人类天生就喜欢提供我们所需的能量、蛋白质和电解质的甜、鲜和咸味食物。然而，在这个大规模生产充斥着糖和盐的产品的时代，我们的味觉偏好很容易导致肥胖症、心脏病和 2 型糖尿病——所有这些都是社会最大的健康问题。
但是，如果少量化合物可以欺骗我们的大脑，让我们改变饮食习惯呢？这就是风味调节新科学背后的理念。已经解开味觉生物学长期谜团的科学家们正在开发廉价而有效的化合物，这些化合物使食物尝起来比实际更甜、更咸和更鲜美（更浓郁）。通过在传统食物中添加少量这些调节剂，制造商可以减少满足味蕾所需的糖、盐和味精 (MSG) 的量，从而生产出更健康的产品。
圣地亚哥的 Senomyx 公司处于这项新技术的最前沿，大型公司正在做出回应。雀巢公司去年开始在其肉汤产品中加入 Senomyx 的鲜味调节剂。可口可乐和吉百利计划在 2009 年初开始使用 Senomyx 的化合物。
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Senomyx 还在设计苦味阻断剂，以改善不太可口食物的味道，这可能会拓宽世界营养来源。例如，如果公司能够掩盖大豆蛋白的苦味后味，他们就可以更广泛地使用大豆蛋白，从而有可能养活更多人。这种阻断剂还可以改善药物的味道，从而鼓励人们服用。
通过欺骗我们的味蕾，Senomyx 可以为食品制造商节省一大笔资金，让他们可以用少量的廉价化合物来替代大量的糖、盐和其他成分。更重要的是，味觉调节剂可以彻底改变我们的健康，使我们认为美味的东西实际上对我们有益。
新近被理解的味蕾
对风味调节剂的探索始于 1996 年，当时加州大学圣地亚哥分校的生物学教授查尔斯·祖克 (Charles Zuker) 意识到，关于味觉生物学的流行文献可能存在错误。人类感知五种味觉品质：甜、咸、苦、酸和鲜（也称为鲜味，大致从日语翻译为“美味”）。大多数孩子都被教导说，舌头被划分为不同的区域，每个区域检测一种味道。但当时的研究表明，整个舌头和口腔的味蕾都包含小的细胞群，使每个味蕾都能检测到每种味道。祖克同意了，但无法接受每个味蕾中的每个味觉细胞都可以区分五种味道的推论。
对于祖克来说，一个细胞负责检测好的东西（如糖）和坏的东西（如毒药）（苦味）的存在，这在进化上没有意义。许多感觉细胞可以区分相反的刺激，但我们的每个感觉领域也包括主要工作是响应一种刺激的细胞，例如仅响应特定温度范围的皮肤细胞。祖克无法理解单个味觉细胞“可以引起截然相反的行为——比如吸引和厌恶，或者生与死”的概念，他回忆道。相反，他认为，一个味蕾将是甜细胞、盐细胞、苦细胞等等的家园。
如果味觉细胞具有这种特异性，它们也会更容易被改造——这可能对食品工业产生重大影响。祖克推断，味觉细胞在其外膜上会有特定的传感器或受体。盐受体会锁定盐分子，但不会锁定甜或苦分子。但他没有证据支持他的理论。
作为第一步，祖克必须分离出实际的味觉受体，这是以前没有人做过的。他和他的加州大学圣地亚哥分校的同事从实验小鼠的舌头上取下味觉细胞，并比较了每个细胞中表达（即产生蛋白质）的基因。最终，研究人员发现了编码两种以前未被发现的蛋白质的基因。祖克通过它们的结构可以判断出这两种蛋白质位于细胞表面，可能充当受体，他将它们命名为 T1R1 和 T1R2。
但当祖克试图理解这两种蛋白质的作用时，他碰壁了。这两种蛋白质本身都不能作为完整的味觉受体发挥作用。祖克记得，小鼠对甜食的偏好各不相同——有些小鼠几乎不喜欢甜食。之前的研究表明，这种冷漠的小鼠存在基因缺陷。祖克研究了这些小鼠，果然，发现了另一种新的受体候选物。而这种蛋白质 T1R3 的基因确实是那些不爱甜食的小鼠和正常小鼠之间存在差异的基因。当他将相关基因的功能副本引入缺陷小鼠的味觉细胞中时，它引发了对糖的喜爱。
通过更多的实验，祖克和他的同事揭示了甜味和鲜味受体的结构和功能。每种受体都包含两个部分。甜味受体由 T1R2 和 T1R3 组成；鲜味受体由 T1R1 和 T1R3 组成。不久之后，祖克也确定了苦味受体单元——全部 25 个——以及负责检测酸味的受体。在所有情况下，每个味觉细胞都只包含一种味道的受体。
祖克意识到，除了提供对基础生物学的见解外，他的发现还将使科学家能够设计出仅与甜味受体或盐受体相互作用的化合物，从而以特定方式影响味觉感知。“开始实验性地调节味觉系统运行方式的基本工具变得可行，”他说。“我们认为，也许我们有机会做出改变。” 1998 年，祖克和一些同事创办了一家公司，后来发展成为 Senomyx。
成千上万种风味
过去，食品公司通过反复试验的实验来识别新的风味化合物，人类一次品尝一种结果。这个过程很繁琐；公司每年最多可以测试几千种化合物。
但是，使用祖克的味觉受体结构使得快速识别新的风味调节剂成为可能。借鉴制药公司用于筛选新药的具有许多微小容器的塑料阵列的灵感，祖克设计了数千个人工“味觉细胞”阵列，每个容器包含一种味觉受体。然后，他将数千种潜在的风味调节化合物引入这些高通量“机器人味觉测试仪”中，以查看哪些化合物与哪些细胞相互作用。
如今，Senomyx 拥有一个包含 50 万种合成和天然化合物的库。“我们可以查看成百上千种不同的化合物和成分，并且可以大海捞针，”该公司首席科学官马克·佐勒 (Mark Zoller) 说。在确定一种与味觉细胞独特相互作用的化合物后，员工会使用筛选过程进一步改善其物理特性。有些化合物可能需要在液体中溶解，或者在加热时保持其效果。许多化合物必须在产品中保持数月稳定。Senomyx 开发了用于测试此类特性的分析方法，“我们实际上可以将新样品放入谷物片中，看看它的表现以及味道如何，”副总裁格温·罗森伯格 (Gwen Rosenberg) 说。
该公司为有前景的化合物申请专利，并通过向位于华盛顿特区的风味和提取物制造商协会（Flavor and Extract Manufacturers Association）发送信息来开始安全认证，该协会是由风味制造商、成分供应商和其他方组成的组织。该协会的“通常被认为是安全的 (GRAS)”计划是由美国食品和药物管理局 (FDA) 于 1960 年建立的，旨在监督少量食用的风味化合物的安全评估。由于用量非常小，这些化合物不必经过食品“添加剂”所需的更严格的 FDA 安全程序。当 Senomyx 提交有关新化合物的信息时，一个由独立科学家组成的小组会根据其化学性质，决定其是否可以安全食用。
尽管这个过程可能需要两年时间，但一些批评家质疑其有效性。位于华盛顿特区的公共利益科学中心 (Center for Science in the Public Interest) 执行主任迈克尔·雅各布森 (Michael Jacobson) 说，GRAS 流程“当然是狐狸看守鸡舍的例子”。他承认“调味剂通常是少量使用的无害化学物质”，并且没有安全问题的历史。
甜味增强
更好的甜味剂是 Senomyx 工作的重点。当今可用的低热量糖替代品，如阿斯巴甜、三氯蔗糖和糖精，在高浓度下通常会有苦味后味。“从感官的角度来看，它们并不理想，”费城莫奈尔化学感官中心 (Monell Chemical Senses Center) 主任加里·博尚 (Gary Beauchamp) 说。例如，健怡可乐的味道永远不如真可乐好，因为苦味后味会改变大脑的感知。如果食品公司可以减少替代品的使用量，苦味通路就不会被激活。（据报道，零度可口可乐的味道比健怡可乐好，它使用体积较小的甜味剂混合物；较低的用量避免了激活苦味受体。）
凭借测试如此多化合物的能力，祖克意识到 Senomyx 可以识别出本身没有任何味道，但会与甜味剂和甜味受体相互作用以增强感知的分子。“我们想，我的天哪，如果我们有受体，也许我们可以找到聪明的方法，让少量的糖尝起来像有很多糖一样，”他说。
在筛选了 20 万种化合物后，Senomyx 研究人员发现了一种化合物，它可以使三氯蔗糖的味道甜四倍。该调节剂最近完成了味觉协会的批准程序，并可能在 2009 年初添加到产品中。潜在的市场巨大：据估计，目前有 5,000 种零售产品含有三氯蔗糖。Senomyx 还发现了一种糖增强剂，它可以使蔗糖或食糖的味道甜两倍以上。通过这种方式，Senomyx 可以减少食物中的卡路里，但确保它们尝起来一样。而且，减肥食品的味道可能会比现在更好。
同样，Senomyx 的第一种鲜味增强剂已经出现在一些雀巢产品中。它可以使食物尝起来更浓郁——这是肉类和奶酪等富含蛋白质的食物以及调味薯片等零食的共同特征——而无需添加通常用于实现这种效果的大量味精。
苦味和咸味，也是如此
Senomyx 还在开发苦味阻断剂，可以扩大大豆蛋白的用途，并去除可可的苦味后味，从而减少制造商添加到可可类产品中的糖。这种阻断剂还可以帮助制药公司开发“药用作物”，例如含有口服乙型肝炎疫苗和其他疾病疫苗的水稻和大豆。这些作物可能会在疫苗接种机会有限的发展中国家种植，但如果药用成分使它们味道难闻，当地人就不会食用它们。阻断剂会使食物变得可口；当然，它必须是负担得起的。
另一家公司，位于新泽西州尤因的 Redpoint Bio 公司，正在使用略有不同的方法开发苦味阻断剂。该公司没有寻找影响味觉细胞表面受体的化合物，而是在寻找与此类细胞内部信号通路相互作用的化合物。一个目标是称为 TRPM5 的常见离子通道；Redpoint 正在寻找阻断或激活它的化合物。该公司正在与可口可乐和瑞士香精香料公司奇华顿 (Givaudan) 合作，并预计含有其化合物的食品将在两年内上架。
盐是另一个圣杯，因为它与心血管疾病有关。今年，Senomyx 确定了负责盐感知的初级受体：一个孔或通道，它跨越味觉细胞的膜，允许钠离子和氢离子进入。与该通道相互作用的化合物可以增强盐的效果。祖克说，即使少量减少盐的摄入量，“也可能对健康和生活质量产生重大影响”。他一直留在加州大学圣地亚哥分校，同时担任 Senomyx 的科学顾问。他认为，如果很难改变人们的饮食习惯，那么改变他们的感知是有道理的。几年后，消费者可能会发现自己吃的食物中的卡路里和盐分只有以前的一小部分，而不会注意到有什么不同。
然而，如果食物变得更美味、更健康，人们是否真的会减少卡路里的摄入量，这还有待观察。“这是一个棘手的问题，一个非常有争议的问题，”莫奈尔的博尚说。人们可能会出于与味道无关的原因摄入大量甜食。莫奈尔已获得 Senomyx 的一些资助，正在研究不同人群的食物和风味偏好；风味如何影响消化、代谢和食欲；以及身体如何控制饮食行为。例如，初步研究结果表明，我们的风味偏好基本上在三个月大时就已固化，并且母亲在怀孕和哺乳期间的膳食会影响她的后代最终喜欢的食物。但风味偏好与饱腹感之间的联系尚不清楚，Senomyx 的罗森伯格承认：“饱腹感是一个复杂的问题，还需要做更多的工作。”
注：本文最初的标题是“放大味觉”。
