艾 Ashley 皱着眉头。她真想吐掉刚放进嘴里的蔬菜——它们苦得可怕。但礼貌阻止了她。毕竟,来自喀麦隆的男主人和他的妻子邀请她来他们家共进晚餐。奇怪的是,她的主人似乎很喜欢吃 spinachlike ndole,这是他们家乡最受欢迎的菜肴,在一些专卖店可以找到,名称是苦叶。
这绝对是正确的名字,艾 Ashley 刚刚发现。但为什么她的体验会如此不同呢?因为个人感知味道的方式不仅取决于文化熟悉度,还取决于分子生物学。研究人员发现,基因会激活每个人味蕾中非常不同的敏感度。最终,这些反应决定了我们在大脑中感知到的味道,尤其是苦味。随着科学家们了解的更多,食品制造公司的高管们正在尝试特殊的化合物,这些化合物可以掩盖令人不快的味道,这些味道会让一些人对健康食品敬而远之。制药制造商也在测试这种苦味阻断剂,以使各种药物更美味。
超级味觉者提供线索
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对我们味觉的科学研究始于 1931 年,当时特拉华州威尔明顿杜邦实验室发生了一起事故。化学家阿瑟·福克斯刚刚合成了一种名为苯硫脲 (PTC) 的物质,一阵风将粉状物质卷入空中。他的同事在吸入时嘴里沾了一点粉末,抱怨它味道难闻。然而,福克斯没有任何不适的感觉。他立即在其他实验室人员身上测试了他的化合物;他们中的一些人将 PTC 描述为轻微或极度苦涩,而另一些人则说它是无味的。
大约在福克斯事件发生 60 年后,耶鲁大学的琳达·巴托舒克确定,大约 25% 的男性和女性属于 PTC 非味觉者群体。另有 25% 的人对 PTC 和一种相关的化学物质 PROP(6-n-丙基硫脲嘧啶)反应强烈。这些敏感的人对所有四种基本味道——甜、酸、咸和苦——的反应都更强烈。研究人员还发现,这些人对近年来证明的拟议的第五种基本味道鲜味也很敏感。(这个词是日语,意思是肉味和浓郁,是高蛋白食物的典型感觉。)
过去几年对这些超级味觉者的研究阐明了我们如何品尝味道,以及为什么对于像艾 Ashley 这样的人来说令人厌恶的食物对她的主人来说却很美味。用亚甲蓝染料涂抹舌头会使大部分舌头变成蓝色,留下微小的粉红色点——味蕾所在的味乳头。虽然普通舌头每平方厘米包含 100 到 200 个小疙瘩,但超级味觉者可能有两倍之多,单个乳头相互融合。非味觉者的乳头数量是正常数量的一半,但每个乳头都大得多。巴托舒克说,超级味觉者生活在霓虹灯味道的世界里,而非味觉者生活在柔和味道的世界里。
但是,乳头的数量只是部分决定了某人是否会想吐出 ndole 。我们强烈检测到哪些味道,以及这些味道对我们来说有多么极端,首先取决于我们味觉受体的分子生物学。几年前,研究人员确定了编码苦味受体的第一批基因,其中包括检测 PTC 和 PROP 的基因。此后不久,美国国家耳聋和其他交流障碍研究所的金恩庆和他的同事们发现存在几种变体,并且这些变体与超级味觉者和非味觉者相关。
此后,专家们尝试了各种技术来进一步定义我们的味觉器官。波茨坦德国人类营养研究所的伯恩德·布费和沃尔夫冈·迈耶霍夫创建了一个人工舌头——一组在培养皿中特殊制备的味蕾细胞。当细胞受到苦味物质刺激时,物质会与味蕾受体结合,细胞内的钙水平会升高,表明感知程度。
来自人类基因组计划的独立结果表明,根据布费的说法,有 25 个基因负责编码检测苦味味道的受体。不同的受体分子检测不同类别的物质。例如,PTC/PROP 受体,称为 TAS2R38,仅与 PTC 和 PROP 相关分子结合,这些分子在西兰花、卷心菜和其他十字花科植物中大量存在。另一方面,TAS2R16 专门研究所谓的吡喃葡萄糖苷——其中包括含有氰化物的物质——例如苦杏仁中发现的那些。其他受体似乎选择性较差,对几类物质都有反应。
布费指出,由于所有 25 个苦味基因都存在变异,科学家现在已经意识到存在 104 种不同的此类化合物受体类型。因此,我们对苦味的感觉非常精细且非常个性化。
早期预警系统
我们对苦味的感知比对其他味道的感知要强大得多。一些进化生物学家说,这是因为苦味长期以来一直是一个重要的警告信号,导致我们立即吐出任何味道可怕的东西。例如,马钱子碱(在龙胆科植物中发现)会激活此类受体。早期人类如果能更好地辨别辛辣物质,他们就会在继续发现潜在的新食物时拥有生存优势。
2005 年 7 月,布费和伦敦大学学院的妮可·索兰佐发表了支持这一论点的证据。他们调查了来自世界 60 个不同地区的 997 人的 TAS2R16 受体的遗传变异。数据显示,非洲以外地区 98% 的人拥有一种受体版本,这使得他们对吡喃葡萄糖苷家族中的苦味物质极其敏感。这种遗传变异至少在 80,000 年前出现,最早可能在 800,000 年前出现。
在 14% 的非洲人中发现了一种不太敏感的早期版本受体。这种变异是否代表了在更敏感的突变出现后幸存下来的人群?也许是。但布费和索兰佐提出了另一种解释:不太敏感的受体将允许食用少量含有氰化物的物质,这些物质一旦代谢,反过来可以增强对疟疾的防御能力。地图显示,大多数拥有旧受体的人恰好生活在传统上疟疾最严重的地区。在同一地区,其他赋予疟疾抗性的基因也很普遍。
对于其他人来说,检测到即使是少量的苦味显然也是一种优势。吡喃葡萄糖苷包括在代谢时释放有毒氰化物的物质,例如苦杏仁中的苦杏仁苷或木薯中的亚麻苦苷。即使每公斤体重一毫克的氰化物剂量对大多数哺乳动物来说也是致命的。TAS2R16 受体基因的轻微变化一定对摄食行为、生存机会和人类物种的传播产生了重大影响。
西兰花和阿司匹林
对早期智人有用的东西在 21 世纪可能成为人们的问题。对辛辣物质异常敏感的人通常会因为西兰花等营养蔬菜的味道而避免食用。营养学家想知道这些选择在多大程度上影响了个人的健康,以及这些人是否应该使用定制的食品添加剂来改善口味,从而改善营养。食品制造商也有既得利益;今天,他们经常在可乐等产品中添加大量甜味剂,以抵消咖啡因的苦味。苦味阻断剂可以简单地关闭消费者的相关味蕾,并且这些产品可以作为低热量产品制造和销售。
Linguagen 公司是一家位于新泽西州克兰伯里的生物技术小公司,已经开发出一种苦味阻断剂:单磷酸腺苷 (AMP)。该公司表示,核苷酸是人体自然产生并在许多活细胞中发现的,它可以抑制苦味感觉,而没有任何副作用。AMP 显然不会直接作用于味蕾受体,但似乎会干扰从味觉细胞到随后通向大脑的神经纤维的信号。尽管 Linguagens 的研究人员尚未确切定义其机制,但技术总监理查德·麦格雷戈表示,公司研究人员认为 AMP 与细胞膜中的一个分子相互作用,以阻止信号传输。Linguagen 正在寻找其他阻断剂。
美国食品和药物管理局于 2004 年 9 月批准了 AMP,但 Linguagens 的苦味阻断剂是否能在商业食品生产中取得实验室的成功还有待观察。一些批评家指出,该化合物本身就有一种味道,属于鲜味类别,有点让人想起牛肉汤。这种品质可能会使其不适合糖果或苏打水。其他怀疑论者普遍对苦味阻断剂持谨慎态度。广泛使用可能会破坏一种自然的保护功能;我们的舌头受体可能会对有毒物质或变质的食物变得迟钝。这种添加剂也可能使公司更容易制造和销售劣质食品。
制药行业对可以掩盖令人不快味道的新物质同样感兴趣。我们的探测器对许多药物反应强烈。TAS2R16 受体通常会对乙酰水杨酸(阿司匹林的活性成分)产生排斥反应。口味优化的药物对于治疗儿童尤其有价值,儿童经常拒绝吞咽味道难闻的药片和糖浆。而像艾滋病患者这样的慢性病患者,他们每天必须强行吞下许多令人不快的药片,他们会非常感谢更令人愉悦的配方。
麦格雷戈指出,AMP 的强度不足以完全抑制许多药物的浓缩苦味,他承认该物质会改变用户对一系列化学物质的味道感觉——包括晚餐时饮用的精酿啤酒的啤酒花味道或甜点黑巧克力的愉悦味道。因此,寻找更理想的苦味阻断剂——无论是用于药物还是美味佳肴——都需要进一步的基础研究。布费说,对苦味化学物质及其与各种受体的结合位置进行精确的结构分析,应该会产生一些分子,这些分子可以暂时使我们的舌头对特定药物或食物中的非常特定的物质失明,而不是阻止对所有苦味物质的检测。然而,在更容易吞咽苦药之前,还需要更多的工作时间。