Btn2p调控黄酒发酵过程中氨基甲酸乙酯代谢及品质变化的机制研究

研究人员针对黄酒发酵过程中潜在致癌物氨基甲酸乙酯(EC)的生成问题，通过构建BTN2基因敲除(BTN2Δ)和过表达(BTN2↑)酿酒酵母菌株，系统研究了其对精氨酸(Arg)代谢通路、EC前体尿素/瓜氨酸的调控作用。结果表明，BTN2Δ使EC、尿素和瓜氨酸分别降低12.28%、15.6%和20.18%，同时保持风味物质和氨基酸组成的稳定性，为黄酒安全生产提供了新靶点。

　　

黄酒作为中国传统发酵饮品，其生产过程中产生的氨基甲酸乙酯(EC)被世界卫生组织列为2A类致癌物，含量可达其他酒类的两倍。EC主要由精氨酸代谢产生的尿素与乙醇自发反应形成，而酿酒酵母的BTN2基因被证实与精氨酸转运蛋白CAN1的功能调控相关。杭州医学院的研究团队在《LWT》发表的研究中，通过构建BTN2基因工程菌株，首次系统揭示了该靶点在黄酒发酵过程中对EC生成的调控机制。

研究采用高效液相色谱(HPLC)检测EC及代谢物，HS-SPME-GC/MS分析挥发性风味物质，结合酶活测定(精氨酸酶/脲酶)和感官评价体系。通过比较野生型(WT)、BTN2Δ和BTN2↑三组菌株在36天发酵周期内的动态变化，发现：

3.1 Arg和尿素代谢相关物质的变化

BTN2Δ显著抑制精氨酸摄取，使发酵液中Arg残留量增加，导致尿素和瓜氨酸分别降低16.5%和20.18%。过表达菌株则呈现相反趋势，证实BTN2通过调控CAN1介导的Arg内流影响尿素循环。

3.2 EC与关键酶活性

BTN2Δ使EC最大降幅达25%，同时提升精氨酸酶和脲酶活性1.2-1.5倍。灭菌过程加速尿素向EC转化，提示热处理工艺需优化。

3.3 挥发性风味物质

主成分分析(PCA)显示三组风味物质相似度达93%以上，特征物质乳酸乙酯和异戊醇的VIP值>1，证明BTN2修饰未显著改变风味图谱。

3.4 氨基酸组成

味觉活性值(TAV)分析表明，半胱氨酸(2.12)、精氨酸(1.72)和谷氨酰胺(1.70)是核心呈味氨基酸，BTN2Δ仅轻微增加苦味氨基酸比例。

3.5 综合品质

BTN2↑组因较深的橙黄色(L值降低，b值升高)和柔和口感获得更高感官评分，而BTN2Δ组因总可溶性固形物(TSS)降低导致风味稍逊。

该研究首次证实Btn2p可通过精氨酸代谢通路精准调控EC生成，在保持黄酒传统风味的前提下，为通过基因编辑技术实现EC减排提供了新策略。研究建立的"基因靶点-代谢调控-品质评价"技术体系，不仅适用于黄酒产业升级，也为其他发酵食品的安全控制提供了范式。特别值得注意的是，BTN2Δ对EC的抑制效果(25%)优于既往报道的CAR1敲除(15%)和DUR1,2过表达(20%)方案，展现出更好的应用潜力。