最近阿斯巴甜可能致癌成为了备受瞩⽬的消息。抛开致癌性本身,我们是否想过:⼈造甜味剂为什么有甜味?我们是如何感受甜味的?这与分⼦结构有什么关系?这篇⽂章,就让我们⼀探究竟,揭开甜味味觉的神秘⾯纱。
为了了解⼈造的甜味剂,我们当然要先了解天然的甜味物质,最为熟知的⾃然是糖。说到糖,我们往往还会提到碳⽔化合物。在⽣物化学领域,这两个词基本可以画等号,然⽽在很多其他领域或者语境下,碳⽔化合物是⼀个更加⼴泛的概念。之所以有碳⽔化合物这⼀术语,因为这类物质往往具有Cm(H2O)n的组成通式。当然,有些具有该通式的化学物质⼀般不归为碳⽔化合物,如甲醛和⼄酸。
接下来,我们抛开很复杂的碳⽔化合物⼤家族不谈,回归到“糖”这个称呼上来。在⽣物化学领域,⼀种相对⼤众的分类是将糖分为单糖、双糖、低聚糖和多糖四种。如果谈甜度,甚⾄可以选取更为狭义的糖的定义,即“有甜味可溶性的碳⽔化合物”。这时,糖基本上仅包含单糖和双糖两类。
单糖是指⽆法进⼀步⽔解的糖,⼀般只把含碳原⼦数不⼩于3个的分⼦包含进来。按照碳原⼦数的不同,我们可以把含有三、四、五、六和七个碳原⼦的单糖称为三糖、四糖、戊糖、⼰糖和庚糖。在⾼中⽣物的课程中,我们接触过三种常⻅的⼰糖:葡萄糖、果糖和半乳糖,以及两种戊糖:核糖和脱氧核糖。
了解了这么多关于糖的知识,我们可以开始探讨这样两个问题:糖⼀定甜么?只有糖有甜味么?⼀般来说,可溶于⽔的单糖或双糖都是有甜味的,但是不可溶的多糖如淀粉、糖原等则没有甜味。不同类型的糖甜度并不⼀致,我们往往以蔗糖作为参考去衡量不同物质的相对甜度,即认为蔗糖的甜度为1。
既然糖类、醇类、氨基酸类甚⾄⽆机分⼦都可能是甜的,那么它们在结构上有哪些共性?我们⼜是如何感知到甜味的?
科学家研究发现,⼈感受甜味是通过在细胞膜上的甜味受体——由T1R2和T1R3亚基组成的异⼆聚体,这是⼀种被称为G蛋⽩偶联受体的特殊结构。每个亚基都可以⼤体分为三个部分:嵌⼊在膜内的7个跨膜结构域、伸出在膜外的捕蝇器(VFT)结构域、以及连接⼆者的连接体。其中,有多个特定的位点都可以与被探测的分⼦产⽣分⼦间作⽤。