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杂陈“五味”

2020-10-21冯大诚

百科知识 2020年19期
关键词:氢离子咸味钠离子

冯大诚

“千秋功罪,谁人曾与评说”—杂说甜味与糖

由于能够分辨甜味的味蕾大多在舌尖,所以我们用舌头舔一舔,便能够尝出来是否有甜味。

甜味是包括我们人类在内的绝大多数动物都喜欢的一种味道。造成这种口味的根本原因在于,葡萄糖是所有动物最终能够利用作为能量来源的营养物。植物中所含有的淀粉、蔗糖、果糖等物质都能够被动物转化为葡萄糖或合成为糖元。蔗糖、果糖这些能够给动物最快地提供能量的物质,其最显著的一个特质便是甜味。

古人是什么时候开始制作糖的,现在没有一个准确的说法。但是,最早作为上好甜味剂的食品可能就是蜂蜜。蜂蜜成分中的70%~80%是糖,其中主要是单糖,即葡萄糖和果糖,约占总糖量的80%~90%;其次是双糖,其中蔗糖约占总糖量的5%~10%;此外还有麦芽糖、麦芽三糖等。

饴糖也是古人很早就开始食用的甜味食品。《诗经·大雅·绵》中就有“堇荼如饴”的句子,東汉明帝的马皇后说她要“含饴弄孙”,可见饴糖历史之悠久。饴糖的主要化学成分是麦芽糖,一个麦芽糖分子可以水解为两个葡萄糖分子。

我们现在所说的糖,往往是指蔗糖。虽然中国古代也有蔗糖,但好的蔗糖往往是贵族们才能品尝到的奢侈品。直到近代大规模制糖设备普及之后,蔗糖才真正成为老百姓的家常食品。各种糖,无论是红糖、黄糖、砂糖、绵白糖、方糖、冰糖等,实际上成分都是蔗糖,只是极少量的杂质不同罢了。因此,这些糖的食用价值、营养价值都一样。至于那些杂质所含有的所谓“微量元素”,实在是含量极微,靠吃糖来补充这些微量元素显然不可能,还是得靠一日三餐所摄入的营养。

蔗糖味道甜美,也能给我们的身体提供热量。但对于绝大多数现代人来说,一日三餐摄入的热量已经足够多了。于是,蔗糖的“好或坏”便成为了一个问题。

因为惧怕发胖,现在很多人对于糖是很排斥的,尤其是女士们,仿佛吃一小块糖果就会使她们胖一圈似的。其实,使人发胖的并不只因那一小块糖果,而是每天所吃的食品中所包含的能量超出了一个人的能量所需。一块馒头、一根面条、一口米饭都是热量提供者,因为其中都含有淀粉。淀粉在人体内氧化所放出的热量与蔗糖所含有的热量基本上没有多少差别。要控制发胖,主要在于控制摄入的总的热量,而不在于食品的口味是不是甜的。

不过,蔗糖与谷物类相比有一个不同之处,那就是它比谷物更容易被消化,更容易被水解成为葡萄糖,令血液中葡萄糖的浓度一下子升上去了。细胞要把这些葡萄糖合成为糖元以备不时之需,这需要胰岛素的帮忙才能够做到。血糖升高得太快,就需要突然分泌很多胰岛素。这种情况发生多了,人体器官便容易出问题。这就是蔗糖的不好之处。

蔗糖为什么是甜的?什么样的东西会刺激我们的味蕾,引起甜的感觉?过去,人们以为是蔗糖里含有的多个羟基(OH-),是这些羟基引起甜味。其实并不这样简单,比如氯仿(三氯甲烷)也是甜的,可是一个羟基也没有;糖精也没有羟基,但甜度是蔗糖的几百倍。后来,人们发现在那些有甜味的物质的分子里,都有可以形成分子内近似于氢键的结构,而边上还存在一个“疏水”的基团。这个结构与形成苦味物质的分子结构相似但是空间方向不同。所以,有些氨基酸是苦的,但是其立体异构体(镜像异构体)是甜的。虽然关于什么样结构的物质一定具有甜味的问题至今还没有得到彻底解决,但是,人们还是有了如上面所说的一些理论,可以对已有的甜味物质作适当的解释。

寻找蔗糖的替代品,即寻找与蔗糖一样有甜味而不含或极少含能量且对人体健康没有副作用的物质,是化学和食品工作者的一个任务。

“凭君会取这滋味”—杂说咸味与盐

现代科学认为,人需要从食物中获取七类必要的营养素,即蛋白质、脂类、糖、水、维生素、无机盐和膳食纤维。食盐毫无疑问是最重要的一种无机盐。

食盐也就是氯化钠(NaCl),但食盐中并没有氯化钠分子,甚至也没有严格意义上的中性的钠原子和氯原子;食盐是由带正电荷的钠离子和带负电荷的氯离子构成的晶体。把食盐放进水里,由于水分子的三个原子呈三角形排列,分子中正负电荷的重心并不重合。氧原子附近带负电,更容易接近钠离子,氢原子附近带正电,容易接近氯离子。于是,钠离子和氯离子都进入水里了,换句话说,就是氯化钠溶解在水里了。如果在溶液中插上两个电极,通上直流电,那么溶液中的钠离子将流向负的电极,而氯离子将流向正的电极,溶液就会导电。所以我们称这样的溶液是电解质溶液,称氯化钠这样的盐类为电解质。这些知识是学过中学化学的人都知道的。

食盐最明显的特点就是有咸味。盐类为什么有咸味?现在只知道是正负离子共同作用于味蕾的结果。人们还对咸味的产生总结出一个经验规律,那就是正负离子的直径之和要小于0.65纳米,否则就会产生苦味。能够符合这个条件产生咸味的盐类并不多,氯化钠产生的咸味是最纯正的,氯化锂也有咸味,而氯化钾就有苦味了,氯化镁则非常苦。当然,作为食用盐,还一定要求毒性小且价格便宜。

我们为什么要吃盐?人们肯定会说,当然是因为它的咸味,有咸味的菜才好下饭。咸味是百味之主,有了咸味,别的滋味才能够显示出来。这其实是把因果关系说反了。事实上,不是因为我们需要咸味才去吃盐,而是我们的身体需要盐,需要氯化钠,而氯化钠是咸的,所以我们才要去吃咸味。

那么,我们的身体需要氯化钠做什么呢?首先是维持电解质的平衡。我们知道,由于水的“渗透作用”,水总是从电解质浓度低的一边向浓度高的一边渗透。以血液为例,血液里有红细胞等多种细胞,细胞里要进行多种生物化学反应,需要多种酶,而很多酶都需要钾离子。所以,一般而言人体细胞中钾离子的浓度比较高。如果血液中没有电解质,或者电解质浓度很低,那么血液中的水就将透过细胞壁向细胞里渗透,将细胞越撑越大直至撑破。这当然是不能允许的。所以,血液中也需要有电解质,当血液中的电解质浓度与细胞中的电解质浓度相同时,各种细胞才能够与血液保持“和平共处”。血液中的这种电解质就需要钠离子等来充当。细胞里钾离子浓度高,而细胞外钠离子浓度高,二者浓度平衡,血液才正常。当然,除了正离子,细胞内外都还要有各自的负离子,正负电荷才能够平衡。细胞外的负离子往往就有氯离子。这就是包括人在内所有动物都需要氯化钠的一个重要原因。

其次,我们身体里的各种生物化学反应都需要在适当的酸碱环境中进行,血液的酸碱度基本上是中性的(pH值约7.4)。我们的身体每时每刻都在发生各种化学反应,产生或酸性或碱性的产物。如果我们的体液一会儿是酸性,一会儿是碱性,显然对身体非常不利。如同汽车缓冲装置能把汽车的上下颠簸缓冲至最小的程度,我们的血液中也有防止酸碱度出现大幅度“颠簸”的机制。人体代谢的产物二氧化碳,需要由血液运送到肺与氧气进行交换,这样,我们的血液中始终有一定的二氧化碳。二氧化碳溶解在水里就是碳酸。碳酸是一种弱酸,它的一部分会电离成氢离子和碳酸氢根离子,再加上血液中的钠离子、氯离子,就组成了一个控制酸碱度的缓冲液。比如,假定体液中突然增加了一些酸,也就是多了一些氢离子,则缓冲液中的碳酸氢根离子就能够与它结合,使体液中的氢离子浓度不至于马上提高。当然,这也只是缓冲而已,实际上体液中的酸碱度还是要变化的。真正能够调节酸碱度的,还是要靠两个作用:一个是肺部的呼吸去除二氧化碳,另一个是靠肾去除碳酸氢根等離子。在肾脏调节碳酸氢根离子和重新吸收原尿中的水分等过程中,钠离子起着重要的作用。

另外,钠离子在维持神经、肌肉的兴奋性的过程中也有十分重要的作用。氯离子还对胃酸的形成起着关键的作用。

总而言之,动物体内的许多生物化学反应都需要钠离子和氯离子参与,没有这两种离子,动物是不可能生存的。

人类有食盐可吃,那些野生动物到哪里去补充盐分呢?原来,野生的食草动物是从土壤中得到这些盐分的,而食肉动物则是通过进食食草动物(肌肉、血液等)得到这些盐分的。可见,陆生动物取得盐分的过程是非常艰难的,所以在长期的进化过程中,陆生动物体内的代谢过程有一整套节约盐分的机制,这种机制也理所当然地遗传给了我们人类。

我们血液中的钠离子和氯离子在经过肾脏的过滤时,绝大多数都会被重新吸收回来。这是与钾离子很不相同的地方。植物生长需要钾,所以大多数植物中都含有较为丰富的钾。食草动物得到钾离子并不困难,多余的钾离子也就排出体外了。钠离子则不一样,如果我们在一段时间摄取不到钠离子,通过尿液排出的钠离子将降到最低的程度。

也正因为在亿万年的进化过程中,氯化钠对于陆生动物来说的稀缺性,才形成了动物(包括后来的人类)对咸味的敏感、期盼和爱好。

由于人类找到了在自然界取得食盐的各种办法,食盐不再像过去那样稀缺,但人们对咸味的爱好却一下子难以消除,同时身体“节约盐分”的机制仍然保留,这就造成了人类摄入食盐过量的状况,由此引发不少疾病,比如高血压、肾病等。生活中适当地少吃一些食盐实在是很有必要的。

“苦尽甘来日,方知苦是功”—杂说苦味与吃苦

苦,最早是一种植物的名称,后来把它的味道也称为苦。这是苦字的本义。

喂甜水,小孩子都能够接受;喂苦药,小孩子就要吐出来。这说明,人类天然排斥苦味。人类为什么会天然排斥苦味?我们先看看哪些东西是苦的。

我们的祖先最早是吃植物的。许多植物都含有生物碱。所谓生物碱,就是指若干含氮的有机化合物,一般有碱性。生物碱基本上都有苦味,碱性越强,苦味也就越重。我们常说苦似黄连,黄连中的黄连素就是一种生物碱。茶叶中有咖啡因,这也是一种生物碱。生物碱或多或少都有毒性。当然,生物碱只是植物体内苦味及多少带有毒性的化学物质的一类。植物中含有生物碱实际上是一种自我保护的手段。动物有能够分辨苦味的本领,也是自我保护的手段。实际上,包括人在内的动物的所有感觉,包括视觉、听觉、嗅觉、味觉、痛觉以及愉快的感觉等,都是自然选择的结果。

人类本能地排斥苦味,为的是要保护自己。但是,人毕竟是人,有比本能更高级的东西,那就是从生活实践中得到知识,而且能够把这种知识传授给后代。

在实践中人们认识到,并不是所有的苦物都不好,有些苦物对人是有好处的,比如能够治疗一些疾病。这些能治病的苦草,就是藥(这个字如今简化为“药”)。这里,“苦”就变成了“樂”(这个字如今简化为“乐”)。《史记·三皇本纪》:“神农氏尝百草,始有医药。”《说文解字》:“藥,治病草。”我们现在还常常说“良药苦口利于病”,说的就是吃这些苦物的好处。

有时候,我们虽然并没有病痛,但是,吃某些苦物能够使我们产生特殊的感觉。例如,吃某些植物的叶子或果实,虽然有些苦味,但能够使人精神焕发,于是茶和咖啡的功效就这样被发现了。时间长了,很多人不但对于茶和咖啡里面的咖啡因产生了依赖性,甚至对它们的苦味也产生了很深的感情。又如,啤酒花里有一些萜类化合物也是有苦味的,但是很多人却非常喜欢这种略带苦味的啤酒。

有时候,我们把某些苦味的植物与别的食物一起烹调,能够使食品比原来更加可口或者有香味,慢慢地我们就适应了这些特殊的苦味。比如,苦瓜、莲子、银杏等,它们或浓或淡的苦味就很受人们的欢迎。

人们从天然地排斥苦味,到有选择地利用苦物,这个过程其实就是一个人成长的过程。没有人愿意吃苦,无论是身体上的还是心理上的,但是,为了长久的健康和幸福,人们有必要吃点苦。一点苦都不肯吃,将来就可能要大吃苦头。

“酒美梅酸,恰称人怀抱”—杂说酸味

看到这个标题,我相信不少人口腔里的唾液分泌已经开始增加了。自古以来,人们就深知这个道理,所以才有了“望梅止渴”的故事。《尚书·说命》有这样的话:“若作和羹,尔惟盐梅。”这里虽然以烹饪比喻治国,但也说明我们的祖先很早以前就以梅子作为调味品了。

梅子之所以酸,从化学成分上说,是因为它含有很多柠檬酸。柠檬酸是一种有机酸,存在于许多水果中,是水果中酸味的最主要来源之一。人工合成的柠檬酸大量用于食品、医药和化学工业。

实际上,在我们的身体里面,也存在柠檬酸。人体每时每刻都要把葡萄糖、脂肪以及一些蛋白质氧化成二氧化碳以产生我们运动所需要的能量。柠檬酸是这些化学反应中的重要中间化合物。

顾名思义,柠檬酸一开始是从柠檬类的果实中被发现的。现在很多药品名中仍用其旧名枸橼酸。枸橼又称香橼,与柠檬一样都是芸香科柑橘属的。柑橘类水果中的酸味主要是柠檬酸造成的。但是,现在的柠檬酸都不是从上述植物中提取的,而是用地瓜干粉等含有淀粉的原料发酵而制成的。

经由发酵得到酸味物质,古人早有尝试,这就是醋的由来。至于古人是什么时候学会做醋的,恐怕很难考证出来了。不过,商代人喜欢喝酒那是没错的,会做酒,就会得到醋。

过去人们不知道把酒蒸馏,所以发酵得到的酒都是低度的,而且没有把发酵需要的细菌和剩余的淀粉以及其他糖分去除,就像我们现在所做的酒酿(醪糟)一样。如果不把这些酒喝掉,那么,发酵引起的有机物氧化过程仍然在进行,乙醇就会继续氧化为乙酸,也就是醋。

在先秦,醋被称为醯(音xī)。在汉代和以前的文献上,醋被称为酢(音zuò),而那时候“醋”字的意思是客人给主人倒酒喝。大概到了唐代,醋和酢两个字的意思才调过来,酢表敬酒(酬酢,主客相互敬酒),醋则表示那种酸溜溜的液体。

柠檬酸和乙酸都是酸,它们在水中都能够电离出氢离子。氢离子刺激着味蕾,与味蕾中磷脂的顶端发生反应,就产生了酸的感觉,这就是酸味。一般来说,氢离子浓度大,酸味就会更强一点,但是二者并没有函数关系,当氢离子浓度很大时,我们只感到很酸,很不舒服。

實际上,作用于味蕾的,不只是氢离子,与氢离子相对应的酸根离子也对酸味的强弱有作用。这是因为酸根离子与磷脂接触时会改变磷脂顶端的电荷密度,这样就影响了它与氢离子发生交换反应的能力。所以,酸的程度,不但跟氢离子浓度有关,也和酸的种类,也就是酸根离子有关。但是,人们目前还不能拿出更详细的、定量的理论。一般来说,在相同 pH值时,有机酸要比无机酸更酸,无机酸往往味道不好,有苦涩味。另外,人们观察到,在相同pH值时,酸味强度为乙酸>甲酸>乳酸>草酸>盐酸。

当然,像醋这样的挥发性的酸,不仅可以刺激味蕾,还可以刺激鼻子里面的嗅神经,让人闻得到酸味;刺激泪腺,让人流出眼泪。而且,氢离子也可以刺激肌肉里的神经,引起肌肉酸痛。

醋是由粮食发酵而制成的,发酵中起作用的是曲霉菌、酵母菌以及各种醋酸菌。另有一种由发酵而产生的有益食品就是酸奶。最初的酸奶可能是剩余的动物奶由于乳酸菌的作用自然发酵而得。乳酸菌是一类能用于发酵碳水化合物,产生大量乳酸的细菌。这类细菌在自然界分布极为广泛,其中绝大部分都是人体内必不可少的且具有重要生理功能的菌群,广泛存在于人体的肠道中,它与人们的健康有着非常密切的关系。

“更识人间有真味”—杂说鲜味

鲜味主要是与蛋白质和核酸的若干水解产物有关的一种味觉。有鲜味的食物会大大促进人们的食欲和满足感。

一个能够产生鲜味的典型物质是谷氨酸。蛋白质是由氨基酸单体按照不同的次序组合起来的大分子。组成蛋白质的氨基酸主要有20种,它们的味道各不相同。谷氨酸是一种二元酸,就是可以电离出两个氢离子的酸。谷氨酸和谷氨酸一钠盐(味精的主要成分)具有很强的鲜味,也就是说,实际上产生鲜味的物质是带一个负电荷的谷氨酸根离子。

当然,并不是只有谷氨酸和它的一钠盐有鲜味,不少氨基酸和它们的盐或酰胺也有很好的鲜味。所以我们烹制肉类、豆类或其他蛋白质含量较高的食物时,煮的时间长一点,使得蛋白质水解多一些,都会有很好的鲜味。大豆制品的发酵产物如酱、酱油、腐乳等产生的鲜味,也大多是蛋白质水解的结果。

起初,味精是由高蛋白物质水解制成的,成本比较高。后来,人们发现淀粉类的原料经过细菌发酵同样可以制得味精,成本就降下来了。现在味精是一种很便宜的调味品。

动植物体内除了蛋白质之外,还有一种重要的成分—核酸。与蛋白质类似,核酸也是生物大分子,它的单体称为核苷酸。有些核苷酸和它们的钠盐也有很好的鲜味,例如,5-肌苷酸二钠和5-鸟苷酸二钠就是两种能够使食物“呈鲜”的物质。

物质的鲜味,更准确地说是使物质“呈鲜味”的效果,是在一定的条件下才能够呈现出来的。以味精为例,它要在微酸性(pH为6,实际上尝不出任何酸味)时,最能够显示鲜味。到了碱性的环境下,如pH到了9,谷氨酸一钠就变成谷氨酸二钠,鲜味也就没有了。而在强酸性的环境下,它的鲜味也会降低。

如果没有食盐,味精也很难呈现鲜味。好在一般的菜肴都含有盐的成分,所以只需放很少一点味精就能显出鲜味。

味精的呈鲜味能力很强,在万分之三的溶液中即可尝出它的鲜味。上面所说的肌苷酸和鸟苷酸的钠盐,只需要在味精里添加一点,就能够使其鲜度增加多倍,成为所谓的特鲜味精。常见的鸡精,其成分就是40%左右的味精,30%左右的食盐,1%左右的肌苷酸和鸟苷酸的钠盐,再加上一些糖、鸡粉、淀粉等。鸡精的鲜味效果与味精类似,但味道更丰富一点。

另外有一类物质也有较强的呈鲜味作用,这就是琥珀酸及其钠盐。琥珀酸的化学名称是丁二酸,它在贝类食物中有较高的含量。所谓蚝油,其呈鲜味的成分除了传统的谷氨酸盐之外,还含有琥珀酸,所以呈现出贝类所特有的鲜味。

围绕味精,总有一些负面说法,如“味精会致癌”“味精吃多了会导致肥胖”。其实这是毫无根据的。谷氨酸是蛋白质的组成成分,无论吃什么天然食物到肚子里,基本上都会产生谷氨酸。谷氨酸也是我们身体里各种生物化学反应中的重要中间产物。与其说谷氨酸摄入较多易致肥胖,不如说吃得太多会导致肥胖。至于说“味精吃多了不好”,这是肯定的,什么东西吃多了都不好。我们的身体里没有氨基酸“仓库”,各种氨基酸在“输入”的时候最好是平衡的,但实际上做不到,多了的氨基酸只能做“燃料”,剩余的氮元素还要以尿素的方式排出体外。如果摄入蛋白质不均衡,某些氨基酸太少,引起另外一些氨基酸相对太多,只得消耗掉,这就会增加肝脏和肾脏的负担。味精放多了还会导致一个问题,那就是钠离子超标。根据健康推荐,每人每天食物中钠离子的摄入不要超过2克,折合成氯化钠就是6克。1克味精中钠的含量要超过半克食盐。所以,无论是味精还是鸡精,都要少放,而且放了这些调味品,就要扣去食盐的量。

古人主张的五味调和,很符合饮食科学。哪一种口味都不要过分,对身体才有好处,才是一种高雅的饮食品味。

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