舌尖上的化学：甜味

2014-04-25 斑点罗西 实验与分析

实验与分析微信ID：LaborPraxis

        每一位福田人都在从事着一份甜蜜的事业，我们生产、销售的所有商品，以及正在研发的几乎所有新产品都是有甜味的。换言之，我们的劳动都是可以被自己的舌尖切实感受到的。那我们的糖醇和味蕾发生了哪些“你侬我侬”的化学反应，然后带给我们这种甜蜜感的那?这似乎是每个吃货在大快朵颐时都要思考的问题。我想，这也是我们这个行业的从业人员应该尝试去揭盖的“蜜密”。

                               
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        我们喜欢用“五味杂陈”或“万般滋味”来形容各种味道，但实际上我们的舌头真正的只能感知酸味、甜味、苦味、咸味四种，因此，这四种也被称为原味。众所周知，人类感知甜味的味蕾主要集中在舌尖。当甜味物质浸润到舌面上的味蕾时，会与味觉细胞表面的味觉感受器和其相连的立体专一的G-蛋白结合，从而引起感受器蛋白发生构型变化，激活相应的酶，最终转化为神经信号。味觉神经就会将获得的信息迅速传递到大脑的味觉中枢，从而产生了甜的味觉。假若某物质不溶于水，那么该物质是不会有什么味道的。例如，把一块十分干燥的硬糖放在用滤纸擦干的舌表面是感觉不到任何甜味的。这一定程度上解释了低聚糖的甜味低于其水解得到的单糖;同样是葡萄糖组成的物质，纤维素没有任何甜味。

        正如纪录片《舌尖上的中国》中提到的：全世界的人都用“甜”来表达喜悦和幸福的感觉。有学者认为，喜欢甜味是人的天性，这种偏好早在胎儿期就已经形成。研究发现：在羊水里加入糖，胎儿吞咽动作就会变得频繁，而添加苦味物质则会降低胎儿吞咽次数。刚出生的小宝宝尝到甜味就微笑并舔嘴唇;尝到苦味就会皱眉、把嘴张大并用手蹭嘴唇。此外，无论是在伊拉克还是阿富汗，耀武扬威的美国大兵随身携带的除了M4突击步枪，还有一样神秘武器-——糖果。这是迅速建立起信任的绝佳道具。因为，在全人类的基因中，“甜”传达着美好、幸福的信号。

                               
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        关于甜味的成味机理，一百多年来众说纷纭，但归根结底都是假说，没有科学的理论基础。直到1967年，美国人夏伦贝格尔(Shallenberger)在权威期刊《自然》上发表了《甜味的分子理论》一文。第一次提出了较为完整的呈甜机理：甜味物质中含有电负性大的原子A(通常是N,O)与氢原子结合的基团-AH(如-OH,-NH2、=NH等)，在与舌部味感受器形成氢键时作为质子供给基;同时，甜味化合物还具有另外一个电负性大的原子B(如N、O)，且与-AH相距约0.25～0.4 nm，在与味感器接触时作为质子接受体。而人体的甜味感受器在相应部位也存在着相匹配的AH/B结构单元。它们彼此作用，就给人带来了甜的味感。简单的讲，夏伦贝格尔的AH/B理论认为，风味单位(flavor unit)是由共价结合的氢键键合质子和位置距离质子适当的电负性轨道产生的结合。

                               
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        尽管AH/B理论能够很好地解释已知的所有甜味化合物的甜味特性，但这种理论仍然遇到了诸多挑战：虽然在甜味分子中都可以找到适当的AH/B体系，但许多拥有AH/B体系的化合物并不甜;AH/B理论可以解释普通甜味剂的甜味特性，却不能解释强力甜味剂的高效甜味特性;AH/B理论也不能解释为何D-和L- 型氨基酸的甜度不同、而D-糖和L-糖的甜度相同这一事实。因此，五年后，另一位科学家科尔(Kier)在此基础上提出了甜味三角理论：在强甜味化合物分子中除存在AH/B结构以外，还存在第三个性征——疏水基γ(如—CH3、—C2H5、—C6H5等)，它距—AH基中氢原子约0.35 nm，距B基团约0.55 nm，能与味感受器的亲油基通过疏水键结合，使甜味分子与舌部的味感受器有第三接触点，形成一个三角形的接触面，强化了甜味感。科尔的理论可以解释上述三个疑问。疏水基提高了脂溶性，说明味觉受体定位是脂溶性的，这也解释了为什么一些亲水的多糖或多肽不甜。比如麦芽糖的甜度是蔗糖的0.5倍，麦芽三糖的甜度小于蔗糖的0.1倍，麦芽四糖就几乎完全无甜味了。

        近年来，各国的科学家在上述理论的基础上不断完善，形成了更加成熟的理论体系。其中我国华南理工大学、江南大学、南京化工大学都有所建树。相信随着后人的不断努力，我们对甜味的成味机理会有更加深入的了解。

        在研究呈甜机理的过程中，有很多规律值得大家借鉴。不同的糖之间存在增甜效应，蔗糖甜度为100，葡萄糖甜度只有75，但是含量5%葡萄糖和10%蔗糖甜度相当于15%蔗糖;温度也会影响甜度，例如果糖，在5℃时甜度大于蔗糖，但在60℃就不及蔗糖甜;另外介质也能影响甜度，在柠檬汁中果糖和蔗糖甜度大致相同，食盐、淀粉等也会影响蔗糖的甜度，实验证实，1%食盐能使3%-10%的蔗糖溶液甜度降低，0.5%的食盐溶液使5%-7%的蔗糖溶液甜度升高 。

                               
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        最后，需要交代的一个常识性问题：不是所有的甜味剂都是糖醇类物质。有很多甜味剂属于多肽、D-氨基酸等，如著名的阿巴斯甜就是一种多肽。此外，有报道称，在稀水溶液中钠、钾等矿物质离子分别可以近似Na(H2O)16+和K(H2O)10+形式存在而具有甜味，这是否就是农夫三拳有点甜的原因那?

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