人類天生就喜歡提供我們所需的能量、蛋白質和電解質的甜、鮮和鹹味食物。然而，在這個大規模生產充斥著糖和鹽的產品的時代，我們的味覺偏好很容易導致肥胖症、心臟病和 2 型糖尿病——所有這些都是社會最大的健康問題。
但是，如果少量化合物可以欺騙我們的大腦，讓我們改變飲食習慣呢？這就是風味調節新科學背後的理念。已經解開味覺生物學長期謎團的科學家們正在開發廉價而有效的化合物，這些化合物使食物嚐起來比實際更甜、更咸和更鮮美（更濃郁）。透過在傳統食物中新增少量這些調節劑，製造商可以減少滿足味蕾所需的糖、鹽和味精 (MSG) 的量，從而生產出更健康的產品。
聖地亞哥的 Senomyx 公司處於這項新技術的最前沿，大型公司正在做出回應。雀巢公司去年開始在其肉湯產品中加入 Senomyx 的鮮味調節劑。可口可樂和吉百利計劃在 2009 年初開始使用 Senomyx 的化合物。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將有助於確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
Senomyx 還在設計苦味阻斷劑，以改善不太可口食物的味道，這可能會拓寬世界營養來源。例如，如果公司能夠掩蓋大豆蛋白的苦味後味，他們就可以更廣泛地使用大豆蛋白，從而有可能養活更多人。這種阻斷劑還可以改善藥物的味道，從而鼓勵人們服用。
透過欺騙我們的味蕾，Senomyx 可以為食品製造商節省一大筆資金，讓他們可以用少量的廉價化合物來替代大量的糖、鹽和其他成分。更重要的是，味覺調節劑可以徹底改變我們的健康，使我們認為美味的東西實際上對我們有益。
新近被理解的味蕾
對風味調節劑的探索始於 1996 年，當時加州大學聖地亞哥分校的生物學教授查爾斯·祖克 (Charles Zuker) 意識到，關於味覺生物學的流行文獻可能存在錯誤。人類感知五種味覺品質：甜、鹹、苦、酸和鮮（也稱為鮮味，大致從日語翻譯為“美味”）。大多數孩子都被教導說，舌頭被劃分為不同的區域，每個區域檢測一種味道。但當時的研究表明，整個舌頭和口腔的味蕾都包含小的細胞群，使每個味蕾都能檢測到每種味道。祖克同意了，但無法接受每個味蕾中的每個味覺細胞都可以區分五種味道的推論。
對於祖克來說，一個細胞負責檢測好的東西（如糖）和壞的東西（如毒藥）（苦味）的存在，這在進化上沒有意義。許多感覺細胞可以區分相反的刺激，但我們的每個感覺領域也包括主要工作是響應一種刺激的細胞，例如僅響應特定溫度範圍的皮膚細胞。祖克無法理解單個味覺細胞“可以引起截然相反的行為——比如吸引和厭惡，或者生與死”的概念，他回憶道。相反，他認為，一個味蕾將是甜細胞、鹽細胞、苦細胞等等的家園。
如果味覺細胞具有這種特異性，它們也會更容易被改造——這可能對食品工業產生重大影響。祖克推斷，味覺細胞在其外膜上會有特定的感測器或受體。鹽受體會鎖定鹽分子，但不會鎖定甜或苦分子。但他沒有證據支援他的理論。
作為第一步，祖克必須分離出實際的味覺受體，這是以前沒有人做過的。他和他的加州大學聖地亞哥分校的同事從實驗小鼠的舌頭上取下味覺細胞，並比較了每個細胞中表達（即產生蛋白質）的基因。最終，研究人員發現了編碼兩種以前未被發現的蛋白質的基因。祖克透過它們的結構可以判斷出這兩種蛋白質位於細胞表面，可能充當受體，他將它們命名為 T1R1 和 T1R2。
但當祖克試圖理解這兩種蛋白質的作用時，他碰壁了。這兩種蛋白質本身都不能作為完整的味覺受體發揮作用。祖克記得，小鼠對甜食的偏好各不相同——有些小鼠幾乎不喜歡甜食。之前的研究表明，這種冷漠的小鼠存在基因缺陷。祖克研究了這些小鼠，果然，發現了另一種新的受體候選物。而這種蛋白質 T1R3 的基因確實是那些不愛甜食的小鼠和正常小鼠之間存在差異的基因。當他將相關基因的功能副本引入缺陷小鼠的味覺細胞中時，它引發了對糖的喜愛。
透過更多的實驗，祖克和他的同事揭示了甜味和鮮味受體的結構和功能。每種受體都包含兩個部分。甜味受體由 T1R2 和 T1R3 組成；鮮味受體由 T1R1 和 T1R3 組成。不久之後，祖克也確定了苦味受體單元——全部 25 個——以及負責檢測酸味的受體。在所有情況下，每個味覺細胞都只包含一種味道的受體。
祖剋意識到，除了提供對基礎生物學的見解外，他的發現還將使科學家能夠設計出僅與甜味受體或鹽受體相互作用的化合物，從而以特定方式影響味覺感知。“開始實驗性地調節味覺系統執行方式的基本工具變得可行，”他說。“我們認為，也許我們有機會做出改變。” 1998 年，祖克和一些同事創辦了一家公司，後來發展成為 Senomyx。
成千上萬種風味
過去，食品公司透過反覆試驗的實驗來識別新的風味化合物，人類一次品嚐一種結果。這個過程很繁瑣；公司每年最多可以測試幾千種化合物。
但是，使用祖克的味覺受體結構使得快速識別新的風味調節劑成為可能。借鑑製藥公司用於篩選新藥的具有許多微小容器的塑膠陣列的靈感，祖克設計了數千個人工“味覺細胞”陣列，每個容器包含一種味覺受體。然後，他將數千種潛在的風味調節化合物引入這些高通量“機器人味覺測試儀”中，以檢視哪些化合物與哪些細胞相互作用。
如今，Senomyx 擁有一個包含 50 萬種合成和天然化合物的庫。“我們可以檢視成百上千種不同的化合物和成分，並且可以大海撈針，”該公司首席科學官馬克·佐勒 (Mark Zoller) 說。在確定一種與味覺細胞獨特相互作用的化合物後，員工會使用篩選過程進一步改善其物理特性。有些化合物可能需要在液體中溶解，或者在加熱時保持其效果。許多化合物必須在產品中保持數月穩定。Senomyx 開發了用於測試此類特性的分析方法，“我們實際上可以將新樣品放入穀物片中，看看它的表現以及味道如何，”副總裁格溫·羅森伯格 (Gwen Rosenberg) 說。
該公司為有前景的化合物申請專利，並透過向位於華盛頓特區的風味和提取物製造商協會（Flavor and Extract Manufacturers Association）傳送資訊來開始安全認證，該協會是由風味製造商、成分供應商和其他方組成的組織。該協會的“通常被認為是安全的 (GRAS)”計劃是由美國食品和藥物管理局 (FDA) 於 1960 年建立的，旨在監督少量食用的風味化合物的安全評估。由於用量非常小，這些化合物不必經過食品“新增劑”所需的更嚴格的 FDA 安全程式。當 Senomyx 提交有關新化合物的資訊時，一個由獨立科學家組成的小組會根據其化學性質，決定其是否可以安全食用。
儘管這個過程可能需要兩年時間，但一些批評家質疑其有效性。位於華盛頓特區的公共利益科學中心 (Center for Science in the Public Interest) 執行主任邁克爾·雅各布森 (Michael Jacobson) 說，GRAS 流程“當然是狐狸看守雞舍的例子”。他承認“調味劑通常是少量使用的無害化學物質”，並且沒有安全問題的歷史。
甜味增強
更好的甜味劑是 Senomyx 工作的重點。當今可用的低熱量糖替代品，如阿斯巴甜、三氯蔗糖和糖精，在高濃度下通常會有苦味後味。“從感官的角度來看，它們並不理想，”費城莫奈爾化學感官中心 (Monell Chemical Senses Center) 主任加里·博尚 (Gary Beauchamp) 說。例如，健怡可樂的味道永遠不如真可樂好，因為苦味後味會改變大腦的感知。如果食品公司可以減少替代品的使用量，苦味通路就不會被啟用。（據報道，零度可口可樂的味道比健怡可樂好，它使用體積較小的甜味劑混合物；較低的用量避免了啟用苦味受體。）
憑藉測試如此多化合物的能力，祖剋意識到 Senomyx 可以識別出本身沒有任何味道，但會與甜味劑和甜味受體相互作用以增強感知的分子。“我們想，我的天哪，如果我們有受體，也許我們可以找到聰明的方法，讓少量的糖嚐起來像有很多糖一樣，”他說。
在篩選了 20 萬種化合物後，Senomyx 研究人員發現了一種化合物，它可以使三氯蔗糖的味道甜四倍。該調節劑最近完成了味覺協會的批准程式，並可能在 2009 年初新增到產品中。潛在的市場巨大：據估計，目前有 5,000 種零售產品含有三氯蔗糖。Senomyx 還發現了一種糖增強劑，它可以使蔗糖或食糖的味道甜兩倍以上。透過這種方式，Senomyx 可以減少食物中的卡路里，但確保它們嚐起來一樣。而且，減肥食品的味道可能會比現在更好。
同樣，Senomyx 的第一種鮮味增強劑已經出現在一些雀巢產品中。它可以使食物嚐起來更濃郁——這是肉類和乳酪等富含蛋白質的食物以及調味薯片等零食的共同特徵——而無需新增通常用於實現這種效果的大量味精。
苦味和鹹味，也是如此
Senomyx 還在開發苦味阻斷劑，可以擴大大豆蛋白的用途，並去除可可的苦味後味，從而減少製造商新增到可可類產品中的糖。這種阻斷劑還可以幫助製藥公司開發“藥用作物”，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。這些作物可能會在疫苗接種機會有限的發展中國家種植，但如果藥用成分使它們味道難聞，當地人就不會食用它們。阻斷劑會使食物變得可口；當然，它必須是負擔得起的。
另一家公司，位於新澤西州尤因的 Redpoint Bio 公司，正在使用略有不同的方法開發苦味阻斷劑。該公司沒有尋找影響味覺細胞表面受體的化合物，而是在尋找與此類細胞內部訊號通路相互作用的化合物。一個目標是稱為 TRPM5 的常見離子通道；Redpoint 正在尋找阻斷或啟用它的化合物。該公司正在與可口可樂和瑞士香精香料公司奇華頓 (Givaudan) 合作，並預計含有其化合物的食品將在兩年內上架。
鹽是另一個聖盃，因為它與心血管疾病有關。今年，Senomyx 確定了負責鹽感知的初級受體：一個孔或通道，它跨越味覺細胞的膜，允許鈉離子和氫離子進入。與該通道相互作用的化合物可以增強鹽的效果。祖克說，即使少量減少鹽的攝入量，“也可能對健康和生活質量產生重大影響”。他一直留在加州大學聖地亞哥分校，同時擔任 Senomyx 的科學顧問。他認為，如果很難改變人們的飲食習慣，那麼改變他們的感知是有道理的。幾年後，消費者可能會發現自己吃的食物中的卡路里和鹽分只有以前的一小部分，而不會注意到有什麼不同。
然而，如果食物變得更美味、更健康，人們是否真的會減少卡路里的攝入量，這還有待觀察。“這是一個棘手的問題，一個非常有爭議的問題，”莫奈爾的博尚說。人們可能會出於與味道無關的原因攝入大量甜食。莫奈爾已獲得 Senomyx 的一些資助，正在研究不同人群的食物和風味偏好；風味如何影響消化、代謝和食慾；以及身體如何控制飲食行為。例如，初步研究結果表明，我們的風味偏好基本上在三個月大時就已固化，並且母親在懷孕和哺乳期間的膳食會影響她的後代最終喜歡的食物。但風味偏好與飽腹感之間的聯絡尚不清楚，Senomyx 的羅森伯格承認：“飽腹感是一個複雜的問題，還需要做更多的工作。”
注：本文最初的標題是“放大味覺”。
