白酒中健康因子及其成因研究进展

◎ 李水红，李奥利，李思思，刘娟华

（1.南华大学衡阳医学院，湖南 衡阳 421001；2.湖南雁峰酒业有限公司，湖南 衡阳 421001）

白酒是中国传统文化中的瑰宝，其悠久的历史成就了辉煌灿烂的中国酒文化。尽管长期饮酒或过度饮酒可能会对人体健康造成一定危害，但中国人的饮酒习惯在短期内难以改变[1]。随着社会物质文明水平的日益提高，消费者对白酒的口感和健康要求也在不断提升和变化。饮酒与人类健康之间存在着复杂的联系。中国白酒是世界上含微量元素最为丰富的一种蒸馏酒，截至2018 年3 月，在白酒中已检测到的微量成分已超过1 870种，其中包括醇类、酯类、酸类、醛酮类、缩醛类、芳香族化合物、含氮化合物、杂环化合物、含硫化合物、烃类、内酯类和萜烯类等化合物[2-3]。在这些微量化合物中，约有138种化合物被证实对人体健康有益，被称作健康因子，包括酚类、酸类、酯类、内酯类、吡嗪类、含硫化合物、萜烯类、呋喃类、醛类、氨基酸、多元醇、矿物质、维生素和肽类等[4-5]。因此，深入探究白酒中健康因子的成因及其与人类健康之间的关系，对白酒品质提升和健康白酒的工艺条件优化具有重要意义。

1 白酒中的健康因子与测定方法

随着“十三五”规划建议的正式落地，“健康中国”正式升级成为国家战略，大健康主题作为民生要点备受政府和社会关注[6]。白酒并非单纯的酒精，而是一种含酒精的饮料，且含多种微量成分，其中不乏对人体有益的成分[7]。白酒中的酯类物质是主要呈香物质，也是质量鉴定中的重要指标之一。目前报道的白酒中酯类物质已有500 余种[2]。其中的4种酯类（乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯和己酸乙酯）的总含量可占白酒总酯含量的90%以上[8]。其中的丁酸乙酯可以通过消耗肌醇作为一种潜在的情绪稳定剂[9]；亚油酸乙酯具有抗癌和预防心血管疾病的功效[10]；脂肪族酯类不仅具有γ-氨基丁酸样活性，而且可作为γ-氨基丁酸受体调节剂[11]。可放松神经，减少喝酒引起的副作用[12-13]。白酒中的抗氧化肽具有清除自由基、降血压等功效[14-15]。酚类化合物4-羟基-3-甲氧基肉桂酸（阿魏酸）具有抗血小板聚集、镇痛、缓解血管痉挛等作用[16-17]；酸类物质中酒石酸、L-苹果酸、没食子酸和儿茶酸（儿茶素）具有抗氧化的功效[18]；乙酸具有促消化、降血脂、降胆固醇、延缓血管硬化等保健功效[19]。优质白酒中含有的吡嗪类物质约有三十多种，可预防心血管疾病的发生。例如，四甲基吡嗪（川芎嗪）是川芎含有的主要活性成分之一，具有活血化瘀、改善肺血循环、预防血小板黏性聚集和血栓形成、抗脂质过氧化、调节免疫、抑制肿瘤生长等保健功效[20]。此外，白酒富含的氨基酸和超氧化物歧化酶均对人体健康非常有益[21-22]。

由于白酒中的微量成分非常复杂，单纯采用任何一种化学分析方法往往无法满足研究需求。可根据研究需要采用定性与定量相结合的方法对白酒进行成分分析。当前，气相色谱法[23]、高效液相色谱法[24]、近红外光谱法[25]、气相色谱串联质谱法[26]、高效液相串联质谱法[27]、激光飞行时间质谱法[28]以及超高效液相串联质谱法[29]等检测技术已广泛应用于白酒的品质检测。其中，液相色谱-飞行时间质谱法和超高效液相串联质谱法作为国际公认的两种定量分析方法，适用于成分复杂、含量极低的样本分析[30]。通过对待测样本实行高效快速分离和精确的全谱采集，灵敏度和准确性极高，可满足白酒中各类微量成分的定性和定量分析[31]。

2 白酒中健康因子的成因

白酒中健康因子的形成是一个十分复杂的过程，其中涉及诸多因素。当前仅对酱香型白酒中的健康因子成因的研究较为全面。张子杰等[32]以茅台镇大曲酱香型白酒为例，探索其健康因子的形成原因。结果表明，白酒中健康因子的形成与地质环境（如水源或土壤中的微量元素、酿造环境中的微生物种群等）、地形地貌和气候环境（有利于微生物种群的生长繁殖和酒的老熟等）、主要酿酒工艺（合适的工艺有利于最大限度地排除有害物质、伏天踩曲适于所需曲菌的繁殖和抑制杂菌生长等）、酿酒原料（如采用有机农作物作为原料可避免农药、化肥、生长调节剂等化学合成物质引入）这4 个主要因素密切相关。排除地理、环境、原料、工艺等因素，从微生物菌群角度来解释白酒中健康因子的成因更加科学合理。酿酒微生物种类、数量的不同不仅影响白酒的风味口感，而且对产生的健康因子的种类和含量有较大影响。

白酒发酵过程的本质是依赖微生物通过消耗淀粉和其他的营养物质进行繁殖与代谢，产生以酒精为主体和各类香味物质为副产物的过程。参与酿酒发酵的微生物种类庞大，且参与酿造的每一个过程。制曲和发酵等过程中的微生物菌群既含有糖化菌、产酒菌、产酶菌、产香菌等有益功能微生物（如曲霉菌、酿酒酵母、酯化酵母、乳酸菌、丁酸菌和己酸菌等），又含有使白酒产生不良气味、味道的无益菌群[33-34]。由此可见，白酒酿造过程中的微生物种类、数量、分布及消长变化直接影响到白酒的品质与风味，其研究意义显而易见[35-36]。这也是科研人员把酿酒微生物作为重点研究对象的关键原因。白酒酿造过程中的功能微生物可分为细菌、酵母菌、霉菌3 类。

（1）细菌多生长于温度适宜、湿度较大及富含有机质的环境中，其种类最为繁多，主要有乳酸菌、醋酸菌、芽孢杆菌等菌属[37]。瞿磊等[38]对宜宾产区浓香型白酒酿酒环境中细菌菌落结构进行了研究，结果证实，窖泥中的微生物多样性最高，其次是大曲，酒醅和黄水中微生物多样性最低；其中乳酸菌在窖泥、大曲、酒醅以及黄水中均为最主要的菌群。通常情况下，主要功能性细菌菌群组成不随生成批次发生较大变化，其中的优势细菌都能代谢产生丰富的酶系[39]。细菌在酒曲培制和白酒酿造中同样发挥了至关重要的作用，由其代谢产生的化合物决定了白酒的香型和独特风味。研究表明，在酿造过程中适当引入某些功能性细菌不仅可促进一些香味物质（或香味前体物质）的蓄积，达到增香效果，还可克服白酒后味不足（后味淡而短，不绵长）的缺点[40]。例如，茅台酒中所含浓度最高的吡嗪类化合物——四甲基吡嗪（1.6 ～2.0 mg·L-1） 可使茅台酒的酒香味更为持久[41]。枯草芽孢杆菌在酱香大曲中蛋白酶活力极强，对四甲基吡嗪的高产出发挥关键作用。除此之外，蜡状芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌是酱香大曲中的另外两种重要的产酶细菌[42]。总之，功能性细菌菌群能够显著提高发酵液的蛋白酶活力、氨态氮浓度和酯化能力，对白酒生产起到举足轻重的作用[43]。

（2）酵母菌属兼性厌氧型单细胞真菌，能发酵糖类产生酒精，适宜在含糖浓度高且偏酸条件下生存。酵母菌整个发酵过程中最为关键的功能微生物酵母菌菌体富含蛋白质，包括13种酶系统及多种生物活性物质如氧化还原酶的辅酶烟酰胺类、脱羧酶的辅酶A、还原型的谷胱甘肽和核糖核酸酶等[40-44]。酿酒原料在酵母菌分泌的胞外酶分解后，再经过一系列复杂的酶促反应及产物间的相互作用，从而形成香、纯、厚等不同风味的酒体。酵母菌在白酒发酵过程中担任酒化（产酒精）与酯化的角色[45]。其中酿酒酵母为优势酵母，其他大部分属于产酯酵母[46]。酿酒酵母和非酿酒酵母常同时用于白酒的酿造。如将异常毕赤酵母和酿酒酵母按比例混合加入，在确保出酒率的前提下，能明显提高白酒风味物质的含量，其中乙酸乙酯含量的提高尤其显著[47]。

（3）酿酒过程中的霉菌常来源于自然环境，由菌丝体和孢子所组成。菌落菌丝体十分发达且生长繁殖能力较强；孢子为休眠体，具有较强抗逆能力。霉菌可将某些含有淀粉的原料分解成还原糖（糖化）并被微生物（如酿酒酵母）所利用。此外，霉菌还可使发酵过程中的氨基酸浓度上涨，不仅能为其他微生物供应营养，更使白酒产生独特的风味[48]。此外，霉菌还具有酯化能力，可通过生长代谢影响促进白酒香气成分的产生[49]。酒曲本身即含有丰富多样的霉菌，如曲霉、根霉、毛霉、红曲霉等。此外，华根霉、黑曲霉、米根霉等也是酿酒过程中的常见功能性霉菌。不同的酒曲、不同产区环境，酿酒中的优势霉菌种类也各有差异。霉菌作为一类功能菌群，其种类、数目和生长情况等对白酒香型、产量和品质都将产生直接的影响[50]。

由此可见，上述3 类功能微生物在白酒酿造过程中扮演着不同的角色，这也是白酒中富含多种微量成分的根本原因。

3 健康白酒的生产

我国白酒承载了中华民族几千年的悠久历史，并形成了一种特殊的文化形式——中国酒文化。随着人们健康养生意识的增强，“打造现代健康白酒”必然成为中国白酒发展的新趋势。中国工程院院士孙宝国教授指出健康白酒的发展方向应为“内寻外加，自然强化”，也为健康白酒的研发提供新思路[51]。所谓“内寻”即从白酒中探寻对人体健康有益的健康因子，并通过改进发酵工艺提高这些成分的含量；所谓“外加”即向白酒中合理添加其他对人体有益的成分。所谓“自然强化”即在搞清白酒中微量成分对人体健康的影响以及这些健康因子成因的基础上，通过对酿酒原料和功能菌群的优化改造来提升健康因子的产量[52]。例如，现代药理学研究表明，川穹嗪具有扩张血管、增加冠状动脉血流、抑制血小板集聚等功效[53]。研究发现川穹嗪普遍存在于采用高温曲发酵的酱香型白酒与芝麻香型白酒中（即“内寻”方式），作为白酒中的一种微量健康因子已备受关注[54]。川穹嗪在白酒中的含量通常过低，如能够提取制备川穹嗪物质，可外加至白酒中（即“外加”方式）来制备健康白酒。白酒酒糟（如多糖、维生素、氨基酸、肽类和微量元素等）营养成分丰富[55-56]，也可将这些对人体有益的成分先分离纯化出来，然后合理“外加”到白酒中。由西安力天生物工程有限公司研发生产的永生宜康是一种醒酒产品，也可用于新型配制酒的生产。该产品以蜂蜜、氨基酸、葡萄糖等食用材料，经发酵、浓缩、提纯制得。研究表明，永生宜康可通过降低乙醇对人体的毒性反应，发挥醒酒、护肝的功效[57-58]。其作用机制是由于永生宜康中含有丰富的氨基酸氧化酶、乙醇脱氢酶或黄嘌呤氧化酶以及这些酶的激活因子，可催化乙醇、乙醛的体内分解，缩短在体内的停留时间，减低有害成分（醛类及杂醇油等）的含量[59]。

所谓“自然强化”是指在探明白酒健康成分及其代谢途径的基础上，通过优化白酒生产过程中的功能性微生物或原料，达到强化白酒健康成分的目的[51]。例如，通过高通量筛选并鉴定白酒生产过程中的相关功能微生物，明确各类健康因子是由哪种菌所产生，再通过组建微生物发酵模拟体系优化发酵条件，为目标成分含量的提升奠定研究基础[2]。此外，通过构建工程菌来实现目标产物的高效调控也是未来健康白酒研究的重要发展方向[60]。

4 结语

深入探究白酒中健康因子由何种微生物所产生，并阐明白酒与人类健康之间的关系具有重要意义。由于不同产区的白酒酿造所用原料、酒曲、窖泥、车间环境等所含微生物菌群结构各有差异，因此无法参考相关文献得出任何结论。通过实地开展微生物菌群结构分析，弄清酒曲、窖泥、酒醅、车间环境以及发酵过程中微生物菌群结构组成和优势菌群，并探究这些菌群在白酒生产中扮演的角色。通过微生物分离培养技术，分离出能提升白酒品质的功能菌剂（如生香酵母、酯化菌、产酶菌等）来丰富或优化窖泥及生产过程中的菌群结构及其多样性，提升白酒健康因子的含量及风味与品质。此外，通过测定白酒中含有哪些健康因子，并揭示这些健康因子由哪些微生物代谢所产生，可为健康型白酒新品种的开发提供理论依据。未来研究以白酒生产过程中微生物菌群结构为依据，探究主要菌群在白酒酿造过程中发挥的主要功能，通过微生物菌群结构优化改造，提升白酒的口感、风味与品质，研制出口感丰满绵柔，且富含健康因子的白酒新品种。