【视频解读】亳州学院方颂平副教授等：白酒饮后舒适度评价及其与主要风味成分的相关性分析

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中国白酒历史悠久、风格独特,深受消费者喜爱。近年来,随着消费者健康意识的日益增强,对健康白酒和健康饮酒的追求逐渐成为人们共识^[1]。在这一趋势下,饮用舒适度好的健康白酒更受消费者青睐。饮用舒适度通常分为饮前、饮中和饮后3个层次^[2],其中饮前、饮中舒适度主要通过感官对酒体色、香、味进行评价,饮后舒适度则通过饮酒后产生一系列生理反应和生化指标来描述。由于饮后舒适度与“宿醉”密切相关^[3],因此对白酒饮后舒适度的研究越来越受到重视。目前对酱香型^[4]、浓香型^[5]、米香型^[6]、豉香型^[7]白酒的饮后舒适度已有研究报道,但对12种香型白酒饮后舒适度进行系统性评价的研究较少。

白酒饮后舒适度评价主要有问卷调查法、动物实验法及志愿者评价法,其中问卷调查法源自饮用者的感官体验,但不同饮用者间存在主观判断差异^[8-10];近年来,动物实验法被广泛用于白酒饮后舒适度评价,主要通过小鼠翻正反射^[11]、小鼠旷场精细行为^[12]及斑马鱼行为参数^[13]来研究不同香型、不同品牌白酒及风味成分对饮后舒适度的影响。动物实验法优点是实施方便,但同样存在模型精密度不高的缺点,且评价结果仍需在人群中进一步验证;志愿者评价法受志愿者性别、年龄、肝酶活性、饮食方式及志愿者有效例数和伦理影响^[14],导致测定结果误差较大且具有难以实施的问题,但志愿者评价法源于饮用者直接体验,结果真实可靠,因此,对志愿者评价法进行优化并建立快速评价模型,对白酒饮后舒适度评价具有重要意义。

研究表明,白酒饮后舒适度是多因素共同作用的结果^[15],主要与乙醇的麻醉作用及其代谢产物乙醛引起的脑缺氧有关^[16-17]。过量饮酒使大量乙醇经血液循环进入大脑并作用于神经系统,导致饮用者出现口干、头痛、头晕、呕吐等不良反应^[18]。因此,研究酒后血液中乙醇清除率的差异,在一定程度上可评价白酒饮后舒适度的差别。本研究基于呼气式酒精含量检测仪^[19]对志愿者评价方法进行优化,以酒后血液中乙醇含量(blood alcohol concentration,BAC)曲线下面积(area under the curve,AUC)为指标,建立白酒饮后舒适度评价模型。同时,采用气相色谱-氢火焰离子化检测器(gas chromatography-flame ionization detector,GC-FID)对白酒主要风味成分进行分析,并研究白酒饮后舒适度指数与主要风味成分间的相关性。研究结果可为白酒饮后舒适度评价及健康白酒的开发提供参考。

1.1材料与试剂

50%vol固态法白酒,实验室勾调;12种香型白酒标准样品,中国酒业协会;食用酒精(特级),安徽安特生物化学有限公司;50种白酒风味成分色谱混合标样,中国食品发酵工业研究院国家酒类品质与安全国际联合研究中心。色谱级标准品(质量分数):3-甲硫基丙醇(≥99.0%)、正己醛(≥99.5%)、正戊酸(≥99.0%)、丙酸乙酯(≥99.0%)、叔戊醇(≥99.5%)、乙酸正戊酯(≥99.5%)、2-乙基丁酸(≥99.0%),上海麦克林生化科技股份有限公司;丁二酸二乙酯(≥99.0%),国药集团化学试剂有限公司。市场购买的白酒样品编号(酒精度),HXJJ(42%vol)、YHDL(42%vol)、JSQL(42%vol)。

1.2仪器与设备

GC 2010 pro型气相色谱仪配置FID检测器、毛细管柱DB-WAX(30 m×0.250 mm×0.25 μm),岛津公司;KY-8200型燃料电池型呼气式酒精检测仪(符合GA 307标准),深圳市科运科技有限公司;A2-20型超纯水仪,合肥宏科仪器有限公司;DMA35型密度计,安东帕有限公司。

1.3实验方法

1.3.1 志愿者的选择

志愿者共45名,均为男性,年龄18～25岁,前期通过意愿征集及问卷调查,志愿者每顿餐饮50%vol白酒200 mL后无醉酒症状出现。实验前,志愿者被告知实验内容以及可能存在的风险,均签署《知情同意书》。

1.3.2 志愿者饮酒的测定方法

饮酒量设定。根据《中国居民膳食指南(2016)》规定,成年男性酒精摄入量≤25 g/d,折算饮用50%vol白酒为63.3 mL。本研究从志愿者健康角度出发,饮酒量定为50%vol白酒50 mL。

操作步骤。早上8点早餐(牛奶和包子),早餐后除饮水外不再进食及进行剧烈运动,12点午餐,其间饮用50%vol白酒50 mL,然后用100 mL蒸馏水漱口,分别在饮酒后30、60、90 min,采用呼气式酒精含量检测仪测定人体呼气中乙醇质量浓度,并转化为血液中乙醇质量浓度。呼气式酒精含量检测仪采样时呼气持续时间大于2.5 s,以测得肺深部气体中的乙醇质量浓度,呼气中间不得间断。实验前按标准操作方法对志愿者进行培训,测试环境温度(23±5)℃,相对湿度50%±30%。

1.3.3 志愿者饮酒测定方法的饮食模式优化

研究午餐饮食组成(空腹、面包、一荤三素套餐),饮酒速度(30 s内1次性饮用50 mL;1 min内3次饮用50 mL,第1、2次每次15 mL,第3次20 mL,每次间隔20 s;5 min内分5次饮用50 mL,每次饮用10 mL,每次间隔1 min)和饮酒间隔(餐前10 min饮用、餐间饮用、餐后10 min饮用)对血液中乙醇质量浓度的影响。

1.3.4 白酒饮后舒适度评价模型的建立

按1.3.3节优化后的测定方法,志愿者在分别饮用相同酒精度的样品及特级食用酒后,测定30、60、90、120 min时血液中乙醇质量浓度,以时间t为横坐标,血液中乙醇质量浓度ρ为纵坐标,绘制曲线并计算曲线下面积,建立白酒饮后舒适度评价模型,见式(1)。

白酒饮后舒适度指数=

(1)

式(1)中,AUC_{特级食用酒精}为饮用特级食用酒精时曲线下面积;AUC_待测样品为饮用待测样品时曲线下面积。

1.3.5 舒适度测定方法的重复性验证

选择10位志愿者,采用优化后的方法测定酒后血液中乙醇质量浓度,验证测定结果的重复性。

1.3.6 不同香型白酒饮后舒适度指数的测定

将12种香型白酒统一调配到50.0%vol,采用优化后的方法,按评价模型分别测定其饮后舒适度指数。

1.3.7 白酒中主要风味成分测定方法

采用GC-FID分析白酒中的主要风味成分,分析条件参考张晓婕等^[20]方法略作修改。以叔戊醇、乙酸正戊酯和2-乙基丁酸为内标进行定量分析。取10 mL酒样,加入混合内标100 μL,直接进样分析。

气相色谱条件。起始温度30 ℃,保持时间3 min;以2 ℃/min升至60 ℃,保持4 min;以6 ℃/min升至210 ℃,保持20 min。载气为高纯氮气;流速0.8 mL/min;进样量1 μL;进样口温度230 ℃;进样方式为分流进样,分流比30∶1。

1.3.8 白酒饮后舒适度指数与主要风味成分相关性分析方法

采用SPSS 26软件,对白酒饮后舒适度指数与主要风味成分间进行Pearson双变量相关性分析,确定影响白酒饮后舒适度的主要风味成分,并建立回归方程。采用市场购买的固态法白酒验证回归方程的准确性。

1.4数据处理

数据以平均值±标准偏差表示,采用SPSS 26软件进行单因素方差和显著性分析,P<0.05为差异显著,采用Origin 2021绘图,并计算AUC。

2.1志愿者饮食模式的优化结果

按志愿者测定方法,分别研究不同午餐饮食组成、饮酒速度和饮酒间隔对血液中乙醇质量浓度的影响,结果见图1。

不同字母表示组内数据差异显著(P<0.05)。

图1 饮食模式对BAC测定方法的影响

Fig.1 Effects of dietary patterns on BAC measurement methods

从图1(a)可以看出,不同午餐饮食组成对BAC有显著影响(P<0.05),同一时间点,BAC由大到小依次为空腹组、食用面包组、一荤三素套餐组。空腹饮酒乙醇在胃、肠道吸收快,因此BAC明显高于食用面包组和一荤三素搭配套餐组。为消除饮食模式差异导致的测定误差,考虑到容易实施及操作方便,午餐饮食组成采用食用面包。

从图1(b)可以看出,不同饮酒速度在30 min和90 min对BAC无显著影响(P>0.05),原因与不同饮酒速度设定的时间较短有关。人体摄入乙醇后,在30～90 min才能被完全吸收进入血液^[21]。不同饮酒速度只隔5 min,因此对BAC影响不明显。考虑到饮用者饮用感受,饮酒速度统一固定为1 min内分3次饮用完的方式。

从图1(c)可以看出,不同饮酒间隔在30、60 min对BAC有显著影响(P<0.05)。相同时间点BAC由大到小依次为餐前、餐间和餐后饮用。餐前10 min饮用,相当于空腹饮酒,因此乙醇吸快,BAC较高。不同饮酒间隔对测定结果有影响,因此饮酒间隔采用餐间饮用的方式。

2.2 BAC测定方法的重复性验证分析

按优化后的测定方法,随机选择10名志愿者对同一酒样进行实验,不同时间点的BAC见表1。由表1可知,不同志愿者在30、60、90 min时的BAC相对标准偏差平均值分别为2.9、3.0、2.3,均小于5%,说明优化后的方法能达到实验要求。

表1 BAC测定方法的重复性验证结果

Tab.1 Results of method repeatability validation

2.3白酒饮后舒适度评价模型的验证结果

不同志愿者按优化后的方法测定酒后不同时间点的BAC结果见图2。由图2可知,在摄入等量乙醇条件下,志愿者2分别饮用食用酒精和浓香型白酒,在30 min时BAC最高,达到78.4 mg/100 mL、78.6 mg/100 mL,而志愿者4在30 min时BAC最低,只有32.8 mg/100 mL、36.1 mg/100 mL,志愿者1在120 min时BAC未检出,其血液中乙醇清除速度明显快于其他志愿者。由此可见,不同志愿者酒后血液中乙醇清除速率具有明显差别,该结果和张艳等^[22]研究血液中乙醇清除率与体重、性别呈中度相关结果一致。由此可见,采用大量志愿者酒后BAC统计结果来衡量白酒饮后舒适度,由于受个体差异的影响,导致较大测量误差。

图2 不同志愿者饮酒后的BAC

Fig.2 BAC of different volunteers after drinking

为消除个体差异引起的误差,选择10位志愿者,根据白酒饮后舒适度评价模型分别测定同一固态法白酒(浓香型白酒)的饮后舒适度指数,结果见图3。由图3可知,其中6位志愿者测定的舒适度指数间无显著性差异(P>0.05)。舒适度指数模型虽然以特级食用酒精为对照,有效消除了个体差异导致的误差。但不同志愿者在测试过程中受外界因素如活动量、状态等的影响,使测定结果仍然存在一定的误差,其中4位志愿者测试结果间存在显著差异(P<0.05),但10位志愿者测定的白酒饮后舒适度指数与均值(89.3±0.8)间并无显著性差异(P>0.05)。

不同字母表示组间数据差异显著(P<0.05)。

图3 不同志愿者同一酒样的白酒饮后舒适度指数

Fig.3 Comfort index after drinking Baijiu of same Baijiu by different volunteers

2.4不同香型白酒饮后舒适度指数的测定结果

将12种香型白酒采用特级食用酒精或去离子水统一调配到50.0%vol,分别测定其饮后舒适度指数,结果见图4。由图4可知,与特级食用酒精组相比,除老白干香型饮后舒适度指数无显著性差异(P>0.05)外,另外11种香型白酒饮后舒适度指数有显著性差异(P<0.05)。其中饮后舒适度指数大于100的有米香型、豉香型、清香型、特香型、凤香型、老白干香型,其中米香型白酒饮后舒适度指数最高,达到136.8%;饮后舒适度指数小于100的有浓香型、酱香型、芝麻香型、兼香型和董香型白酒,其中董香型饮后舒适度指数最低,只有77.1%。从白酒饮后舒适度指数评价模型可以看出,舒适度指数越大,代表饮用白酒后血液中乙醇清除速度更快,乙醇对大脑神经系统损伤越少,饮后舒适度越好。

*表示和特级食用酒精组间有显著性差异(P<0.05)。

图4 不同香型白酒饮后舒适度指数

Fig.4 Comfort index after drinking Baijiu of different flavor Baijiu

2.5不同香型白酒中主要风味成分分析结果

采用GC-FID对白酒中主要风味成分进行定量分析,结果见表2。

目前白酒中已检测出2067种微量成分^[23],不同香型白酒由于酿造工艺的差异,导致风味成分存在区别。由表2可知,12种香型白酒中总酸、总酯及醇类、其他类(醛类、酮类及吡嗪类)总量差别较大,其中浓香型白酒总酯高达4 217.29 mg/L,而豉香型白酒仅为550.78 mg/L;董香型白酒总酸高达2 913.76 mg/L,而老白干香型和米香型白酒约为600 mg/L;董香型白酒醇类含量高达2 597.77 mg/L,而豉香型白酒只有429.76 mg/L。醛、酮、吡嗪类化合物含量较高的为浓香型和兼香型白酒,在1 000 mg/L以上,含量较低的为米香型和豉香型白酒,在100 mg/L左右。研究表明,含量在1.0 mg/L以上的主要风味成分,对酒类的品质和舒适度起决定性作用^[24]。不同香型白酒饮后舒适度存在差异与酒体主要风味成分差别有关^[25],白酒中的酸类、酯类、高级醇等风味成分通过影响乙醇代谢,导致饮后舒适度存在差异^[26]。因此,白酒中各种主要风味成分,包括酸类、酯类、醇类,以及醛类、酮类和吡嗪类等,它们各自含量的差异,会显著影响白酒的饮后舒适度。

2.6白酒饮后舒适度指数与主要风味成分相关性分析结果

采用Pearson相关系数对白酒饮后舒适度指数与主要风味成分之间的相关性进行研究,结果见表3。由表3可知,白酒饮后舒适度指数与白酒中的乙醛、乙缩醛、甲酸乙酯、乙酸乙酯、异戊酸乙酯、甲醇、异戊醇呈极显著相关(P<0.01),与异戊醛、丁酸乙酯、苯乙酸乙酯、正丙醇、正戊醇、乙酸含量呈显著相关(P<0.05);其中乙醛、乙缩醛、乙酸乙酯、异戊酸乙酯、异戊醇与饮后舒适度指数高度负相关(相关系数|r|≥0.8),其中异戊醇相关系数为-0.849,说明异戊醇对白酒饮后舒适度指数负面影响最大,其次是乙醛,相关系数达到-0.808;此外,甲酸乙酯、异戊醛、丁酸乙酯、苯乙酸乙酯、甲醇、正丙醇、正戊醇、乙酸与饮后舒适度指数中度负相关(0.5≤相关系数|r|<0.8)。研究表明,较高含量的正戊醇及丁酸乙酯降低酱香型白酒的饮后舒适度^[4],浓香型白酒中的异戊醇和正丙醇是引起饮后不适的关键高级醇^[5];米香型白酒中异戊醇、异丁醇、乙醛、己酸和乙酸乙酯是影响米香型白酒饮后代谢的关键成分^[6],本研究结果与上述研究较为吻合。此外,由表3可知,白酒饮后舒适度指数与3-甲硫基丙醇和β-苯乙醇具有低度正相关(0.3≤相关系数|r|<0.5),但相关性不显著(P>0.05)。β-苯乙醇在米香型和豉香型白酒中含量较高,具有玫瑰香气^[27],3-甲硫基丙醇在低浓度时具有烤制奶酪的香气,是芝麻香型白酒中一类重要的风味成分^[28]。

表3 白酒饮后舒适度指数与主要风味成分相关性分析

Tab.3 Correlation between comfort index after drinking Baijiu and main flavor components

Sig.(双尾)<0.01,表示极显著相关;Sig.(双尾)<0.05,表示相关性显著;Sig.(双尾)>0.05,表示相关性不显著。

综合相关性分析结果,异戊醇、乙醛、乙缩醛、甲酸乙酯、乙酸乙酯、异戊酸乙酯、甲醇对白酒饮后舒适度具有重要影响,这些成分含量越高,白酒饮后舒适度越低。

对不同香型白酒饮后舒适度指数和极显著负相关的风味成分总量取自然对数进行多项式函数拟合,结果见图5。回归方程为y=-5.453+66.605x-7.137x²(R²=0.849,P<0.01),Pearson相关系数为-0.913 8,说明两者间具有高度负相关性。

图5 极显著成分总量对数值与白酒饮后舒适度指数相关性

Fig.5 Correlation between logarithmic of highly significant components and comfort index after drinking Baijiu

对市场购买固态法白酒样品进行回归方程的验证实验,结果见图6。由图6可知,白酒饮后舒适度指数实测值和预测值间无显著性差异(P>0.05)。白酒中风味成分对饮后舒适度的影响是一个复杂的过程,和白酒风味成分种类、含量及人体代谢机能有关,本研究的研究对象(12种香型白酒标样)均为固态法白酒,因此回归方程对固态法白酒饮后舒适度评价具有一定的指导意义。

*表示组内数据无显著性差异(P>0.05)。

图6 白酒饮后舒适度指数的实测值和预测值

Fig.6 Measured and predicted value of comfort index after drinking Baijiu

本研究采用呼气式酒精含量检测仪测定饮酒后不同时间点的BAC,并对测定方法进行优化。以酒后BAC曲线下面积构建评价模型测定白酒饮后舒适度指数,同时结合GC-FID对主要风味成分的分析结果,研究两者间的相关性。结果表明,测定方法中饮食组成和饮酒间隔在30、60 min对BAC有显著影响(P<0.05),饮酒速度对BAC无显著影响(P>0.05)。优化后的测定方法为午餐食用面包,在食用面包同时要求在1 min内分3次饮用50 mL样品。采用优化后的测定方法,不同志愿者在30、60、90 min时的BAC测定结果相对标准偏差均小于5%,重复性符合要求;不同志愿者测定同一白酒的饮后舒适度指数与均值(89.3±0.8)间无显著性差异(P>0.05),说明评价模型重现性较好;此外,结合Pearson相关系数对白酒饮后舒适度指数与主要风味成分的相关性分析表明,白酒饮后舒适度指数与乙醛、乙缩醛、甲酸乙酯、乙酸乙酯、异戊酸乙酯、甲醇、异戊醇呈极显著负相关(P<0.01),与异戊醛、丁酸乙酯、苯乙酸乙酯、正丙醇、正戊醇、乙酸含量呈显著负相关(P<0.05),其中异戊醇对白酒饮后舒适度指数负面影响最大。对白酒饮后舒适度指数与极显著负相关的风味成分总量取对数进行多项式拟合,得到回归方程为y=-5.453+66.605x-7.137x²(R²=0.849,P<0.01),该回归方程预测的白酒饮后舒适度指数与实测值间无显著性差异(P>0.05)。本研究的研究对象(12种香型白酒标样)均为固态法白酒,回归方程对固态法白酒饮后舒适度评价具有一定的指导意义,对其他固液结合法及液态法白酒的饮后舒适度评价仍需进一步研究。

制作：路旭东

编辑：张逸群、李宁

审核：叶红波