19世纪70年代，酒类中氨基甲酸乙酯(简称EC，具有潜在的致癌性)的可能来源成为人们关注的热点。氨基甲酸乙酯又称为尿烷(图2-10，化学式为NH₂COOCH₂CH₃，是一种天然存在于发酵食品、饮料、酒类等中的化合物。最近，作为微生物防腐剂用于微甜或甜酒类食品的焦碳酸二乙酯(图2-11)引起了人们的广泛关注。因为人们发现它能缓慢地与酒类中的氨类物质起反应，主要生成EC，同时也产生乙醇和二氧化碳。19世纪70年代中期，酒类中EC的其他天然来源也被证实。几种EC前体可以在酒类发酵(如图2-12尿素)和乳酸发酵(如瓜氨酸磷酸盐和氨基甲酸磷酸盐)过程中产生。这有助于揭示酵母和乳酸菌产生EC的生化机制。

如今，人们已经在很多酒精饮料中检出EC，一些国家如加拿大、巴西、美国和其他的一些国家已经设立了明确的EC限量标准，来提高酒类饮料的质量安全。1985年，加拿大率先对饮料中EC的最大允许含量进行了规定即酒类不超过30ug/L，加强葡萄酒不超过100ug/L,蒸馏酒、白兰地、威士忌不超过150ug/L,水果白兰地、香甜酒、利口酒不超过400ug/L。捷克共和国对酒类生产规定与加拿大政府相似。在法国，EC在蒸馏酒中的最大值被设定为150ug/L，水果白兰地中的最大值为1000ug/L。在德国，水果白兰地限值为800ug/L。韩国只规定了葡萄酒中EC的最大允许残留水平：即＜30ug/kg[13]。

1988年美国食品药品监督管理局接受了由美国葡萄酒商会支持，由该国最大的酒类生产商提议的一项减少酒类中EC含量的规定：即1988年之后的餐酒(占总酒类的比例不到14％)中EC含量的平均值不超过15ug/L。1989年之后的餐后甜酒(占比超过14％)中EC的浓度的平均值不得超过60ug/L。

我们每天所摄入的食物中有很多都含有EC。如面包、酸奶、豆汁、醋、酒精饮料、奶酪等。而先前的对发酵食品，酒精饮料中EC含量水平及危险性评估主要聚焦于西方食品。对东方的发酵食品和酒精饮料中EC的含量，我们却知之甚少。然而东方入口其实占世界人口的绝大多数，而中国每年都会生产消费大量的发酵食品和饮料。例如， 2009年，中国生产了大约706万吨白酒和96万吨葡萄洒。而来自中国浙江的酒精饮料中EC的浓度范围为2～515ug/kg。其中，米酒中含量水平约为160ug,/kg，白酒为72ug/kg，葡萄酒为16ug/kg，啤酒为2ug/kg。由于我们每天摄入大量酒类饮品，所以酒类是中国人膳食中EC的主要来源。因此，需要进一步详细调查每日中国人从酒类饮料中摄入的EC水平，并采取措施减少EC的含量。

(1)氨基甲酸乙酉旨的危害

EC对实验动物(如大鼠、小鼠、仓鼠及猴子)具有基因毒性和致癌性。世界卫生组织国际癌症研究机构，已经将EC划归为2A类致癌物质，预示其对人体有潜在的致癌风险。最近有越来越多的研究证实，EC对生物的毒性与其对细胞造成的氧化伤害有关。例如，Chun等指出人类过于频繁的接触EC,可能导致细胞内活性氧ROS的过度增殖，从而打破细胞内的氧化还原平衡，造成细胞的过度氧化。EC的致癌性与其环氧化代谢后生成乙烯基氨基甲酸酯有关。其代谢产物可以与DNA结合，并进一步诱发肺部、肝部、乳腺部位突变。

联合国粮农组织和世界卫生组织下的食品添加剂专家委员会预测，基准剂量下的EC引发小鼠肺肿瘤的关键节点是每天摄入0.3mg/kg(体重)的EC。而人们日常由食物摄入的EC平均值(不包含酒类饮料)约为每天15ng/kg(体重)。如果包含酒精饮料，每天的摄入值将达到大约80ng/kg(体重)。由此可见，EC对我们的潜在危害不容忽视。

(2)氨基甲酸乙酯的形成

酒精饮料中氨基甲酸乙酯的形成与乙醇，氮化合物(如尿素，图2-13氨甲酰磷酸)和氰化物有关。在之前的研究中，人们已经提出酒类中氨基甲酸乙酯的形成主要是由于乙醇、含氮化合物(如氨甲酰磷酸)和氰化物的反应。这些主要的EC前体是酿酒酵母精氨酸代谢或发酵过程中乳酸菌代谢的产物。然而，也有研究者发现了氨基甲酸乙酯的其他形成途径。而究竟是哪一种反应占主要地位取决于原材料中存在的前体物质的类型。后来的一些研究，将EC的形成与酒中高浓度的尿素联系起来。这个发现是由于葡萄酒中精氨酸的存在，精氨酸(图2-14)可以在酒类发酵过程中被微生物代谢为尿素，已有研究证实，在朗姆酒的生产中，EC的形成是乙醇与尿素反应的结果。Andrade-Sobrinho等做了一项相关的研究，测得朗姆酒样品中的尿素以微克级存在。但长期储存以后，酒中尿素水平依然保持在此级别左右，说明酒中尿素与乙醇的反应速率应该是极其缓慢的。此外，乳酸菌也可以将精氨酸代谢为瓜氨酸(图2-15)。瓜氨酸不是构成人体蛋白的必需氨基酸，但它可以和乙醇反应生成污染物EC。

图2-13 氨甲酸磷酸的结构式

图2-14 精氨酸的结构式

图2-15 瓜氨酸的结构式

EC来源的另一个可能途径是在酒精饮料的生产中，酿酒酵母通过生化反应合成氨甲酰磷酸，氨甲酰磷酸再与乙醇反应。此外，农业生产上用的大多数化肥含有氮元素，它们可以增加酒精饮料中尿素的浓度。甘蔗汁发酵过程中，EC的形成可能与酒类中EC的形成途径相同。然而，此过程形成的EC几乎全部聚集于酒渣中，因为EC的沸点(182～185℃)高于蒸馏时所用的温度。

其他蒸馏酒中EC的形成途径也被提出：如在铜离子催化下，乙醇与蛋白质的反应和尿素热降解后释放的氰酸。但这些路径还没有被实验证实。另一方面，氰酸盐(NCO-)及其异构体(OCN-)也是甘蔗酒中的主要前体物质。这些前体物质是由酶促反应和氰苷的热分裂形成，比如，果核中的苦杏仁普0甘蔗被归类为生氰作物，但是其氰化物的来源仍然未知。有研究者提出氰化物参与EC形成的两个途径，第一个途径是基于氰化物与Cu²⁺干的络合反应，接着被氧化为乙二氰(CN)₂，第二条途径是基于紫外灯下不饱和化合物的自动氧化，其导致了自由基的形成，也催化了氰化物的氧化反应。

(3)氨基甲酸乙酯的控制与预防

如今降低酒类饮料中EC浓度的有效方法可以分为物理、化学、酶促、代谢途径。代谢工程科学技术已经提出了抑制尿素形成，提高酵母尿素代谢能力的新方法，因此EC浓度可以得到有效降低。酿酒酵母CAR1基因编码的精氨酸酶成为代谢工程学第一个要进行修饰改进的目标以减少尿素形成，近期研究已经围绕构建不含CAR1基因的酿酒酵母展开，用它进行发酵可以降低两种目标酒类—日本清酒和樱桃酒中EC的浓度。研究人员已经构建了一种用于清酒生产的二倍体酵母菌株，用它发酵的清酒可以完全去除EC和尿素的污染。甚至在之后的储藏条件下(30℃,5个月)也未发现EC的存在。另一个实验室构建的二倍体酵母菌株能够将樱桃酒中EC的含量有效降低约60％。这种菌株与前一种都是通过代谢工程技术构建，但是所构建的不含CAR1的酵母菌株引入了其他外源基因，如抗生素基因，它们可能引起食品安全问题。并且实验室构建的菌株发酵能力低，限制了其在食品工业上的应用。

要想进一步降低EC对人体的伤害，我们还可以采取食疗的办法。最近流行病学研究显示，摄入植物化学成分含量丰富的食物，比如蔬菜水果，有助于增强人体健康，减少人类患癌的风险。比如，一项体外实验结果显示，具有多种生物活性的黑毒提取物能诱导人体癌细胞凋亡，能通过调控含有Nrf2的抗氧化酶系，减轻小鼠细胞的过氧化态。如前所述，EC通过使细胞过氧化而对人体健康造成伤害。因此，我们要寻找可以降低细胞氧化伤害程度的物质来降低EC的危害。在所有的供选项中，食品来源的天然抗氧化剂作为药物的替代品，已经引起了人们广泛的注意。如黑毒具有清除细胞内自由基的能力，它对细胞的这种保护效用可以应用到探索缓解EC诱导毒性的试验中。不仅是黑毒，食用其他富含植物成分的食品也可以降低EC对人体造成的伤害。

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文章来源：《食品安全中的化学危害物》

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