食醋的功能特性及有害物质

唐诗淼，罗庆，陈媛媛，赵今月，周梦舟，钟晓凌，吴茜＊

（1.工业发酵湖北省协同创新中心，武汉 430068；2.湖北省食品发酵工程技术研究中心，发酵工程教育部重点实验室，武汉 430068；3.湖北工业大学 生物工程与食品学院，武汉 430068；4.随州市二月风食品有限公司，湖北 随州 431518）

食醋，是生产历史悠久、日常生活中应用非常广泛的重要调味品。食醋的营养丰富，主要成分是醋酸，还包括琥珀酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸等有机酸，此外还有各种氨基酸、糖类、酯类、无机盐以及维生素等物质［1］。关于食醋的使用，最早可以追溯到一万年以前［2］。就我国而言，食醋具有三千年以上的历史，其故乡在山西的晋阳县［3，4］。五千年以前，调味醋就作为商品生产和销售。在10世纪的中国，人们就发现了用硫磺和醋作为洗手液以防止感染的方法［5］。18世纪，美国的医疗工作者用食醋治疗包括皮疹、哮喘、胃痛、发烧以及水肿在内的疾病。

1 食醋的酿造与应用

传统的食醋是用含有糖或者淀粉的原材料经过两个阶段的发酵得到的：第一个阶段是酒精发酵，第二个阶段是醋酸发酵。一般情况下，传统的食醋都要经历1个月的发酵过程，而且要使用天然醋作为发酵剂。工业上食醋一般花费1天就可以生产出来。食醋在酿造中由于多种微生物的共同作用，会有复杂的生化反应产生，从而形成多种多样的呈味、呈香及营养物质［6－8］，但与此同时，对身体有害的物质也随之产生。

食醋经常被用于腌制水果或者蔬菜，然后用蛋黄酱、沙拉调味汁、芥末以及其他的食品调味品加以调味。虽然就风味和功能特性来讲是很有用的食品成分，但是食醋各种各样潜在的健康益处引导着研究者思索它在食品中更深层次的应用。许多营养领域的研究者都推崇定期摄取生物活性物质，而食醋的功能食品特性在各种科学杂志中也被广泛报道。

食醋对人体的益处是毋庸置疑的，但是产生的生物胺也不容忽视。食醋的发酵过程会产生生物胺，一定范围内生物胺能提升风味，可是一旦过量，就会对身体造成巨大的伤害。除此之外，食醋酿造的原料包括大麦、豌豆、高粱等高淀粉材料，熏醅过程的高温处理使得食醋有可能产生丙烯酰胺，而国际癌症机构（IARC）将丙烯酰胺划分为有可能致癌的物质。

食醋的功能治疗特性包含抗菌活性、降血压、抗氧化活性、减少糖尿病的影响、预防心血管疾病等。食醋的有害成分则主要是生物胺以及丙烯酰胺。

2 食醋的功能特性

2.1 抗菌特性

食醋的抗菌特性使得它被广泛应用。食醋可以用来清洁指甲真菌、头虱，治疗疣和耳部感染。消费者一般都会选择自然的保藏方法抑制食源性疾病微生物的生长。主要有Acetobacter和Gluconobacter两种醋酸菌被用于生产食醋［9］，食醋的有机酸主要是醋酸，它能穿透微生物的细胞膜从而导致细菌细胞的死亡［10，11］。细菌的类别、温度、pH、酸浓度、离子强度能影响有机酸的抗菌活性。自然状态下水果和发酵食品中存在大量的有机酸，包括醋酸、乳酸、抗坏血酸、柠檬酸、苹果酸、丙酸、琥珀酸、酒石酸，这些酸的含量在一定的范围内，对人类健康并没有危害［12］。比较一下有机酸对食源性致病菌的杀灭效果就会发现，醋酸对大肠杆菌O157∶H7的效果最好，然后才是乳酸、柠檬酸、苹果酸。此外，有研究表明食醋能有效预防小鼠的溃疡性结肠炎［13］。

2.2 抗氧化特性

（活性氧簇，比如超氧化物、氢过氧化物、羟基自由基，据报道可以影响脂类、蛋白质以及DNA从而导致老化、癌症、脑部退化的加速［14，15］）。最近的研究表明食品中的生物活性化合物可能会通过抗氧化作用减少这类疾病的发生［16－18］。各类食醋中的生物活性物质，比如多酚和维生素，因为它们高度的抗氧化活性因而能抵御氧化的压力。此外，食醋还含有黄酮类化合物以及绿原酸等抗氧化物质［19，20］。有研究表明，相对于工业的葡萄酒醋而言，传统的葡萄酒醋的绿原酸和丁香酸含量更高，但值得注意的是工业葡萄酒醋中儿茶素含量更高［21］。

日本米醋Kurosu的酚类化合物含量很高，这表示它是强力的抗氧化活性资源。柿子醋的抗氧化活性值比白葡萄酒醋和红葡萄酒醋的都要高，而这是由于柿子醋的生产中应用了野生酵母菌株［22］。日本梅醋被用于盐渍樱花茶的生产，这种茶经常在庆典活动中使用。在樱花茶的准备过程中，樱花会被浸泡在日本梅醋中以获得提取物。据报道，樱花的梅醋提取物拥有高度的超氧化物阴离子清除活性。经过研究后就会发现矢车菊素－3－葡萄糖苷、矢车菊素－3－芸香糖苷和咖啡酸都存在于提取物中，而这些物质是最有效的抗氧化成分［23］。传统香醋的分析表明抗氧化活性主要是由于类黑精的存在。进一步研究后发现，在模拟肉在胃中消化时，传统香醋的类黑精能防止亚铁血红素的吸收和氧化强化及细胞毒性作用［24］。

2.3 抗糖尿病特性

糖尿病的特征是餐前和餐后的血糖都处于偏高的水平。在Ⅰ型糖尿病中，由于胰岛细胞的破坏使得胰岛素含量不够，从而导致高血糖。在Ⅱ型糖尿病中，虽然存在胰岛素，但是组织会阻碍胰岛素发挥作用，因而导致血糖浓度增加。Ⅱ型糖尿病和前驱糖尿病患者在服用食醋后，发现两者都有一定比例人群的胰岛素敏感度有所提升。动物和人体的研究都表明食醋能被用于糖尿病的治疗［25］。

小鼠中，食醋对于血糖作用方面的研究也有了一定的进展。据报道，和正常饮食相比，消化淀粉后服用2%的醋酸溶液会让血糖含量下降。人体中，消化蔗糖后饮用食醋，胰岛素反应曲线下方的面积就会减小20%。很多使用安慰剂作对照的实验都能证明食醋的降血糖作用，为了探究食醋对血糖浓度的影响，研究人员对几个体系都进行了研究。通过加速胃排空或者增加组织对葡萄糖的吸收，食醋中的醋酸有可能阻止复杂碳水化合物完全消化，从而导致血糖水平下降。

2.4 抗癌症、肿瘤特性

有研究表明食醋能降低食管癌的发生概率［26］。有趣的是，肝癌病人的睡眠质量也能通过食醋足浴加上音乐加以改善［27］。传统的日本米醋Kurosu是酚类化合物最重要的来源之一，而酚类化合物能降低患癌症的风险。Kurosu的乙酸乙酯提取物的抗氧化活性比白酒和苹果醋的都要强。目前科研人员就Kurosu对人类癌细胞系的作用已经展开了研究。癌细胞系包括结肠癌、肺癌、乳腺癌、膀胱癌以及前列腺癌细胞。研究表明，在一定剂量内，Kurosu能抑制癌细胞系的增殖［28］。Kibizu是产于日本的甘蔗醋，由于具有强大的自由基清除活性，Kibizu能抑制典型的人体白血病细胞的生长。

2.5 抗肥胖特性

食醋的摄入能通过满足感减少总的食物摄取，从而降低餐后血糖。有研究者使用肥胖的抗胰岛素小鼠模型评估ginsam 的抗高血糖和抗肥胖作用［29］，ginsam是人参中得到的食醋提取物，而人参是使用最广泛的草药之一。众所周知，人参具有多种药理学和生理学作用。相比于对照组，喂食了ginsam的小鼠体重、餐后血糖、血浆胰岛素浓度都要偏低。

有研究发现，自由进食食物和水的情况下，人体每日摄入2汤匙的红木莓醋，坚持4周体重就会减轻，如果摄入的是等量的蔓越莓汁，体重则是轻微程度的增重。根据醋酸的含量将食醋分为3个级别，健康的人群饮用这3个级别的食醋，同时进食1份白小麦面包，不饮用食醋的作为对照。结果发现，醋酸含量增加，人的满足感增加。有人研究过不做处理，饮用1g的食醋，食用28.3g对满足感的影响。研究中，摄入食醋和花生的参与者消耗其他食物的量会更少。每日消耗的卡路里的减少直接导致当月体重下降450g左右。研究表明，与对照组相比，高胆固醇饮食的小鼠发生了显著的脂肪变性。相比于高胆固醇饮食的组别，食用苹果醋后的小鼠脂肪变性的概率明显降低［30］。

2.6 降胆固醇特性

心血管疾病是造成半数以上死亡率的元凶，而胆固醇、高血压、吸烟、缺乏运动是心血管疾病的主要风险因素。通过减少体内的乳酸含量，降低血清的胆固醇含量，将乳酸排出体外以维持体液的碱性环境，就能防止动脉硬化［31］。动脉粥样硬化会导致慢性疾病，它是低密度脂蛋白微粒在内皮下囤积而引起的慢性炎症疾病。动脉粥样硬化的发生和恶化主要是由于氧化低密度脂蛋白的氧化压力和形成。很多流行病学研究表明，富含多酚的食品能降低心血管疾病的死亡率。摄入天然抗氧化剂多酚可减少氧化低密度脂蛋白在血液中形成的可能。

苹果醋中富含多酚类物质绿原酸，它能抑制低密度脂蛋白的氧化，通过防止心血管疾病的发生从而提升人的健康状况。血脂的含量和遗传以及摄入高饱和脂肪的食物的饮食习惯相关。有研究发现，如果高胆固醇饮食的小鼠每日摄入饮食的0.3%的醋酸，就能减少血清胆固醇和甘油三酯的含量。在体内，醋酸能提升脂质的动态平衡以及降低胆固醇的含量。

如果给小鼠喂食包含1%胆固醇的饲料和醋酸，就会发现小鼠的血清总胆固醇、甘油三酯、肝脏ATP柠檬酸裂合酶活性、肝脏3－羟基－3－甲基戊二酰辅酶A含量都有所降低。另外，脂肪酸合成的肝脏mRNA水平、ATP裂合酶，结合了蛋白－1的固醇调控成分也在降低，小鼠的粪便胆汁酸含量升高。有研究表明，沙拉中油和食醋的摄入与致死性缺血心脏病风险的降低存在线性关系［32］。

2.7 抗高血压特性

有人研究过食醋对降血压的作用，这些研究都使用自发型高血压易卒型小鼠探究了体外和体内情况下口服食醋对肾素－血管紧张素系统的作用。在自发型高血压小鼠中，从米醋残渣中提取的乙醇能抑制血管紧张素转换酶的活性。也有研究表明，血压调节系统中米醋残渣能抑制血管紧张素转换酶的活性。在传统的意大利香脂醋的生产过程中，美拉德反应的最终阶段生成了类黑精，这种物质有着包括抗高血压活性在内的潜在的健康价值。虽然一些研究表明食醋中的次要成分和抗高血压作用相关，但是根据报道，食醋中大量存在的醋酸也具有抗高血压作用。食醋和醋酸的摄入能减少血浆肾素活性以及血浆醛固酮，而它们都和小鼠的血管收缩相关［33］。

3 食醋的有害物质

我国的食醋多数都是采取开放式发酵的办法，因而部分杂菌以及一些物理化学的有害物质容易进入，这给食醋带来较大的安全隐患。除此之外，食醋在酿造过程中自身也会产生有害物质，下面以生物胺和丙烯酰胺为例进行介绍。

3.1 生物胺

生物胺是指一类低分子量的含氮的有机化合物，包括尸胺、组胺、亚精胺、酪胺等，一般是由氨基酸脱去羧基形成的，在自然界中广泛存在［34］。组胺是毒性最强的生物胺，能引起头疼、心悸以及痉挛等中毒症状［35］。至于尸胺和腐胺，它们不仅能加强组胺的毒性，还会和亚硝酸盐发生反应生成亚硝胺之类的致癌物。食醋的酿造过程中，由于能分泌脱羧酶的微生物的存在，产生大量的生物胺是极有可能的。

将四川醋、天津醋、镇江醋、山西醋、福建醋对比后就会发现，镇江醋的尸胺和亚精胺的含量偏高，四川醋的尸胺含量偏高［36］。毒性较强的组胺和酪胺则远远低于国家限量标准，食醋整体还是比较安全的，但是要注意生物胺潜在的风险，千万不可过量。以我国四大名醋之一的福建永春老醋为例，用优质糯米和高级红曲为原料进行深层业态发酵制得的永春老醋，其前期由于酒精发酵利于微生物产生氨基酸脱羧酶，原料中蛋白质水解后产生游离的氨基酸，游离氨基酸因为氨基酸脱羧酶的作用而变为生物胺［37］。研究表明，红曲酒类中存在包括组胺、酪胺、腐胺在内的生物胺，而且腐胺的检出率是最高的。显而易见，以红曲黄酒作为基础的醋产品，发酵中肯定会生成生物胺，这就无法避免地对人体有着潜在的风险。经过测定后发现，永春老醋在醋酸发酵24h时总生物胺达到了18.066mg/dL，醋酸发酵过程中，永春老醋的主要生物胺是腐胺和尸胺，超过总生物胺的50%；陈酿过程中，永春老醋的主要生物胺则是腐胺和酪胺，超过总生物胺的60%［38］。

3.2 丙烯酰胺

以山西老陈醋为例，研究表明熏醅的温度和时间都会对丙烯酰胺的产生造成影响。丙烯酰胺是在醋醅熏制的过程中逐渐产生的，160℃加热2.5h时，丙烯酰胺达到最大生成量1.76μg/g醅。经过丙烯酰胺的含量与褐色度的相关性分析后发现，丙烯酰胺可能由熏醅中的美拉德反应产生。升高温度能加速美拉德反应，但考虑到丙烯酰胺的生成，熏醅的温度低于100℃为宜［39］。加拿大卫生部经过研究发现，还原糖与天冬酰胺加热超过100℃时会产生丙烯酰胺。无论是传统熏醅方式还是蒸汽熏醅方式，超过90℃熏醅时，都会产生丙烯酰胺，而且传统比蒸汽熏醅更容易产生丙烯酰胺。

4 展望

酿造食醋的历史非常悠久，毫无疑问，食醋具有很高的营养价值和多样的功能特性，而且科技的发展将使得食醋的用途更为广泛。但与此同时，食醋的有害物质也是我们不容忽视的问题，我们应当利用现代生物科学技术减少食醋的有害物质，进一步提升食醋的品质，深度开拓食醋的市场与发展前景。