酒醅中氨基甲酸乙酯及其前体的控制与消除

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氨基甲酸乙酯(EC,Ethyl carbamate)是一种可以引起肝癌、皮肤癌等疾病的可致癌物质,在发酵食品和酒精饮料中都有检出。发酵食品含有EC是影响食品安全的潜在危害,因此研究如何降低这类食品中EC的含量对提高发酵食品的安全性具有重要意义。本研究通过筛选可降解氨基甲酸乙酯及其前体的来源于酒醅的内源性菌株,并将其与脲酶共同用于白酒窖内发酵,实现了对白酒中EC及其前体的有效减控。此外,还对筛选得到的解淀粉芽孢杆菌JP21所产降解尿素和EC的酶的酶学性质进行了初步研究。主要研究结果如下:(1)采用高通量筛选技术从浓香型白酒酒醅中分离得到一株能够同时降低氨基甲酸乙酯及其前体尿素的解淀粉芽孢杆菌JP21,以及一株能够降低瓜氨酸、尿素和氨基甲酸乙酯的地衣芽孢杆菌DX530。(2)通过微生物干预的方法,将筛选得到的解淀粉芽孢杆菌JP21、地衣芽孢杆菌DX530,以及可降解瓜氨酸的菌株解淀粉芽孢杆菌JY06和可降解氨基甲酸乙酯的赖氨酸芽孢杆菌LJJ4分别与入窖酒醅混合,模拟白酒窖内发酵。解淀粉芽孢杆菌JP21降解EC及其前体的效果最好,发酵结束时酒醅中氨基甲酸乙酯及尿素含量分别减少了12%和17%。经过模拟蒸馏后,添加解淀粉芽孢杆菌JP21的酒醅中EC含量为64 mg·kg-1,比对照减少了28%。(3)将解淀粉芽孢杆菌JP21(108 CFU·g-1)与来源于罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri CICC6124)的脲酶(0.1 U·g-1)混合并添加至酒醅中,进行白酒窖内发酵,发酵结束时酒醅中尿素含量减少了43%,氨基甲酸乙酯的含量减少了32%。经过模拟蒸馏后,氨基甲酸乙酯的含量与对照相比减少了52%,且对白酒风味没有明显影响。(4)对解淀粉芽孢杆菌JP21所产降解尿素和EC的酶进行了初步纯化。经过SDS-PAGE分析发现,与该降解酶对应的有三个蛋白质条带,分子量分别为61 kDa、15 kDa和14.5 kDa,可能与脲酶的三个亚基UreC、UreA、UreB相对应。对该降解酶的酶学性质研究表明,此酶的最适反应pH=5.5,最适反应温度为35°C,可以耐受低浓度乙醇,具有降解尿素和氨基甲酸乙酯的活性。结合初步纯化的酶具有与脲酶相似的三个亚基的特性,认为解淀粉芽孢杆菌JP21所产脲酶可能具有同时分解尿素和氨基甲酸乙酯的特性。
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