鄭吳偉，王超，付詩鳴，胡勇*，李冬生，汪超，趙今月

(1.湖北工業(yè)大學(xué) 工業(yè)發(fā)酵湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢 430068；2.隨州二月風(fēng)食品有限公司，湖北 隨州 441300)

食醋是采用高糖原料，經(jīng)酵母、醋酸菌等混合菌種發(fā)酵制成的一類富含有機(jī)酸的調(diào)味品[1]。食醋釀造工藝有差異，風(fēng)味各有特點(diǎn)，以四大名醋為代表，分別是山西老陳醋、鎮(zhèn)江香醋、四川保寧醋、福建永春老醋。山西老陳醋以高粱為發(fā)酵原料，以熏醅工藝和夏伏曬冬抽冰陳釀為特色，色澤黑紫、酸味醇厚[2]。鎮(zhèn)江香醋以糯米為發(fā)酵底物，以固態(tài)分成發(fā)酵工藝為特色，酸鮮、微甜[3]。福建永春老醋以糯米、紅曲、胡麻為發(fā)酵原料，以液態(tài)釀造工藝為特點(diǎn)，氣味香濃，香甜味鮮[4]。四川保寧醋以“藥醋”著稱，發(fā)酵原料為小麥、玉米、大米，以加入60余味中藥制曲為特點(diǎn)，紅褐色，含有中草藥香味[5]。

食醋發(fā)酵工藝是細(xì)菌和真菌協(xié)同作用、混合代謝的過程，原料大分子經(jīng)過分解、代謝、轉(zhuǎn)化等生化反應(yīng)，生成大量風(fēng)味和功能性成分，同時開放式發(fā)酵環(huán)境會引入有害微生物，產(chǎn)生危害物質(zhì)。本文論述了食醋的功效成分和危害物質(zhì)的研究進(jìn)展。

1 功效成分

1.1 風(fēng)味

食品風(fēng)味包括氣味(易氣化)和滋味(難氣化)兩大類物質(zhì)。食醋風(fēng)味是由具有呈味特性的分子對人的嗅覺、味覺感官進(jìn)行刺激，引起生理、心理反應(yīng)[6]。

1.1.1 氣味

食醋氣味物質(zhì)主要為羧基類、羥基類、酯類、醛類、多環(huán)雜環(huán)類等。酸類在食醋氣味成分中占比最大，其中醋酸有刺激性酸味，己酸有窖泥香味。醇類有花草、樹木香，由酵母在無氧條件下代謝產(chǎn)生。酯類有水果成熟香味，由醇類和酸類物質(zhì)經(jīng)生化反應(yīng)生成。醛類具有輕微的辣味，是負(fù)面氣味物質(zhì)，影響食醋品質(zhì)。多環(huán)雜環(huán)類有烘焙、面包等香味，主要由羰胺反應(yīng)產(chǎn)生。

食醋氣味研究方法主要為氣味掃描儀和GC-MS(氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀)。氣味掃描儀能顯示宏觀氣味圖譜，具有快速、實(shí)時、連續(xù)等特點(diǎn)，主要用于鑒別、區(qū)分不同種類的食醋。GC-MS能對復(fù)雜的氣味混合物進(jìn)行分離，再逐一通過質(zhì)譜，經(jīng)軟件處理輸出色譜、質(zhì)譜信息，具有進(jìn)樣少、高靈敏度、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)，用于檢測食醋中未知的氣味物質(zhì)。

李攀恒等[7]使用氣相色譜-質(zhì)譜串聯(lián)儀研究四大名醋的氣味成分。氣味成分含有酸、酯、醇、酚、醛、酮和其他類物質(zhì)，種類豐度山西老陳醋>鎮(zhèn)江香醋>保寧醋>永春老醋。四大名醋氣味物質(zhì)種類有差異，各自含有獨(dú)有的氣味物質(zhì), 其中山西老陳醋6種，永春老醋2種，鎮(zhèn)江香醋5種，保寧醋4種。食醋氣味研究依賴高新設(shè)備，Zhou Z等[8]使用GC×GC-TOFMS(二維氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜)從鎮(zhèn)江香醋中鑒定出360種氣味物質(zhì)，檢測出大量酮類、呋喃類等使用GC-MS無法檢測出的物質(zhì)。

1.1.2 滋味

食醋含量較高的滋味成分為有機(jī)酸、氨基酸、碳水化合物等。食醋中有機(jī)酸分為易揮發(fā)性有機(jī)酸和難揮發(fā)性有機(jī)酸，前者包括醋酸、初油酸、酪酸、戊酸等，酸味刺激性與分子量呈反比，后者包括2-羥基丙酸、2-羥基丁二酸、檸檬酸、丁二酸、2,3-二羥基丁二酸、a-氧代丙酸等，酸味柔和。食醋中氨基酸按呈味分為鮮、甜、苦、酸四大類，使食醋滋味豐富。食醋中糖類產(chǎn)生的甜味可以調(diào)和食醋的酸味使食醋酸味綿柔，同時可以與氨基類化合物發(fā)生羰胺反應(yīng)，產(chǎn)生類黑晶和獨(dú)特香味物質(zhì)，改善食醋的色澤和風(fēng)味。

食醋滋味的研究方法主要為HPLC(高分離液相色譜)、LC-MS(液相質(zhì)譜串聯(lián)儀)、GC-MS等。HPLC采用大壓力輸送系統(tǒng)將載有待測樣品的液體通過層析柱，樣品被分離后進(jìn)行紫外檢測，得到色譜圖配合標(biāo)品可以實(shí)現(xiàn)對已知化合物的定性定量分析。劉芳等[9]使用HPLC對四川保寧醋中有機(jī)酸進(jìn)行檢測，醋酸、2-羥基丙酸含量較高，檸檬酸、乙二酸含量較低。HPLC無法對食醋中未知的滋味物質(zhì)進(jìn)行分析，針對未知物質(zhì)的研究通常使用LC-MS。質(zhì)譜(MS)能用高能電子轟擊未知化合物，產(chǎn)生母離子和該母離子的碎片離子，進(jìn)入質(zhì)量分析器得到離子的質(zhì)譜信息，因此可通過母離子和碎片離子的質(zhì)譜信息反推目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)。Hillmann等[10]使用LC-MS結(jié)合核磁共振在 Modena香醋中發(fā)現(xiàn)未知甜味劑5-乙酰氧基甲基-2-糠醛。

LC-MS高能電子轟擊能量不同產(chǎn)生的碎片離子也不同，故國際上沒有統(tǒng)一的質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫，僅根據(jù)碎片離子信息判斷未知化合物結(jié)構(gòu)非常困難。GC-MS有國際通用的質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫，易判斷未知化合物結(jié)構(gòu)，但樣品需具有熱穩(wěn)定性、易氣化等特點(diǎn)。食醋中滋味物質(zhì)難揮發(fā)，不滿足GC-MS進(jìn)樣條件，需經(jīng)衍生化處理，達(dá)到GC-MS進(jìn)樣條件。食醋衍生化即滋味物質(zhì)與衍生試劑反應(yīng)生成另一種耐熱性好、易氣化的衍生化產(chǎn)物。李俊雯[11]采用硅烷化衍生結(jié)合GC-MS對四大名醋進(jìn)行檢測分析，共檢測出46種難揮發(fā)性有機(jī)酸，包括新檢測出的21種有機(jī)酸；檢測出17種氨基酸，其中精氨基酸、L-半胱氨酸、α-亞氨基酸含量較高；新檢測出14種糖類，其中包含8種單糖、3種二糖、3種糖苷。

1.2 抑菌

食醋中含有豐富大量的有機(jī)酸，而有機(jī)酸有防腐功能，在食品工業(yè)中早有應(yīng)用。研究表明，有機(jī)酸抑菌機(jī)理主要為：有機(jī)酸導(dǎo)致細(xì)菌外膜糖脂質(zhì)和蛋白質(zhì)分開，抑制細(xì)胞膜正常生理功能；有機(jī)酸解離產(chǎn)生的質(zhì)子破壞跨膜質(zhì)子動力勢能的平衡，胞內(nèi)滲透壓變大，破壞細(xì)胞膜；有機(jī)酸降低細(xì)胞內(nèi)的pH值，影響酶的活性，抑制DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄以及蛋白質(zhì)表達(dá)。Entani等[12]發(fā)現(xiàn)醋酸、2-羥基丙酸、檸檬酸等有機(jī)酸可以抑制有害細(xì)菌生長。山西老陳醋由于獨(dú)特的熏醅工藝產(chǎn)生大量類黑晶。類黑晶是羰胺反應(yīng)終產(chǎn)物，一類咖啡色大分子聚合物，具有抑菌功效。郭李云等[13]發(fā)現(xiàn)山西老陳醋中類黑晶對大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌和枯草桿菌均有明顯的阻礙細(xì)菌繁殖的效果。

1.3 降血糖

餐后血糖水平主要由葡萄糖進(jìn)入血液速率和葡萄糖在體內(nèi)消耗的速率決定。醋酸可以延緩胃排空，降低小腸吸收速率，從而降低血糖進(jìn)入血液的速率。Hlebowicz等[14]實(shí)驗(yàn)表明，蘋果醋可使胃排空率降低。醋酸可以阻礙二糖酶合成過程中由粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基器的運(yùn)輸過程，二糖酶合成效率降低，從而降低葡萄糖在體內(nèi)消耗的速率。Nobumasa等[15]研究表明，醋酸可以降低克隆結(jié)腸腺癌細(xì)胞(模擬小腸細(xì)胞)中二糖酶活性。Kiyoshi等[16]通過人體實(shí)驗(yàn)表明，食醋可以延遲血液中葡萄糖達(dá)到最大值的時刻，減少胰激素分泌量，降低用餐后高血糖反應(yīng)。

1.4 減肥

醋酸可以增加飽腹感、抑制脂質(zhì)合成以及增加能量消耗。醋酸轉(zhuǎn)化為乙酰CoA的過程中，激活腺苷酸通路，導(dǎo)致srebp-1基因表達(dá)，使膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白的濃度降低，同時抑制碳水化合物磷酸化合成脂肪酸過程中關(guān)鍵結(jié)合蛋白活性，從而抑制脂質(zhì)的合成[17]。食醋中醋酸、檸檬酸、2-羥基丁二酸、丁二酸等有機(jī)酸、氨基酸和鉀、鈣等酶促因子，可以增加三羧酸循環(huán)速率，加強(qiáng)基礎(chǔ)代謝，抑制脂肪積累。醋酸經(jīng)小腸吸收進(jìn)入人體，一部分與CoA結(jié)合生成乙酰CoA，另一部分與草酰乙酸反應(yīng)生成檸檬酸。乙酰CoA和檸檬酸作為三羧酸循環(huán)的前端物質(zhì)可以增大反應(yīng)速率，消耗血液中多余的糖類物質(zhì)，抑制脂肪在體內(nèi)積累。武寶愛[18]研究表明，飲用黑米醋可以降低人體膽甾醇和甘油三酯的濃度，促進(jìn)新陳代謝，加速血液中脂質(zhì)代謝。Kondo等[19]的人體實(shí)驗(yàn)表明，食醋可以減少肥胖者體重以及脂肪、甘油三酯含量。

1.5 抗氧化

食醋中抗氧化物質(zhì)主要為黃酮類、多酚類、維生素等。氧氣參與生命活動產(chǎn)生氧游離基，游離基過多能氧化脂類、蛋白質(zhì)和DNA，加速衰老，引發(fā)人體多種疾病。黃酮類物質(zhì)的抗氧化機(jī)理：提供質(zhì)子與含有過氧基的游離基反應(yīng)生成惰性氫過氧化物，可以阻斷與游離基相關(guān)的氧化反應(yīng)；絡(luò)合可以加速氧化反應(yīng)的金屬離子，形成配位化合物，降低氧化反應(yīng)速率。多酚類物質(zhì)可以捕獲游離基，將其還原為惰性、穩(wěn)態(tài)物質(zhì)。維生素C還原性很強(qiáng)，可以還原羥基、羧基和單線態(tài)氧等游離基，代替人體細(xì)胞被氧化達(dá)到抗氧化效果。Chen等[20]研究表明，山西老陳醋含有原兒茶酸、對羥基苯甲酸、水楊酸、二氫芥子酸、對香豆酸、芥子酸、二氫阿魏酸、阿魏酸等多酚類物質(zhì)。李晶等[21]發(fā)現(xiàn)冰葡果醋中抗氧化物質(zhì)含量總黃酮>總多酚>維生素C。

1.6 多功能保健

川芎嗪是通過美拉德反應(yīng)在食醋烘烤、蒸煮和陳釀等工藝中產(chǎn)生。Ren等[22]發(fā)現(xiàn)，川芎嗪能有效改善血液循環(huán)，抑制血小板聚集和擴(kuò)張血管。Wang等[23]發(fā)現(xiàn)，川芎嗪可用于治療腦血管疾病和心血管疾病。Matsui等[24]發(fā)現(xiàn)，咖啡酰磷酸是從紫甘薯醋中提取的一種天然的α-葡萄糖苷酶抑制劑，可以降血糖。Shimoji等[25]發(fā)現(xiàn)，二氫阿魏酸和二氫辛酸是從一種日本醋中分離出來的一類清除自由基成分。Inagaki等[26]從日本黑豆醋中分離得到一種新型抗癌化合物3-吲哚乙醇。

2 危害物質(zhì)

2.1 真菌毒素

黃曲霉毒素由黃曲霉菌等曲霉菌的代謝產(chǎn)生，其中黃曲霉毒素B1對人體最危險(xiǎn)。Ge Junhua等[27]研究表明，黃曲霉毒素B1具有心肌毒性，可以導(dǎo)致心肌細(xì)胞線粒體損傷和調(diào)控細(xì)胞主動死亡的蛋白質(zhì)表達(dá)，促進(jìn)心肌細(xì)胞主動死亡。Shyamal等[28]發(fā)現(xiàn)，黃曲霉毒素B1易攻擊人體肝臟，嚴(yán)重可能導(dǎo)致肝癌。Kumar等[29]研究表明黃曲霉毒素能降低兒童免疫效率，導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化和DNA損傷，加速炎癥反應(yīng)。食醋培養(yǎng)發(fā)酵微生物過程中，可能引入外界的黃曲霉，導(dǎo)致食醋含有黃曲霉毒素。曹澤虹等[30]抽取21個市售食醋，只有1個食醋黃曲霉毒素B1含量過高，超過國家規(guī)定范圍。

赭曲霉毒素是青霉菌和曲霉菌代謝產(chǎn)物，其中赭曲霉毒素A對人體最危險(xiǎn)。郭延奎等[31]通過電鏡發(fā)現(xiàn)，赭曲霉毒素A具有肝臟毒性，會導(dǎo)致肝細(xì)胞中線粒體自溶，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)部分消解，肝糖原積累。Yang X等[32]發(fā)現(xiàn)，赭曲霉毒素A會導(dǎo)致人體腎近端小管細(xì)胞衰老，危害腎臟健康。González-Arias C A等[33]發(fā)現(xiàn)赭曲霉毒素A會導(dǎo)致人體淋巴細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞抑制作用以及誘導(dǎo)DNA穩(wěn)定損傷。食醋培養(yǎng)發(fā)酵微生物過程中，可能引入外界的青霉菌，導(dǎo)致食醋含有赭曲霉毒A。朱文優(yōu)[34]對大曲進(jìn)行研究，約一半樣品中檢測出赭曲霉毒素A，其中低溫大曲含量最高，篩選出14株可以代謝出赭曲霉毒素A的霉菌。Markaki P等[35]檢測了15個食醋樣品，所有樣品都顯示有赭曲霉毒素A存在。

2.2 生物胺

生物胺主要由氨基酸經(jīng)氨基酸脫羧酶脫羧產(chǎn)生一類堿性分子有機(jī)物[36]。生物胺廣泛存在于動植物、微生物中，少量攝入不會對健康構(gòu)成威脅，過量攝入導(dǎo)致食源性中毒，出現(xiàn)頭顱疼痛、腸胃不適和拉肚子等癥狀。生物胺是致腫瘤物亞硝胺的前端物質(zhì)，精胺、亞精胺等與亞硝酸鹽在胃中合成亞硝胺。食醋釀造過程中存在游離氨基酸和催化脫去氨基酸的羧基的酶，可能產(chǎn)生大量生物胺。黃祖新等[37]實(shí)驗(yàn)表明，永春老醋生物胺含量陳釀1年>陳釀2年>陳釀3年，其中腐胺含量最高。魏泉增等[37]實(shí)驗(yàn)表明，8種食醋都檢測出生物胺，生物胺總量最高為230 mg/L，酪胺、亞精胺含量較高，組胺含量較低。

2.3 氨基甲酸乙酯

氨基甲酸乙酯由碳酰胺、瓜氨酸和乙醇反應(yīng)生成，具有肺毒性、胃毒性、神經(jīng)毒性以及致癌性，可在食醋發(fā)酵和陳釀階段自發(fā)產(chǎn)生[38,39]。唐雙雙等[40]實(shí)驗(yàn)表明，20個鎮(zhèn)江香醋樣品全部檢測出氨基甲酸乙酯。

3 展望

食醋中含有多種功效成分，賦予食醋獨(dú)特的風(fēng)味和營養(yǎng)保健功能，同時食醋在釀造過程中會產(chǎn)生對人體不利的危害物質(zhì)。我們應(yīng)當(dāng)利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)提升食醋的品質(zhì)，減少食醋的危害物質(zhì)，促進(jìn)食醋行業(yè)健康發(fā)展。