我们吃的所有东西都含有化学物质。 所有的食物都是由化学物质组成的，无论它们是在自然界中产生的还是在实验室中产生的。 这意味着我们闻到或尝到的一切都是对化学物质的反应。
肉桂是一种香料，用于甜和咸的食物。
人工香料和天然香料都含有化学物质
如果人造香料和天然香料都含有化学物质，有什么区别? 天然香料和人工香料的区别在于化学物质的来源。 天然香料是由任何可以食用的东西制造出来的。
根据FDA的说法，“天然香料是精油、油树脂、精华或提取物、蛋白质水解物、蒸馏物或任何烘焙、加热或酶解的产品，其中含有从香料、水果或果汁、蔬菜或蔬菜汁、食用酵母、草药、树皮、芽、根、叶或类似的植物材料、肉、海鲜、家禽、鸡蛋、乳制品或其发酵产品中提取的调味成分，它们在食物中的重要作用是调味，而不是营养。 ”
人造香料来自任何不能食用的东西。 例如，从石油中提炼出制造调味品的化学物质。 对于FDA来说，人造香料的定义是任何不符合天然香料定义的物质。
人工与自然
大多数时候，一种化学调味剂可以由天然或人工来源制成——产生的分子是相同的，但制作方法不同。 那么，人工香料和天然香料，哪一种对你更“安全”或“更好”呢? 答案可能不是你想的那样。
由于天然香料的化学物质来自有机来源，它们可能携带更高的污染风险。 这并不是说它降低了人们对天然香料的兴趣，恰恰相反。 预计对天然香料的需求将继续增长。
所以，如果对天然香料的需求在增加，为什么还要使用人工香料呢? 合成香料的成本通常低于从自然资源中发现和提取化学物质。
天然香料中的合成成分及人造香料中的天然香料
如果你在家做饭，很可能你有一个香料架，里面有10种、20种甚至50种不同的香草和香料。 我知道我喜欢。
但加工食品的风味并不仅仅依赖于这些简单的配料。 “天然风味”是EWG食品评分中排名第四的最常见成分，该评分对8万多种食品的营养程度、成分担忧和加工担忧进行了评分。
换句话说，在8万种食物中，“天然风味”占据了超过五分之一，只有盐、水和糖在食品标签上被频繁提及。
但“天然风味”到底是什么呢? 天然香料真的比人工香料好吗? 麦当劳说它的“天然牛肉风味”来自小麦和牛奶，这一简单的事实应该会让你感到疑惑。
我总是偏爱自然的味道，因为我倾向于喜欢户外、自然、非人造的东西和人。 但我从来没有任何可靠的信息来支持我的直觉。 在深入研究了一些关于天然和人工香料的食品化学和食品工程著作后，我发现结果非常令人惊讶。
最重要的是:天然香料和人工香料并没有什么不同。 而这些“天然香料”实际上可能含有合成化学物质! 你对“自然”这个词的怀疑是对的——它经常被随意地使用。 我尽可能避免“合成”和“天然”口味，尽量减少加工食品的摄入。
为什么食物需要调香？
大量的科学工程和设计时间都花在了加工食品的香料制作上。 这项专门的工作由500名专业调味师完成，他们负责美国几乎所有食品加工中的大多数风味。
食物的味道在很大程度上是由食物中的挥发性化学物质决定的。 赋予食物特定气味的化学物质极其重要，因为嗅觉占味觉的80%至90%。 在加工食品中，这种化学混合物被称为“风味”。 如果在清洁产品、香水或化妆品中发现了这种化学混合物，就会被称为“香味”。 两者之间的差别很小，而且生产这些秘密混合物的公司往往完全相同。
一份食品中香料的成本大约在半便士左右，但加工食品是一个如此大的市场，调味也成为了一个大生意。 据估计，香精香料行业的年销售额为240亿美元。 它由几家大的风味公司控制，尤其是奇华顿、芬美意、IFF和德之馨。
食品被调味以增加销量，使令人垂涎的味道，使包装食品尝起来更新鲜，使加工食品的味道比同类天然食品更大胆，使味道短暂，使你吃更多。 2011年，在接受《60分钟》(60 Minutes)节目的莫利·塞弗(Morley Safer)采访时，来自奇华顿的两名味觉科学家表示，他们的目标之一就是让食物上瘾。
(奇华顿)斯特里奇:在我们说的水果口味中，我们希望一开始就有爆发力。 最后的结尾可能不会停留太久，所以你想要更多。
(奇华顿)哈塞尔:你不会想要停留太久的，因为如果它停留了，你不会吃更多。
(60分钟)赛弗:啊哈。 所以我明白了，这将是一个快速修复。 然后,
(奇华顿)哈塞尔:再来点。
(60分钟)赛弗:然后吃更多。 但这暗示了别的什么吗?
(奇华顿)哈塞尔:没错。
(60分钟)赛弗:这可以叫上瘾吗?
(奇华顿)哈塞尔:没错。
(60分钟)赛弗:你想制造一种让人上瘾的味道?
(奇华顿)哈赛尔:这个主意不错。
给食物调味还有其他原因。 当食品经过巴氏杀菌以确保安全时，许多挥发性化学物质会蒸发或降解。 为了让像橙汁这样的产品在巴氏杀菌后尝起来新鲜，这些化学物质必须被恢复。 它们欺骗你的味蕾和嗅觉感受器，让你相信你喝的是新鲜的橙汁，而实际上橙汁可能已经很老了。
化学成分有什么不同?
香精是一种复杂的混合物，有时包含100多种化学物质。除了香料本身，这些混合物还含有其他功能的化学物质。溶剂、乳化剂、风味调节剂和防腐剂通常占混合物的80%至90%。
天然香料和人工香料的主要区别在于香料化学物质的来源。天然香料必须从植物或动物原料中提取人工香料是在实验室合成的。这两种口味的实际化学成分可能完全相同:单个分子的化学结构可能无法区分。
美国食品和药物管理局(FDA)将天然香料定义为从动物或植物中提取的物质，而人工香料则不是。一种人造香料必须包含近700种FDA允许的、被列为“公认安全”的调味化学品或食品添加剂中的一种，或2000种其他化学品中的任何一种，这些化学品没有受到FDA的直接监管，但得到了行业组织美国香料和提取物制造商协会(flavor and Extract Manufacturers Association of the United States)的批准。这些化学物质大多以天然香料的形式存在，或者可以从中提取。
从食品制造商的角度来看，天然香料和人工香料的区别往往取决于成本和消费者的偏好。天然香料几乎总是比人造香料贵得多。尽管如此，食品制造商往往愿意为此买单，因为他们知道一些消费者更喜欢“天然”口味。
有趣的是，人造香料的化学混合物通常比“天然”香料更简单。原因是人造香精所含的化学物质比天然香精少，天然香精可能是数百种化学物质的混合物。
但是这些人造香料安全吗?香料行业认为，人工香料比天然香料要经过更严格的安全评估。事实是，对所有食品添加剂和风味添加剂的安全评估都没有做到应有的彻底。
“天然”香精中的人工防腐剂和溶剂
风味混合物中的天然或人工乳化剂、溶剂和防腐剂被称为“附带添加剂”。这意味着制造商不必在食品标签上标明它们的存在。食品制造商可以在其香料中使用乙醇等天然溶剂，但FDA也允许他们使用丙二醇等合成溶剂。从基因工程作物中提取的香料提取物和食品成分也可能被贴上“天然”的标签，因为FDA还没有完全定义“天然”一词的含义。
矛盾的是，如果添加到食品中的天然香料不是为了强化已有的味道，而是为了增加新的味道，FDA要求它被贴上人造香料的标签。例如，在普通松饼中添加天然蓝莓香料，就需要将蓝莓香料标注为“人工香料”。
香精里到底有什么？
以苹果香精为例。它可以是相当复杂的，从一个苹果品种到另一个。虽然溶剂、乳化剂和防腐剂占了主要成分，但提供独特味道和气味的是调味物质。芬纳罗利的《风味成分手册》列出了大量可以用来调配近似苹果味道的化学物质。
当你在食品标签上看到“香精”这个词时，你根本不知道食物中添加了什么化学物质、载体溶剂或防腐剂。对于对不寻常的食物过敏的人(八种最常见的食物过敏原在用于调味料时必须注明)或那些限制饮食的人，这可能是一个严重的问题。EWG敦促更多地披露个人护理产品和清洁剂中含有隐藏在香水标签上的秘密化学混合物。我们计划为提高食品配料的透明度而发起运动。
那么“有机”天然香料呢?
对于“有机食品”，其天然风味必须不含合成溶剂、载体和人工防腐剂。根据某大型有机认证机构的天然香精问卷调查显示，有机食品天然香精中不允许添加的添加剂包括丙二醇、脂肪酸聚甘油酯、单甘油酯和双甘油酯、苯甲酸、聚山楂酸酯80、中链甘油三酯、BHT、BHA、三乙酸丁酯。在“用有机原料制作的食品”中，食品加工者有更大的余地使用合成萃取剂或载体溶剂。
EWG是如何给香精打分的
EWG花了很长时间思考是否应该对天然和人工香料进行不同的评分。最终，我们发现几乎没有什么依据来区分明显的得分，于是决定给“天然”和“人工香料”同样的分数，只有一个例外。我们给认证有机食品中发现的天然香料稍高的分数，因为这些要求在生产时不含合成溶剂、载体系统或防腐剂。
在EWG的食品评分数据库中，所有含有通用术语“香料”的成分都被归类为“低关注”的食品添加剂，因为它们没有披露特定的香料化学物质和溶剂。
某些化学物质用于天然香料和人工香料，或单独用于人工香料，在较高剂量时毒性很大。这些特定的化学物质并不会带来更高的健康问题，因为成品食品中的浓度很低。
总的来说，数千种风味化学物质被添加到食品中，没有经过FDA的监督，也没有对现有的安全信息或使用的浓度进行审查。食品添加剂审查制度被打破。
我们EWG认为，食品公司应该全面披露其成分，不应该使用“味道”或“香味”等模糊的术语。人们有权知道他们的食物里有什么。我们认为，加工食品制造商不应该操纵口味来刺激人们对不健康食品的胃口，也不应该鼓励人们吃得过多。
我要什么口味的?我打算尽可能多地使用我的香料架。
1、联邦食品和药物管理局(FDA)将天然香料定义为“精油、油树脂、精华或提取物、蛋白质水解物、蒸馏物或任何烘焙、加热或酶解的产品，其中含有香料、水果或果汁、蔬菜或蔬菜汁、食用酵母、药草、树皮、芽、根、叶或类似的植物材料、肉、海鲜、家禽、蛋、乳制品或其发酵产品中提取的调味成分。它们在食物中的重要作用是调味，而不是营养。”
2、这些香味混合物通常包括乙酸戊酯、丁酸戊酯、戊酸戊酯、丁酸乙酯、各种脂肪酸酯、乙酸乙酯、戊酸乙酯、异戊酸乙酯、天竺葵酸乙酯、香草醛、柠檬精油、柠檬醛、香茅醛、香叶醇、橙精油、天竺葵精油、乙醛C10、庚酸乙酯、乙醛、乙醛C14和C16、苯丙基乙酸酯、二甲基苄基羰基乙酸酯、甲酸苄酯、异丁酸苯乙酯、肉桂基异戊酸酯，八角精油，松香酯和苯甲醛，可能含有萜烯基异戊酸酯，异戊酸异丙酯，香叶基异戊酸酯，异戊酸苄酯，肉桂基甲酸酯，异戊酸异丙酯，戊酸丁酯，甲基烯丙基丁酸酯和潜在的合成成分环己酯，丁酸烯丙酯，环戊酸烯丙酯，异戊酸烯丙酯和环己酸环己酯。
天然香料与人造香料之辨
香精的定义
“风味”这个词充斥在我们的日常词汇中，让我们联想到吃以外丰富生动的体验。即使在字面上，香料提取物制造商协会(FEMA)也将味道描述为“我们在吃食物或喝饮料时感受到的全部感觉。”味道包括物质的味道、气味和我们感知到的任何物理特征。虽然食物本身确实含有调味物质，但90%的美国人在杂货店购买的食品中也含有添加的香料。这些味道被用来放大或调节与产品现有质量相关的感官体验。此外，它们也可能被用来让健康而乏味的选择(比如那些不含过量糖或反式脂肪的食物)更有吸引力。例如，调味剂可能会使低脂食品看起来油腻而像奶油，或为低钠产品增加咸味。很明显，味道对我们的味觉体验有着巨大的影响，但它们是什么?它们从何而来?
所有的香料，包括食物中固有的香料，以及天然和人工香料添加剂，都是小的化学化合物或化合物的混合物(图1)。虽然化学物质经常引起负面联想，但重要的是要记住，我们的食物、我们的身体和我们周围的世界的所有成分实际上都是化学物质。甚至像水(一氧化二氢)、蔗糖(蔗糖或α - d -吡喃葡萄糖-(1→2)- β - d -果糖呋喃苷)和小苏打(碳酸氢钠)都是化学化合物。事实上，调味物质的化学性质和结构正是它们在烹饪过程中相互作用的原因(想想那种独特的烧烤味道)，它们与我们口中的味觉感受器结合在一起。
图1:所有的调味剂，无论是天然的还是人工的，都是化合物。这些化合物的明确结构使它们能够在烹饪过程中相互作用，并与我们口中的味觉受体结合，从而创造出独特的味道。
FDA对天然香料的定义很宽泛，包括任何从天然来源分离出来的香料，如植物材料(水果，根，树皮，草药等)或动物产品(肉，乳制品等)。人工香料是指任何不被定义为天然的香料，即使它们与直接从自然中分离出来的香料具有完全相同的化学成分。口味来源的区别与它们是否安全、健康或美味无关。事实上，在受控的实验室环境下生产的风味剂在每个阶段都经过严格的质量控制，不需要漫长的、劳动力和资源密集型的提取过程，也不需要获取天然稀有或难以培育的材料。因此，许多天然相同的人造香料实际上比它们的天然同族物纯度更高，而且可能对环境损害更小。
这些人造香料是由一群被称为风味学家或风味化学家的训练有素的专业精英制作的，他们必须通过严格的7年学徒期(在大学教育之后)，然后才能获得风味化学家协会的认证。据估计，全世界大约只有500名获得认证的调味师。调味师根据消费者的口味喜好调配混合口味，同时遵循一套严格的安全和高效的指导方针。此外，由于香料制造商和香料生产公司被认为是原料制造商，他们必须遵守FDA和USDA为食品生产制定的所有相同的规则。
为了帮助这个过程，一个服务于香料提取物制造商协会(FEMA)的科学和医学专家小组(代表的领域包括化学、毒理学、药理学、医学、病理学和统计学)编制了一份经过彻底审查的“公认安全(GRAS)”的香味化合物清单。FEMA专家小组与FDA、国际科学和监管机构以及科学文献交流他们的发现和所有科学数据。香精公司不需要披露已经通过这一严格审查的香精成分的使用情况，但任何尚未进入名单的新香精物质，都需要经过严格的测试和批准，以证明其安全性，然后才能被纳入消费品。
让我们来考虑一些实际的香料化学案例吧!
香兰素的梦想
香草是世界上最受欢迎的口味。香草不仅用于人们最喜欢的冰淇淋、糖果、蛋糕和饼干中，还能增强甜味和其他味道的感知能力(如巧克力、咖啡、水果和坚果)。
天然香兰素是通过将香荚兰豆浸泡在酒精中获得的，以提供可用于烹饪和烘焙的香兰素和其他次要成分的溶液。虽然在香草提取物中检测到多达250种味道和香气成分，但这些成分中的大多数在高温下会被破坏，导致香草味道的复杂性在烘焙时降低。此外，香荚兰豆只能从少数热带地区人工授粉的开花的香荚兰中收获，这使得它们成为宝贵的商品，尤其是考虑到全球对香草的巨大需求(每年超过16000吨)。为了满足这一需求，像国际香料公司和奇华顿公司这样的香料公司拥有完整的生产线，致力于开发天然香草提取物的高质量替代品。
其中一种替代品是海狸香提取物。海狸香是海狸肛腺和海狸囊的分泌物，海狸用它来标记自己的领地。海狸香提取物具有一种温暖的，甜的气味，可以作为许多乳制品和烘焙食品中香草提取物的替代品。经过严格的评估，海狸香及其提取物已在GRAS清单上获得一席之地;然而，世界范围内的消费量相对较低(每年大约只有300磅)。不过，有趣的是，由于海狸香是从动物身上提取出来的，它被认为是一种天然香料，而不是人工香料。
大部分香草替代品实际上都是天然的——从木浆中分离出来的愈木酚或木质素提取物中合成了数吨相同的香草醛和香草醛衍生物(图2)。除了提供比天然香草提取物纯度更高的便宜的香草醛来源外，这种合成还能生产出具有理想品质的香草醛衍生物，如增强风味和热稳定性。例如，在香兰素中添加一个额外的碳原子，可以得到乙基香兰素，其香气是香兰素本身的2-4倍。由于这种令人满意的特性和它在GRAS清单上的长期地位，自20世纪30年代以来，乙基香兰素一直被用于一些香草调味品中。因此，在盲品测试中，品尝者更喜欢用人造香草调味料(包括工业生产的香草素及其类似物)来制作甜点，比如必须在高温下烘焙的饼干，因为高温会导致天然香草提取物中的许多次要成分分解。
图2:许多相关的化合物都可以用来制造香草味。A)从香草豆中提取香草素或从海狸的海狸囊中提取乙酰茴香醇以产生天然香草味具有挑战性且成本高昂。B)幸运的是，这些化合物和其他更有味道或更强的化合物，如乙基香兰素，可以通过化学合成更安全、更有效地生产。
让我喜欢黄油
黄油醇厚、顺滑的味道是消费者的另一个喜爱之处，它为烹饪粉末、酱汁、烘焙食品，当然还有爆米花增添了香味和深度。这种味道来自培养的黄油、酪乳和酸奶油等乳制品生产过程中产生的糖发酵副产品双乙酰和乙偶姻。
虽然可以从这些以消费者为基础的乳制品中分离出少量的这些化合物，但萃取效率很低限制了其实用性。相反，这些风味添加剂通常是在专门的培养上通过化学合成或工业发酵生产的，这种培养是为风味生产而优化的，但不是人们通常喜欢吃的那种培养物(图3)。通过这种培养技术生产时，双乙酰和乙偶姻被列为“天然黄油调味料”，但当它们通过受控的实验室合成生产时，同样的成分被列为“人造黄油调味料”。
图3 双乙酰和乙偶姻是造成黄油风味的主要化合物。A)这些化合物是糖发酵的副产品，可以通过工业规模培养细菌或酵母来生产“天然黄油风味”。B)同样的化合物亦可被制成“人造黄油香精”，如果它们是由化学合成的。
你可能听说过“爆米花工人的肺”的报道，其中一些肺部疾病的病例与在一些微波爆米花生产设施中吸入高浓度的双乙酰有关。然而，双乙酰和乙啶都是GRAS清单上的长期成员。一定要记住，任何东西的高剂量都是有毒的!例如，已经有许多与饮水过量有关的死亡案例(不是溺水，实际上只是喝得太多)。FDA和OSHA已经仔细调查了人们对雾化双乙酰的担忧，并制定了新的标准来限制职业环境中空气中颗粒的暴露。此外，他们的报告重申，普通消费者接触到的水平远远低于风险阈值。此外，摄入双乙酰等调味剂会将这些物质送入胃(而不是肺)，而胃完全具备处理这些分子的条件。所以，去吧，有你的黄油(口味)，吃它!
一种你从未梦想过的味道
正如我们最喜欢的几种经典风味说明的那样，风味化学既是一门艺术，也是一门科学，致力于安全生产出强劲的、资源节约的天然和人工风味，让您享受。然而，也许最令人兴奋的是，我们有机会将已知的味道以新颖的方式结合起来，探索我们从未体验过的味道。调香师寻求识别和填补“空白”，即消费者可能喜欢的味道品质的组合，但在市场上的产品中没有体现。所以，下次当你尝试像多汁水果™口香糖，新奇的果冻豆，或你最喜欢的运动饮料这样的世界之外的东西时，记住在开发这些东西时所付出的爱的劳动。用威利·旺卡(Willy Wonka)的名言来说:“亲爱的朋友们，发明是93%的汗水、6%的电力、4%的蒸发和2%的奶油糖果触发的灵感。”
参考文献：
[1] Scott Rackham. Chemicals- Smell, Taste, Structure. https://sensapure.com/chemicals-smell-taste-structure/. 2020-06-11.
[2] David Andrews. Synthetic ingredients in Natural Flavors and Natural Flavors in Artificial flavors. https://www.ewg.org/foodscores/content/natural-vs-artificial-flavors.
[3] C. Rose Kennedy. The Flavor Rundown: Natural vs. Artificial Flavors. https://sitn.hms.harvard.edu/flash/2015/the-flavor-rundown-natural-vs-artificial-flavors/. 2015-09-21.
