全站搜尋 電子雜誌搜尋

AD

ad970250

不錯過任何知識訊息,立即加入國家地理官方Telegram

防疫期間遠端工作,請利用客服信箱聯繫。

Dec. 07 2015

美味的科學

  • 美味的科學

    美味的科學

1

味覺始於食物分子接觸到舌頭上微小味蕾的那一刻。味蕾藏身於乳突中,也就是圖中以藍色食用色素突顯的淡色小點。味覺在大腦中與其他感覺結合,變成讓我們渴望吃東西的那種豐富、個人而愉悅的體驗。Photograph by Brian Finke

撰文:大衛.歐文 David Owen

攝影:布萊恩.芬克 Brian Finke


研究嬰兒和幼童味覺的生物學家朱莉.莫內拉,經常錄影記錄她的實驗。我最近到費城的莫內爾化學感官中心拜訪她時,她給我看了一位母親餵高腳椅上的嬰兒吃甜食的影片。湯匙才剛進到小女嬰的嘴裡,她就露出欣喜若狂的表情,還噘著嘴唇好像要吸食一樣。接著莫內拉讓我看另一段影片,是另一個嬰兒第一次吃青花菜的樣子,青花菜就像許多綠色蔬菜一樣,有點苦。嬰兒臉部扭曲、乾嘔,還發抖。他用力拍打高腳椅的托盤。他還做出手語中表示「停止」的手勢。

 

人類的母乳含有乳糖。「我們知道嬰兒生來就偏愛甜味,」莫內拉說。「才不過數世紀前,若不喝母乳或奶媽的奶水,嬰兒存活的機率就幾近於零。」厭惡苦味也是天生的,她說,這也對生存很重要:能幫我們避免吃進植物免遭人類在內生物吃掉而演化出來的毒素。

 

是食物還是毒物?脊椎動物於5億多年前出現在海裡,而味覺演化主要就是為了辨別食物和毒物。所有脊椎動物都有和我們類似的味覺受器,雖然所在部位不見得相同。「一隻大鯰魚觸鬚上的味覺受器比這棟建築物裡所有人舌頭上的味覺受器還要多,」另一位莫內爾化學感官中心的科學家蓋瑞.畢錢普有點誇大地跟我說。無腦兒生下來就幾乎沒有大腦,只擁有腦幹,那是大腦最原始、古老的部位,但這些嬰兒對甜味的反應也是露出看似喜悅的表情,與我在莫內拉的影片中看到的毫無二致。厭惡青花菜也是一種原始的反應。事實上,我們的舌頭對甜味只有一或兩種受器,但對苦味至少有24種不同的受器──這表示對我們的祖先來說,避免吃進毒物有多重要。

 

現在我們許多人面對的是不同的挑戰:讓我們惹上麻煩的是我們從食物中得到的愉悅感。現代人可取得的食物中有許多可以帶來愉悅感,遠比我們祖先演化時可取得的這種食物多,而我們從他們身上遺傳而來的飲食偏好,加上食品業愈來愈擅於銷售我們喜歡的產品,往往讓我們養成不健康的飲食習慣。

 

我們對食物的關注使得味覺研究蓬勃發展。而研究發現,味覺是一種非常複雜的感覺──比視覺還要複雜,莫內爾中心的主任羅伯特.馬哥斯基表示。科學家近年已經在辨識味覺受器以及相關基因的研究上有了重大進展,不過,距離完全理解讓我們產生食物體驗的感官機制,他們還有很長一段路。馬哥斯基是這麼描述這個過程的:「類似〔漫畫家〕魯布.戈德柏格畫的那種裝置,有一顆小球滾下來啟動某一部分,這個部分又啟動另一個部分,大約有六個不同步驟,接著就有一個訊號傳送到你的大腦,讓你把口中的東西吞下去或是吐掉。」

 

大約在25年前,我的妻子將她小時候從一本烹飪書中學來的「舌頭地圖」介紹給我們女兒的幼女童軍團。她向她們說明,每種基本味道都是由舌頭上特定區域的味蕾感應的:甜味位於舌尖,鹹味和酸味位於舌頭的兩側,苦味位於舌根。她給了這些女孩棉花棒和碗裝的鹹水、甜水與其他液體,請她們自己驗證這套理論。

 

「我舌頭的每個地方都能嚐到各種味道,」其中一名女孩說。

 

「不對,妳不能,」我的妻子說。「再試一次,而且要非常專心。」

 

「我舌頭的每個地方也都能嚐到各種味道,」另一名女孩說。

 

我們現在知道,那些幼女童軍說對了,而她們的領導者是錯的。在有些人身上,特定的味覺受器確實會更集中在舌頭的某些區域,但是每種受器其實都分布在舌頭各處,沾了檸檬汁的棉花棒不管塗在舌頭的哪個部位,嚐起來都是酸的。(受器位於味覺細胞的表面,而味覺細胞則聚集在味蕾裡。)根據佛羅里達大學的琳達.巴特沙克的說法,每一種味道在舌頭上都有特定感應區的概念,是源於1942年一位哈佛大學教授對一篇於1901年在德國發表的論文的誤解。舌頭地圖直到1970年代才被徹底推翻,而儘管七歲孩童只要幾秒鐘就能證明這是假的,至今仍有許多人對此深信不疑。

 

亞里斯多德列出七種基本味道:除了我女兒的幼女童軍朋友們知道的四種,還有澀味、辣味及苦澀味。現在多數專家認定的味道有五種:幼女童軍們認識的四種,再加上鮮味。在一個多世紀以前,一位日本科學家率先描述出鮮味。那是一種充滿整個口腔的美味,由醬油、熟成牛肉、成熟或煮熟的番茄與味精創造或強化而成。較近期的研究則建議增列至少六種基本味道。脂肪和鈣是名列前茅的候選項目──兩者皆被認為能由舌頭上的受器偵測出來──但尚未取得共識。

 

光靠味覺受器無法產生味道:味覺受器必須連結到大腦的味覺中心。最近幾十年間,科學家在人體的其他部位發現了某些和舌頭受器一樣的受器,包含在胰臟、腸子、肺及睪丸內。我們不能用這些器官來「嚐」任何東西,但舉例來說,假使我們吸進了身體不要的物質,肺部的苦味受器就會向大腦發送訊號,我們就會咳嗽。

 

隨著演化,有些動物失去了祖先擁有的味覺。貓和其他許多只能吃肉的肉食性動物,就再也嚐不出糖的味道。(貓舔牛奶時是對其他東西有反應──可能是脂肪。)將獵物整個吞食的鯨和海豚,多數幾乎已經喪失了所有的味覺受器。

 

人類或許也經歷過類似的情況。在莫內爾化學感官中心,一位名叫麥可.托道夫的科學家拿給我一杯用塑膠藥杯裝著的透明液體,要我喝下去。喝起來像是水。他說,「你沒嚐出什麼味道,可是老鼠和小鼠對這種液體的偏好幾乎勝過我們曾經測試過的其他所有東西。如果拿一瓶這種液體和一瓶糖水給老鼠喝,牠會喝較多這種液體。」

這種液體含有麥芽糊精,是運動飲料裡常見的澱粉成分。托道夫說,如果一位運動員含住一口麥芽糊精溶液後立即吐出來,儘管沒有或幾乎沒有嚐出味道和攝取任何東西,這位運動員還是會表現得更好。「我沒有很好的解釋,」他繼續說。「澱粉有一些很特別的地方是我們還不了解的。可能有一個不同的澱粉受器或是專門的麥芽糊精受器。但這個受器不再與大腦有意識的部分相連。」

 

雖然舌頭地圖並不存在,不過大腦裡或許有張味覺地圖。據科學家指出,一個稱為味覺皮層的區域含有專門對不同的基本味道做出反應的神經元群集。來自舌頭的訊號通過腦幹後抵達神經元群集,然後在味覺皮層裡或在傳遞的過程中,這些訊號變成一種複雜、人類尚未完全了解的經驗的一部分,我們一般稱之為味覺,但事實上應該稱為風味。琳達.巴特沙克告訴我,我們的食物體驗只有一小部分來自於味蕾。其他部分其實是一種反向嗅覺的結果。

 

你可以自己用糖果證明這一點。如果你捏著鼻子咀嚼一顆口味不明的白色軟糖,你的舌頭會立即知道它是甜的。那種甜味來自於糖,是軟糖的主要味道。不過放開鼻子,你就能馬上察覺出口味:啊,是香草口味。反之,如果你捏緊鼻子,在舌頭上點一滴香草精,就嚐不出任何味道,因為香草本身沒有味道──它有的是一種捏著鼻子無法偵測出的風味。

 

巴特沙克解釋,我們咀嚼、吞嚥及呼氣時,「來自食物的揮發性分子被往上擠入上顎後方,然後從後方進入鼻腔,」就像煙順著煙囪而上。這些分子在鼻腔內與氣味受器結合──而人類擁有350至400種的這類氣味受器,才是我們感知風味的主要來源。那和味覺不同,味覺是來自於味蕾的感覺,也不同於一般的嗅覺,因為大腦能辨別哪些味道是從鼻孔吸入(鼻前嗅覺),哪些是我們進食時從後方進入鼻腔的(鼻後嗅覺)──即使偵測這兩種味道的是相同的受器。

 

「大腦會注意我們是在嗅聞、咀嚼,還是吞嚥,」巴特沙克繼續說,「而且大腦不會對這些訊號一視同仁。來自鼻後嗅覺的氣味訊息會傳送到大腦的不同區域──與接收舌頭訊息的是同一個。大腦將鼻後嗅覺和味覺結合在一起,創造出我們所說的風味,不過我們不是很清楚結合的規則。」

 

軟糖還可以作為另一個把戲的道具,巴特沙克說。放開鼻子咀嚼軟糖時,不但能讓你知道吃的是什麼口味,還讓軟糖吃起來更甜──這個效果不是糖造成的,因為糖不含揮發性分子,因此不會影響到嗅覺受器。她說,對此的解釋是,軟糖的其他成分含有能以某種方式「強化甜味訊息」的揮發性分子,使大腦認為軟糖所含的糖比實際上更多。這類型的增甜劑常見於水果中,或許是因為製造增甜劑比製造糖消耗的能量少,但增甜劑能像糖一樣有效地吸引昆蟲和其他授粉者及種子散播者。「草莓大約有30種增強甜味的揮發性分子,」巴特沙克說,「將這些訊號通通組合在一起時,你就會發現甜味有相當大的一部分是來自於這些訊號在腦內的互動。」

 

就算增強劑本身不具有甜味,也會產生一樣的效果。巴特沙克和同事已經從番茄中分離出一種「有臭襪子味道」的增強劑。

 

沒有鼻後嗅覺的日子很不好過。加州食品飲料開發公司「馬特森」的創意長芭波.史塔基曾經遇過一位因車禍而喪失嗅覺的女子向她求助。這位女士的味覺,也就是她舌頭上的味蕾及味蕾與大腦之間的連結看似未受損傷,但是什麼都變得不好吃了,因為她鼻子裡的氣味受器與大腦之間的連結被切斷了。不管吃什麼,裡面的風味她多數嚐不出來。「她當時正與撞到她的人進行仲裁,」史塔基告訴我,「而她需要證明自己是身心障礙者。這並不容易,因為她看起來很好。」

 

為了幫助這名女子證明她受到的損傷,史塔基切了幾塊原味米餅──就是那種用蓬鬆白米做成、看起來像保麗龍圓盤的食品,幾乎沒有任何味道和風味可言,再混合構成五種基本味道的標準參考化合物:糖(甜)、食用鹽(鹹)、檸檬酸(酸)、純咖啡因(苦)和味精(鮮),加在米餅上。這些化合物基本上都沒有揮發性分子,所以不會影響氣味受器。
「我將米餅送給那位女子,並且告訴她把米餅拿給仲裁人,向他們解釋,一個沒有嗅覺的人吃什麼都是這個味道,」史塔基說。

 

她也讓我體驗一下,我拿了一塊米餅放到嘴裡咀嚼。我一次感受到五種基本味道的同時,調味料在我的舌頭上創造出一種有點複雜、也有點化學的感覺。不過由於裡面幾乎沒有任何的揮發成分,我吃不出什麼風味,也完全不想再吃一塊。「她現在吃每一餐都是這種感覺──披薩、龍蝦、隨便什麼都一樣,」史塔基說。「你可以想像嗎?」最後這名女子贏得了仲裁。

 

讓人驚訝的是,即使味蕾對於風味的貢獻相對較小,只失去味覺的人卻更無法享受吃東西。主要原因似乎是,假使舌頭上的味覺受器無法發揮作用,大腦多半會忽略來自鼻後嗅覺的訊息。史塔基認為基本味道也就是形成風味的「結構」。「我把基本味道想成鋼梁,」她說。「有些食物如果少了自然產生的苦味,吃起來會很鬆散、平淡又乏味。譬如番茄。」

 

除了在馬特森公司的工作外,史塔基也在舊金山烹飪學校教授「味覺的基本原理」課程。「多數廚藝學校在學生開始學烹飪前,都不會教他們如何品嚐,」她說。「他們馬上就開始學刀工之類的。可是少了對風味有所了解的基礎,你怎麼可能展開對食物的學習?」她會和學生一起練習做烤肉醬。她提供的多數材料是一般人猜得到的:番茄醬、番茄糊、糖、蜂蜜、燻液、辣椒。但還有另外一盤主要是苦味的材料:咖啡、可可、茶、苦味劑。「這不太符合直覺,因為你不會覺得烤肉醬是苦的,不過如果你嚐過添加苦味材料之前和之後的味道,就會發現苦味改變了整個感覺。苦味讓味道變複雜了。」史塔基在家會用易溶濃縮咖啡──其實就是即溶咖啡,作為許多菜餚的苦味劑,特別是用在甜的或微甜的醬汁裡。

 

馬特森公司的研究實驗室有許多高科技測試設備,但我卻在其中一間實驗室裡看到三位研究人員正若有所思地咀嚼著,一邊盯著塑膠杯裡面看。有家食品製造商僱用馬特森公司以複製他們競爭對手之一所販售的辣味糙米餐,而化學分析能為這些身穿白色實驗衣的研究人員提供的資訊,也就那麼多了。「人類的味覺是世界上最精細的分析裝置,」史塔基說。「一定要把東西放進嘴裡才知道。」

 

在1980年代晚期,當時還在耶魯大學任教的琳達.巴特沙克發現了被她稱為超級味覺者的人──這些人有大量的味蕾,而且很集中,讓他們以罕見的強度感受基本味道。這也不全然是好事:超級味覺者比一般人更能享受他們喜歡的食物,但他們不喜歡的食物也比較多,特別是風味強烈的食物。我在莫內爾化學感官中心透過一個鮮明的例子,見識到超級味覺者對食物的體驗是如何的與眾不同。麥可.托道夫讓我嚐了一點麥芽糊精後,一位名叫丹妮爾.瑞德(托道夫的妻子)的遺傳學者讓我喝下第二種用塑膠藥杯裝的透明液體。我還是嚐不出任何味道。

 

瑞德的同事哈康.歐森德納剛好經過她的辦公室。她叫住他後,拿了一杯相同的溶液給他。他的嘴唇幾乎才剛碰到這個液體,他就抽搐了一下,然後露出看起來像剛喝了一大口汽油的樣子。

 

「那是PTC,」瑞德說。「就是苯硫脲。
70%的白種人嚐不出它,但對於嚐得出來的人,它非常苦。」對有些人來說是無法忍受的苦──巴特沙克就是在研究PTC時發現了超級味覺者。瑞德的PTC溶液經過極度稀釋,濃度很低,但歐森德納喝下後還是很痛苦的樣子。(「大家很怕經過我的辦公室,」瑞德說。)身為苦味的超級味覺者,歐森德納喜歡星巴克咖啡或大頭菜的可能性比我低。另一方面,托道夫後來跟我說,歐森德納也可能比較不容易得到上呼吸道感染──偵測PTC的受器在鼻子裡也有,它似乎能在鼻子裡偵測到某些特定的細菌,並且促使身體排出這些細菌。

 

不管是哪一種味覺者,朱莉.莫內拉說,現在最重要的問題「是我們生活在一個與我們過去演化時不同的食物環境裡。」我們到超市和餐廳狩獵採集食物,而許多我們購買的人工食品是高能量食品,只要吃一餐就足以滿足我們一整天所需的卡路里。食品業一直被抨擊在產品中大量添加我們因為演化而渴求的某些成分,但當他們試圖製造比較健康的產品時,我們卻不一定捧場。

 

2002年,麥當勞宣布將停止使用含有反式脂肪的油來炸食物後,收到薯條沒有以前好吃的投訴──或許薯條真的沒有以前好吃,但有些投訴來自根本還沒有實施這項措施的城市。減少人工食品中的鹽更為棘手。大家都同意我們大多數人吃太多鹽了,但是如果拿兩碗完全一樣、只有鹹度不同的湯給顧客喝,他們通常喜歡比較鹹的那一碗;即使兩碗湯一樣鹹,如果告訴顧客其中一碗是低鹽的,他們給這一碗湯的評價通常會比「正常鹹度」的那一碗湯來得差。食品公司抱怨,若要減少含鹽量,他們幾乎勢必得悄悄地做──不能像飲料公司促銷無糖汽水一樣促銷低鹽食品。

 

就連無糖汽水也充滿讓人疑慮的地方。近年來糖已經取代脂肪和鹽,成為現代飲食中被批評得最厲害的一種成分,但糖的替代品也很有爭議。百事公司今年起不再在健怡百事可樂中添加沒有營養的甜味劑阿斯巴甜,並不是因為科學研究證實它有害,而是因為它在有健康意識的消費者之間名聲不佳。新推出的不含阿斯巴甜的健怡百事可樂含有另兩種甜味劑,蔗糖素與醋磺內酯鉀。沒人能保證這兩種甜味劑比較安全。

 

 

糖特別棘手,因為孩童對糖的反應和味覺並無明顯關連,而幾乎所有孩童都會攝取過多糖分,至少在已開發國家是如此。「甜味會使孩童時期的痛楚表現減弱,」莫內拉說。「甜味能減少嬰兒哭泣,在進行割禮和腳跟採血時,也會使用它當止痛劑。」(有效的因素是甜味,不是糖,因為阿斯巴甜也同樣有效。)小孩對甜味的反應讓家長非常滿意,以致於他們最終強化了這種反應:還有什麼轉換情緒的妙招能這麼快速又有效?

 

不過這會影響公共衛生,而且不只是兒童肥胖和二型糖尿病的增加。莫內拉特別擔心「奶瓶性齲齒」,也就是由包含果汁在內的含糖飲料造成的蛀牙,特別是含著奶瓶就寢的兒童。有些兒童的恆齒長出來時就已經是蛀牙了。它是「一種可預防的重大兒童疾病,」她說,
「現在已經快要達到流行病的程度了。」

 

巴特沙克告訴我,將某些食物中提升甜味的揮發性物質濃度提高,或許可以在減少含糖量的同時,讓食物的甜味不減。但她擔心始料未及的後果。「一旦我們能製造出一種零卡路里、無毒,而且沒有任何不好特徵的甜味體驗時──這對大腦來說,意味著什麼?」她說。「我們知道甜味所使用的神經傳導路徑與成癮性藥物的非常類似,研究者相信,這些藥物會把為了食物、特別是甜味所演化而來的神經迴路據為己用。那麼我們正在做可怕的事情嗎?我不知道。」不勞而獲看似很好,她接著說,「不過大自然也有可怕的一面。」

 

好消息是,我們天生的味覺傾向不是不可改變的。成功減少飲食中鹽分的人,通常會發現他們對高鹽食物的忍耐度下降了。而我們天生對青花菜、芽甘藍,以及其他健康卻苦澀的食物的排斥,可以透過體驗克服──特別是早期體驗。莫內拉的研究顯示,嬰兒的口味偏好會受母親在懷孕期間的飲食與他們出生後自身的飲食影響。「嬰兒能學習喜歡各種食物,」她說。「但要他們喜歡某種食物總得先讓他們嚐過。」她給父母的首要忠告就是要豎立好榜樣,而且不要放棄。她的青花菜影片中的嬰兒被餵食第二匙青花菜時,他還是發抖──但他張開了嘴。


欣賞更多照片

JUL. 2022

潛入珊瑚王國

耗竭的漁場變成潛水勝地菲律賓如何讓珊瑚大三角起死回生?

潛入珊瑚王國

AD

熱門精選

AD

AD

Subscribe
立即訂閱
keyboard_arrow_up

AD

ad970250