【化学空间】探索味觉化学之辣味化学

文摘   2024-11-19 10:40   上海  

吃辣的学问  -

之辣味化学

探索味觉化学



摘要

辣,是人们日常饮食中不可或缺的一种“味道”,生理上是口腔中感觉神经元受到辣味物质的刺激,在中枢神经中产生的灼热感和痛感。

一提起辣,浮现在脑海中的大都是鲜红火热的名菜:辣子鸡、水煮鱼、热气腾腾的麻辣火锅⋯让人垂诞三尺。尽管日常饮食中离不开辛辣的味道,但辣味物质的化学本质却鲜为大众熟知。




01

辣味的产生、分级和分类


辣味的产生

辣味与五味不同,当机体品尝辣味物质时,其直接作用于舌头表面的化学感觉神经元(包括温度感受器和疼痛感受器),并与这些神经细胞表面的辣椒素受体特异性结合,使离子通道打开,产生瞬时电位,以电信号的形式传递给神经中枢,使中枢系统产生灼热和疼痛感。

辣味的分级

目前辣度测量主要有2类:感官评定法和定量分析法。感官评定法普遍采用美国的斯科威尔辣度分级。

辣味的分类




02

主要辣味化合物的结构和性质


辣椒素及其同系物

20世纪60年代有学者对辣椒素的生物合成途径进行研究,通过同位素示踪发现:辣椒素香草胺单元的合成前体源自苯丙氨酸,支链脂肪酸源于缬氨酸,辣椒素的生物合成过程通过辣椒内部的莽草酸途径来完成。

在辣椒内质网细胞上,苯丙氨酸首先转化为羟基肉桂酰辅酶A,并在裂解酶和转氨酶的作用下生成香草胺;另一边,缬氨酸被转移到线粒体中,经酶催化形成异丁酰辅酶A,多个异丁酰辅酶单元再经脂肪合酶形成8-甲基-6-壬烯酰辅酶A,在辣椒素合成酶作用下最终与香草胺生成辣椒素。

大蒜素及其衍生物

大蒜素在未破损的大蒜中含量较少,当被切割或物理破碎时,细胞液中的蒜氨酸酶会迅速分解内部含硫的蒜氨酸,产生活性中间体2-烯丙基次磺酸,并迅速转化成大蒜素等硫代亚磺酸酯类。大蒜素在常温下不稳定,能在光、热以及其他物理条件下分解生成各种挥发性硫醚化合物,形成大蒜特征性气味。这一过程是大蒜为免受其他微生物及动物的破坏而建立的自我防御机制。

与大蒜类似,洋葱中散发出的特殊气味及辛辣口感也与含硫的蒜氨酸同系物有关,包括蒜氨酸、丙基蒜氨酸以及异蒜氨酸。

姜辣素类化合物




03

辣味化合物的药用化学


辣椒素的镇痛作用

辣椒素受体TRPV1是一个重要的镇痛药物靶点,辣椒素类激活细胞膜上的TRPV1受体后,神经元细胞释放大量神经肽,如P物质、降钙素基因等相关因子,产生最初短暂的烧灼样疼痛,当神经纤维再次感受伤害性刺激时,由于神经肽已被大量消耗,神经元处于脱敏状态,相关部位无法感知疼痛,进而起到镇痛效果。根据辣椒素的镇痛作用,已经开发了如Zostrix外用止痛膏,以及Qutenza辣椒素贴膏,用于缓解各种神经痛疾病。

异硫氰酸酯类的抗肿瘤活性

流行病学研究结果表明经常食用辣根、芥菜等十字花科蔬菜能降低人们患肺癌和肠道癌的风险,进一步的研究表明这些蔬菜内的硫苷酶解产物——异硫氰酸酯具有较好的抗肿瘤活性,其抗癌机制主要通过抑制I相还原酶活性防止致癌物对正常细胞的损伤,同时提高组织中Ⅱ相解毒酶的水平加速致癌物的排泄。然而,高剂量的异硫氰酸酯具有基因毒性,能够引起DNA的损伤,因此,目前该类化合物的临床价值仍然较为有限。


总结

随着人们对饮食味品的需求日益提高,辣味也正扮演着越来越重要的角色,与其他味道组合,不断催生多种味道的创新:酸辣、麻辣、甜辣等等,在满足人们食欲的同时,也日益发展成为一种文化,让每一个喜辣之人“痛并快乐着”。尽管,辣有如此多的功效,但过量进食会造成我们消化紊乱、肠胃不适等问题。因此,在进食辣味食材时,应了解科学原理,掌握适时、适量和适度。


知识问答

辣味的化学基础是什么?

(上期问答:肉制品)

责编 | 高子奕

编审 | 王彦琪

编辑 | 殷杰钰

文稿 | 来源于网络




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