白酒是我国特有的蒸馏酒,以粮谷为主要原料,大曲、小曲、麸曲、酶制剂及酵母等为糖化发酵剂,经蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、陈酿、勾调而成[1]。2021年,我国规模以上白酒企业达到1 015家,累计产量715.6万kL,完成销售收入5 572.63亿元,实现利润总额1 775.22 亿元。
白酒的质量安全是行业发展的基石。2012年的酒鬼酒塑化剂事件,引发大众对白酒食品安全的广泛关注。近年来,白酒中曝出食品安全风险主要有:甲醇氰化物超标、塑化剂检出率过高、甜味剂非法添加、名优酒勾兑造假、年份酒虚假宣称等,这暴露出部分白酒企业过度追求利益,忽视产品质量安全的问题。此外白酒开放式生产、多微共酵引起的酿造机理不明确,造成白酒品质不稳定,产品质量存在波动,也困扰着白酒品质的提升和国际化的道路。2021年以来,《白酒生产许可审查细则(征求意见稿)》、GB/T 15109—2021《白酒工业术语》和GB/T 17204—2021《饮料酒术语和分类》等生产许可规范和国家标准的发布和实施,标志着国家对提升白酒品质,引领行业升级的决心。白酒质量安全风险贯穿于生产、储存、销售整个产业链条,分析产业链上各环节的食品风险和成因,并针对性地提出防控建议,对白酒品质的提升和行业的健康发展具有重要意义。白酒的食品安全风险根据产生的原因大体可以分为内源性风险、外源性风险和品质风险。
氨基甲酸乙酯(ethyl carbamate,EC)也叫尿烷、乙基尿烷,是白酒在生产和贮存过程中产生的化学污染物[2]。白酒中EC的产生主要分为3个阶段:第一是酒醅发酵阶段,这一阶段形成EC前体物质主要是尿素和瓜氨酸,尿素和瓜氨酸大部分来源于酿酒原料[3],少部分由酵母和乳酸菌代谢精氨酸生成[4]。第二是蒸馏阶段,这一阶段的前体物质主要是氰化物,在蒸馏的高温下与乙醇形成EC[5],并集中在蒸馏的最后一段酒中[6],浓香型白酒中氰化物的主要贡献者为小麦和高粱[5],高粱的品种对白酒中EC的含量也有影响[7]。第三是贮存老熟阶段,这一阶段是EC含量增加的最主要阶段[8],铜离子和镉元素可以催化氰化物的醇解反应生成EC;光照、高温可以促进氰化物的降解形成EC[6]。
不同香型的基酒和成品酒中的EC检出率为100%,基酒中EC平均含量最高的三种香型为凤香型、特香型和浓香型;成品酒中平均含量最高的三种香型为芝麻香型、浓香型和凤香型,同国外蒸馏酒相比,成品白酒EC平均含量偏高,有48.7%的成品白酒中的EC含量超过了加拿大规定的蒸馏酒中EC的限量标准(≤150 μg/L)[9]。我国白酒饮酒者EC每日平均暴露量为159.99 ng/kg体质量,超出了EC每日摄入的安全剂量(20~80 ng/kg体质量),具有较高的健康风险[10]。
微生物干预法可以控制白酒中EC产生,添加解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)JP21和脲酶能够减少32%的EC[11]。二次蒸馏能降低白酒中的EC含量,壶式蒸馏相较减压蒸馏、常压蒸馏,去除率最高;由于EC大量富集在酒尾和残液中,掐头去尾的方法能降低白酒中的EC含量[12]。基酒存储中采用陶瓷瓶,注意避光和低温有利于EC的减控[13]。
白酒中的氰化物主要来源于原料中的氰苷;氰苷在酿造过程中会水解为氢氰酸,随蒸馏液进入酒体中,高粱是白酒中氰化物的最主要来源,不同品种高粱中的氰化物含量在0.33~1.60 mg/kg[8],木薯(苦味)和木薯(甜味)中的氰化物含量分别为380 mg/kg和445 mg/kg,高于其他食品[14]。不同原料酒中的氰化物含量为木薯酒>白酒>红酒[15]。
降低白酒中氰化物含量,需要优选低氰苷含量的酿酒原料,避免使用木薯。加工可以破坏植物的组织,使得氰苷与β-葡萄糖苷酶接触而发生酶解,酿酒前采用高压蒸煮法可将原料中氰化物的含量大大降低[16]。壶式二次蒸馏可以使得氰化物的绝对去除率达到96.10%[12]。
白酒中甲醇主要来源于原料中的果胶、木质素等物质水解和发酵后分解甲烷基而产生。甲醇和乙醇的沸点接近,在白酒的蒸馏过程中很难分离。散装白酒中甲醇的安全风险较高,曾抽样监测河北省65份散装白酒,甲醇的超标率为9.23%[17]。
降低白酒中的甲醇,避免选用果胶较高的原料,如甘薯、马铃薯等;酿酒前采用蒸汽闷料,可以提前促进原料中果胶的分解[18];选用果胶酯酶酶活性较低的菌株解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)ZS04可以在白酒发酵过程中抑制果胶降解菌的生长,降低甲醇产生量[19];采用分子蒸馏技术对白酒中的甲醇清除率最高可达到82.11%[20]。
生物胺是一类含氮的小分子质量化合物的总称,在发酵食品和酒中普遍存在,主要由氨基酸的脱羧反应和醛酮类化合物的氨基化反应产生。酒醅中的生物胺会随着蒸馏进入酒中,低沸点的甲胺、乙胺主要集中在酒头,吡咯烷在中段酒中含量最高,高沸点的腐胺和尸胺大部分在中段酒和尾酒中[21]。白酒中的生物胺总量为3.83~7.94 mg/L,以尸胺和吡多胺为主[22]。
生物胺的微生物代谢底物为原料中的含氮物质,从源头选用蛋白质含量低的酿酒原料,通过减少底物可以降低白酒中的生物胺的含量;在生产中通过敲除酿酒酵母蛋白质水解酶的PEP4基因,可以降低游离氨基酸浓度,从而使得生物胺含量下降25.5%[23];还可以添加胺氧化酶和胺脱氢酶等降解酶,降解已产生的生物胺[24]。
醛类物质是白酒中的风味物质之一,但是甲醛和乙醛有致癌、致畸、致突变的毒性,白酒中的醛类物质主要是由发酵过程中醇氧化、酮酸脱羧、氨基酸脱氨脱羧等反应生成。对8种不同香型白酒的原酒中的甲醛含量进行测定分析,原酒的甲醛含量为0.19~5.42 mg/L,而8种不同香型的成品酒中的甲醛含量为0.07~3.14 mg/L,年份早的原酒中的甲醛浓度高于年份晚的原酒,分析其原因是因为贮存过程中白酒中的甲醇被非酶氧化生成甲醛[25]。
白酒蒸馏过程中,甲醛和乙醛的含量分布为:酒头>酒身>酒尾,“掐头”的工艺能有效控制白酒中甲醛和乙醛的含量[26]。胶原多肽可以通过疏水作用力与白酒中醛类形成复合物,能显著降低酒中醛类物质含量[27]。通过微波辐射处理,乙醇可以与乙醛发生缩合成乙缩醛,含量可以降低80%以上[28]。
高级醇是指三个碳原子以上的一元醇类,也称杂醇油。醇类是白酒中仅次于酯类的重要芳香成分和呈味物质,但是高级醇含量过高,不仅会破坏白酒风味,还能使人体神经系统充血,头痛易醉,造成“上头”现象,异戊醇和正丙醇是引起不适感的关键高级醇[29]。大曲用量、加水量、加糠量和原料投量可以影响白酒中高级醇的含量[30]。发酵温度升高会造成白酒中高级醇含量的增加[31]。小曲液态发酵白酒中高级醇的含量一般为600~2 500 mg/L,固态发酵白酒中高级醇的含量一般为500~1 800 mg/L[32]。
选育适产高级醇的优良酵母是降低白酒中高级醇的首要方法,通过对酵母菌株CF4进行常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)诱变,得到低产高级醇的酵母菌株ARTP5,可使高级醇产量降低20.0%[33];敲除酿酒酵母编码α5菌株的谷氨酸脱氢酶的基因,得到的α5Δgatl菌株可以使高级醇的含量降低27.31%[34]。在可同化氮源缺乏时,酿酒酵母会以糖为基质合成氨基酸,同时生成大量的杂醇油,增加0.4%的碳酸氢铵作为氮源可以降低小曲白酒中19%的高级醇含量[35]。采用慢速蒸馏结合精馏酒头的方式,高级醇的去除率最高可达70%[36]。低温发酵工艺能降低发酵过程中高级醇的生成量[31]。
酿造白酒的高粱、玉米等谷物在种植和仓储的过程中因违规用药造成农药残留超标,随工艺迁移至白酒中。农药的残留水平会随着白酒酿造过程不断降低。对5种仓储农药和8种常用农药的迁移规律进行研究,润糁过程的高蒸汽压对敌敌畏和甲拌磷去除率分别达到87%和91%,蒸糁过程的高温可以进一步使农药残留降低22%~83%,发酵过程中的降解率为36%~76%;溴氰菊酯、甲拌磷、腐霉利、戊唑醇、联苯菊酯、高效氯氟氰菊酯、高效氯氰菊酯、氰戊菊酯、吡唑醚菌酯和苯醚甲环唑在蒸馏后全部被去除。杀螟硫磷、甲基嘧啶磷、马拉硫磷、莠去津、异丙甲草胺、毒死蜱和三唑酮由原粮向白酒的迁移率在0.034%~0.390%之间[37]。稻谷酿酒过程中浸谷对水溶性农药的去除效果明显,去除率能达到70%以上;蒸谷的高温可以引起农药的挥发和分解,降解率可达32.0%~75.3%;发酵过程农药会发生生物降解,降解率为39.8%~74.2%;蒸馏过程农药的降解率均>90%,最终35种农药的迁移率在0~1.26%,其中仲丁威的迁移率最高[38]。
目前我国尚未制定白酒中农药残留的限量标准,为了提高白酒的品质和打破国际贸易壁垒,监管部门可以开展白酒中农药残留的风险评估,制定高风险农药在白酒中的限量;另一方面,企业可以通过严控酿酒原料的农药残留,加强入厂原料农药残留的检测,降低白酒中农药残留的风险。
塑化剂作为一种加工助剂被广泛应用于工业,具有致畸、致癌和致突变的作用。白酒中的邻苯二甲酸酯类物质,邻苯二甲酸二丁酯(di-n-butyl phthalate,DBP)、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯(dioctyl pathalate,DEHP)、邻苯二甲酸二甲酯(dimethyl phthalate,DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(diethyl phthalate,DEP)、邻苯二甲酸二异丁酯(diisobutyl phthalate,DIBP)为主要检出的塑化剂[39]。国家市场监督管理总局在2019年发布《市场监管总局关于食品中“塑化剂”污染风险防控的指导意见》(国市监食省[2019]214号)白酒中的DBP和DEHP的含量分别不高于1 mg/kg和5 mg/kg。
白酒中的塑化剂外源性迁移引入主要有三个途径:第一是原料迁移引入,原料在土壤、水和空气中蓄积的塑化剂会随着酿造过程进入白酒中;第二是生产和贮存过程中通过塑料设备迁移引入,也是白酒中塑化剂最主要的来源,酒精度越高,浸泡时间越长,塑化剂的迁移量就越多。材质上,迁移量最大的是聚氯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯[40];第三是包装材料的迁移,塑料瓶盖、内塞会在储存和流通中迁移至白酒中,热塑性弹性体材质包装材料的迁移量最大。除此之外,塑化剂迁移量与酒精度、存放温度以及接触时间呈正相关趋势[41]。
塑化剂的主要防控措施:一是加强对酿酒原材料的安全把控;二是更换生产的设施设备,改用食品级的不锈钢设施设备,做到“以钢代塑”;三是严格把控包装材料和采用新型包装材料;四是加强贮存、运输、交付、销售等环节的环境控制;五是塑化剂脱除技术的应用,选用酒类专用活性炭,可以使酒中的DBP脱除率达到81%[42]。
白酒中的重金属主要由酿酒原料及用水引入和管道及容器带入。陶瓷容器是白酒中重金属的主要来源,pH值和酒精度是影响陶瓷溶出重金属最重要的因素[43],白酒中的pH值约为3.0~3.8,这个pH值条件有利于陶瓷包装中的重金属的溶出;而乙醇可以与釉料形成低溶解度的盐类沉积物,抑制重金属的溶出,酒精度越高,抑制能力越强[44],储存高度白酒有利于降低陶瓷容器的重金属溶出。
白酒中的重金属防控一是要对酿酒原料及勾兑用浆水进行严格把关,杜绝重金属超标的原料及浆水;二是选用合适的储酒设备;三是对于已进入酒体中的重金属,可以使用吸附手段降低其含量。经HNO3改性处理后的活性炭对白酒中的铅去除率可以达到96.7%[45]。
白酒中需要添加高倍甜味剂,才能达到改善口感的作用,在白酒中可能添加的甜味剂有安赛蜜、糖精钠、甜蜜素、三氯蔗糖、阿斯巴甜等。散装白酒中违规添加甜味剂较为突出,对重庆1776批次白酒中的甜味剂进行检测,甜蜜素和糖精钠不合格率分别为3.10%和0.17%,均为散装白酒[46]。白酒中的甜味剂多是人为非法添加,或者由外购基酒引入。
政府加强对散装白酒小作坊的监管,开展从业人员相关法律法规的培训,检验机构开发白酒中多种甜味剂的高通量筛查方法,扩大监管范围,企业加强对外购基酒质量的把控,避免由基酒引入的甜味剂。
固态法白酒以粮谷为原料,采用固态发酵法或半固态发酵法工艺,不直接或间接添加食用酒精及非自身发酵产生的呈色呈香呈味物质的自然酿造而成的白酒[1]。固态法白酒在口感、生产成本上远高于非固态法白酒。非固态法白酒冒充固态法白酒进行销售,会严重干扰白酒行业的秩序,也侵害了消费者的权益。采用稳定同位素分析法可以检测出以单一玉米为原料的固态法白酒产品中是否含有食用酒精(测定误差<5%)[47];运用气相色谱仪对固态法和非固态法白酒进行非靶向检测,结合主成分分析法,可以完成固态法白酒的真实性鉴别[48]。
监管部门可以联合生产者、消费者和其他社会主体共同参与到白酒监管中,建立高效的沟通机制,促进监管主体多元化,提升社会共治水平,降低固态法白酒的造假风险。
将香型一致、价格低廉的白酒罐装至回收的高档白酒的酒瓶中,包装好后重回市场销售,是仿制高档白酒的做法。目前还没有成熟的技术方法能进行准确的鉴定。但是可以通过射频识别(radio frequency identification,RFID)技术和二维码技术对产品进行防伪追溯,目前茅台、五粮液防伪采用的是RFID技术,习酒、国台防伪采用二维码防伪技术。利用RFID和二维码防伪追溯技术可以有效的打击假冒高档白酒的行为,同时追溯技术还可以实现记录每瓶酒的生产、仓储、销售全过程,并自动统计产品、销量等信息,实现企业生产管理的信息化,提高决策的及时性。
因白酒年份越长,价格越高,年份酒造假乱标的情况非常普遍。目前市面上的很多年份酒并不是真正的窖藏了相应年份的白酒,而是用存放一两年的基酒加入少量的年份原酒勾兑而成,标签标注的却是时间最长的原酒年份。为保护消费者权益,促进行业健康发展,2021年12月15日,国家市场监督总局发布的新版《白酒生产许可审查细则(征求意见稿)》中特别提出,年份酒标签应如实标注所使用各种基酒的真实年份和比例。
健康饮酒和品质白酒已经成为白酒消费的新趋势;高端化、品牌化亦成为白酒行业发展的新方向;生态管理、科学酿造、人才培育、渠道畅通、流通无碍、风险管控等已然成为中国白酒健康发展的重要环节。对白酒产业链中各环节产生的食品安全风险进行梳理和分析,并针对性的提出防控建议,以期能达到白酒安全和品质的双提高,促进白酒行业的健康稳定的发展。
[1]国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会.GB/T 10159—2021白酒工业术语[S].北京:中国标准出版社,2021.
[2]FANG F,QIU Y Y,DU G C,et al.Evaluation of ethyl carbamate formation in Luzhou-flavor spirit during distillation and storage processes[J].Food Biosci,2018,23:137-141.
[3]仇钰莹.浓香型白酒中氨基甲酸乙酯形成途径解析[D].无锡:江南大学,2016.
[4]田夏琼,江华明,关统伟,等.浓香型白酒发酵过程中氨基甲酸乙酯形成的关联因子探究[J].中国酿造,2022,41(1):59-63.
[5]张顺荣.白酒中氨基甲酸乙酯形成的氰化物途径研究[D].无锡:江南大学,2016.
[6]DING X F,HUANG J,WU C D,et al.Effects of different distillation patterns on main compounds of Chinese Luzhou-flavour raw liquors[J].J I Brewing,2017,123(3):442-451.
[7]曹帅,吴群,徐岩.白酒固态发酵过程中不同品种高粱原料对氨基甲酸乙酯形成的影响[J].食品与生物技术学报,2016,35(7):677-683.
[8]史斌斌.白酒中氨基甲酸乙酯及其成因研究[D].无锡:江南大学,2012.
[9]黄松,黄小清,张辉,等.多种香型白酒中氨基甲酸乙酯残留含量的研究[J].酿酒科技,2021(10):76-79.
[10]刘爱东,周萍萍,刘飒娜,等.中国居民白酒中氨基甲酸乙酯健康风险概率评估[J].中国食品卫生杂志,2016,28(2):244-248.
[11]丁霞.酒醅中氨基甲酸乙酯及其前体的控制与消除[D].无锡:江南大学,2018.
[12]王金梦,范文来,徐岩,等.中试规模壶式二次蒸馏对白酒中氨基甲酸乙酯和氰化物以及原酒品质影响[J].食品与发酵工业,2022,48(5):53-57.
[13]王金龙,程平言,熊晓通,等.存储环境对浓香型基酒中氨基甲酸乙酯的影响[J].中国酿造,2021,40(7):189-193.
[14]郭忠,张文德.食品中的氰化物来源及其安全性的研究进展[J].中国食品卫生杂志,2014,26(4):404-408.
[15]李悦,何颖,李彦懿,等.紫外-可见分光光度法测定3种酒中氰化物的浓度[J].酿酒科技,2017(8):128-131.
[16]熊丽娜,陆柏益.农产品中生氰糖苷安全性及减控技术研究[J].中国食品学报,2014,14(2):208-216.
[17]杨红茹,韩媛媛,董玉平,等.毛细管气相色谱法分析65份自酿/散装白酒中甲醇、杂醇油含量[J].中国卫生检验杂志,2013,23(17):3419-3422.
[18]王凯丰.从降低白酒生产中甲醇的含量谈食品安全危害控制措施的合理分类[J].品牌与标准化,2022,5:53-56.
[19]周姝颖,杨青杨,赵辉.酒曲果胶酯酶产生降低白酒中甲醇含量的研究[J].中国食品学报,2019,19(8):97-104.
[20]赵岩,李根,张莹,等.分子蒸馏法降低红枣酒中甲醇的含量[J].食品与发酵工业,2022,48(19):131-136.
[21]范文来,徐岩,温永柱.白酒发酵与蒸馏过程中5种生物胺变化[J].食品工业科技,2015,36(9):144-146.
[22]刘慧琳,赵源,张瑛,等.白酒和黄酒中生物的高效液相色谱分析法[J].中国食品学报,2022,20(8):248-253.
[23]GUO X W,GUAN X Y,WANG Y Z,et al.Reduction of biogenic amines production by eliminating the PEP4 gene in Saccharomyces cerevisiae during fermentation of Chinese rice wine[J].Food Chem,2015,178:208-211.
[24]周火兰,赵培城,丁玉庭,等.复合菌株发酵对鱼露中生物胺含量的影响[J].中国酿造,2011,30(5):141-143.
[25]朱梦旭,范文来,徐岩.我国白酒蒸馏过程以及不同年份产原酒和成品酒中甲醛的研究[J].食品与发酵工业,2015,41(9):153-158.
[26]朱梦旭,范文来,徐岩.我国白酒蒸馏过程及原酒、成品酒中乙醛的研究[J].食品与发酵工业,2016,42(4):6-11.
[27]刘娴,黄张君,李霞,等.胶原多肽对白酒中4种醛类物质的反应机理[J].食品科学,2021,42(6):31-38.
[28]江倩,刘建学,李佩艳,等.微波辐射处理对浓香型白酒中甲醇和乙醛的影响[J].微波学报,2021,37(3):92-98.
[29]格绒泽仁,黄甫洁,韩兴林,等.浓香型白酒饮后不适感关键高级醇类物质关联性判定新方法[J].食品与发酵工业,2019,45(14):191-195.
[30]罗慧波,苟云凌,叶光斌,等.影响白酒中高级醇生产的工艺条件研究[J].中国酿造,2011,30(8):87-90.
[31]潘玲玲,罗明有,王媚,等.发酵温度对浓香型白酒杂醇油含量的影响[J].中国酿造,2021,40(3):106-110.
[32]孙中贯,刘琳,王亚平,等.酿酒酵母高级醇代谢研究进展[J].生物工程学报,2021,37(2):429-447.
[33]王国正,吴群,徐岩.低产高级醇酿酒酵母突变菌株的差异蛋白组分析及高级醇合成相关蛋白的差异表达[J].微生物通报,2015,42(12):2407-2416.
[34]WANG Y P,WEI X Q,GUO X W,et al.Effect of the deletion of genes related to amino acid metabolism on the production of higher alcohols by Saccharomyces cerevisiae[J].Biomed Res Int,2020,2020:1-12.
[35]杨生智,沈永祥,曹亚龙,等.添加氮源对降低小曲白酒中杂醇油含量的研究[J].酿酒,2018,45(6):57-59.
[36]郭梅君,刘幼强,何松贵,等.降低米香型白酒中杂醇油含量的蒸馏中试研究[J].酿酒科技,2020(2):67-73.
[37]韩永涛.高粱酿酒过程中农药残留迁移规律及风险评估研究[D].北京:中国农业大学,2017.
[38]白爱娟.四种农产品加工过程中农药残留规律及膳食风险评估[D].长沙:湖南大学,2021.
[39]马荣山,韩营,王凤兰,等.白酒酿造过程中塑化剂来源分析[J].食品科学,2015,36(20):242-246.
[40]吴晓红,蒋彩云,李小华,等.白酒接触塑料中增塑剂迁移规律研究[J].广州化工,2015,43(1):105-107.
[41]韩燕,李蓝虹,秦德萍,等.白酒包装材料中塑化剂的迁移研究[J].应用化工,2021,50(4):1151-1154.
[42]董榕贵,张洁,杨树江,等.活性炭脱除塑化剂(DBP)对白酒品质的影响研究[J].酿酒科技,2022(3):54-57.
[43]CHOI J C,PARK S J,GOH H,et al.A study on migration of heavy metals from kitchen utensils including glassware,ceramics,enamel,earthenware and plastics[J].J Food Hyg Saf,2014,29(4):334-339.
[44]GUADAGNINO E,GRAMICCIONI L,DENARO M,et al.Co-operative study on the release of lead from crystalware[J].Packag Technol Sci,1998,11(2):45-57.
[45]王小云,曾惜,刘必衍,等.活性炭对白酒中重金属(Pb)的吸附研究[J].酿酒科技,2015(6):49-50.
[46]向春燕,田毅,盛静,等.重庆市售蒸馏白酒中甜蜜素及糖精钠使用情况分析与评价[J].酿酒科技,2021(10):81-85.
[47]王道兵.固态酿造白酒的稳定同位素特征研究及鉴真技术体系建立[D].北京:中国矿业大学,2015.
[48]刘鸿钢,梁兆銮,刘嘉飞,等.气相非靶向检测技术在鉴别固态法白酒与液态法白酒中的应用研究[J].酿酒,2021,48(5):79-82.
Food safety risk analysis and prevention advices of Baijiu in China