互动科普

味觉“放大器”

撰文  梅琳达·温纳（Melinda Wenner）

翻译  冯志华

我们对甜味、咸味食物的喜爱可谓与生俱来。这些食物为我们提供了充足的能量、电解质和蛋白质。然而，在食品极度丰富的今天，我们对美食的热爱却容易让人体摄取过多的糖分和盐分，导致肥胖、心脏病和Ⅱ型糖尿病——这些都是令医生头痛的健康难题。

如果一些小分子可以“欺骗”味蕾，让我们对食物的味道更敏感，或许就能达到两全齐美的效果——既能享受美食，又不会影响健康。这个创意源于一门新学科——风味调制（flavor modulation）。通过长期研究，科学家对味觉的生理机制有了极为深入的了解。现在，他们利用对味觉的了解，研制一些成本低廉的食品调料，让食物的味道更甜、更咸、更鲜。食品生产商只要向食品加入少量调料，就可以大幅降低糖、盐以及谷氨酸钠（即味精）的使用量，生产出的食品更益于人体健康。

塞诺米克斯公司（Senomyx）位于美国圣迭戈市，是风味调制领域的领军企业。它的一些产品和技术引起了不少跨国集团的关注。2007年，瑞士雀巢公司开始与塞诺米克斯公司合作，将后者生产的调味剂加入肉汁类产品中。美国可口可乐公司和英国糖果生产商吉百利史威士公司则计划在2009年初开始使用塞诺米克斯公司的产品。

苦味阻断剂是塞诺米克斯公司正在研发的产品，它能改善味道较差的食品的口感，扩大人们的营养来源。大豆蛋白（soy protein）具有很高的营养价值，但由于带有苦味，并不受人们的欢迎。如果能掩盖其中的苦味，食品公司就会更广泛地使用这种营养物质，为人们提供更充足的蛋白质。这些阻断剂还可以掩盖药物的苦味，让良药不再苦口。

使用塞诺米克斯公司的产品，降低糖、盐和其他原料的用量，食品生产商可以节省一笔不小的费用。更重要的是，风味调料将在食品领域掀起一场“健康革命”，让那些美味食物真正有益于人体健康。

解密味蕾

科学家对风味调料的探索始于1996年。当时，美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的生物学教授查尔斯·朱克（Charles Zuker）发现，人们对味觉的某些认识很可能是错误的。人类有5种基本味觉：酸、甜、咸、苦、鲜。上学时，老师会告诉学生，舌头分为不同的区域，每一区域负责不同的味觉。实际上，遍及舌头与口腔的味蕾包含很多较小的细胞群，这样的构成让每个味蕾都能感知各种味道。朱克也同意这一观点，不过他认为，单个味觉细胞不可能区分5种味道，味蕾可能是“甜味细胞”、“咸味细胞”、“苦味细胞”等味觉细胞的混居地。

如果一个味觉细胞只能检测一种味道，科学家的研究难度将大幅下降，食品工业也将因此受益匪浅。朱克推测，在味觉细胞的外膜上，可能分布着一些特异性感受器（即受体），它们只与对应的分子结合：“咸味受体”只会与咸味分子结合，与甜味或苦味分子则不会发生任何反应。然而，要支持这个理论，朱克还需要寻找证据。

首先，朱克得将味觉受体分离出来——在此之前，还没人能完成这个任务。他与加利福尼亚大学圣迭戈分校的同事一起，从多只小鼠的舌头上提取了一些味觉细胞，对比它们的基因表达情况。他们发现，有些基因竟编码了两种科学家从未注意到的蛋白质。从结构上看，这两种蛋白很可能就是味觉受体，朱克分别将它们命名为T1R1和T1R2。

然而，在研究这两个蛋白的功能时，朱克遇到了难题——不论是T1R1还是T1R2，都不能构成完整的味觉受体。那完整受体具有怎样的结构？他想起，不同小鼠对甜味食物的喜好有很大区别，有些小鼠甚至对甜食没有任何兴趣，而且曾有研究认为，对甜食不感冒的小鼠具有某种遗传缺陷。朱克对这类小鼠展开了研究，结果发现了编码另一种受体蛋白T1R3的基因——正是这个基因发生的变化，让小鼠对甜食产生了不同的喜好程度。当他将该基因转入缺陷型小鼠的味觉细胞后，小鼠对糖表现出了浓厚的兴趣。

在进一步研究中，朱克与同事揭示了甜味受体和鲜味受体的结构与功能。每类受体都包含两部分：甜味受体由T1R2和T1R3组成，鲜味受体则是T1R1和T1R3的复合体。不久后，朱克又鉴定出了25种苦味受体和酸味受体。他兴奋地发现，每个味觉细胞仅有一种味觉受体，这直接证明了他的推测。

朱克意识到，除了能让人们更深刻地认识味觉生理机制，他的发现还可能催生一些化合物，专与甜味或咸味受体发生反应，从而影响味觉。“利用一些基本工具来调节味觉系统的运行方式已变得可行，我们找到了改变人们生活的机会。”1998年，朱克与他人合伙创办了一家公司，这就是后来的塞诺米克斯公司。

筛选调料

过去，在鉴定新的调料时，食品公司只能采用人工逐一品尝、反复试验的方式，整个过程不仅单调枯燥，而且效率低下——一年至多能检测千余种物质。

利用朱克的最新发明，就可以实现快速检测食品调料。在制药公司的研发部门，研究人员经常使用一种含有许多微小容器的芯片（plastic array）进行药物筛选，工作效率非常高。受此启发，朱克设计了一种芯片，上面固定着数以千计的人工“味觉细胞”，每个细胞上只有一种味觉受体。然后，他将数千种候选调料加至芯片上，观察调料与细胞的结合情况。很快，朱克就能挑选出理想的调料。

塞诺米克斯公司已拥有一个巨大的化合物库，包含了50万种人工合成及天然化学物质。该公司首席科学家马克·左勒（Mark Zoller）说：“我们可以在成千上万种物质中，挑选出我们想要的一两种物质。”当找到一种化学物质，可以专一地与某种味觉细胞相结合，研究人员就会通过进一步的筛选处理过程，改良这种物质的物理特性：有些需要溶解在液体中，有些需要在高温中或长时间（比如连续数月）保持稳定。为了检验候选调料的性质，塞诺米克斯公司开发了很多检测方法。该公司副总裁格温·罗森伯格（Gwen Rosenberg）说：“我们将新发现的样品加入到谷物片（cereal flake）中，然后观察效果，并品尝味道。”

塞诺米克斯公司会为有应用前景的化合物申请专利，并将相关信息发往美国食品调料与提取物制造者协会（Flavor and Extract Manufacturers Association，FEMA），以通过安全认证。FEMA是由调料制造商、原料供应商及其他相关厂家组成的组织，该协会的安全认证程序（Generally Recognized as Safe，简称GRAS）制订于1960年，由美国食品及药品监督管理局（FDA）发起，旨在监督食品调料的安全评估情况。因为使用量较小，食品调料无须通过更加严格的FDA食品添加剂安全评估程序。塞诺米克斯公司提交新型调料的信息后，一组独立科学家将根据调料的化学性质，评估它们的安全性。

尽管这一过程须耗时两年，一些批评家仍然质疑安全评估的可靠性，美国公共利益科学中心（Center for Science in the Public Interest）主任迈克尔·雅各布森（Michael Jacobson）就是代表。不过他也承认，调料通常无毒，而且使用量很小，从未引发任何安全问题。

甜上加甜

研制更好的甜味剂，是塞诺米克斯公司当前的首要任务。低热量代糖（sugar substitute）已经面世，比如阿斯巴甜（aspartame）、三氯蔗糖（sucralose）、糖精（saccharine）等，但在高浓度条件下，这些代糖会有苦涩的余味。美国费城莫耐尔化学感官中心（Monell Chemical Senses Center）主任加里·博坎普（Gary Beauchamp）表示：“从味觉的角度来说，这些代糖确实不是理想的甜味剂。”无糖汽水（diet soda）的味道就不如普通汽水，因为苦涩的余味影响了口感。食品公司只有少量使用代糖，才能避免激活与苦味相关的感觉通路（可口可乐公司推出的新款无糖可乐Coke Zero使用了多种甜味剂，但总用量较少，据说味道要好于无糖汽水）。

由于塞诺米克斯公司能同时检测大量化合物，朱克提出了一个新的想法：寻找一些本身没有味道，但可与甜味剂及甜味受体发生相互作用，起到甜味增强作用的化学分子。他说：“有了这些分子，食品中即便只有少量糖分，你也会觉得很甜。”

塞诺米克斯公司的研究人员从20万种化合物中，筛选了一种能使三氯蔗糖的甜度增强4倍的物质。最近，这种调料通过了食品调料与提取物制造者协会的安全评估，将在2009年初进入市场。这类产品有着巨大的潜在市场：据估计，目前大约5,000种零售商品都含有三氯蔗糖。塞诺米克斯公司还发现了另一种增甜剂，可使蔗糖的甜度增强两倍。使用增甜剂，不仅能削减热量，保留食物原味，甚至能让减肥食品的味道更加可口。

目前，雀巢公司已在部分产品中，加入了塞诺米克斯公司开发的第一种增鲜剂。它能让普通食物具有高蛋白食物（如肉类、乳酪以及鲜味薯片等小点心）的口感——过去，只有向食物中加入大量的谷氨酸钠（味精）才能达到这样的效果。

苦味与咸味

塞诺米克斯公司开发的苦味阻断剂，拓宽了大豆蛋白的应用范围。在去除可可豆苦味的同时，还能降低可可类食品的用糖量。这类阻断剂还有助于药物公司推广药物作物（pharmaceutical crop），如含有乙型肝炎及其他疾病口服疫苗的水稻和大豆。这些作物可以种植在那些卫生条件较差的发展中国家。如果其中的药物成分口感很差，当地居民可能不会食用含药粮食，而苦味阻断剂可以改善这类粮食的口感。

美国新泽西州红点生物公司（Redpoint Bio）正在使用另一种方法研制苦味阻断剂。该公司研究人员的目标不是能与味觉细胞表面受体结合的物质，而是能与味觉细胞内的信号通路发生相互作用的分子。红点公司当前的研究对象是一个普通的离子通道（钠、钾等离子进出细胞的通道，由多个蛋白单元组成）蛋白，名为TRPM5，他们正在寻找能抑制或激活这一蛋白的化合物。红点公司的这项研究得到了可口可乐公司与瑞士奇华顿公司（Givaudan）的支持，估计相关产品将在两年内上市。

与盐相关的调料是科学家的又一个研究目标，因为它与心血管疾病紧密相关。2008年，塞诺米克斯公司鉴定出了第一个咸味受体——味觉细胞上的一个离子通道蛋白，它是钠离子和氢离子进出细胞的一个通道。与这个通道蛋白结合的分子能增强咸味。朱克表示，食盐摄入量减少，可显著改善身体健康和生活质量。在他看来，改变人们的饮食习惯很困难，但改变他们的感觉却是一条可行之道。未来数年内，消费者或许会发现，饮食中热量和食盐量只有过去的几分之一，口味却丝毫没有改变。

即使食物更可口、更利于健康，人们实际摄入的热量能否降低仍有待检验。莫耐尔中心的博坎普说：“这是一个难题，充满争议。”另外，人们也可能因为味道之外的原因，大量摄入某些食品。受塞诺米克斯公司资助，莫耐尔中心正对三个问题展开研究：人们对食物及味道为什么会有不同偏好；味道是如何影响消化、代谢和食欲的；机体如何控制饮食行为（eating behavior）。初步研究表明，我们在三个月大时，对味道偏好就已基本形成，而且母亲在怀孕和哺乳期间的饮食，会对子女的饮食偏好产生很大的影响。不过，人们对味道的偏好与过饱（satiety）间的联系尚不清楚。塞诺米克斯公司副总裁罗森伯格承认：“过饱是个复杂的问题，研究人员须对此进行更多的研究。”