影响人体酒类乙醇代谢速度的关键风味物质

葛向阳，何宏魁，刘国英，马金同，宋书玉，郭凯凯，熊祎楠，李安军，周庆伍*

1(中国酒业协会，北京，100831)2(安徽古井贡酒股份有限公司，安徽 亳州，236826) 3(中国白酒健康研究院，安徽 亳州，236826)

随着社会和经济的飞速发展，人们健康意识的逐步提升，酒类饮品在满足人民日益增长的物质文化需求、丰富人类精神文明交流方面起到了越来越重要的作用[1]。“理性饮酒”、“健康饮酒”、“喝的好一点、喝的少一点”正逐步引导着酒类的饮用行为和习惯[2]。开发醉的慢、醒的快、饮的舒适，也是酒类行业新品开发的主导方向[3]。全球的酒类主要分为发酵酒和蒸馏酒，白酒是采用中国传统酿造工艺生产的基于多菌种自然固态酿造的独特的蒸馏酒。研究表明白酒、啤酒和葡萄酒风味物质含量差异较大，其在常规饮用场景下的酒精代谢速度不同，而对于何种风味物质是影响3种典型酒精饮品酒精代谢速度尚不明了[4-7]，本文基于酒精代谢速度和风味物质分析进行相关分析，以明确其中的关键风味物质，为酒体设计提供依据。

1 材料与方法

1.1 酒样

表1 研究用酒样Table 1 Alcoholic beverage samples used in this research

检测设备：采用GB/T 21254—2017《呼出气体酒精含量检测仪》中的设备，型号：CA2000。

检测方法：GB 19522—2017《车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验标准》的方法进行检测。

1.2 分析方法

仪器：安捷伦7890B气相色谱仪(FID检测器)。

色谱条件：色谱柱为安捷伦CP-Wax 57 CB毛细管柱(50 m×0.25 mm，0.2 μm)；进样口温度230 ℃；载气为氮气，纯度99.999%；流速为1 mL/min；进样方式为分流进样，分流比为30∶1；进样体积为1 μL。

以无水乙醇将葡萄酒和啤酒分别调整到乙醇体积分数为52%，分别检测，然后按照体积进行折合计算风味物质含量。

代谢速度/[mg·(dL·h)-1]=

V2代谢速度/[mg·(dL·h)-1]=

V4代谢速度/[mg·(dL·h)-1]=

式中:V2、V4分别代表前2 h和前4 h的酒精代谢速度。

1.3 白酒、啤酒、葡萄酒骨架风味物质

表2 三种酒骨架风味物质折合量a 单位：mg/L

2 结果与讨论

2.1 白酒、啤酒、葡萄酒饮后酒精检测量

以桌餐为背景，对3种酒精饮品等量酒精摄入条件下志愿者体内酒精含量分别进行了分析。结果表明，第1次测量时饮用白酒的体内酒精浓度最低，饮用啤酒的最高，按照GB 19522—2017《车辆驾驶人员血液、呼气酒精含量阈值与检验标准》，此时饮用白酒属于饮酒后驾驶而饮用啤酒和红酒已经属于醉酒。2 h后的第2次测量发现，3组人员都属于饮酒后驾驶。4 h后的第3次检测表明，饮用白酒和红酒组已经低于饮酒后驾驶的水平，而饮用啤酒组仍然处在饮酒后驾驶状态。结果表明，白酒组从饮酒开始，人体的酒精代谢速度启动的比较快速，致使在饮酒结束时其酒精的分解量已经远远超过啤酒组和红酒组。

表3 白酒、啤酒、葡萄酒饮后1、3和5 h呼气酒精含量 单位：mg/dL

2.2 白酒、啤酒、葡萄酒饮后酒精代谢情况

对3种酒精饮品等量酒精摄入条件下，人体代谢速度进行了分阶段分析。由表4可知，从首次检测到实验结束时，总体的代谢速度，红酒组最快，白酒组最慢，说明白酒最优的代谢结果主要取决于第1次检测前的代谢，即在饮用时间段内，体内的代谢。正是这一快速的启动酒精代谢，致使初期体内酒精含量低于啤酒组和红酒组。尽管后期红酒组和啤酒组的代谢速度提高，仍然无法逾越白酒组。进一步分析发现，白酒和红酒呈现前期快、后期慢的特点。而啤酒呈现出前期也不快、后期也不慢的节奏。所以决定代谢效果的是前期的代谢速度。

表4 白酒、啤酒、葡萄酒饮后前2 h和后4 h呼 气酒精代谢速度Table 4 Alcohol metabolism rate of exhaled alcohol 2 h and 4 h after drinking Baijiu, beer and wine

2.3 影响白酒、啤酒、葡萄酒三种酒代谢速度关键风味物质分析

酒类属于风味嗜好饮品，酒精和水含量占酒体的98%，另2%的风味物质直接影响着酒体的风味口感和饮后体验，所以酒体风味物质组成和感官品评一直是酒类行业关注的核心问题。为了探索影响酒体中乙醇的代谢的关键风味物质，本文分别对风味骨架成分(醇类、醛类、酸类、酯类)的含量与酒体乙醇代谢相关指标进行了相关性分析，结果如表5所示。

相关性分析表明，前期2 h与代谢速度最为相关的是醇类物质(-0.98)，呈显著的负相关性(P<0.05)，其次为酯类物质(-0.92)，而风味物质总量和酸类物质在影响水平上保持一致(-0.89)，结果表明，较低的醇类物质是白酒初期代谢速度较快的最主要因素，其次是较低的酯类物质，然后才是较低的有机酸和风味物质总量，这些结论明确地解释了本次研究结果中影响乙醇代谢的关键骨架风味物质。这主要归结于不同风味物质在人体中代谢途径以及其对人体乙醇代谢的影响效果决定的。鉴于中国酒类饮品消费的餐桌文化特点，本文将餐桌饮用场景作为一个整体进行研究，对饮用过程中摄入的水量和其他食品都不做细化分析。另一方面，鉴于不同人体对乙醇代谢存在个体差异，本研究就志愿者的性别、年龄、饮酒习惯、健康状况上都进行了合理的选择和分布，这些数据另行报道。

2.4 白酒、啤酒、葡萄酒三种酒中的关键醇类物质

由表6可知，3种酒精饮品中各种醇类物质的含量差异比较大，从总量看啤酒含量最高，红酒次之，最少的为白酒。为了明确哪种醇类是影响酒精代谢的关键醇类物质，接下来对初级代谢速度与各种醇类分别进行了相关性分析，结果如表7所示。

表5 白酒、啤酒、葡萄酒三种酒代谢速度关键风味物质相关性分析Table 5 Correlation analysis of key flavor substances of metabolism rate in Baijiu, beer and wine

表6 白酒、啤酒、葡萄酒关键醇类物质 单位：mg/mL

表7 白酒、啤酒、葡萄酒关键醇类物质与初级酒精代谢速度相关性分析Table 7 Correlation analysis of key alcohols in Baijiu, beer and wine and primary alcohol metabolic rate

影响初级酒精代谢速度最显著的为正丙醇，其次为糠醇、丙二醇、正戊醇、β-苯乙醇，都呈负相关性，以正丙醇最为显著(相关系数=-0.99，P=0.05)。这些数据分析表明，这一方面归结于以正丙醇为代表的高级醇类物质本身代谢途径较长(从醇类到醛类，再从醛类到酸类)，另一方面也存在高级醇类物质代谢中间产物对乙醇代谢速度的影响。鉴于相关性分析是基于分析对象组内差异对响应结果影响的分析，这也说明了白酒、啤酒、红酒在乙醇代谢速度上是以醇类(特别是正丙醇)差异最大。

近年来，针对人类酒类乙醇代谢对生理影响的研究结果表明：人体摄入的乙醇主要分布于呼气、代谢转化、和尿液分泌等部分，尿液中酒精峰值出现在饮酒后2 h，而尿中有机酸(特别是乳酸)的最大变化值却是在饮酒后1 h，结果表明，人体乙醇代谢速度最大的时间段是饮酒后1～2 h时间段。在这一时间段内，体内乙醇在乙醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase，ADH)作用下转化为乙醛，进而在乙醛脱氢酶(acetaldehyde dehydrogenase，ALDH)作用下氧化为乙酸，这一氧化过程产生过多的[H+]，致使肝脏细胞内NADH/NAD+值大幅度提升，这一方面加大了将糖酵解产生的丙酮酸还原为乳酸，另一方面逐步抑制了糖酵解、三羧酸循环及糖异生作用，该抑制作用一直到饮酒后4 h仍持续存在[8-9]。

本文研究结果表明：饮酒后1～4 h白酒组、啤酒组和红酒组的乙醇代谢速度分别为15.75 mg/(dL·h)、18.13 mg/(dL·h)和19.38 mg/(dL·h)，呈现处红酒>啤酒>白酒，因此白酒乙醇浓度最低的原因在于开始饮酒到饮酒1 h这一时间段。而在饮酒1 h内恰是乳酸合成的高峰期，所以可以推断在排除呼气带出酒精的影响前提下(未测量)，白酒组出现饮酒后1 h乙醇浓度最低的原因是ADH最快的催化效果，即从饮酒开始到1 h这一时间段，白酒实现了最快的吸收和转化，3种酒中，高酒精度的白酒吸收最快，低酒精度的啤酒吸收最慢。鉴于代谢早期体内用于缓解酒精代谢的NAD+及丙酮酸的浓度是一定的，所以高的吸收速度与快的代谢速度是相辅相成的。

3 结论

白酒是我国独具特色的蒸馏酒，是全生物质自然固态发酵而成的蒸馏酒，作为世界六大蒸馏酒之一，其成分的近98%是水和酒精，2%左右为呈香呈香味物质，恰恰就是这约2%的呈香呈味物质决定着白酒的风格、品位与特性[10-12]。白酒中的活性物质可以分为风味功能和生物活性功能；多年来，对白酒的功能成分(健康成分或活性成分)的认识，仍存在很大的空间[13-15]。当前国内外基于乙醇对人体代谢及生理的影响开展的大量的工作，而对其中风味物质结构对代谢的影响研究尚少[16-17]。一直以来，酯类赋予酒体丰满的香气、酸类物质构建酒体的悠长的余味、醇类物质形成的醇甜的口感，这些物质相辅相成，构成了幽雅细腻丰满协调的酒体[18-20]。醇类物质(乙醇除外)，作为酒体中含量最高的第3类风味物，在人体中的代谢途径与乙醇存在一定的相似性。醇类物质，特别是正丙醇，对饮酒早期乙醇代谢速度的抑制作用，是基于对ADH催化效果的降低，是对丙酮酸还原为乳酸的抑制，还是其他的代谢调控，有待进一步研究。

本项目通过对影响酒类代谢的关键风味物质进行分析，结果表明白酒样品古20中较低的正丙醇含量是导致本次实验白酒组整体代谢较快的关键风味物质，这为设计更加健康舒适高品质白酒提供了参考依据。