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最近，我收到了观众的提问，说他在红酒的外包装上看到了防腐剂，他觉得红酒明明含有酒精了，为什么还需要添加防腐剂呢？

在讨论这个问题之前，我还是先得声明一点。酒对我们的健康是百害而无一利的。世界卫生组织已经把酒归为1类致癌物质[1]，并且证据确凿，是毋庸置疑的。

但是，在当今社会，对于许多人来讲，酒已经成为了社交生活的一部分。在我国，特别是在知名度较高和社会影响力较大的人群当中，酒桌文化就显得尤其重要。马上就要过年了，家人们聚在一起，喝点小酒助助兴，也在所难免。红酒中为什么含有防腐剂，其实答案非常简单。尽管葡萄酒中含有酒精，但是酒精浓度比较低，即使葡萄完全发酵了，细菌仍然有可能生长，所以防腐剂是十分有必要的。

图1：市面上常见的红酒

不过这个答案，和微生物学的发展史是密不可分的。如果你有兴趣，我们就一起来回顾一下这段科学史。并思考另外一个问题，我们不谈酒精本身的危害，你是否介意红酒中的防腐剂呢？

酒精饮料的起源

在大约7000年前，有一个人在一次偶然的情况下发现了一个密闭的水果罐，里面装满了葡萄。当他打开后，喝下罐子里的液体时，他尝到了一种前所未有的奇怪的味道。突然，他开始头晕目眩，无缘无故地笑了起来，这种上瘾的感觉让他忍不住把剩下的液体全喝光了。他这一次偶然的发现，打开了人类对酒精饮料的探索之门[2]。

公元前1700-1100年，世界各地不同文化的人们通过不断地尝试和观察，都发展出了各自的酿酒文化。当时，人们知道把水果或者谷物放在容器中，长时间盖上盖子密封就会产生酒精。但是没有人能够完全理解酒精为什么会产生。尽管如此，人们还是给这个现象起了一个名字，叫做“发酵”。

随着对发酵过程的观察和试验，人们逐渐了解到，要通过发酵产生酒精饮料，也不是一件容易的事情。如果密封时间不够长，液体中就不会含酒精；但如果存放时间太长，水果和谷物就会腐烂变酸。只有观察到容器里的液体，持续有气泡冒出之时才是真正的发酵进行时。

酵母菌的发现

直到几千年后，高质量的透镜和显微镜的发现才使得生命科学发生了一次蜕变。这时候，研究人员对发酵的理解，才开始步入正轨。

在十七世纪，一个名叫安东尼· 范· 列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek）的荷兰商人发明了显微镜。他觉得这种镜头非常有意思，可以看到我们平时看不见的东西。他没事的时候，就会用他的显微镜去观察并且绘制各种各样的微小的物体。有一天，他突然想起来自己家的地窖里还酿着两罐啤酒。于是，他就心血来潮，取了一些正在冒着气泡的啤酒样品，想看看这里面究竟在发生什么。

图2：安东尼· 范· 列文虎克

在显微镜下面，列文虎克观察到了许多团聚物。每个团聚物大概和人的红细胞差不多大。而平均下来，每个团聚物又是由六个球状物质组成的。整体的形状就像是一小串葡萄。

图3：安东尼· 范· 列文虎克绘制的酵母球

列文虎克给这些团聚物起了一个名字，叫酵母球。不过，他觉得这些酵母球是来自谷物的淀粉颗粒，而并不是一个独立的生物体[3]。

这种错误观点又延续了几百年。在这期间，法国化学家安托万-洛朗·德·拉瓦锡（Antoine-Laurent de Lavoisier），于1789年，发现了水果、谷物中的糖类物质是发酵的底物。

拉瓦锡这个名字，大家可能很陌生。但是如果说起化学反应中的质量守恒定律，大家能否回忆起被中学化学支配的恐惧呢？哈哈哈。拉瓦锡就是质量守恒定律的发现者之一。

拉瓦锡在实验室里利用甘蔗进行发酵实验。添加了酵母球之后，他发现甘蔗里糖的含量变少了。而变少了的这部分糖，有三分之二被还原成了酒精，另外三分之一被氧化成二氧化碳。这些二氧化碳，正是发酵过程中观察到的气泡的来源。根据这个实验，拉瓦锡提出了一个假设：整个发酵过程中，只有糖发生了转化，而酵母球虽然参与了反应，但它们在整个过程中保持不变[4]。

如果您有一定的化学基础，那您一定不会对拉瓦锡的这个假设感到陌生。它正是催化剂的概念。

是的，人们一直以为它们的作用就仅仅是化学催化剂。在水果和谷物中，它们能产生酒精；在面包中吗，它们能产生二氧化碳使其膨胀，仅此而已。

而历史上第一个真正意识到酵母球其实是有生命的独立个体的，是一位来自法国的发明家，名叫卡尼亚尔·德·拉·图尔（Charles Cagniard de la Tour）。1835年的某一天，图尔打算重复列文虎克的酵母观察实验。他缓缓地拿起涂满了酵母球的载玻片之后，放到了显微镜下。要知道，19世纪的显微镜与列文虎克当年制造得相比，已经先进很多了。这时候，图尔清楚地观察到了酵母球似乎在发芽。通过反复确认之后，他发现，拉瓦锡的假设出错了。这些酵母球在发酵过程中数量会变多。它们会通过发芽而产生芽孢，进行自我增殖。

图4：正在进行自我增值的酵母菌

图尔认为，要解释这一现象，那就只有一种可能性：即这些酵母球是活的实体，而不仅仅是一些有机物质。

酵母球的发芽增殖现象也差不多在同一时期被另外三位科学家——西奥多·施万（Theodor Schwann）[5]、弗里德里希·屈增 （Friedrich Kützing）[6]和克里斯蒂安·埃克斯勒本（Christian Erxleben）[7]独立观察到。酵母球也因此被更名为酵母菌。发酵是酵母菌增殖的结果，而且酵母菌必须是活的才能产生酒精。这一发现，为理解酵母菌在酿造红酒的过程中铺平了道路。

巴氏消毒法

到了19世纪中叶，著名的微生物学家路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）对发酵过程进行了更加深入的研究。他发现酵母菌发酵的产物比拉瓦锡最初报道的更多、更复杂。产物中除了酒精和二氧化碳以外，还有大量的甘油、琥珀酸和戊醇。这些物质都是生命新陈代谢所产生的有机物。充分证明了发酵过程其实就是酵母菌的生长代谢过程。

图5: 路易斯·巴斯德

巴斯德认为，酵母菌在酿酒过程中的生长能源来自于糖，并且不需要氧气。于是他给这个过程起了一个新名字，叫作“respiration without air”，即不需要氧气的呼吸作用。

这里需要强调一点，巴斯德口中的呼吸与我们一般理解的呼吸不是一回事。一般来说，我们认为的呼吸是指把空气吸到肺里然后再呼出来的过程。但是生物化学里的呼吸作用，指的是细胞代谢糖产生能量而维持生命活动的过程。

正当巴斯德打算将自己的研究成果写成论文并加以发表时，他收到了一位酒厂老板的求助。正是通过这次求助，巴斯德便开始意识到。能在酿酒过程中生长的，可不仅仅是酵母菌。

这位老板名叫比戈，他焦急地告诉巴斯德，自己的酿酒厂出了大问题。比戈的酿酒厂一直以来都在用甜菜根发酵产生酒精，并没有出现过什么问题。但是最近一段时间，他总是发现发酵罐子里的东西又酸又苦。这个现象时不时地就会发生，他根本找不到规律。于是，他找到了巴斯德，希望能够知道这种又酸又苦的东西到底是什么。

巴斯德分析了液体中的化学成分食品防腐技术，发现它含有大量的乳酸而不是酒精。随后，巴斯德从酒厂的罐子里取了一些样，放到显微镜下观察。他注意到，那些含有乳酸的容器中几乎看不到酵母菌，反而能看到比酵母小得多的一种“细胞”；而正常的发酵罐中和以往一样，可以看到大量的酵母菌。

发酵的产物——酒精和二氧化碳，对于人类来说是有用的。但是对于酵母菌来说，这些东西都是废物，必须排出体外。发酵时，随着酵母数量的增长，酒精的积累也越来越多。积累到一定程度之后，酵母就会被杀死。大多数酵母菌株在死亡之前可以耐受10-15% 的酒精浓度。这就是为什么葡萄酒和啤酒中的酒精含量通常在这个浓度范围内。想要获得更高浓度的酒，必须在后期进行蒸馏。而10-15% 的酒精浓度，并不足以保护酒不被污染。

这个现象让巴斯德觉得，这些发苦发酸的液体，正是被这种更小的“细胞”污染了。在酿酒过程中，有必要杀死那些小细胞。他首先想到的是利用高温，但是这个做法显然行不通。因为在这之前，有一位法国化学家约瑟夫-路易斯·盖-卢萨克（Joseph-Louis Gay-Lussac）就做过这样的实验。如果把发酵前的物质全部煮沸，那么酵母菌也会被全部杀死，根本得不到任何酒精。

于是，巴斯德想到了一个比较温和的方法，也就是短暂的微热处理（通常不超过100℃）。这种方法可以杀死那些小细胞食品防腐技术，但是不会杀死酵母孢子。这也是一直流传至今的“巴氏消毒法”。不过在发酵前使用巴氏消毒，依旧不好控制。但是对于成功发酵之后的酒，巴氏消毒为它们带来了更长的保质期。发酵之后的酒如果没有巴氏消毒，估计一个星期不到就开始发酸了。

现在我们知道，巴斯德当年发现的小“细胞”，其实就是乳酸菌。这种细菌在自然界是十分常见的。以葡萄酒厂为例，这种细菌可以在葡萄和葡萄叶子的表面找到。到了收获季节，乳酸菌就会随葡萄进入酿酒厂。如果没有适当地清洗，它们就会污染酒厂的各种设备，包括泵，阀门和发酵装置等[8]。除此之外，醋酸菌也是葡萄酒发酵过程中容易污染的细菌之一[9]。

图6: 乳酸菌

二氧化硫类防腐剂

想要在发酵过程当中避免这些杂菌的生长，就必须额外添加东西来抑制它们。科学家们面对的一个新问题就是：什么物质只会杀死杂菌，但是不会影响酵母菌？

很快，科学家们就注意到了二氧化硫这个物质。

二氧化硫在古罗马时代就被添加到酒里以便于保存，不过这个故事已经无法考证了。从现代科学的角度来看，二氧化硫能抑制杂菌的生长，对乳酸菌和醋酸菌十分有效。而酵母菌对二氧化硫有着一定的抵抗作用。只要把酿造过程中的pH控制在3.5以下，再配合二氧化硫，那么基本上就不会有杂菌污染了。这就起到了防腐的作用。

至今为止，酿酒行业的防腐技术已经有不下9种了。但是二氧化硫依然是应用最广的一种防腐剂。

这里添加的并不一定是二氧化硫气体，而可以是它的衍生产物——各种亚硫酸盐、焦亚硫酸盐、亚硫酸氢盐等等。这些物质能够实现跟二氧化硫类似的功能，在计算它们的含量和使用量时，也是以二氧化硫的含量来作为基准的。

看到这里，可能有人会担心它的安全问题。毕竟二氧化硫是大气污染物的一种。而且名字里有一个硫字，也不免让人联想到有毒的硫化氢。这种类型的防腐剂，对人们的健康是否会有影响呢？下面，我们就来看几个权威机构的意见。

首先世界卫生组织对二氧化硫的致癌性定义为“没有证据证明可以致癌的物质”（Group 3）[10]。

我国在2013年前，在国标《发酵酒卫生标准》（GB2758-2005）中，仅规定了葡萄酒和果酒的二氧化硫含量的上限为250毫克每升。但在2013年后，新的国标《发酵酒及其配制酒》（GB2758-2012）中，将二氧化硫含量的上限给取消了。为了确保万一，我又查了一下《葡萄酒》的现行国标（GB 15037-2006），其中对二氧化硫含量的上限也没有明确规定。

美国FDA将二氧化硫定义为一种安全的防腐剂，但是不能用于肉类，水果，蔬菜、维生素 B1含量较高的食物和可以生吃的食物中[11]。

欧盟对红葡萄酒和白葡萄酒的总二氧化硫含量分别设定了150毫克每升和200毫克每升的法定上限。不过，由于部分人士对二氧化硫过敏，如果二氧化硫总量超过每公升10毫克，标签上必须注明“含有亚硫酸盐”。[12]

我认为二氧化硫摄入多了肯定是有危害的。不过如果只是起到防腐作用，加一点点就够了。商家也没有理由多加。因为加多了酒反而有膏药味儿，影响酒的销量就得不偿失了。

其中，欧盟的规定我们可以参考下，毕竟它规定了一个上限，也讲到了二氧化硫的潜在危害。二氧化硫有可能会导致过敏，确确实实是有论文报道的。世界上对二氧化硫过敏的人口数量，大概占1%[13]。过敏症状表现为头痛、呼吸道不适等[14]。

酒精本身的危害更大

防腐剂本身其实是人类历史中的一次伟大发现，让长途运输食物和长期保存食物变得可能，明显提高了大家的生活质量。关于防腐剂和其他食品添加剂是否会引起健康危险至今一直存在着争议。尽管各国对防腐剂都有明确的使用规范和严格的监督管理制度，但标准也不是完全统一的。不过我认为，与其担心红酒里添加的适当剂量的防腐剂，会影响人体健康，倒不如静下心来，认真考虑一下酒的危害。

我认为饮酒对身体的造成的伤害要远大于防腐剂，每年都能看到大量饮酒导致肝硬化，甚至死亡的新闻，真心奉劝大家不要因为一时兴起而贪杯，拿自己的生命开玩笑。您要是这么在意酒里面的防腐剂，何不直接戒酒呢？

参考文献

[1]

[2] McGovern, P. E. Uncorking the Past: The Quest for Wine, Beer, andOther Alcoholic Beverages. Berkeley: University of California Press, 2009

[3]

[4]

[5]

[6] %C3%BCtzing

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12] :32009R0606

[13]

[14]

关于作者

文稿：陆鹏

校对：小夜