釀造工藝對葡萄酒中生物胺的影響

劉沛通，蔡花真，吳廣楓，*，于可濟（.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京00083；.河南質量工程職業學院，河南平頂山467000）

?

釀造工藝對葡萄酒中生物胺的影響

劉沛通1，蔡花真2，吳廣楓1，*，于可濟1
（1.中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京100083；2.河南質量工程職業學院，河南平頂山467000）

摘要：生物胺在葡萄酒等發酵食品中普遍存在，含量過高時對葡萄酒品質及安全性有不良作用。酒中生物胺的種類及含量取決于釀酒葡萄和釀酒工藝，綜述了抽汁處理、浸漬處理、酒帽管理、酵母及乳酸菌等釀酒工藝對葡萄酒中生物胺的影響，對實際生產中葡萄酒的優質安全釀造提供一定的理論依據。

關鍵詞：生物胺；葡萄酒；釀造工藝

1　葡萄與葡萄酒中的生物胺

生物胺（biogenic amines）是一類分子量較低的含氮化合物，在葡萄酒等發酵食品中普遍存在，由微生物對相應氨基酸的脫羧作用或氨基酸轉氨酶對醛酮的轉氨作用產生，部分生物胺也可由水果、蔬菜、魚等非發酵食品內源性生成［1-2］。

葡萄果實和葡萄酒中均有生物胺的檢出。大量研究表明葡萄果實中存在腐胺、亞精胺、尸胺、乙醇胺、組胺和羥色胺等多種生物胺，其中生物胺的種類和含量受品種、產地、年份、氣候、土壤、栽培處理、品種及成熟度等因素影響［3-13］。

葡萄酒中也存在著多種生物胺，部分來自葡萄果實，部分由發酵產生。Soufleros、Manfroi等分別在酒精發酵階段檢測出組胺、酪胺、亞精胺的生成，研究發現釀酒酵母可顯著提高酒中的生物胺含量［4，14］。更多學者認為葡萄酒中生物胺的主要來源是蘋乳發酵。蘋乳發酵過程中，葡萄酒中的生物胺前體氨基酸減少，組胺、腐胺等生物胺的含量顯著升高［6，15-16］。蘋乳發酵過程中生物胺主要由乳酸菌的脫羧作用產生，但也不排除其他微生物污染導致生物胺含量升高［6，17］。含酒腳的葡萄酒中生物胺含量較高，這是由于酒腳中的酵母發生自溶釋放游離氨基酸和多肽，提高了生物胺前體物質的數量，繼而被乳酸菌水解或脫羧生成生物胺［12］。發酵過程中的其他因素如酒的pH、二氧化硫添加量、澄清劑的使用以及木桶陳釀的時間等，都對葡萄酒中生物胺的種類及含量有一定影響［18-20］。發酵結束后的葡萄酒中存在多種生物胺，其中腐胺、酪胺、組胺是主要的生物胺［15-16，21-22］。

低含量的生物胺是生物體許多生理功能所必須的，但當人體對生物胺的攝入超過一定量時，會引發如惡心、呼吸困難等過敏性失調癥狀［1，23］。由于生物胺的生理功能和毒理學性質，其在食品中的存在構成了潛在的公共健康隱患，故對其控制就顯得格外重要。FDA規定食品中的組胺不能超過500 mg/kg，而在酒精飲料中，各國對葡萄酒中組胺的規定范圍如下：德國不超過2 mg/L，比利時不超過5 mg/L～6 mg/L，法國不超過8 mg/L，瑞士不超過10 mg/L［12，24-25］。

2　釀造工藝對葡萄酒中生物胺的影響

葡萄酒中的生物胺大部分是在發酵過程中產生的，不同的釀造工藝（圖1）會影響葡萄酒中酚類物質、含氮化合物、多糖等物質的含量，繼而對酒中生物胺的種類及含量造成影響，故選擇合適的釀造工藝至關重要［12，26］。

圖1　發酵工藝流程圖Fig.1 Enological process of wine

2.1抽汁處理

抽汁處理（Juice Run-off，也稱Saignée）是指在葡萄酒發酵前抽取一部分葡萄汁以增加皮汁比的工藝。由于葡萄酒中的花色苷、單寧及部分含氮化合物等物質多在皮籽中存在，故該工藝可以提高葡萄汁中這些物質的浸出率，增加其在成酒中的含量［26］。Zamora等研究了抽汁和葡萄酒中酚類物質含量的關系，通過對9個品種葡萄的檢測分析，發現陳釀約4個月后葡萄酒中類黃酮和花色苷含量的規律為：10%抽汁＞未抽汁＞10%添汁［27］。抽汁增加“黑比諾”、“西拉”葡萄酒中的酚類物質含量［26，28］。有研究表明，酚類物質可抑制氨基酸脫羧酶的活性，從而減少葡萄酒中生物胺的生成［12，29-30］。Gawel等研究發現抽汁處理可改變葡萄汁中氨基酸的含量，進而影響葡萄酒中的生物胺含量［28］。

2.2浸漬處理

釀酒過程中葡萄皮的浸漬有利于葡萄中如酚類物質、氨基酸和多糖等成分的浸提。葡萄皮浸漬工藝廣泛地應用于紅酒生產中，其中包括冷浸漬（酒精發酵前的低溫浸漬）、帶皮發酵（普通浸漬）和酒精發酵結束之后的后浸漬。碳浸漬和熱浸漬等也是常見的浸漬工藝。冷浸漬處理是指在酒精發酵前將葡萄汁在低溫下（5℃～15℃）浸漬若干天（4 d～10 d），以提升葡萄汁中香氣物質和酚類物質等的含量［31］。大量研究表明冷浸漬可減少葡萄酒的氧化水平，增加酒中多酚和花色苷的含量［32-33］。

酒中生物胺的含量主要取決于前體氨基酸的含量。通常情況下，游離氨基酸含量的增加會導致生物胺含量上升［10］。氨基酸在皮、肉和籽中的分布與葡萄園管理、風土和品種有關。有研究發現“赤霞珠”葡萄果實15%～23%的氨基酸在果皮中，約77%的氨基酸在果肉中，8.5%的氨基酸在果籽中［34］。葡萄果皮和果籽中存在較多氨基酸，因而延長葡萄汁及葡萄酒與果皮的接觸可增加酒中氨基酸的含量。浸漬工藝的結果就是從葡萄皮和籽中浸出氨基酸，或通過蛋白質水解及乳酸菌蛋白酶對酵母菌體的分解釋放出氨基酸。Guitert等研究發現浸漬工藝可顯著提高“霞多麗”葡萄酒中絲氨酸、甘氨酸、組氨酸和丙氨酸的含量，并可通過這些氨基酸的含量判別葡萄酒是否進行過該工藝處理［35］。葡萄皮浸漬工藝與酒中生物胺含量之間的關系曾有不同的報道。Soleas等發現浸漬時間與生物胺含量之間沒有聯系，但其他學者發現浸漬過程對酒中的生物胺含量有重要影響，時間越長生物胺含量越高［36］。Martín-álvarez等認為葡萄中添加蛋白水解酶并不會增加酒中的生物胺含量，其他釀造工藝如熱浸漬、誘導還原發酵等可使生物胺含量升高［37］。Smit等研究發現，酒精發酵前冷浸漬處理的葡萄酒中氨基酸和生物胺含量較高，但蘋果酸-乳酸發酵結束的葡萄酒中生物胺含量最低，冷浸漬可抑制葡萄酒中生物胺的生成［12］。

2.3酒帽管理

帶皮發酵中，二氧化碳生成導致葡萄固形物上升至發酵罐頂部形成酒帽。酒帽的形成會使發酵罐內部溫度不均勻，酒帽附近溫度升高，同時果皮和果籽與葡萄汁的接觸變少，不利于發酵的進行，故發酵過程中要進行果皮和果汁之間的接觸混合。常見的混合方式有兩種：將果皮壓到葡萄汁表面下，俗稱“壓帽”（punch-down）；或者把葡萄汁泵到發酵罐頂部進行淋汁，俗稱“淋帽”（pump-over）。Fischer等分析了不同酒帽管理對包括“黑比諾”在內的3個品種葡萄酒中酚類物質含量的影響，結果表明酒帽管理可增加葡萄酒中酚類物質的種類，壓帽處理的葡萄酒中浸出量比淋帽更多［38］。Marais的研究表明壓帽處理的葡萄酒中總酚含量高于淋帽處理［39-40］。酚類物質含量的增加可抑制葡萄酒中生物胺的產生。酒帽管理增加了葡萄汁與果皮之間的接觸，提高了果皮中酚類物質、含氮化合物等的浸出量，進而影響葡萄酒中生物胺的生成。

2.4酵母的種類

在葡萄酒的發酵過程中，除了釀酒酵母Saccha romyces cerevisiae外，還有許多其他酵母生長繁殖。葡萄酒中的生物胺一部分是由酵母菌在酒精發酵過程中產生的，不同酵母菌種對葡萄酒中生物胺的含量有一定影響［41］。Martín-álvarez等研究表明葡萄酒中的生物胺種類及含量與酵母的種類有關，酵母脫羧酶的活性很大程度上取決于菌種［37］。Manfroi等研究了“美樂”葡萄酒酒精發酵和蘋果酸-乳酸發酵過程中生物胺的變化，結果表明酵母顯著影響葡萄酒中亞精胺的含量，Saccharomyces cerevisiae酵母發酵的葡萄酒中亞精胺含量顯著高于Saccharomyces bayanus發酵的葡萄酒，同時也檢測到不同酵母發酵的葡萄酒的酒精度、總酸和揮發酸以及感官品質等方面有顯著差異［14］。Caruso等研究發現Saccharomyces cerevisiae等5個不同種的50株酵母菌在葡萄酒發酵過程中都能產生甲胺和胍丁胺，大部分酵母菌產生生物胺的總量低于10 mg/L，酵母菌的選擇對葡萄酒品質有重要影響，而生物胺的產生量即可作為選擇酵母菌的標準之一［42］。

酒精發酵結束后，葡萄酒中存在大量酒腳，其中含有大量酵母菌體，如不及時從酒中分離，菌體會發生自溶釋放大量氨基酸，其他微生物進行氨基酸脫羧作用會產生生物胺，這是酵母菌對葡萄酒中生物胺的另一方面影響［17］。Bauza等發現帶酒腳進行蘋果酸-乳酸發酵的葡萄酒中會有更高含量的酪胺和腐胺生成［7］。

2.5乳酸菌的添加

乳酸菌（Lactic acid bacteria，LAB）是一類能利用可發酵糖產生乳酸的細菌，存在于葡萄汁和葡萄酒中，主要屬于乳桿菌科（Lactobacillaceae）和鏈球菌科（Streptococcaceae）的4個屬［43］。乳酸菌的主要作用是在酒精發酵結束后，將葡萄酒中的蘋果酸分解為乳酸和二氧化碳，達到葡萄酒降酸的目的。蘋果酸-乳酸發酵中產生的生物胺，主要由乳酸菌通過氨基酸脫羧酶對葡萄酒中的氨基酸脫羧產生［25，44］。Manfroi等研究了分別用Lactobacillus plantarum、Oenococcus oeni進行蘋果酸-乳酸發酵和自然啟動蘋乳發酵的酒樣，發現乳酸菌的種類顯著影響蘋乳發酵中羥色胺含量及生物胺總量，用L. plantarum發酵的酒樣中羥色胺顯著高于其他樣品［14］。與此不同的是，Martín-álvarez等研究發現相較自然啟動蘋乳發酵，接種乳酸菌啟動蘋乳發酵可降低葡萄酒中的生物胺含量，可能是因為接種的乳酸菌抑制了葡萄酒中自帶乳酸菌的繁殖，或是降低了其他雜菌的生物胺生成量［37］。Polo等研究發現乳酸菌類型是影響葡萄酒中生物胺含量的主要因素，使用商業菌株啟動蘋乳發酵可減少生物胺的產生，但并不能抑制野生細菌的繁殖增長［45］。Garciía-Ruiz等合成生物相容性的銀納米離子，以控制葡萄酒中的乳酸菌，減少其生物胺的產生［46］。近期研究表明，部分乳酸菌含有胺降解酶，可降解組胺、酪胺、腐胺等生物胺［29，47］。篩選低產生物胺甚至可降解生物胺的乳酸菌，對于葡萄酒的安全釀造具有重要意義。

2.6其他影響因素

葡萄酒中生物胺的種類和含量還受發酵溫度、浸漬時間、二氧化硫添加量、pH、酒精度、溶氧量等的影響。其中二氧化硫含量、pH、酒精度和溶氧量等可通過調控乳酸菌的生長繁殖來影響葡萄酒中的生物胺。發酵溫度一方面調控乳酸菌的生長，另一方面影響葡萄酒中含氮化合物的浸出量。葡萄酒在陳釀和瓶儲過程中也會產生生物胺。Landete等在瓶儲6個月的葡萄酒中檢測到組胺含量有所上升，這可能是葡萄酒帶酒腳儲藏造成的［25］。

3　葡萄酒中生物胺的控制

葡萄酒中生物胺主要來源于發酵過程，選擇適當的釀造工藝對于保證葡萄酒的安全性十分重要。影響生物胺含量的因素主要是前體氨基酸及釀酒微生物，在釀酒過程中可通過控制影響葡萄酒中前體氨基酸的抽汁處理、浸漬、酒帽管理，以及葡萄酒發酵過程中主要的微生物釀酒酵母及乳酸菌來調控葡萄酒中的生物胺含量及種類。同時，抽汁、浸漬等工藝還可對葡萄酒中的酚類物質含量產生影響，進而影響葡萄酒中生物胺的生成。實際生產中，選擇品質優良、衛生狀況好的葡萄原料，輔之以適當的釀造工藝，可減少葡萄酒中生物胺的產生。

參考文獻：

［1］Zhijun L，Yongning W，Gong Z，et al. A survey of biogenic amines in Chinese red wines［J］. Food Chemistry，2007，105（4）：1530-1535

［2］?nal A. A review：Current analytical methods for the determination of biogenic amines in foods［J］. Food Chemistry，2007，103：1475-1486

［3］Beneduce L，Romano A，Capozzi V，et al. Biogenic amine in wines ［J］. Annals of microbiology，2010，60（4）：573-578

［4］Soufleros E H，Bouloumpasi E，Zotou A，et al. Determination of biogenic amines in Greek wines by HPLC and ultraviolet detection after dansylation and examination of factors affecting their presence and concentration［J］. Food Chemistry，2007，101（2）：704-716

［5］Smit I，Pfliehinger M，Binner A，et al. Nitrogen fertilisation increases biogenic amines and amino acid concentrations in Vitis vinifera var. Riesling musts and wines［J］. Journal of the science of food and agriculture，2014，94（10）：2064-2072

［6］Del Prete V，Costantini A，Cecchini F，et al. Occurrence of biogenic amines in wine：The role of grapes［J］. Food Chemistry，2009，112（2）：474-481

［7］Bauza T，Kelly M T，Blaise A. Study of polyamines and their precursor amino acids in Grenache noir and Syrah grapes and wine of the Rhone Valley［J］. Food Chemistry，2007，105：405-413

［8］Bover-Cid S，Iquierdo-Pulido M，Mariné-Font A，et al. Biogenic mono-，di- and polyamine contents in Spanish wines and influence of a limited irrigation［J］. Food Chemistry，2006，96（1）：43-47

［9］Ko?merl T，?uc ur S，Prosen H. Biogenic amines in red wine- The impact of technological processing of grape and wine［J］. Acta agriculturae Slovenica，2013，101（2）：249-261

［10］Herbert P，Cabrita M J，Ratola N，et al. Free amino acids and biogenic amines in wines and musts from the Alentejo region：Evolution of amines during alcoholic fermentation and relationship with variety，sub-region and vintage［J］. Journal of Food Engineering，2005，66（3）：315-322

［11］Cecchini F，Morassut M. Effect of grape storage time on biogenic amines content in must［J］. Food Chemistry，2010，123（2）：263-268

［12］Smit A Y，du Toit W J，Stander M，et al. Evaluating the influence of maceration practices on biogenic amine formation in wine［J］. LWT-Food Science and Technology，2013，53（1）：297-307

［13］孔維府，范春艷，張翛翰，等.論葡萄酒中生物胺生成的影響因素及其檢測方法［J］.中國釀造，2010（6）：13-16

［14］Manfroi L，Silva P H A，Rizzon L A，et al. Influence of alcoholic and malolactic starter cultures on bioactive amines in Merlot wines［J］. Food Chemistry，2009，116（1）：208-213

［15］García-Marino M，Trigueros á，Escribano-Bailón T. Influence of oenological practices on the formation of biogenic amines in quality red wines［J］. Journal of Food Composition and Analysis，2010，23 （5）：455-462

［16］Izquierdo Ca?as P M，García Romero E，Gómez Alonso S，et al. Amino acids and biogenic amines during spontaneous malolactic fermentation in Tempranillo red wines［J］. Journal of Food Composition and Analysis，2008，21（8）：731-735

［17］Lonvaud-Funel A. Biogenic amines in wines：role of lactic acid bacteria［J］. FEMS Microbiology Letters，2001，199（1）：9-13

［18］Martuscelli M，Arfelli G，Manetta A C，et al. Biogenic amines content as a measure of the quality of wines of Abruzzo（Italy）［J］. Food chemistry，2013，140（3）：590-597

［19］Alcaide-Hidalgo J M，Moreno-Arribas M V，MartiN-Alvarez P J，et al. Influence of malolactic fermentation，post fermentative treatments and ageing with lees on nitrogen compounds of red wines［J］. Food Chemistry，2007，103（2）：572-581

［20］Marques A P，Leit?o M C，Rom?o M V S. Biogenic amines in wines-Influence of oenological factors［J］. Food Chemistry，2008，107（2）：853-860

［21］Proestos C，Loukatos P，Komaitis M. Determination of biogenic amines in wines by HPLC with precolumn dansylation and fluorimetric detection［J］. Food Chemistry，2008，106（3）：1218-1224

［22］Henríquez-Aedo K，Vega M，Prieto-Rodríguez S，et al. Evaluation of biogenic amines content in chilean reserve varietal wines［J］. Food and Chemical Toxicology，2012，50（8）：2742-2750

［23］Zhai H，Yang X，Li L，et al. Biogenic amines in commercial fish and fish products sold in southern China［J］. Food Control，2012，25（1）：303-308

［24］Tang T，Qian K，Shi T，et al. Monitoring the contents of biogenic amines in sufu by HPLC with SPE and pre-column derivatization［J］. Food Control，2011，22（8）：1203-1208

［25］Landete J M，Ferrer S，Polo L，et al. Biogenic amines in wines from three spanish regions［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2005，53（4）：1119-1124

［26］Sacchi K L，Bisson L F，Adams D O. A review of the effect of winemaking techniques on phenolic extraction in red wines［J］. American Journal of Enology and Viticulture，2005，56（3）：197-206

［27］Zamora F，Luengo G，Margalef P. Effect of drawing off on colour and phenolic compounds composition of red wine［J］. Revista espa?ola de ciencia y tecnología de alimentos，1994，34（6）：663-671

［28］Gawel R，Iland P G，Leske P A，et al. Compositional and sensory differences in Syrah wines following juice runoff prior to fermentation ［J］. Journal of Wine Research，2001，12（1）：5-18

［29］Callejón S，Sendra R，Ferrer S，et al. Identification of a novel enzymatic activity from lactic acid bacteria able to degrade biogenic amines in wine［J］. Applied microbiology and biotechnology，2014，98（1）：185-198

［30］Kushnereva E V. Formation of biogenic amines in wine production ［J］. Applied Biochemistry and Microbiology，2015，51（1）：108-112

［31］Cai J，Zhu B，Wang Y，et al. Influence of pre-fermentation cold maceration treatment on aroma compounds of Cabernet Sauvignon wines fermentedin different industrial scale fermenters［J］. Food Chemistry，2014，154：217-229

［32］Ortega-Heras M，Pérez-Magari?o S，González-Sanjosé M L. Comparative study of the use of maceration enzymes and cold pre-fermentative maceration on phenolic and anthocyanic composition and colour of a Mencía red wine［J］. LWT-Food Science and Technology，2012，48（1）：1-8

［33］De Santis D，Frangipane M T. Effect of prefermentation cold maceration on the aroma and phenolic profiles of a Merlot red wine［J］. I-talian Journal of Food Science，2010，22（1）：47-53

［34］Stines A P，Grubb J，Gockowiak H，et al. Proline and arginine accumulation in developing berries of Vitis vinifera L in Australian vineyards：Influence of vine cultivar，berry maturity and tissue type［J］. Australian Journal of Grape and Wine Research，2000，6（2）：150-158

［35］Guitart A，Hernandez-Orte P，Cacho J. Effects of maceration on the amino acid content of Chardonnay musts and wines［J］. VITISGEILWEILERHOF-，1997，36：43-48

［36］Soleas G J，Carey M，Goldberg D M. Method development and cultivar-related differences of nine biogenic amines in Ontario wines［J］. Food Chemistry，1999，64（1）：49-58

［37］Martín-álvarez P J，Marcobal á，Polo C，et al. Influence of technological practices on biogenic amine contents in red wines［J］. European Food Research and Technology，2006，222（3/4）：420-424

［38］Fischer U，Strasser M，Gutzler K. Impact of fermentation technology on the phenolic and volatile composition of German red wines［J］. International Journal of Food Science and Technology，2000，35（1）：81-94

［39］Marais J. Effect of different wine-making techniques on the composition and quality of Pinotage wine.I. Low-temperature skin contact prior to fermentation［J］. South African Journal for Enology and Viticulture，2003，24（2）：70-75

［40］Marais J. Effect of different wine-making techniques on the composition and quality of Pinotage wine. II. Juice/skin mixing practices ［J］. South African Journal for Enology and Viticulture，2003，24（2）：76-79

［41］Torrea D，Ancín C. Content of biogenic amines in a Chardonnay wine obtained through spontaneous and inoculated fermentation［J］. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2002，50（17）：4895-4899

［42］Caruso M，Fiore C，Contursi M，et al. Formation of biogenic amines as criteria for the selection of wine yeasts［J］. World Journal of Microbiology and Biotechnology，2002，18（2）：159-163

［43］李華，王華，袁春龍，等.葡萄酒工藝學［M］.北京：科學出版社，2007 ［44］Fátima Pérez-Martín，Susana Sese?a，Pedro Miguel Izquierdo，et al. Are Enterococcus populations present during malolactic fermentation of red wine safe？［J］.Food Microbiology，2014，42：95-101

［45］Polo L，Ferrer S，Pe?a-Gallego A，et al. Biogenic amine synthesis in high quality Tempranillo wines. Relationship with lactic acid bacteria and vinification conditions［J］. Annals of microbiology，2011，61 （1）：191-198

［46］García-Ruiz A，Crespo J，López-de-Luzuriaga J M，et al. Novel biocompatible silver nanoparticles for controlling the growth of lactic acid bacteria and acetic acid bacteria in wines［J］. Food Control，2015，50：613-619

［47］García-Ruiz A，González-Rompinelli E M，Bartolomé B，et al. Potential of wine-associated lactic acid bacteria to degrade biogenic amines［J］. International journal of food microbiology，2011，148（2）：115-120

The Effects of Enological Managements on Biogenic Amines in Wines

LIU Pei-tong1，CAI Hua-zhen2，WU Guang-feng1，*，YU Ke-ji1
（1. College of Food Science & Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China；2. Henan Quality Polytechnic，Pingdingshan 467000，Henan，China）

Abstract：Biogenic amines have negative effect on the quality and safety of wines. Their contents in wines are influenced by grape and enological managements. The effects of juice-off treatment，cold maceration，cap management，yeast and lactic acid bacteria on biogenic amines in wines were summarized in this article.

Key words：biogenic amine；wine；enological management

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.09.051

作者簡介：劉沛通（1991—），女（漢），博士研究生，研究方向：食品生物技術。

*通信作者：吳廣楓（1974—），女，副教授，博士，研究方向：營養與食品安全。

收稿日期：2015-05-29