直击中国白酒技术创新战略发展委员会：白酒代谢生物评价动物体内模型标准化方法研究与技术开发

中国白酒技术创新战略发展委员会第四期科研项目汇报（2023年）

课题名称：白酒代谢生物评价动物体内模型标准化方法研究与技术开发

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立项背景

中国白酒的感官品质表达体系伴随者中国白酒的整个发展历程，在不同的发展时代具有不同的表达形式，先后出现了香型、年份、中国名酒、产品特色、原产地、产品质量等级、中国名牌、驰名商标等以及其它众多的能够体现白酒隐形品质的创新概念。随着消费者收入及品质需求上升，众多白酒生产企业和研究机构先后推出各种不同的白酒品质表达形式，但是白酒的品质观一直没能正确的传播到消费者层面，在面对消费者时无法有效的进行品质表达和信息传递。这种缺乏标准、混乱不堪的状况让行业协会和相关专家都为之苦恼，特别是在白酒感官品质方面的传递过程中，出现专家和消费者意见不对等、白酒产品价值与品质体现的表达方式不对等等主要问题。因此，中国酒业协会理事长宋书玉多次在行业会议上公开表示，“在白酒产业新时代，必须改善现有的品质表达体系，建立中国白酒新的感官品质和价值表达方式”。

酒精度相同的不同类型中国白酒，由于其主要骨架风味和其他微量组分的差异性以及其对酒度、酒基的协同增效作用，直接影响消费者对白酒的感官感受、代谢与醉酒程度以及整体饮后舒适度。由于人体对酒精代谢存在个体差异，且主观因素较大，所以目前主要对白酒代谢的研究都是以小鼠酒精灌胃模型为基础。国内外很多机构对白酒等不同类型饮料酒以醉酒度模型对不同白酒代谢影响程度开展了一定研究，包括从基础的饮酒后翻正反射和恢复实验、到血液乙醇乙醛生化指标分析、肝脏生化指标等不同维度进行白酒醉度评价。但是白酒醉度这一指标需要考虑的客观因素很多，目前的研究虽然从不同维度补充和完善了白酒醉度评价的指标体系，为白酒品质评价提升了基础，但是距更为科学客观的评价白酒饮用品质尚还有一定应用距离。另外，由于尚未将白酒代谢影响评价模型的指标体系、分析方法和结果等基础研究按照标准化质量控制过程进行管理和提升，所以尚不能全面解析关键风味因子对不同类型中国白酒代谢影响协同增效机制，不能清晰的解释中国白酒的饮后代谢程度的差异性和影响机制，更不能向消费者清晰的传递中国白酒的等级品质价值。

生物效价检测是以药理为基础，生物统计为工具，运用特定的实验设计，利用生物体在一定条件下比较供试品与相当的标准品或对照品产生的特定反应（可测定、量化生理指标或生物学特性的变化），测定药物生物活性（药效活力或毒力）的一种方法。生物效价检测分为体内检测和体外检测两种途径。体内检测是以整体动物为生物体，能反映药物对人体作用方式，是最经典的生物效价检测法。

本项目通过对目前已经研究报道的国内外关于酒精、白酒等其他类型饮料酒的代谢和醉酒评价的整体动物模型研究方法做系统梳理和实验比对，借鉴医药领域生物效价评价、药代动力学评价标准化管理与质量控制过程研究思路，遵循“相关性、重复性、灵敏性、适用性和定量性”原则，确定白酒代谢评价动物体内模型关键的指标体系，确定白酒代谢关键指标体系的标准分析方法，对白酒代谢评价过程中会影响分析结果真实性的因素分析，建立中国白酒代谢生物评价标准化模型，制定白酒代谢评价模型的质量控制标准、分析技术标准和评价标准技术操作规范，开展可与国际接轨的酒类食品和医学机构认可的白酒代谢评价体系建立和关键技术研究，为中国白酒质量标准化控制和品质表达提供有力的技术支撑。

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主要研究内容

（1）白酒代谢评价动物体内模型造模动物选用标准研究。

对比研究白酒代谢评价的标准试验动物基因品系、年龄、性别、体重、个体差异、喂养环境、酒精造模方式、给酒标准剂量范围、给酒周期等条件对白酒代谢评价结果的影响，确定适用于白酒代谢评价研究的动物条件和给酒范围，确定白酒代谢评价造模动物标准和白酒代谢研究造模方式标准。

（2）白酒代谢评价动物体内模型检测方法选用标准研究。

通过系统梳理、实验比对以及统计学分析国内外关于酒类代谢和醉酒评价的整体动物模型研究方法和实验结果的差异性，分别在酒精代谢差异性、饮后认知行为差异性、醉酒上头等相关生理生化指标差异性这三个评价维度，依据“相关性”原则（即选取的检测方法与人体实际临床结果相关）、“适用性原则”（即选取方法反应快速、高效、通用性好、易于推广）、“灵敏性”原则（即选取检测指标能客观体现反应程度随剂量的变化有显著改变），以及“重复性”原则（即在严格规定的条件下，从生物统计学角度，检测结果有一定的重复性，以保证试验的延续性和可重复性），确定白酒代谢评价检测的标准方法和评价白酒代谢快慢的关键标准指标体系。

（3）白酒代谢评价动物体内标准模型试验结果比对研究。

以市场随机盲样白酒供试品样品、不同香型的质量稳定的白酒标准品样品或对照品样品为试验对象，对所确定白酒代谢评价检测的标准方法以及评价白酒代谢快慢的关键标准指标体系进行白酒代谢评价结果的生物效价试验结果比对，从试验设计、分组量化间距、线性范围、精密度和重现性等方面，通过白酒风味质量分析、白酒代谢生物试验结果定量化的比对数据，对白酒代谢评价结果的真实性进行确定，制定白酒代谢评价标准技术操作规范。

图1 研究技术路线

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研究结果

3.1白酒代谢评价动物体内模型造模动物选用标准研究

分别以不同度数纯净伏特加、食用酒精、中国白酒和安慰剂为实验样品，以酒精造模常用实验动物C57/BL6J小鼠、BA/2小鼠、昆明白小鼠、Wistar大鼠、Long-Evans大鼠、SD 大鼠等为动物体验造模动物模型，以酒精流质食物酒精流质食物暴露模型、酒精灌胃模型、单瓶强制饮酒实验模型、双瓶自由选择实验模型、操作性饮酒实验模型为造模模型，基于通过对小鼠酒精暴露后行为和生理状态变化情况分析，选择酒精耐受性较好、实验结果较为稳定准确、BEC维持稳定、能显著体现醉酒进程曲线的动物。确定可以分别用于药剂精准剂量分析和模拟人类饮酒习惯的动物模型。分析鼠龄、性别、体重、个体差异、喂养环境、酒精造模方式、给酒标准剂量范围、给酒周期等条件对白酒代谢评价结果的影响，建立可真正用于白酒代谢分析研究的动物体内醉酒模型。

3.2白酒代谢评价动物体内模型检测方法选用标准研究

3.2.1 血液酒精含量定量分析

酒精在人体的主要吸收代谢代谢途径如下图所示。其中氧化代谢“乙醇-乙醛-乙酸-水-二氧化碳”为主要代谢途径。在饮酒后，在人体血液循环中，未及时代谢的乙醇以及转化后生成的乙醛是主要生物标志物。血液酒精含量较高，具有两项剂量效应，即低浓度的酒精是舒适兴奋愉悦正向影响，高浓度的酒精含量是“醉酒抑制上头”负向影响。国家标准以血液酒精在20mg/dl、80mg/dl为两个主要评价醉酒程度主要标准。血液中酒精含量存留的时间，与血液中酒精含量的高低以及个体差异相关，对于不同类型的白酒样品，也与酒体风味组成和结构有关，一般情况下，存留时间可以达到24小时以上。血液乙醛含量由于极低，对乙醛代谢酶2基因缺失的人群影响较为显著，体现在“脸红上脸”上。

因此，对于评价白酒酒精代谢的主要生物标志物，血液未代谢酒精含量及积累乙醛含量，建立酒精代谢差异性标准检测方法。查找相关标准，目前已经公开的国家标准有《人体血液酒精含量的检验方法 GA/T 842-2009》、《生物样品血液、尿液中乙醇、甲醇、正丙醇、乙醛、丙酮、异丙醇、正丁醇的顶空气相色谱检验方法 GA/T 1073-2013》、《车辆驾驶人员血液酒精含量检验实验室规范GA/T 1147-2014》。在以上标准中，所有的检测血液未代谢酒精含量仪器为顶空气相色谱，标准曲线建立校准方法为内标法和外标法。

鉴于本项目确定选择的用于白酒代谢研究的模式动物为小鼠及大鼠，其体内总血量及可取血量较低，所以对动物取血操作规范、动物血样预处理及保存方法、血清酒精及乙醛检测方法进行改进提升。同时对上述国家标准中提及的顶空气相色谱分析条件、标曲校准方法进行摸索及对比分析，确定拟作为标准分析方法在实际应用的条件下可以到达的重复性、再现性和准确度，制定实际应用中分析误差的允许界限，以作为方法选择、质量控制和分析结果仲裁的依据。

3.2.2 动物醉酒行为水平定量分析

对于白酒代谢差异的动物体表象，最直观的标志是运动行为，即可以从动物灌酒后运动行为恢复程度及时间分析醉酒度的差异性。为进一步建立精准定量不同酒样灌胃后引起的醉酒行为差异性，本项目基于国际上先进的深度学习计算机视觉动物行为学分析研究基础，建立相关分析方法和评价指数。

此方法所用设备为动物精细行为分析系统，通过高频摄像机，实时观察记录及分析灌酒后动物运动行为参数、行为轨迹以及步态、醒酒时间。目前该方法已在多篇国内外白酒代谢研究文献中应用。

3.2.3 白酒代谢评价动物体内标准模型试验结果比对研究

以市场随机盲样白酒供试品样品、不同香型的质量稳定的白酒标准品样品或对照品样品为试验对象，对所确定白酒代谢评价检测的标准方法以及评价白酒代谢快慢的关键标准指标体系进行白酒代谢评价结果的生物效价试验结果比对。

其中，清香型白酒代表型酒样及重复性比对结果见下表及图。

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成果表达

2022-2023年期间，已申请5项国家专利，其中2项已授权；已发表SCI论文2篇，发表中文核心期刊论文3篇；形成白酒代谢生物评价标准化评价数据库1个，形成科技成果鉴定4项。

4.1 申请及授权国家专利

[1] 皇甫洁, 王德良, 韩兴林等. 一种评价酒体微量成分水平对酒精代谢影响程度的方法. CN115109832A. 2022-09-27（公开）

[2] 皇甫洁, 王德良，韩兴林等. 一种关联性判定酒体中引起上头的主要高级醇类物质的方法. ZL201910301877.7 2022-06-28（授权）

[3] 皇甫洁, 王德良, 韩兴林等. 一种评价酒类产品人体饮后舒适度的方法. ZL201910278369（公开）

[4] 皇甫洁, 王德良, 韩兴林等. 一种评价酒类饮后兴奋程度的方法. ZL201711151731（公开）

[5] 皇甫洁，王德良，王成等. 一种基于脑电信号的消费者饮酒指数评估方法.ZL202210991480.7（授权）

4.2发表论文

[1] Jie Huangfu，Jun Lu，Changwen Li，Deliang Wang， Chunguang Luan，Xin Jiang，Tao Song，Wei Jiang，Xinlin Han，Jing Feng，Yanli Liu，Mengchao He. Evaluating and forecasting the associated main flavor components in Baijiu (Chinese distilled spirits) with alcohol metabolism and hangover symptoms through mice acute withdrawal model[J]. Food Science & Nutrition,2023.11（1），334-343(SCI, IF=3.55)

[2] Wenmei Zhao, Zukang Fu, Xin Wang, Qingzhong Mao, Chunguang Luan, Shanbin Chen, Fengjie Zhang, Jiajun Yu, Yiping Yao, Yishu Li, Feike Hao, Deliang Wang, Nan Li, Chengtao Wang, Jie Huangfu*. The effects of biogenic amines in Chinese Baijiu on the behavior of mice and hangover headache-related indices. Food Science & Nutrition, 2022.10(12), 4226-4237(SCI, IF=3.55)

[3] 刘雅，皇甫洁，何松贵，方毅斐，关美玲，何猛超，王德良，吴振强. 影响广东米香白酒饮后代谢与舒适度的关键酒体成分研究. 中国酿造, 2022, 41(9):43-47

[4] 徐佳楠，皇甫洁*，刘薇，倪永培，董建辉，项兴本，王少磊，韩兴林，王德良. 影响浓香型白酒醉酒程度的风味物质特异性分析. 中国酿造. 2020，39（7）：156-163

[5] 陈杉彬，韩兴林，等. 酱香型白酒饮后舒适度与主要风味成分相关性分析. 酿酒科技. 2022，（08）

4.3数据库

目前已经完成浓香型白酒及基酒测评16个、清香型白酒成品酒及基酒20个、酱香型白酒成品酒及基酒24个、米香/豉香型白酒11个、芝香型白酒6个、其他类型白酒5个；针对各个类型的酒饮产品，从酒精代谢水平、醉酒醒酒运动行为恢复水平、注意认知恢复水平、情绪感受水平、生理感受水平、评价其饮用后的舒适度、醉酒与上头情况，为企业进行舒适度较高的酒饮产品开发及新品公开发布提供指导。

4.4科技成果鉴定（2021-2023）

（1）项目成果：汾酒、竹叶青酒饮用舒适度品质特征剖析及应用；

鉴定单位：中国轻工业联合会；

鉴定结论：国际领先；

鉴定时间：2023年

（2）项目成果：北方云门酱香型白酒饮用品质评价体系的研究与应用；

鉴定单位：中国轻工业联合会；

鉴定结论：国际领先；

鉴定时间：2022年

（3）项目成果：迎驾贡酒饮用品质特征剖析与应用；

鉴定单位：中国酒业协会；

鉴定结论：国际领先；

鉴定时间：2021年

（4）项目成果：主要有机酸及含量对酱香白酒代谢影响评价模型的建立与应用；

鉴定单位：中国轻工业联合会；

鉴定结论：国际领先；

鉴定时间：2021年

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行业效益与人才培养

如何有效解决白酒代谢引起的舒适度、醉酒与上头问题，是行业关注的重点。本项目为中国白酒质量标准化控制和品质表达、开展可与国际接轨的酒类食品和医学机构认可的白酒代谢评价体系建立和关键技术研究，提供有力的技术支持，为酒体的饮后舒适度工艺提升、为消费者提供健康产品和科技服务提供了科学支撑。本项目成果已在汾酒、国台酒、迎驾贡酒、青稞酒、景芝酒、石湾酒、云门酒、钓鱼台酒、国威酒等企业进行实际应用转化，为企业进行在饮用品质端进行酒体设计、工艺提升提供技术和理论支持。

在本项目的支持下，培养硕士研究生2名，培养工程师1名，正高级工程师1名，形成的标准化评价方法正在筹备团体标准申请，向行业进一步推广。

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下一步研究计划

依照所述方法，进一步完成市场不同类型白酒样品不同实验室结果对比，将所建立白酒代谢评价检测的标准方法，形成技术操作规范1-2项，并申请中国酒业协会团体标准；发表文章 1-2篇，进一步总结关于其他生物体内评测方法的分析结果，完善技术报告。