靶向BTN2基因调控精氨酸代谢通路降低黄酒中氨基甲酸乙酯含量的创新研究

本研究针对黄酒发酵过程中致癌物氨基甲酸乙酯(EC)超标问题，通过基因工程改造酿酒酵母BTN2基因（敲除BTN2Δ和过表达BTN2↑），系统分析了精氨酸(Arg)代谢通路关键物质变化。研究发现BTN2Δ可使EC、尿素和瓜氨酸分别降低12.28%、15.6%和20.18%，且不影响风味物质构成，为黄酒安全生产提供了新策略。

　　

在传统黄酒酿造过程中，一个隐藏的健康威胁正逐渐浮出水面——氨基甲酸乙酯(EC)。这种被世界卫生组织列为2A类致癌物的化合物，在黄酒中的含量竟是其他酒类的两倍之多。EC的形成主要源于酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)代谢精氨酸(Arg)产生的尿素与乙醇自发反应，而高温灭菌过程更会加速这一危险化学反应的进行。面对这一行业难题，杭州医学院的研究团队将目光投向了鲜少被关注的BTN2基因——这个与精氨酸透性酶CAN1活性密切相关的调控因子。

研究人员在《LWT》发表的研究中，创新性地采用野生型(WT)、BTN2敲除(BTN2Δ)和过表达(BTN2↑)三种酿酒酵母菌株进行黄酒发酵实验。通过高效液相色谱(HPLC)检测EC及代谢物含量，结合气相色谱-质谱(HS-SPME-GC/MS)分析风味物质，系统评估了菌株改造对发酵过程的影响。研究还测定了精氨酸酶和脲酶活性，并采用感官评价和色度分析等质量控制手段。

3.1. BTN2修饰菌株对精氨酸和尿素代谢相关产物的影响

研究发现BTN2Δ显著降低Arg摄取，使发酵液中Arg含量升高16.5%，同时尿素和瓜氨酸分别减少20.18%和15.6%。过表达菌株则呈现完全相反的趋势，证实BTN2通过调控CAN1介导的Arg转运影响下游代谢。

3.2. BTN2修饰菌株对EC及关键酶活性的影响

BTN2Δ使EC最大降幅达25%，同时精氨酸酶和脲酶活性显著提升。这表明除减少前体物质外，BTN2Δ还通过增强尿素分解能力进一步控制EC生成。

3.3. BTN2修饰菌株对挥发性风味物质的影响

主成分分析(PCA)显示三类菌株风味物质差异主要存在于发酵早晚期。特征风味物质乳酸乙酯和异戊醇含量不受BTN2修饰影响，解除了风味劣化的行业顾虑。

3.4. BTN2修饰菌株对氨基酸谱的影响

味觉活性值(TAV)分析显示半胱氨酸、Arg和谷氨酰胺是主要呈味氨基酸。BTN2Δ虽使苦味氨基酸比例微升，但整体氨基酸构成保持稳定。

3.5. BTN2修饰菌株对黄酒品质的影响

感官评价证实BTN2↑菌株酿造的黄酒色泽橙黄、口感醇厚，而BTN2Δ酒体颜色较浅且略带酸味，但差异均在可接受范围内。

这项研究首次将BTN2基因改造应用于黄酒发酵，不仅阐明了该基因通过Arg-CAN1-Btn2p调控轴影响EC形成的分子机制，更提供了兼顾安全性与风味的解决方案。特别值得注意的是，BTN2Δ在降低EC的同时，不会破坏黄酒特有的"色、香、味"品质特征，这对推动黄酒产业升级具有重要实践意义。研究揭示的Arg代谢网络调控策略，也为其他发酵食品的安全控制提供了新思路。