维持体内微生态的平衡,并保持肠胃呈酸性环境,在促进双歧杆菌生长的同时抑制病原菌的生长[44]。由于在白酒中不允许使用糖类物质,因此大量白酒使用多元醇作为白酒的甜味来源,多元醇在白酒中可作为缓冲物质,使白酒风味丰满醇厚,与此同时,白酒中添加的多元醇能够促进胆汁以及胰腺的分泌,辅助降血压和抑制粥样动脉硬化,还能够通便、预防便秘[25,45]。

2.5 白酒中风味化合物对皮肤健康的影响

醛类化合物能够刺激人体皮肤,促进毛细血管扩张,加快血液循环,具有养颜润肤的功能[38],少量的醛类存在于白酒中可以增加酒体芳香,但如果含量过多,会刺激口腔及食道黏膜,甚至影响人体谷胱甘肽过氧化物酶的水平,增加机体的氧化压力,加速人体衰老[46]。研究结果表明,白酒中的多元醇能够扩张毛细血管、加速血液循环、消除沉积物,并使皮肤光滑细腻[47]。芳香族化合物也是白酒的一类重要香味组分,可以使生物系统免受羟自由基和过氧自由基的影响,具有抗细胞凋亡、保护人体皮肤免受紫外线辐射等生物活性[48]。与此同时,白酒中含有一定量的微量元素,酒中的微量元素钙在牙齿钙化、肌肉收缩、骨骼强壮、神经传导等方面起到良好的作用;锌能够抑制脂肪的过氧化、保护细胞膜的稳定、延缓人体衰老[49]。

2.6 白酒中风味化合物对癌症的影响

醛类物质可以提升酒体风味及喷香,提高白酒绵柔醇厚感,在发酵过程中,部分醇能氧化成醛。白酒中常见的醛类物质有甲醛、乙醛、苯甲醛、3-甲基丁醛等,甲醛有较大的毒性,被称为致癌物,可使蛋白凝固导致严重的健康问题,并能与DNA的反应生成甲醛交联物,破坏细胞并导致微生物死亡[50-51],因此甲醛在酒体中的含量要求被控制在一定的浓度范围。酸在酒中能起到一定的缓冲作用,丁酸作为一种癌症治疗剂,能抑制肿瘤细胞的生长与繁殖[52]。萜烯类化合物是白酒中的重要健康因子,不仅能对白酒风味起到影响性作用,还在维持机体活性、促进人体健康等方面起到良好的作用,研究结果表明,萜烯类化合物具有止痛、抗病毒、防癌抗癌等生物活性功能[53]。

2.7 白酒中风味物质对人体健康的其他影响

甲醇作为白酒生产的副产品,能无限地溶于乙醇和水中,不会在人体内被氧化成二氧化碳,而是留在体内抑制中枢神经,尤其会对视网膜神经造成难以恢复的损害,严重时可导致失明甚至死亡,对人体的致死量为143 mg/kg[54]。酒精经过代谢会产生乙醛,乙醛在乙醛脱氢酶作用下可降解为乙酸排出体外,而部分缺乏乙醛脱氢酶的人群,在饮用酒后无法降解乙醛,出现面红耳赤、头晕头痛等醉酒症状,当其体内无法被降解的乙醛过多时甚至会危及生命[55]。有研究者从白酒中检测到微量的3,4-二羟基苯甲醛,3,4-二羟基苯甲醛具有扩张血管和改善微循环的功能[56]。而一些重金属也可能混杂于白酒中,它们能进入人体与人体内蛋白质及酶发生强烈的相互作用,造成慢性中毒[57]。

3 结语

白酒中已检测到1870 多种风味物质,这些风味物质决定了白酒的品质。有些风味物质可以提高白酒品质并对人体的健康起到促进作用,但有些风味物质可能会使白酒产生不良风味,并危害人体健康。随着研究的不断深入,越来越多的风味物质被研究者检测到,为研究白酒中风味物质的功能活性奠定了基础。这些风味物质的生物功能活性也不断的被发现,这为白酒对人体健康的贡献提供依据。白酒中虽含有大量有益成分,但过量饮酒会影响人体健康,导致酒精中毒,甚至使人体内各脏器功能受损,因此在日常饮酒过程中我们要适量饮酒,在保障人体健康的同时合理利用白酒中的功能活性物质,完全发挥它们的功能活性。了解白酒酒体中各风味物质对人体健康的影响,提高白酒酒体中功能活性物质的含量,降低酒体中有害成分也成为今后研究的一个重要方向。

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