白酒中生物活性物質脂肽類化合物的鑒定及其功能的研究 徐岩* 張榮 吳群 郅岩
食品科學與技術國家重點實驗室，教育部工業生物技術重點實驗室，
生物工程學院，食品安全和營養的協同創新中心，江南大學，
蠡湖大道1800號，江蘇無錫214122
摘要：白酒是中國獨特的微生物固態釀造與蒸餾的產物，白酒風味是決定其品質的重要特征。江南大學在白酒中首次發現了不揮發性脂肽類化合物。該類化合物對白酒的風味、生物活性功能都具有重要作用。本文圍繞脂肽類化合物的發現、鑒定及其功能進行了綜述。
關鍵詞：脂肽類化合物；非揮發性成分；揮發性；白酒；生物活性
Characterization of lichenysin in Chinese distilled spirits asa novel nonvolatile compound affecting aroma volatility
XU Yan*,ZHANG Rong，WU Qun，ZHI Yan
State Key Laboratory of Food Science and Technology,The Key Laboratory of Industrial
Biotechnology,Ministry of Education,School of Biotechnology,Synergetic Innovation
Center of Food Safety and Nutrition,Jiangnan University,
1800 Lihu Avenue,Wuxi,Jiang Su,214122,China
Abstract：Nonvolatile components influence overall flavor volatility and perception in alcoholic beverages.However,little information has been reported about the nonvolatile compounds in Chinese distilled spirits.For the first time,Researchers in Jiangnan University isolated and identified cyclic lipopeptides as novel nonvolatile compounds in Chinese liquors.They could be selectively affected aroma volatility in Chinese liquors,and are important bioactive compounds in food and pharmaceutical area.
Key Words：aroma volatility;bioactive;Chinese liquor;lipopeptide;nonvolatile compound
1前言
白酒是中國獨特的微生物固態釀造與蒸餾的產物，白酒風味是決定其品質的重要特征。鑒於其屬於蒸餾酒的特點，目前對白酒揮發性物質研究的報道非常多。例如，2006年采用GC-O結合MS方法在濃香型五糧液和劍南春白酒中鑒定了132種風味物質[1]，2007年采用二維GC飛行質譜分析在茅台酒中發現了528種揮發性物質[2]。隨著技術的進步，在白酒中發現的揮發性物質甚至達到1000種以上，包括醇類、醛類、酮類、醚類、酸類、酯類、縮醛類、硫化物類、吡嗪類、吡啶類、呋喃類、酚類、芳香族類、內酯類化合物以及其他化合物。這些化合物中有很多對白酒的風味產生了重要的貢獻。
然而，鑒於蒸餾酒的工藝特點，常規認為白酒中不應該含有非揮發性物質。因此，對於其非揮發性物質組成的研究尚屬空白。但是，與國外液態蒸餾酒不同，中國白酒屬於固態蒸餾酒，固態蒸餾的方式使得白酒中必然存在一定的非揮發性物質。它們的存在對於白酒的風格特征產生了重要的作用：第一、潛在的重要呈味物質，構成了白酒口感的豐富性和複雜性；第二、與揮發性物質產生相互作用，調節揮發性物質的揮發性能，改變並協調白酒的香氣結構，如對放香強度與香氣持久性產生調節作用；第三、獨特和重要的生物活性功能和效果。
釀造食品（包括釀造酒）中的不揮發性物質如有機酸、糖、氨基酸、肽等，對於食品的風格特征具有重要作用，其一就是與揮發性物質產生相互作用，調節揮發性物質的揮發性能，改變並協調白酒的香氣結構，如對放香強度與香氣持久性產生調節作用。例如，膠體中的β-環糊精[3]、葡萄酒中的酚類化合物[4]等都具有該功能。其中，葡萄酒中的酚酸類化合物，這類化合物主要來源於葡萄酒的貯存過程。橡木塞所帶來的酚類化合物[5]，這類化合物對酒中的長鏈乙酯、苯環類化合物表現出明顯的吸附作用，從而對香氣感官產生重要影響。
除香氣特征外，白酒中的生物活性物質及健康因子也漸受關注。相比於蒸餾酒，釀造酒中的生物活性物質研究較為深入。例如，葡萄酒中發現的被認為是氧自由基的克星的多酚類化合物以及白藜蘆醇[6,7]；啤酒中的具有防治動脈硬化和心髒病、抑製癌症和抗衰老功能的異α-酸、黃酮類、多酚類化合物以及氨基酸、維生素等[8]；黃酒中的各種肽、氨基酸等。白酒作為蒸餾酒，其生物活性物質的研究目前仍然集中於揮發性物質方麵[9]。在前期“中國白酒169計劃”研究工作的基礎上，江南大學課題組在白酒中發現了多種具有生物活性功能的物質，如吡嗪、萜烯、酚類物質等。四甲基吡嗪是從傳統中藥傘形科藻本屬植物川芎（Ligusticum wallichii Franch）中分離出來的一種活性成分，已經被廣泛的應用到心髒血管（cardiovascular）和腦血管（cerebrovascular）疾病的治療中[10]。它能增加腦血管的血流量，減少腦缺血性疾病的發作。國際上最近的研究表明，四甲基吡嗪對中樞神經有一個影響，即能改善學習的障礙。四甲基吡嗪還可防止由無水乙醇引起的胃黏膜損傷、由無水乙醇引起的腎中毒、由硫代乙酰胺引起的急性肝中毒，並能降低腦萎縮的傷害。萜烯類化合物普遍具有較高的抑菌活性和抗凝血性。然而，白酒中不揮發性生物活性物質目前仍然屬於空白，因此，有必要開展白酒中不揮發生物活性物質的相關研究，從而實現對白酒健康作用更完整的闡釋。
由於白酒固態蒸餾的特點，白酒非揮發性物質的含量非常低，並且相比於揮發性物質，非揮發性物質的分析無論在提取以及定性與定量等方麵都存在一定的困難。江南大學在建立白酒非揮發性物質分析技術的過程中，發現了一類微量的非揮發性物質。深入研究發現該物質是由七肽和脂肪酸以內酯鍵結合形成的環狀脂肽類化合物。應用HS-SPME-GC-MS和NMR等方法發現其與白酒中風味化合物之間存在著獨特的相互作用關係，對白酒風味有重要作用。同時，脂肽類化合物作為一種天然活性物質，其潛在的生物活性功能對白酒健康作用意義重大。
本文介紹了白酒中脂肽類化合物的發現及其對白酒風味的作用機製，綜述了其生物活性功能，以共同探討中國白酒中非揮發性物質及其生物活性功能。
2白酒中脂肽類化合物的發現
在最近的研究中，江南大學采用HPLC/Q-TOF MS的方法從多種中國白酒中分離得到一種非揮發性物質，結合NMR數據確定該非揮發性成分為環脂肽類化合物地衣素。進一步的研究表明，地衣素是Bacillus lichenyformis利用高粱原料合成並可能通過固態蒸餾帶入中國白酒中。在檢測的酒樣中，董酒中地衣素的含量最高，達到了112μg/L。采用製備液相對白酒中其他類的脂肽類化合物進行提取鑒定，發現了其他類脂肽類化合物，包括fengycin，surfactin，bacyllomycin。它們與地衣素具有類似的化學結構，主要在於氨基酸組成的差異。
3其他釀造食品中的脂肽類化合物
Cho等人從韓國發酵調味料kanjang中分離出一株能夠抑製產黃曲黴毒素黴菌生長的Bacillus pumilus HY1，MALDI-TOF MS檢測到該菌株能夠產生相對分子質量為1043、1057、1071的脂肽化合物iturin，從而抑製發酵豆製品中的產黃曲黴毒素汙染菌Aspergillus flavus和Aspergillus parasiticus[11]。Kim等人從土壤中分離得到一株能夠產surfactin、fengycin和iturinA的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis CMB32，該菌株對因Colletotrichum gloeosporioides引起的棉花炭疽病有潛在的生物防治功能[12]。Ph.Jacques等人采用分子生物學快速PCR鑒定的方法從非洲的發酵食品中分離到了產surfactin的芽孢杆菌，並提出食品中存在的天然濃度的surfactin低毒性且對人體無害[13]。Compaoré等人從非洲的發酵食品中分離到一株芽孢杆菌Bacillus subtilis subsp.Subtilis H4，經UPLC/TOFMS鑒定該菌株能同時產生surfactin和一種新型bacteriocin，以抑製因單核李斯特菌引起的食品腐敗[14]。Kong等人從海洋中分離得到一株產抗菌活性物質的Bacillus megaterium，用於預防花生貯藏過程中的黴菌汙染[15]。此外，芽孢杆菌作為根際微生物能夠刺激植物生長，抑製植物病原微生物生長的機理也逐漸清晰，其主要原因在於芽孢杆菌能夠產生包括surfactin、lichenysin、fengycin、iturin在內的多種環狀脂肽化合物，並在植物根際形成biofilm，作為天然壁壘有效阻止病原微生物的入侵，保障植物健康生長[16]。