啤酒中甲醛和嘌呤的产生机理及其控制研究

1、同行评议组别食品（农产品、水产品）加工与储藏项目编号Y305208浙江省自然科学基金申 请 书申报类别:一般项目项目名称:啤酒中甲醛和嘌呤的产生机理及其控制研究申 请 者:刘士旺电 话:057185124599依托单位:浙江科技学院通信地址:浙江杭州市学院路85号邮政编码:310012E-mail :申报日期:2005-5-26浙江省自然科学基金委员会二OO五年制基本信息申请者信息姓 名刘士旺性别男出生日期1964年12月17日最终学位博士获学位年份2003职称副教授主要研究领域微生物发酵与食品工程;微生物遗传育种;微生物与病原物互作机理;E-mail电 话057185124599个人网页 依

2、托单位浙江科技学院证件类型身份证证件号码3203039申请者是否近三年调入在浙单位工作是调入时间2005年01月申请者曾主持的浙江省自然科学基金资助项目编号: 申请者正在主持的国家和省部资助经费在20万元及以上的研究项目名称、来源和研究期限:无项目基本信息项目名称啤酒中甲醛和嘌呤的产生机理及其控制研究申报类别一般项目研究属性支撑性应用基础研究同行评议组别农业科学及生物技术/食品（农产品、水产品）加工与储依托基地名称植物病理及生物技术农业部重点开放实验室-浙江大学预计研究年限2006年01月2007年12月总经费预算9.5万元申请经费9.5万元项目研究目标、内容和意义简介(限400字) 啤酒生产

3、过程中由于生产工艺、生产原料等因素的影响导致成品啤酒中含有一定量的甲醛和嘌呤，甲醛和嘌呤物质的存在，已经影响啤酒食用的安全和绿色健康啤酒的发展。本项目研究目标主要是寻找出啤酒中甲醛和嘌呤的产生机理并提出控制方法。通过主要原料、水源水质、酵母菌种等对啤酒中甲醛以及嘌呤的产生机理进行分析，提出有效的控制措施并加以改进。本项目研究将为无或低甲醛和嘌呤啤酒的生产提供依据，这对浙江省啤酒行业的发展具有重要意义。首先，啤酒中甲醛和嘌呤的控制可使浙江省的啤酒企业取得先机，在即将出台的发酵酒卫生标准面前立于不败之地；其次，消除或降低啤酒中的甲醛和嘌呤残留，将能为消费者提供更安全、更健康的食品，具有极大的社会和

4、经济效益。 关键词（不超过4个）啤酒；甲醛；嘌呤；同行评议分组说明食品加工技术 重点资助方向农业资源产业生物技术研究项目组主要成员编号姓名出生日期性别职称学位单位名称电话项目分工每年工作时间（月）（(月)1刘士旺1964年12月17日男副教授博士浙江科技学院057185124599负责人102尤玉如1957.01.30男教授学士浙江科技学院057185124599甲醛产生机理43魏培莲1976.05.02女讲师博士浙江科技学院057185124599甲醛产生机理64吴元峰1976.06.06男讲师硕士浙江科技学院057185124599甲醛产生控制65黄光荣1974.05.22男讲师博士浙江科

5、技学院057185124599嘌呤产生机理66张艳萍1976.01.21女讲师硕士浙江科技学院057185124599嘌呤产生机理67毛建卫1964.02.12男教授硕士浙江科技学院057185124599嘌呤产生控制4总人数高级中级初级博士后博士生硕士生参加单位数73310001说明：1.个人介绍部分申请者必须填写，其他人员可以不填写；2.高级、中级、初级、博士后、博士生、硕士生及参加单位数由申请者负责填报，总人数自动生成；3.第一人必须是申请者，信息从前面自动读入，但每年工作时间必须手工录入。个人介绍：刘士旺：男，1964年12月出生，副教授，博士。2003年6月浙江大学生物技术研究所毕业

6、，获得博士学位，主要研究方向为食品发酵与工艺研究,微生物遗传育种以及病原微生物与植物互作分子机理研究。1987年6月毕业于徐州师范学院生物学教育专业，1992年9月至1993年7月在山东大学微生物系进修学习，1997年6月毕业于贵州大学生物技术学院微生物学专业，获得硕士学位。主持完成了徐州师范大学校级课题灵芝的良种选育课题（QL9807）和微生物实验教学改革课题（JY99022），参与世行贷款项目苏北教科农新型教学模式研究，攻读博士学位期间，参与国家自然基金、863计划课题、横向课题生物制剂研发等课题的计划和实施。国家自然基金棕色田鼠性别决定研究项目组主要成员（编号30470966，2005.

7、1-2005.12）。在植物学报、菌物系统、植物病理学报、农业生物技术学报、浙江大学学报等刊物上发表研究论文10余篇。在本课题研究中，根据政策和原则，全面负责本课题的执行情况，及时协调课题执行中遇到的困难。在课题研究中主要承担嘌呤的产生机理和控制研究工作。近期发表论文主要有：1Liu Shiwang,Wang Zhengyi and Guo Zejian. Isolation and transformation of Trichoderma viride protoplasts ,Chinese Journal of Agricultural Biotechnology,2004,1(2):

8、67-722刘士旺,郭泽建,阚云超等.灵芝原生质体诱变筛选富硒高生物量菌株,浙江大学学报,2003,29(1):44-48.3刘士旺,吴学龙,郭泽建.拟南芥的抗病信号传导途径,植物病理学报,2003,33,101-111.4Kan Yunchao,Liu Shiwang,Guo Zejian,Li Debao. Characterization of a Cyclophilin cDNA from Soybean Cella,ACTA BOTANICA SINICA，2002,44(2):173-176.5刘士旺,梁宗琦,刘爱英等.尖顶羊肚菌高生物量高氨基酸含量突变菌株选育,农业生物技术学报,

9、2002,10(3):278-282.尤玉如：男，1957年1月出生，教授，82年本科毕业于无锡轻工业学院，82年2月至86年7月哈尔滨轻工部甜菜糖业科研所工艺室工作，86年7月至05年1月杭州食品厂（杭州燕牌乳业有限公司）任技术副厂长、副总经理、总工程师。05年1月至今浙江科技学院生物化工学院从事教学和科研工作。主持了多项省部和市级科研项目，并获部科技进步二等奖一次、省科技进步三等奖二次、市科技进步二、三等奖各二次，96年荣获国务院颁发的政府特殊津贴，获杭州市优秀中青年跨世纪和新世纪科技人才第一层次培养人选科技资助基金。在国内中文核心期刊上发表论文数篇。目前研究方向为生物工程技术在乳与乳制品

10、和发酵制品中的应用，具有扎实的专业知识，丰富的实践经验，较强的产品开发能力，工作业绩突出,本项目中承担甲醛产生机理研究。魏培莲：女，1976年5月出生，讲师，在职博士。1999年毕业于浙江工业大学，获得硕士学位，现在浙江大学在职攻读博士学位，研究方向为微生物工程，主要从事微生物菌株遗传改良和发酵研究，在本项目中承担啤酒生产中甲醛产生机理研究。发表论文有：1魏培莲,周立平,芩沛霖.红曲霉固态发酵产lovastatin的培养条件研究,食品与发酵工业,2004,30（4）:32-35.2魏培莲,徐晖,周立平.红曲霉菌株生物学特性的研究,浙江科技学院学报,2002,14（3）:12-15. 3魏培莲.

11、微生物胞外多糖研究进展,浙江科技学院学报,2002,14(2):8-12. 申请经费预算 9.5 万元 计划开支项目名称计算根据及理由金额（万元）1信息费资料购买、信息查询、复印、项目查新费0.52专题学术活动费参加相关学术会议2次、论文发表版面费、专利申报费0.83仪器和设备购置费定做小型发酵控制设备2.44能源材料费主要原料购买、企业中试费、购买试剂、样品测定费4.3755计划管理费学校管理费(5%)0.4756人员费项目人员费用(10%)0.95注：开支范围和标准参见浙江省省级科技项目经费管理暂行办法（浙财教字200220号）。 申请者承诺：我保证： （1）申请书内容是真实的；（2）恪守

12、科学道德，伦理道德的基本原则；（3）项目组成员知晓申请书内容，并自愿参与研究工作；（4）已如实填报申请者正在主持的国家和省部资助经费在20万元及以上的研究项目名称、来源和研究期限；（5）如果获得资助，我将履行项目负责人职责，严格遵守浙江省自然科学基金委员会的有关规定，切实保证研究工作时间，认真开展工作，按时报送有关材料。若填报失实或违反规定，本人将承担全部责任。 签字： 日期：项目依托单位承诺:已按规定对申请人的资格和申请书内容进行了审核。申请项目如获资助，我单位保证对计划实施所需要的人力、物力和工作时间等条件给予保障，严格遵守浙江省自然科学基金委员会有关规定，督促项目组遵守科学道德和伦理道德

13、的基本原则，督促项目负责人和本单位项目管理部门按照规定及时报送有关材料。依托单位公章 日期 .啤酒中甲醛和嘌呤的产生机理及其控制研究1、项目研究意义啤酒富含多种氨基酸和微量元素，已成为社会各类消费者广为接受的健康营养和佐餐食品。我国是世界啤酒生产大国，啤酒的产量呈现出历年快速增长趋势，2004年全国啤酒总产量达到2910万吨，已连续三年超过美国居世界第一。浙江省啤酒生产2004年以200多万吨的产量稳居国内啤酒业“老二”位置。目前浙江啤酒工业已形成了近50家企业，在全国的啤酒生产中占有举足轻重的地位。啤酒中含有甲醛物质已经引起社会广泛关注。研究表明，食用含有甲醛的食品后会产生不同程度的中毒反应

14、，出现头晕、咳嗽、呕吐、上腹疼痛等症状。啤酒中甲醛对人体应不会有积累的危害，但其在人体内能转化为甲醇，对人的视神经不利。啤酒中含有甲醛，无疑使人们对啤酒的食品安全性问题提出了质疑。目前卫生部正在修改发酵酒卫生标准，该标准将对甲醛含量做出明确规定，预计会将甲醛含量定为0.2ppm以下，而农业部绿色啤酒标准已将甲醛含量定为0.2ppm以下，但目前国内大部分啤酒生产企业的甲醛含量普遍为12ppm，这将使众多中小啤酒企业面临着巨大的考验。传统啤酒生产工艺大多采用甲醛作为生产助剂，目的是除去多酚物质，避免絮状沉淀，虽经后续工艺，使甲醛残留控制在国标规定的2ppm以内，但根据国际啤酒发展趋势，无甲醛助剂已

15、成为绿色啤酒生产的重要前提。在发达国家，如美国、德国、日本等，早已明确了禁用甲醛作为啤酒助剂的行业标准，因行业水平限制，我国在啤酒生产中，无甲醛酿造就晚得多。无甲醛酿造是当今国际啤酒酿造的现代化工艺，该工艺要求在啤酒酿造过程中不添加甲醛，并能够保持啤酒保质期、风味稳定性、抗老化等方面具有更强能力，同时还必须保持啤酒本身所具有的对人体抗衰老、软化血管的显著效果。可见传统的啤酒酿造工艺与国际市场对食品中甲醛含量严格限制之间存在一定差距。二年前深圳金威啤酒有限公司就对外宣布，其绿色工艺应用研究项目通过国家级鉴定，其重要的一点是：不使用有害助剂甲醛，我省西湖啤酒等相关企业也与二年前宣布已全面禁止使用甲

16、醛，但对大多数啤酒企业来说，这一问题目前还没有得到解决。 啤酒中的嘌呤残留一直未受到人们的重视。啤酒因其营养和宜爽的口味越来越受人们的欢迎，但长期以来医学观点却认为啤酒是诱发痛风的危险因子，原因就在于啤酒中含有一定量的嘌呤，嘌呤在体内代谢可生成尿酸。另外啤酒中的维生素B1是嘌呤核苷酸分解代谢时的催化剂，催化嘌呤核苷酸分解成嘌呤和苷酸，这样促使有害物质在体内的进一步积累，增加人体血液中的尿酸含量，从而形成难排的尿路结石、痛风性肾病、痛风性关节炎等等症状。分析啤酒生产中的嘌呤产生途径，降低和消除啤酒中的嘌呤含量，无疑具有深远的意义。降低啤酒中嘌呤的含量，对发展绿色健康啤酒，维护消费者切身

17、利益十分重要。啤酒中存在嘌呤对消费者健康是不利的，只有降低啤酒中的嘌呤含量，才能体现企业关爱社会和关心消费者健康的社会责任。无或低甲醛和嘌呤啤酒成为啤酒工业前进方向。倡导绿色啤酒是啤酒发展的必然趋势，随着近来人们对啤酒中甲醛和嘌呤残留不利作用的进一步认识，对甲醛和嘌呤残留控制的要求已越来越高，无或低甲醛和嘌呤啤酒酿造已成为民族啤酒工业的前进方向，无或低甲醛和嘌呤啤酒真正体现了对人类饮食更健康、更安全、更负责的人文关怀。加入WTO后的啤酒工业，必须与国际接轨，参与市场竞争。要使企业在竞争中占据优势，必须寻找啤酒中甲醛和嘌呤残留的产生机理是什么？是辅料助剂，或是主要原料的遗留，还是酵母菌发酵过程中

18、产生的，这些问题目前国内尚未得到确切验证。基于以上情况，本项目将对啤酒生产过程中甲醛和嘌呤的产生机理以及控制方法进行研究，为无或低甲醛和嘌呤啤酒的生产提供依据。本项研究对浙江省啤酒行业的发展具有非常重要的意义，首先，啤酒中甲醛和嘌呤的控制可使浙江省的啤酒企业取得先机，在即将出台的发酵酒卫生标准面前立于不败之地；其次，降低或消除啤酒中的甲醛和嘌呤残留将能为消费者提供更安全、更健康的食品，具有极大的社会和经济效益。2.项目研究目标及与申请者研究工作长期目标的关系；研究目标：通过研究，寻找出啤酒中甲醛和嘌呤产生的主要机理，尤其是酵母菌对甲醛和嘌呤产生的影响机理，并提出控制方法。项目申请者长期从事食品

19、工艺技术和食品生物发酵研究，对食用真菌灵芝和羊肚菌的菌种资源开发和利用作了有益的工作，在生物农药绿色木霉的开发研究中也取得了一些有意义的成果。申请者长期的研究目标是开展无污染的绿色啤酒工艺技术，本项目的开展，是申请者从事工艺技术和生物发酵技术方面研究的继续，是研究工作长期目标的一部分。在本项目研究的基础上，申请者还将进一步进行工艺技术和产品方面的研究，以取得实际的社会和经济效益。3、项目研究内容，研究方案和进度安排研究内容：啤酒生产过程中，甲醛和嘌呤的产生途径比较复杂，要对成品啤酒中甲醛和嘌呤的含量进行有效的控制，必须对其产生途径进行详尽的了解。本项目的主要研究内容就是对啤酒中甲醛和嘌呤的产生

20、途径、产生机理进行研究，在此基础上提出啤酒中甲醛和嘌呤的控制方法，为无或低甲醛和嘌呤啤酒的生产提供依据。研究内容主要分成两大部分：一是啤酒生产中甲醛的产生机理及其控制，二是啤酒生产中嘌呤的产生机理及其控制，详细内容分述如下：啤酒生产中甲醛的产生机理及其控制啤酒中甲醛的来源，除生产中使用甲醛作助剂外，主要还有：第一，主要原料及包装材料中可能含有的甲醛成分，生产过程中就会有微量的甲醛溶出而迁移到啤酒中；第二，啤酒在发酵过程中，微生物分解糖类、脂类等物质可能会产生微量的甲醛。针对以上问题，本项目着重研究：A：水质、主要原料等对成品啤酒中甲醛含量的影响；B：啤酒发酵过程中发酵菌与甲醛产生的关系。啤酒生

21、产中嘌呤的产生机理及其控制啤酒生产中嘌呤的产生与原、辅料中嘌呤核苷的含量有很大的关系，另外还可能受生产菌种不同种因素的影响，因此本研究主要从以下两方面来开展工作：A：原、辅料配比对啤酒中嘌呤含量的影响；B：发酵过程中菌种与嘌呤产生的关系。研究方案：啤酒生产中甲醛的产生机理及控制根据啤酒生产工艺流程，主要从下列四个方面分析甲醛的产生机理：啤酒生产中甲醛的产生机理分析微生物发酵主要原料助 剂水 源 取 样分 析不同原料取样分析糖化前后取样分析发酵前后取样分析 得到啤酒生产过程中甲醛产生的途径和产生量的情况针 对 甲 醛 产 生 情 况 采 取 措 施 进 行 甲 醛 的 控 制具体的实验方法和手段

22、：A：啤酒中微量甲醛的分析测定方法研究。利用高效液相色谱法作为测定甲醛含量方法，建立简便可靠的啤酒中微量甲醛的分析测定体系。B：通过小型啤酒发酵试验测定水源水质、主要原料对成品啤酒中甲醛含量的影响。利用高效液相色谱法检测啤酒生产过程中主要原料以及水源水质对甲醛含量的影响。C：在控制水源水质、主要原料的基础上，对不同啤酒酵母发酵过程中甲醛的产生情况进行试验，拟选育不产甲醛或甲醛产量较低的啤酒酵母生产菌。利用不同菌株进行啤酒的发酵生产，通过发酵前后取样，分析酵母菌种与甲醛产生的关系，根据情况进而采用诱变育种或原生质体诱变育种等方法对菌种进行改良，选育得到不产甲醛或甲醛产量较低的啤酒酵母生产菌。啤酒

23、生产中嘌呤的产生机理及其控制根据啤酒生产工艺流程，从下列二个方面分析嘌呤的产生途径：啤酒生产中嘌呤的产生机理分析微生物发酵原 料发酵前后取样分析不同原料取样分析得到啤酒生产过程中嘌呤产生途径和产生量情况针对嘌呤产生情况采取措施进行嘌呤的控制具体的实验方法和手段：A：啤酒中微量嘌呤的分析测定方法研究。采用高效液相色谱或者毛细管电泳技术等方法进行测定，建立简便可靠的啤酒中微量嘌呤的分析测定体系。B：以不同种类、不同配比的原辅料进行啤酒发酵试验，取样分析，考察原辅料种类和配比对成品啤酒中嘌呤含量的影响。C：在控制原、辅料的情况下，考察不同啤酒酵母发酵过程中产嘌呤的情况，选育嘌呤产量较低的啤酒酵母生产

24、菌，通过发酵前后取样测定，阐明发酵菌种本身对啤酒中嘌呤含量的影响。关于低嘌呤发酵菌种的选育控制，拟采取的实验途径有二条，一条控制途径是：现有菌种的筛选；第二条控制途径是：诱变育种，出发菌株啤酒酵母发酵研究原生质体制备原生质体再生原生质体诱变初步筛选复筛低嘌呤啤酒酵母突变菌株获得。进度安排：2006.012006.06 资料收集；项目调研；实验准备等工作。2006.072006.12 建立微量甲醛的分析测定体系；水源水质、主要原料对成品啤酒中甲醛含量的影响与控制；酵母菌株发酵生产对啤酒中甲醛含量的影响与控制。2007.012007.06 建立啤酒中微量嘌呤分析测定体系；原辅料种类和配比对啤酒中嘌

25、呤含量的影响与控制；酵母菌株发酵生产对啤酒中嘌呤含量的影响与控制。2007.072007.12 实验结果整理；资料整理；补充实验；发表文章；专利申请，项目鉴定结题。4、项目创新之处目前啤酒中含有甲醛和嘌呤问题，已引起了啤酒生产者和业内人士的广泛关注，但由于企业技术、规模、资金等方面的限制，这方面的研究尚未深入全面的展开。国外啤酒行业早已将禁止使用甲醛作为行业标准，但国内啤酒企业起步则较晚，相关标准正在制订中；啤酒中的嘌呤含量及其控制措施，国内外均没有引起足够的重视。对于啤酒中的甲醛和嘌呤产生机理及其控制措施，目前虽有一些零星报道，但多从辅料助剂的选择、生产工艺的改进等方面来进行控制，而有关主要

26、原料以及生产菌种与甲醛和嘌呤产生关系的研究鲜有报道，微生物在发酵过程中产生甲醛和嘌呤的原因和机理尚未得到科学的认证，代谢过程中产生多少更是无从知晓。因此本研究的创新之处在于：研究啤酒生产过程中，主要原料与成品中甲醛和嘌呤的关系以及影响因素；将从微生物的角度探讨啤酒酵母在发酵过程中产生甲醛和嘌呤的机理，最终从菌种源头切断或减少甲醛和嘌呤的产生。5、工作基础与工作条件工作基础项目申请者一直从事微生物发酵和食品工艺研究，在食品微生物研究中开展了相关有意义的研究工作。项目申请者完成了彭城酒厂的啤酒酵母优良菌种的筛选和保存技术；开展了灵芝等食用真菌的开发和利用研究；作为主要研究人员参与国家自然科学基金棕

27、色田鼠性别决定研究项目；实施和执行泰四公司横向课题生物防治菌绿色木霉的菌种遗传改良，并已经取得了阶段性成果；承担啤酒酵母原生质体制备再生和诱变项目研究等，目前正在探索啤酒酵母菌的原生质体形成的破壁酶组成、酶解温度、酶解时间和缓冲体系，对再生培养基和选择再生稳定剂进行了研究。项目组成员年龄结构、知识结构合理，专业涉及面广，可以有效的保证课题的顺利完成，课题组成员有的在微生物菌种分离和培养方面具有丰富的经验，有的在食品发酵方面具有一定的实验室经验，有的成员主持过多项省部和市级科研项目，并获部科技进步奖、省科技进步、市科技奖多次，主要项目包括省科技项目具有生物活性的乳清饮品的开发；市科技项目乳清脱盐

28、技术的研究。 因此，拟申请的研究课题，除具有一定的前期工作基础外，课题组成员丰富的实践经验，也为本课题的顺利实施创造了条件。工作条件本研究室拥有省级重点学科和省财政重点资助生物工程重点实验室，设有细胞与分子生物学、植物蛋白组学、微生物分子生物学、应用生物化学、生物化工、细胞遗传工程及微生物发酵等研究室，拥有生化培养箱，超净工作台，可见分光光度计，紫外分光光度计，高速及超速离心机、液相色谱仪、超低温冰箱等一大批先进的仪器与设备。学校拥有方便和快捷的信息交流平台，项目依托基地浙江大学植物病理与生物技术农业部重点开放实验室设备先进，能够提供项目指标的测试等工作，因此在设备供给和信息交流等方面均已为本

29、课题的顺利实施提供了条件。需要解决的实验条件主要是小型啤酒发酵设备，利用本项目经费可以委托加工解决。6、预期研究结果及其利用研究结果的计划和今后发展的思路预期研究结果：本项目将探明啤酒生产过程中甲醛和嘌呤的产生机理，在此基础上提出控制的方法，研究预期结果将阐明啤酒生产过程中，各主要原料、水源水质与成品中甲醛和嘌呤的关系以及影响因素；同时项目将从微生物的角度探讨啤酒酵母在发酵过程中产生甲醛和嘌呤的机理，研究结果以下列形式呈现：在核心期刊以上刊物发表高质量研究论文23篇。争取申报啤酒生产中甲醛以及嘌呤产生与控制专利一项。今后的计划：在本研究结果的基础上，进行绿色和保健啤酒的研究和开发工作，如无醛绿

30、色啤酒、低嘌呤健康啤酒等。计划以后申报省科技厅项目或以与企业合作的形式来获得经费支持进行以后的研究工作。7、参考文献1胡金成,李德超,曹又新.低嘌呤啤酒及其酿造工艺技术,啤酒科技, 2004, 11:10112 李淑华 译.啤酒和麦芽汁中嘌呤核苷和自由基的定量分析,山东食品发酵,1995,1:28363林英辉.现代啤酒酵母菌种改良途径,啤酒科技,2004,6:24 254罗斌.啤酒中甲醛残留测定方法之探讨,江西化工,2002,4:601625彭科怀,伍红.高效液相色谱法测定啤酒中微量甲醛方法研究,西南民族学院学报,2000,26(2):159 1626张光仲,周庆龙,张文德.啤酒中甲醛含量的调

31、查分析,啤酒卫生,2004,33 (3):3423427 Choi H K, Atkinson K, Elizabeth W. et al. Purine-rich foods, dairy and protein intake, and the risk of gout in men, N Engl J Med, 2004,350:109311038 Choi H K. Dietary risk factors for rheumatic diseases,Curr Opin Rheumatol, 2005, 17 (2): 1411469 Christian C W, Himmelsbac

32、h M, Buchberger W, et al. Determination of purines and pyrimidines in beer samples by capillary zone electrophoresis, Analytica Chemica Acta, 2002, 454(2): 18519110 Eastmond C J, Garton M, Robins S, et al. The effects of alcoholic beverages on urate metabolism in gout sufferers, Alcohol Clin Exp Res,