大脑如何 “尝” 酒?EEG 解析不同酒精度与白酒的神经响应
引言/背景
白酒,作为承载千年文化的中国传统蒸馏酒,其醇厚风味与多变口感始终令人着迷。然而,这一 “舌尖上的艺术” 背后,却隐藏着一个长期未解的科学谜题:不同酒精度与复杂风味究竟如何精准影响我们的大脑感知? 传统品评依赖主观描述,易受情绪、经验干扰,难以捕捉潜意识中的真实感受,更缺乏客观的神经科学证据。目前风味研究多停留于表面感官评分,无法实时解码大脑对酒精刺激与白酒独特风味的动态响应,导致风味机制模糊、评价缺乏统一标准,严重制约白酒品质升级与风味创新。破解白酒风味的 “神经密码”,用客观脑科学数据揭开风味感知的神秘面纱,已成为白酒风味研究的前沿焦点与迫切方向。
论文概要
浙江大学、北京工商大学等单位联合团队采用脑电图(EEG)技术系统探究了不同酒精度酒精溶液及白酒对大脑感知的影响。研究成果发表于《Food Chemistry》,题为“Application of electroencephalogram (EEG) in the study of the influence of different contents of alcohol and Baijiu on brain perception”。该研究招募 18 名健康受试者,采集其在饮用 5%–53% 梯度酒精溶液及 53% 酒精度白酒时的脑电信号,分析不同脑区、脑电波节律(δ、θ、α、β)的响应差异及相关性。结果发现,大脑可精准区分不同酒精浓度刺激,脑电信号强度随酒精度升高而增强;同等酒精度下,白酒因复杂风味物质诱发更强的脑信号激活,且显著增强 δ 波与 α 波强度。此外,额叶、中央区、右颞叶是感知酒精刺激的核心脑区,呈现显著激活。
文章信息
研究方法
本研究共纳入 18 名健康右利手受试者,男女各 9 名,均无酒精过敏史、身体健康。所有受试者在闭眼静息状态下,使用 64 导联脑电图(EEG)设备采集味觉刺激过程中的脑电信号,采样率为 1000 Hz,带通滤波范围为 0–400 Hz。实验刺激分为纯水对照、5%、10%、20%、40%、53%(体积分数)酒精水溶液及 53% 酒精度白酒共 7 组样品,每组随机盲测 5 mL,含漱 5 秒不吞咽后漱口休息。
图 1 (A) 实验流程示意图(B) 大脑感兴趣区示意图,标注五个感兴趣脑区:额叶、左颞叶、中央区、右颞叶、顶枕区
使用带通滤波器将预处理后的脑电信号分为 4 个频带:δ(1–4 Hz)、θ(4–8 Hz)、α(8–13 Hz)、β(13–30 Hz)。本研究对预处理后的脑电信号按味觉刺激时段进行分段,选取刺激后 2–3 秒稳定信号段用于分析。计算各频带功率谱密度(PSD)曲线下面积(AUC),划分额叶、左颞叶、右颞叶、中央区、顶枕叶 5 个脑区,提取各脑区及全脑的 PSD-AUC 特征参数。作为对比基准,本研究同步开展不同刺激类型、脑区与节律波的方差分析,采用混合模型方差分析与 Bonferroni 事后检验,结合 Spearman 相关性分析,系统比较不同酒精度、白酒与酒精溶液诱发的脑电响应差异及关联特征。
结果分析
整体脑电响应分析
不同浓度酒精溶液与白酒刺激引发的全脑电信号存在显著差异,如图 2 所示。脑电信号强度随酒精浓度升高呈梯度上升;相同酒精度下,53% 白酒诱发的脑电响应显著强于 53% 酒精水溶液,表明白酒风味物质能进一步增强大脑激活。
图 2 (A)七种刺激(水、5%、10%、20%、40%、53% 乙醇水溶液及白酒)诱发的全脑信号响应差异方差分析(B) 七种刺激诱发的脑节律波响应
四种节律波(δ、θ、α、β)对刺激的响应强度存在差异,如图 2 B所示。δ 波与 α 波强度随酒精浓度升高明显增强,且白酒对 δ、α 波的激活显著高于同浓度酒精溶液;θ、β 波变化趋势相似但幅度较弱,未达显著差异水平。
不同刺激下各脑区激活模式不同,低浓度酒精(5%、10%)主要激活中央区;高浓度酒精(40%、53%)显著激活额叶、中央区与右颞叶;白酒同时激活左、右颞叶,激活范围更广、强度更高。额叶、中央区、右颞叶与酒精刺激呈强相关,为核心响应脑区。
图 3 七个刺激下不同脑区响应的方差分析(ANOVA)
棒表示标准差
味觉感知时段(2000–3000 ms)内脑电响应动态变化明显,高浓度酒精刺激下大脑响应更快,2000–2600 ms 信号缓慢上升,2600–3000 ms 快速增强;白酒响应峰值出现更早、强度更高,与纯酒精溶液的时序特征存在差异。
图 4 随机选取一名受试者,其对 7 种刺激的总平均脑响应
脑区与刺激的相关性结果如图 5A 所示,额叶、中央区、右颞叶与酒精浓度呈显著正相关(p<0.01);节律波相关性如图 5B 所示,δ 波、α 波与酒精刺激呈显著正相关(p<0.05),为反映酒精刺激的关键指标。
图 5 (A) 不同脑区对 7 种刺激响应的相关性分析(B) 不同节律波对 7 种刺激响应的相关性分析
总结与展望
这项研究通过脑电信号分析,系统阐明了不同酒精度酒精溶液及白酒对大脑感知的影响规律。大脑可精准区分不同酒精浓度刺激,脑电信号强度随酒精度升高而增强;同等酒精度下,白酒因含复杂风味物质,诱发的脑电激活显著强于酒精溶液。同时,δ波与α波强度随酒精刺激显著增强,额叶、中央区、右颞叶为感知酒精刺激的核心脑区,共同构成酒精风味感知的关键神经生理特征。
研究结果为解析酒精饮料风味感知机制提供了客观神经证据,也为白酒风味的客观量化评价提供了有效技术路径。未来可进一步扩大样本量,探究酒精刺激引发的情绪响应差异;深入解析白酒风味物质与大脑感知的关联机制;拓展EEG技术在不同香型、工艺白酒风味研究中的应用,为白酒品质提升与产品创新提供科学支撑。
原文信息
Wang G, Wang X, Cheng H, et al. Application of electroencephalogram (EEG) in the study of the influence of different contents of alcohol and Baijiu on brain perception[J]. Food Chemistry, 2025, 462: 140969. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.140969
研究团队介绍
本研究由Guangnan Wang、Xiaolei Wang、Huan Cheng、Hehe Li、Zihan Qin、Fuping Zheng、Xingqian Ye、Baoguo Sun合作完成。Guangnan Wang与Xiaolei Wang为共同第一作者,分别任职于浙江大学、北京工商大学及浙江工商大学相关院系。通讯作者为Fuping Zheng和Xingqian Ye,分别来自北京工商大学与浙江大学,主要从事食品风味感知、感官神经机制及脑电信号分析研究。研究团队成员来自浙江大学、北京工商大学、浙江工商大学及中国轻工业重点实验室。本研究受国家自然科学基金(No. 32172334)资助。
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