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作者：鞠鵬、張淩（中國科學院昆明植物研究所）

策劃：楊梅

文章來源於(yu) 科學大院公眾(zhong) 號（ID：kexuedayuan）

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炎炎夏日，來一杯凍檸檬茶或是冰鎮可樂(le) ，帶著甜味的清涼沁人心脾，令人精神一震，爽！但你知道貪圖口舌之快喝下去的飲料需要運動多久才能消耗掉嗎？高聲呐喊“燃燒吧，我的卡路裏”可是沒有作用的哦。

（圖片來源：pixabay、自製）

令人又愛又厭的甜味啊，到底源自何處？將會(hui) 變成我的哪塊肥肉何往？究竟如何能既享受甜之味又不失去我的鎖骨呢？

吃起來甜的都是糖嗎？

甜味在神經生物學中被定義(yi) 為(wei) 對口腔內(nei) 足夠的可溶性碳水化合物的反應。糖則是一類化合物，是由C（碳）、H（氫）、O（氧）組成的多羥基醛或酮，以及它們(men) 的縮合物或衍生物。但並不是所有的糖都產(chan) 生甜味，而甜味也並非一定由糖產(chan) 生，簡言之，甜味和糖之間並不是一對一的因果關(guan) 係。

甜味的感知到底是怎樣產(chan) 生的？人類因為(wei) 自己的“靈魂拷問”，竟然琢磨出了一套“呈甜理論”。揀重點說，呈現甜味的分子必須是一個(ge) 擁有正負極的微型“電池結構”，有提供質子的供給基團和一個(ge) 能接受質子的接受基團，這兩(liang) 個(ge) 基團之間有一定距離，分子應有一定的形狀大小——把質子換成電子，是不是很像一節電池？當然你如果硬要繼續追問是五號電池、七號電池還是紐扣電池，我隻能說，少年郎，你腦洞夠大，就靠你們(men) 的智慧去追尋這問題的答案了。

Shallenberger甜味分子機理

有了這種“粗糙”的理論，人們(men) 推測自然界中不是所有的糖都具有甜味。天然來源的糖中最廣為(wei) 人知的有甜味的是葡萄糖和果糖，它們(men) 都是隻有一分子基本模塊的單糖，在植物的果實中儲(chu) 量豐(feng) 富，是主要的甜味物質和能量來源。我們(men) 平時吃的綿白糖、白砂糖、紅糖、冰糖等都是蔗糖這種雙糖純度或結晶方式不同的存在形式。它們(men) 是由一分子葡萄糖的半縮醛羥基與(yu) 一分子果糖的半縮醛羥基脫水縮合而成。

（圖片來源：veer圖庫、pixabay）

甘蔗和甜菜中蔗糖的含量較高，因此常用作產(chan) 糖的原料，也是世界上應用最廣泛的天然來源的甜味劑。在古代商貿還不發達的時候，無法獲得熱帶作物甘蔗和甜菜，因此糖的來源與(yu) 現在不同。麥芽糖，這種通過小麥、糯米等穀物製得的由兩(liang) 分子葡萄糖縮合而成的二糖，成為(wei) 甜味劑的重要組成部分，“甘之如飴”的“飴”指的就是麥芽糖漿了。麥芽糖的甜度約為(wei) 蔗糖的三分之一，口感爽滑溫和，即使單獨食用也很美味，現在走街串巷的小販挑著賣的“丁丁糖”就是這種了。二糖中還有一種乳糖，是乳汁中特有的糖類物質，甜度更低，是由半乳糖和葡萄糖縮合而成，有助於(yu) 人體(ti) 對鈣的吸收。一般食品工業(ye) 上會(hui) 選擇澱粉經過不完全的水解製成的含有葡萄糖、麥芽糖等混合物甜味劑，也就是轉化糖漿，供大規模食品添加使用。

當然，源於(yu) 蜜蜂辛勤勞動的“蜜糖（蜂蜜）”在古代也是一種重要的甜味劑，其來源植物花朵“蜜腺”分泌的蔗糖、葡萄糖、果糖等混合性糖分，經蜜蜂采集後注入酶類分解其中蔗糖成為(wei) 葡萄糖和果糖加工濃縮而成，算是一種經過動物加工的混合甜味劑。

D-葡萄糖 D-果糖 蔗糖

中國古代製糖的記錄《糖霜譜》（左）、《天工開物》（右）

是什麽(me) 讓我們(men) 愛上了甜味？

人類對甜味的需求也許源自植物對於(yu) 繁衍的需求。植物通過光合作用將太陽能轉化為(wei) 化學能儲(chu) 藏於(yu) 體(ti) 內(nei) 以維持生存必須的能耗，而這種化學能儲(chu) 藏最高效、便捷、安全和通用的形式可能就是葡萄糖。葡萄糖是一種多羥基醛，它在自然界分布最廣，是生物的主要供能物質和新陳代謝中間產(chan) 物。當植物的繁衍和傳(chuan) 播無法借助外力（如風力、水力）時，葡萄糖給了它們(men) 和動物合作的機會(hui) 。動物無法直接利用太陽能，因此通過一副好“腸胃”分解索取植物中的能量物質成為(wei) 了植食動物生存的必需。

於(yu) 是糖成為(wei) 了動、植物交易的“貨幣”：植物付“糖”讓動物幫他們(men) 跑腿完成需要的“移動服務”，比如傳(chuan) 粉（培養(yang) 更多的下一代）或者傳(chuan) 播種子（到新世界去搶地盤）；動物們(men) 獲得高能量的糖分可以省下覓食的時間享受生活（梳理羽毛或者談個(ge) 戀愛）。

“分工改變世界，商貿改變生活”，簡直是自然版《國富論》。

食物鏈中的能量傳(chuan) 遞（圖片來源：veer圖庫、pixabay）

不是所有的糖類都有甜味，但一些易獲得的“甜味”糖帶來了能量；我們(men) 的祖先追求的不是“甜味”，而是這“甜味標簽”後麵那令人振奮的能量。這些能量物質給他們(men) 帶來的好處讓人們(men) 記住了這種味道，在體(ti) 內(nei) 形成了正反饋，進而尋找。近期發表在Nature的研究解答了人們(men) 在糖和甜味之間的疑問。科學家的研究表明存在一種不同於(yu) 甜味特有途徑的糖特異性途徑，能夠獨立產(chan) 生對糖的偏好並激發糖消耗。現在的研究已經證實了在動物模型中即使缺失功能性甜味傳(chuan) 導途徑，它們(men) 仍然表現出對糖的偏好。

試圖通過喂狗喝糖水，從(cong) 它搖動尾巴的頻次增多來驗證嗜糖是大家共同的愛好，卻發現它聞到肉味的搖尾頻次要遠高於(yu) 喝糖水。當時得出的結論是這些動物的祖先發現了什麽(me) 更好的能量獲取方式而放棄了對糖的攝取，從(cong) 而走上了一條和我們(men) 祖先完全不同的發展之路。這個(ge) 現在看來“不科學、不嚴(yan) 謹”的實驗卻成了顆埋在幼小心靈的好奇種子，帶領著筆者一路走來，發現了更多關(guan) 於(yu) 甜味和糖的故事。

OMG，吃甜味的東(dong) 西居然可以不長胖

說到這裏，你可能會(hui) 想：知道了這麽(me) 多關(guan) 於(yu) 甜味的星空体育官网入口网站我還是控製不住自己啊啊啊啊我還是想吃甜甜的東(dong) 西哦我的體(ti) 重計可能壞了可是我停不下來啊啊啊啊！！！！

別急，我們(men) 這就給大家安利一些不會(hui) 長胖的甜味擔當~

單糖中比較奇葩的是木糖，雖然其甜味與(yu) 葡萄糖相當，但居然不產(chan) 生熱量，也就是說攝入木糖有甜味的滿足感卻不需要“燃燒我的卡路裏”，簡直是萬(wan) 千少女的最愛，這也是木糖製品在當今社會(hui) 大行其道的原因。植物中除去具有甜味並能提供能量的“糖”，還有一些天然來源的“非糖”分子雖不能提供能量卻也能提供甜味。

大名鼎鼎能“調和諸草”的豆科植物甘草，在整個(ge) 中藥界可謂“一專(zhuan) 多能”，不僅(jin) 能治療多種疾病，還因為(wei) 其中含有的甘草苷而具有特殊的甜味。甘草苷的甜度是蔗糖的100-300倍，還有增香的效果。甘草苷的甜味產(chan) 生緩慢而保留時間長久，比蔗糖有更好的甜味體(ti) 驗，因此常與(yu) 蔗糖混合使用。

而另外一種菊科植物甜葉菊中含有甜度更高的化學成分甜菊苷，其苷元是二萜類成分甜菊醇，糖基為(wei) 槐糖和葡萄糖。甜菊苷的甜度是蔗糖的200-300倍，各方麵的性質都接近於(yu) 蔗糖，很適合糖尿病人作為(wei) 甜味劑使用，也可以作為(wei) 低能值的食品添加劑。

羅漢果作為(wei) 葫蘆科植物中的另類，其果實中含有的羅漢果苷這種三萜類化學成分，甜度是蔗糖的300倍，也是一種低熱量高甜度的甜味物質。羅漢果的氨基酸含量也比較高，是一種藥食同源的植物，常被用以治療肺熱燥咳、咽痛失音等。

鞠鵬設計（圖片來源：veer圖庫（中））

盡管植物中也有非糖的甜味物質，但應用最廣的還是各種糖類的甜味劑。“甜味”與(yu) “能量”這兩(liang) 種功能如一枚硬幣的兩(liang) 麵，在當代社會(hui) 中漸成問題。如何能廉價(jia) 地享受甜味帶給人類的快感而不承擔“儲(chu) 能”過剩帶來的肥胖呢？人類準備使用科技將“硬幣”劈成兩(liang) 半，人工合成的甜味劑由此應運而生。

盡管人工合成的非糖甜味劑有著諸多缺點，但勝在價(jia) 格便宜且熱量低。如曾經廣為(wei) 應用的糖精，是一種鄰苯甲酰磺酰亞(ya) 胺鈉鹽，其甜度為(wei) 蔗糖的300-500倍，但有微苦的味道；飽受詬病的甜蜜素，叫環己基氨基磺酸鈉，甜度沒有那麽(me) 高隻有蔗糖的30-50倍，也是有微苦的味道；甜味素也稱阿巴斯甜，是天冬氨酰苯丙氨酸甲酯，甜度是蔗糖的100-200倍，穩定性不高。

隨著人工合成甜味劑越來越廣泛的應用，其爭(zheng) 議也越來越大。但到目前為(wei) 止，沒有確切的關(guan) 於(yu) 人工甜味劑致癌的研究結果，因此還不能給其下定論。最新由耶魯大學醫學院和法國國家科學研究中心的研究人員合作完成的研究表明或許有害的不是甜味劑，而是甜味劑與(yu) 碳水化合物的組合。該研究中使用的甜味劑為(wei) 三氯蔗糖（蔗糖素），它是由天然產(chan) 物通過化學合成修飾形成的甜味物質，它在天然產(chan) 物蔗糖的母核上進行結構修飾引入取代基氯原子，從(cong) 而使其甜度增加為(wei) 蔗糖的600倍，但不提供能量。眼看著人類通過科技成功地將這枚硬幣劈成兩(liang) 半，拿著那“甜味”一麵沾沾自喜時，卻發現背後隱隱出現了另一麵——安全問題。人們(men) 似乎解決(jue) 了問題，但也創造了新問題。

（圖片來源：香港特別行政區政府 食品安全中心）

甜味，可能隱藏著自然中更多的秘密

縱觀自然界，甜味的世界遠比我們(men) 想象的更加遼闊：如氯仿（三氯甲烷、哥羅芳）作為(wei) 化學溶劑中常用而危險的“大哥”，味道是甜的，且它曾經被當作麻醉劑使用，直到人們(men) 發現其會(hui) 造成肝損傷(shang) ；構成物質世界的基本元素鉛、鈹、氯的甜味也被人梳理出來；有一些礦泉水，因富含多種微量元素也顯現出甜味，而一旦這些遊離的離子類別或比例發生變化甜味會(hui) 消失；一些植物蛋白也呈現出甜味，和其中的糖分共存；一些動物蛋白的甜味卻和鮮味相伴……

這一枚枚“甜味”硬幣背麵是什麽(me) 呢？

世界那麽(me) 大，時間那麽(me) 長，值得我們(men) 帶著好奇的心去探索。

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