王 琳,劉 睿,孫德鵬,畢會芳,孫崳林,胡明燕
(山東省食品藥品檢驗研究院,山東 濟南 250101)
近些年來,隨著我國經濟的發(fā)展,居民生活水平的提高,葡萄酒消費量也在逐年增長。消費需求猛增的背后是消費者保健意識的提升。葡萄酒作為一種發(fā)酵酒,除氣味芳香易入口外,其富含氨基酸、蛋白質、維生素、有機酸等營養(yǎng)成分,尤其是多酚類化合物如白藜蘆醇、兒茶酚等具有美容養(yǎng)顏、抗氧化等功效,對于減肥、預防心血管疾病、降血脂等均有促進作用[1],被越來越多的消費者所認可。
對于食品而言,安全問題依然被放在關注的首位。葡萄酒作為一種食品,近些年來對其安全的關注也越來越多。葡萄酒的安全風險存在于生產的各個環(huán)節(jié),原料質量、釀造用水、發(fā)酵過程、灌裝等都可能給葡萄酒帶來潛在的安全風險[2]。本文對葡萄酒的風險因素進行了系統(tǒng)分析,從外源性和內源性兩個方面對葡萄酒質量安全的風險因素進行了闡述,主要涉及農藥殘留、真菌毒素、重金屬、食品添加劑等風險點的來源、產生機制、對消費者健康影響及安全限量范圍等方面;同時,本文對于涉及到葡萄酒品質安全的風險因素進行了簡要說明,以期促進國內葡萄酒消費市場的規(guī)范化、健康化發(fā)展。
葡萄酒外源性風險是指在葡萄酒生產過程中從外界引入的有害物質造成的危害。這些有害風險物質主要來源于釀造環(huán)境、所用原料、生產器材、包裝材料等[2]。
葡萄尤其是釀酒葡萄適宜生長在干燥的環(huán)境中,濕度較高易誘發(fā)病蟲害發(fā)生。中國的釀酒葡萄栽培區(qū)多為季風氣候,雨熱同期,加重了病蟲害的發(fā)生。在葡萄園中使用除草劑、殺蟲劑和殺菌劑成為果農們廣泛使用的病蟲害防治方法[3]。栽培過程中農藥的濫用會造成釀酒葡萄農藥的殘留,并最終通過發(fā)酵過程轉移到葡萄酒中[4]。研究表明,農藥殘留在人體內長期蓄積滯留會引發(fā)慢性中毒,嚴重危害人體健康[5]。
葡萄中登記使用的農藥種類越來越多,為了控制葡萄農藥濫用導致農藥殘留超標,歐盟、美國、中國等均制定了葡萄果實中農藥殘留的限量標準[6-7]。同時為了進一步同步國標標準,消除葡萄出口障礙,國標GB 2763—2019《食品安全國家標準食品中農藥最大殘留限量》對農藥殘留限量進行了修訂,涉及到葡萄的農藥殘留限量增加到138 項,較2016 年版增加了18 項,基本實現(xiàn)了我國批準登記農藥品種限量全覆蓋,該標準于2020 年2 月15 日實施[7]。
1.2.1 赭曲霉毒素A
真菌毒素是某些真菌生長過程中產生的次級代謝產物,赭曲霉毒素是真菌毒素中具有代表性的一種[8],由曲霉菌和青霉菌代謝產生,包含7 種結構類似的化合物[9],其中赭曲霉毒素A(Ochratoxin A,OTA)是自然界中最常見、已知毒性最強的一種構型[10-11],國際癌癥研究機構將其列為2B 類致癌物[12]。
OTA廣泛存在于谷物、水果、飲料、咖啡等各種食品中,對人們的健康造成潛在威脅。1996 年首次在葡萄酒中檢出OTA,隨后澳大利亞、法國、西班牙等國家也都在葡萄酒中陸續(xù)檢出[10]。食品法典委員會(Codex Alimentarius Commission,CAC)認為葡萄酒是僅次于谷物,能使人感染OTA 的第二大食品[13-15]。目前,我國已成為葡萄酒消費大國,有效控制和解決葡萄及葡萄制品中的OTA 污染,關乎食品安全。為了有效控制葡萄酒中的OTA含量,歐盟、國際葡萄與葡萄酒組織(International Organisation of Vine and Wine,OIV)、保加利亞、意大利、法國均對包括葡萄酒在內的不同類型的產品進行了限量規(guī)定[10,16-18]。結合我國葡萄酒中OTA污染及產品消費量情況,對我國葡萄酒中OTA 的暴露風險進行了評估,在國標GB 2761—2017《食品安全國家標準食品中真菌毒素限量》中增加了葡萄酒中赭曲霉毒素A的限量要求為2.0 μg/kg[19]。
1.2.2 展青霉素
展青霉素(Patulin,PAT)是自然界中廣泛存在的一種真菌毒素,主要由青霉和曲霉代謝產生[20]。展青霉素在水果及其制品、蔬菜、谷物等均不同程度的被檢出到,尤其蘋果被證實是進入食物鏈的主要途徑[21-22]。展青霉素是可能致癌物[23],國際癌癥研究中心將其歸入第3 類物質,即對人體致癌尚未歸類的物質[24-25]。目前國標GB 2761—2017 中僅對于以蘋果和山楂為原料的酒類產品中限量要求為50 μg/kg[19]。而有研究表明,葡萄酒中展青霉素陽性檢出率也很高,且紅葡萄酒比白葡萄酒更容易受到展青霉素污染[26]。
重金屬元素一般指在標準狀況下單質密度大于4500 kg/m3的金屬元素,主要有鎘、汞、銀、銅、金、鐵、鉛等,其離子形式一般是有毒的。葡萄酒中的重金屬離子主要來源于生態(tài)環(huán)境、農藥肥料及釀酒設備。
葡萄種植過程中用于廣泛使用的殺菌劑波爾多液是銅離子的主要來源,其次是土壤中的銅離子遷入,銅制釀制設備以及釀制過程中為去除硫化氫等帶來的還原味常常添加硫酸銅、檸檬酸銅都會將銅引入葡萄酒[27]。銅離子含量過多會使葡萄酒產生沉淀并影響口感,若人體攝入量過多則會產生毒性,影響肝、腎健康[28]。葡萄酒中的鉛主要來自于種植過程中使用的含鉛劑及接觸到的含鉛容器,其毒性較強,會對人體多系統(tǒng)尤其是中樞神經系統(tǒng)造成嚴重損害[29]。砷的來源主要是使用含砷的農藥和環(huán)境中砷的污染,元素無毒,但不同價態(tài)的化合物具有很強的毒性,在體內蓄積會造成人體多臟器損害且是潛在的致癌物質[29]。鎘的污染主要來源于人類活動,如噴灑含鎘的農藥、離葡萄園近的工廠造成的環(huán)境污染及使用含鎘的容器接觸,其主要積蓄在腎臟,引起人體泌尿系統(tǒng)功能改變[29]。此外,鎘過量還會引起組織代謝障礙,有致畸、致癌和致突變的作用[29]。
OIV明確規(guī)定葡萄酒中砷、鉛、鎘、銅的最大濃度限量分別為200 μg/L、150 μg/L、10 μg/L和1 mg/L[30]。我國的國家標準對葡萄酒中重金屬元素也有明確規(guī)定,GB 2762—2017《食品安全國家標準食品中污染物限量》規(guī)定葡萄酒中的鉛的最大濃度限量為0.2 mg/kg[31]。GB 15037—2006《葡萄酒》規(guī)定葡萄酒中銅的最大濃度限量為10 mg/L[32]。
塑化劑又稱增塑劑,是一種增加材料柔軟性或使材料液化的添加劑,其本質是一類鄰苯二甲酸酯類化合物。塑化劑為激素類環(huán)境污染物,可干擾人體雌激素的正常調節(jié),嚴重可致畸致癌[33]。葡萄酒塑化劑的污染一方面是原料富集環(huán)境中的鄰苯二甲酸酯類物質,另一方面由于釀造或貯存過程中與含有鄰苯二甲酸酯類物質的生產器具接觸導致的,由于塑化劑在乙醇中有較高的溶解性,酒精度越高的葡萄酒受塑化劑污染的概率越大[33]。
國際癌癥研究署和美國環(huán)境保護署將鄰苯二甲酸酯類化合物列為人類可能的促癌劑和致癌物,美國、歐盟和我國都先后將鄰苯二甲酸酯類化合物列為優(yōu)先控制的污染物。2019年11月3日,國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布《食品中“塑化劑”污染風險防控的指導意見》,意見規(guī)定葡萄酒中鄰苯二甲酸二(α-乙基己酯)、鄰苯二甲酸二異壬酯、鄰苯二甲酸二正丁酯最大殘留限量分別為1.5 mg/kg、9.0 mg/kg和0.3 mg/kg。
食物過敏是機體對于食物或食物成分的免疫異常反應,嚴重時甚至導致休克、死亡。超過90%的食物過敏主要是由9 類物質引起的,多為相對分子質量10000~70000的蛋白質或糖蛋白[34]。
葡萄酒中可能存在的易導致過敏反應的主要為兩大類物質,一類是作為葡萄酒生產中普遍使用的抗氧化劑和抑菌劑二氧化硫;另一類是葡萄酒下膠過程中使用的蛋清、脫脂奶粉、酪蛋白及魚膠等蛋白類下膠劑[35]。
對食品過敏原進行嚴格標注已成為一種發(fā)展趨勢,某些國家為此專門立法強制執(zhí)行。國際上主流發(fā)達國家對葡萄酒過敏源標識的管理是除了二氧化硫含量超過10 mg/L 必須標注外,若使用了蛋清、脫脂奶粉、酪蛋白及魚膠等蛋白類下膠劑,必須注明過敏原[35]。國標GB 7718—2011《食品安全國家標準預包裝食品標簽通則》中對致敏物質為推薦標注內容,除對二氧化硫有強制標注要求外,對其他過敏原信息并未強制要求標注[35]。
CAC 定義食品添加劑是有意加入到食品中,在食品的生產、加工、制作、處理、包裝、運輸和保存過程中具有一定的功能作用,其本身或其副產品成為食品的一部分或影響食品的特性其本身不作為食品消費,無論其是否具有營養(yǎng)價值都不作為傳統(tǒng)的食品成分的物質[36]。若長期食用超劑量食品添加劑的食物則會對人體健康造成危害,GB 2760—2014《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》對各類添加劑的使用均有明確規(guī)定。
1.6.1 防腐劑
二氧化硫長期以來都是葡萄酒中允許使用的防腐劑,傳統(tǒng)認為二氧化硫對葡萄酒具有抗菌和抗氧化作用,此外還有一些輔助作用,如溶解、澄清、增酸等作用[37]。
二氧化硫過多的加入會對葡萄酒自身產生副作用。如具有刺激性的“硫味”影響葡萄酒的風味品質;會影響蘋果酸-乳酸發(fā)酵;在酒精發(fā)酵中二氧化硫與乙醛生成相對穩(wěn)定的乙醛亞硫酸不利于酒精發(fā)酵;與花色素苷結合生成無色的不穩(wěn)定亞硫酸色素化合物;與酒中其他香味成分結合生成結合態(tài)二氧化硫影響葡萄酒質量;增加葡萄酒的耗氧量等降低葡萄酒的品質等[38]。
高劑量的二氧化硫除了會影響葡萄酒的品質外,還會對人體產生不利影響。許多消費者尤其是哮喘病患者都有硫不耐受癥和高敏癥[28]。為此,世界衛(wèi)生組織一直要求降低食品中的二氧化硫濃度。美國食品藥物管理局和世界衛(wèi)生組織聯(lián)合食品添加劑專家委員會制定每天二氧化硫的安全攝入限量是0.7 mg/kg體重[37]。美國食品藥品管理局把二氧化硫從美國FDA 評價食品添加劑安全性指標(Generally Recognized as Safe,GRAS 認證)一類中去除,并規(guī)定如果產品中游離二氧化硫含量超過10 mg/L,必須在標簽上注明二氧化硫的含量[39]。歐盟根據(jù)含糖量不同規(guī)定,紅葡萄酒含糖量小于5 g/L 和大于5 g/L 最高限量分別為150 mg/L 和200 mg/L,白/桃紅葡萄酒分別為200 mg/L 和250 mg/L[40]。OIV對葡萄酒中的總硫進行了限量規(guī)定,其范圍為150~400 mg/L。澳大利亞、新西蘭和美國分別規(guī)定二氧化硫限量為250~300 mg/L、250~400 mg/L和350 mg/L;中國規(guī)定非甜型葡萄酒為250 mg/L,對于甜型葡萄酒或果酒則放寬到400 mg/L[38]。
除二氧化硫外,山梨酸因毒性低,抑菌效果好,在GB 2760—2014《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》和GB 15037—2006《葡萄酒》中明確規(guī)定其限量值為0.2 g/kg[32]。除此之外,GB 2760—2014《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》規(guī)定在發(fā)酵酒中允許使用的防腐劑如納他霉素、溶菌酶在葡萄酒中均不得使用[41]。實際檢驗中由于葡萄酒中苯甲酸存在本底值常有少量檢出,GB 15037—2006《葡萄酒》中規(guī)定苯甲酸限量為50 mg/L[32]。歐盟限量規(guī)定葡萄酒中山梨酸含量為200 mg/L,苯甲酸不得使用。
1.6.2 合成著色劑
著色劑又稱食品色素,是以食品著色為主要目的,使食品賦予色澤和改善食品色澤的物質。工業(yè)生產普遍使用化學合成著色劑,但長期食用將嚴重危害人體健康。我國允許使用的合成著色劑有主要包括莧菜紅、胭脂紅、赤蘚紅、新紅、檸檬黃、日落黃、靛藍、亮藍等。對于葡萄酒GB 2760—2014《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》中明確規(guī)定禁止添加合成著色劑[41]。
1.6.3 甜味劑
甜味劑按照化學結構和性質分為糖類和非糖類,其中糖類物質作為重要的營養(yǎng)素,在中國不作為食品添加劑。非糖類甜味劑按照來源分為天然甜味劑和人工合成甜味劑。天然甜味劑主要包括甜菊糖、甘草、甘草酸二鈉、甘草酸三鉀和甘草酸三鈉等,人工合成甜味劑主要包括糖精鈉、甜蜜素、阿斯巴甜、三氯蔗糖、紐甜、阿力甜等。大量動物實驗證實少量食用甜味劑對人體不會產生任何危害,但長期過量攝入也會對身體健康造成一定損害。GB 2760—2014《食品安全國家標準食品添加劑使用標準》中明確規(guī)定葡萄酒中禁用使用任何種類的甜味劑[41]。
葡萄酒的釀造是一個微生物代謝的過程,存在一定的不可控性。發(fā)酵過程中可能會產生一些有害的因素,如一些微生物的污染及氨基甲酸乙酯、生物胺、高級醇、甲醇等微生物代謝副產物,如果控制不當超過相應的限量標準要求,可能會危害人體健康。
作為發(fā)酵食品,微生物在葡萄酒的釀造過程中起著關鍵作用,葡萄酒的釀造是在一個相對密閉、純種菌株的發(fā)酵環(huán)境下進行。但葡萄汁作為一種天然培養(yǎng)基,適宜大多數(shù)微生物的生長繁殖,如果環(huán)境條件控制不好,可能存在雜菌污染的風險,對于釀造過程甚至于人體健康帶來威脅。
根據(jù)食品中常見的微生物污染情況,通常的微生物檢驗項目包括細菌總數(shù)、大腸菌群、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、志賀氏菌、霉菌和酵母菌等[42]。自2005 年10月1日起,GB 2758—2005《發(fā)酵酒衛(wèi)生標準》對葡萄酒中微生物限量進行規(guī)定,菌落總數(shù)≤50 cfu/mL,大腸菌群≤3 MPN/100 mL,腸道致病菌(沙門氏菌、志賀氏菌、金黃色葡萄球菌)不得檢出[43]。2013 年2 月1 日GB 2758—2012《食 品安全國家標準發(fā)酵酒及其配制酒》代替了GB 2758—2005《發(fā)酵酒衛(wèi)生標準》,刪掉了菌落總數(shù)、大腸菌群和志賀氏菌的限量要求,而沙門氏菌和金黃色葡萄球菌則規(guī)定不得檢出[44]。2014 年7 月1 日國家衛(wèi)計委發(fā)布GB 29921—2013《食品安全國家標準食品中致病菌限量》刪除了對葡萄酒微生物限量要求[45]。歐盟和OIV標準中暫未考慮微生物限量規(guī)定[40]。
2.2.1 氨基甲酸乙酯
氨基甲酸乙酯(Ethyl Carbamate,EC)存在于多數(shù)發(fā)酵食品中,具有基因毒性和致癌性,主要是由發(fā)酵過程中含氮化合物的不完全代謝導致,其前體物質眾多,有氰化物、尿素、瓜氨酸、N-氨基甲酰類化合物[46-48]。EC對人類具有潛在的致癌風險,被國際癌癥研究署歸為2A 類致癌物[49]。國際糧農組織/世界衛(wèi)生組織食品添加劑聯(lián)合專家委員會在第64次會議中規(guī)定EC的基準劑量為每天0.3 mg/kg BW,并保守估計如果飲用酒精飲料,每天攝入EC 含量可達80 ng/kg BW,酒精飲料是人體攝入EC 的主要來源[50-51]。
1971年首先在葡萄酒中檢出EC,此后世界各國研究人員又在不同發(fā)酵飲料中檢出了EC。1985年,加拿大衛(wèi)生與預防部門制定了葡萄酒中的EC限量,佐餐葡萄酒為30 μg/L,加強葡萄酒為100 μg/L[47]。隨后美國也對葡萄酒EC 含量進行了規(guī)定,佐餐葡萄酒限定為15 μg/L,餐后甜葡萄酒為60 μg/L[52]。2002 年聯(lián)合國糧農組織制定了國際標準,食品中EC 含量不得超過20 μg/L。2008 年韓國食藥局制定葡萄酒中EC 限量標準為30 μg/L。目前中國還未對葡萄酒中EC 含量進行限量規(guī)定。但根據(jù)Schlatter 和Lutz 計算的“真正安全的劑量”,葡萄酒中EC含量低于10 μg/L是安全的[53]。
2.2.2 生物胺
生物胺是一類低分子量的含氮有機化合物的總稱,廣泛存在于各類發(fā)酵食品中。根據(jù)結構可分為3 類:脂肪族(腐胺、尸胺、精胺、亞精胺等);芳香族(酪胺、苯乙胺等);雜環(huán)胺(組胺、色胺等)[54]。大量研究表明,葡萄酒中的生物胺的產生主要由幾方面因素構成,包括蘋果酸-乳酸發(fā)酵階段微生物的作用、原料中氨基酸含量組成及發(fā)酵過程中的溫度、果皮的浸漬時間及陳釀方式等[55]。
生物胺中以組胺對人體健康影響最大,其次是酪胺。研究者認為,酒精性飲料中組胺的有毒界限為2~10 mg/L,酪胺的有毒界限為10~80 mg/L[56-57]。針對毒性較高的組胺,許多國家已經對葡萄酒中的組胺制定了限量范圍。澳大利亞、匈牙利和瑞士不得高于10 mg/L,法國不得高于8 mg/L,荷蘭不得高于3.5 mg/L,比利時不得高于5~6 mg/L,德國不得高于2 mg/L[56],我國尚缺乏相關限量要求。
2.2.3 高級醇
高級醇是3個碳以上的一元醇類物質的總稱[58],是酒類飲料的重要風味物質之一,也是葡萄酒釀造過程的主要副產物。在酒精發(fā)酵過程中,高級醇的形成主要來源于降解代謝和合成代謝兩條途徑。在降解代謝途徑中,高級醇由氨基酸形成,包括氨基酸被轉氨為α-酮酸,酮酸脫羧成醛,醛被還原成為高級醇[59]。在合成代謝途徑中,由糖類提供生物合成氨基酸的碳骨架,在其合成中間階段形成α-酮酸中間體,由此脫羧和還原就可形成相應的高級醇[59]。
高級醇含量過高或過低會影響葡萄酒的口感。更重要的是高級醇含量過多會對人體有麻醉作用甚至使飲用者中毒[60]。高級醇的毒性隨分子量增大而增加,其中以異戊醇和異丁醇毒性較大[59]。異戊醇含量過高會使人惡心、頭痛;異丁醇含量過高會對人眼睛、鼻子產生刺激[61]。研究證明高級醇對人體的肝臟有毒害作用,若酒中高級醇含量超過3000 mg/L則不能飲用[62]。
2.2.4 甲醇
葡萄酒中的甲醇主要是由于原料中果膠物質水解、氨基酸脫氨和發(fā)酵原料霉變,或是生產過程中浸漬發(fā)酵時間過長產生,發(fā)酵過程中添加果膠酶也會增加甲醇的產生量[63]。因為白葡萄酒是用果汁進行發(fā)酵,所以白葡萄酒中甲醇含量一般比紅葡萄酒的低。甲醇含量超標會影響視覺神經,重度中毒甚至會導致失明,所以在釀造過程中對甲醇含量要嚴格控制[64]。GB 15037—2006《葡萄酒》中對葡萄酒甲醇含量進行了明確規(guī)定,紅葡萄酒≤400 mg/L,白葡萄酒≤250 mg/L[32]。
葡萄酒作為一種特殊的食品,在滿足安全性要求的基礎上,品質是決定葡萄酒質量的重要因素[2]。品牌、生產工藝、產地、年份等信息對消費者的購買傾向往往起決定性作用。但為了追求利益最大化,簡化生產工藝,隨意更改產地、年份等信息的行為使葡萄酒的品質安全受到威脅,既損害了消費者利益,又擾亂了葡萄酒市場的公平競爭[65]。
葡萄酒的品質指標包括酒精度、總糖、干浸出物等,其含量高低雖不會對人體健康造成影響,但對葡萄酒的產品類型及質量等級的劃分起重要作用。工藝控制不嚴、檢測手段不到位均可能導致品質指標出現(xiàn)問題,甚至是企業(yè)蓄意造假,因此需要加強對企業(yè)的管理與控制。
有機酸作為葡萄酒的主要呈味物質之一,決定了葡萄酒的酸度,與葡萄酒品質的優(yōu)劣有很大關系。有些摻假葡萄酒中會人為添加檸檬酸或其他酸以彌補葡萄汁中酸度的不足,最終導致檸檬酸超過國家標準要求。甘油是酵母酒精發(fā)酵的副產物,具有甜味并產生圓潤的口感,可增加掛壁效果。一些葡萄酒生產企業(yè)為了改善葡萄酒的口感、提高干浸出物含量、增強葡萄酒的掛壁效果,在葡萄酒中人為添加甘油[66]。采用高效液相色譜的方法對有機酸和甘油的含量進行測定,可以對摻偽葡萄酒進行初步判斷。
在GB 15037—2006《葡萄酒》中雖然規(guī)定了產地、年份、品種葡萄酒的定義,但卻沒有制定相應的鑒別方法標準,造成標準真空,給一些不法分子以可趁之機,從而造成葡萄酒產地、年份、品種等造假現(xiàn)象屢禁不止。
傳統(tǒng)的檢測技術雖然可以準確的測定葡萄酒中的各個指標,但卻無法對葡萄酒在產地、年份及品種等的真?zhèn)畏矫孢M行鑒別。因此我國針對葡萄酒此類屬性的真?zhèn)舞b別開展了較為集中的技術研究,形成了一些鑒別方法。如采用礦質元素分析、成分分析和穩(wěn)定同位素分析可以實現(xiàn)原料品種、產地真實性的鑒別,同時采用穩(wěn)定同位素技術通過對δ18O 和δ13C 的測定鑒別葡萄酒有無摻雜外源性水、乙醇和糖等[67]。
對于葡萄酒產品真實性問題的控制,除了通過建立一套行之有效的產品溯源和質量保證體系外,最關鍵的手段則是盡快出臺一系列能夠有效鑒別酒精來源、產地、年份信息的檢測方法標準,配合政府部門的強力監(jiān)管,從而對不法分子造成有效震懾,保障合法企業(yè)和消費者的利益[65]。
從外源性和內源性兩個方面出發(fā),對葡萄酒質量安全的風險因素進行了系統(tǒng)分析,并對風險因素的來源、產生機制、對消費者健康影響及安全限量范圍進行了詳細的闡述;同時,從品質安全角度出發(fā),對影響葡萄酒品質的風險因素進行了分析。通過對葡萄酒安全風險因素的全面分析,一方面可以幫助生產企業(yè)把控生產過程,同時對相關部門安全指標的制定和完善及加強對葡萄酒的監(jiān)管起促進作用,從而利于葡萄酒行業(yè)的健康發(fā)展。