氨基甲酸乙酯(EC)是一种遗传毒性化合物,被国际癌症研究机构(IARC)列为2A类致癌物(国际癌症研究机构,1974年)。EC广泛存在于发酵食品和酒精饮料中。膳食暴露评估表明,从酒精饮料中摄入的EC量几乎是来自食品的五倍(Alexander等人,2007年)。长期从蒸馏酒中摄入EC引起了全球范围内的公共卫生关注。因此,许多国家已经为各种酒精饮料类别制定了EC的监管限制。通常采用的浓度标准为150 μg/L(Lachenmeier等人,2010年;Pang等人,2017年;Weber & Sharypov,2009年)。作为世界上最大的蒸馏酒生产和消费国之一,中国尚未对白酒实施强制性的EC法规。这凸显了进行系统风险评估和深入理解EC形成机制的必要性。
中国白酒是全球最古老的蒸馏酒之一,其特点是使用大曲(一种传统的发酵剂)进行固态发酵,随后进行蒸馏、陈酿和调配(Jin等人,2017年)。根据香气特征,白酒通常被分为多种风味类型。其中,浓香型(香气浓郁)、酱香型(酱油香气)和清香型(香气清淡)是产量和消费量最大的主要类别。浓香型白酒含有丰富的酯类化合物,如己酸乙酯、己酸和乙酸。酱香型白酒具有更复杂的成分,富含酚类和杂环化合物,包括赋予烤香味的呋喃衍生物。清香型白酒的香气以乙酸乙酯和乳酸乙酯为主。由于这些风味类型在原材料选择、大曲组成、发酵参数(如温度、时间、微生物生态)和陈酿条件上的显著差异,它们的EC前体谱型和形成动力学可能也有所不同。先前的研究已经证实,商业白酒中普遍存在EC,某些产品的浓度接近或超过了国际参考限值(Li等人,2015年;Guan等人,2021年)。然而,大多数研究主要关注EC的存在,而不同风味类型中关键前体化合物的分布却鲜有关注。因此,导致风味依赖性EC差异的潜在机制仍不甚明了。
现有证据表明,酒精饮料中EC的形成与多种前体化合物密切相关,包括氰化物、尿素、瓜氨酸和其他含氮中间体(Zhao等人,2013年)。尿素和瓜氨酸来源于原材料,在发酵过程中由酵母介导的精氨酸代谢和乳酸菌的精氨酸脱亚胺酶途径产生(Liu等人,2020年;Meng等人,2025年)。在蒸馏酒中,氰化物主要来源于植物原料中天然存在的氰苷的酶促水解。关于白兰地和核果类蒸馏酒的先前研究表明,来自植物的氢氰酸(HCN)可以氧化成氰酸或异氰酸,随后与乙醇反应生成EC(Lachenmeier等人,2005年)。高粱是白酒生产的主要原料,其中含有氰苷dhurrin,因此可能是发酵和蒸馏过程中氰化物的来源(Cressey & Reeve,2019年)。此外,高温和金属离子可能会加速氰化物或尿素衍生物向EC的转化(Aresta等人,2001年;Jiao等人,2014年)。总体而言,这些因素表明白酒中EC的形成可能取决于前体组成和加工条件。
与其他蒸馏酒不同,白酒经历了长达数月甚至数年的陈酿过程,以发展出其独特的复杂风味。先前的研究表明,在储存的最初1-3年内,成品白酒中的EC浓度会持续增加(Fang等人,2018年;Jia等人,2022b)。鉴于其相对较高的沸点(185°C),EC在典型的蒸馏条件下的挥发性较低,导致其转移到蒸馏基酒中的量很少(Di等人,2023年)。因此,发酵和蒸馏过程中产生的EC前体在整个陈酿期间会继续与乙醇发生反应。然而,储存过程中起主导作用的前体途径尚不确定。一些研究强调尿素和瓜氨酸是关键前体,而其他研究则认为EC与基酒中的氰化物之间存在更密切的联系(Zimmerli & Schlatter,1991年;Fang等人,2018年;Zhang等人,2024年)。这些不一致的发现强调了在真实白酒基质中进行系统研究的必要性,而不是使用简化的模型系统。除了成分因素外,储存条件也会显著影响EC的形成,温度和储存容器材料是影响储存期间化学反应的关键变量(Wang等人,2021c;Xu等人,2023年;Gao等人,2020年;Han等人,2025年)。然而,大多数现有研究都是针对陈酿后的成品白酒进行的,而这些白酒通常是不同批次基酒的混合结果。EC和前体的初始浓度不同可能会混淆机制解释。因此,在受控条件下使用新鲜蒸馏的基酒进行机制研究仍然有限。
因此,本研究的目标是:(i)系统评估75个中国白酒样本中的EC浓度和主要前体,重点关注三种主要风味类型以及几种次要类型;(ii)利用相关分析和多元统计方法阐明EC与其前体之间的关系;(iii)研究储存温度和容器材料如何影响新鲜蒸馏基酒样本中EC的形成和前体的演变。通过结合大规模调查和针对性的储存实验,本研究旨在明确中国白酒中EC的存在、前体组成和储存阶段的形成过程,从而为制定有针对性的缓解策略提供科学依据。