[科普中国]-化学感觉

定义

化学感觉包括了红辣椒产生的灼烧感、椒样薄荷产生的清凉感、碳酸饮料产生的麻刺感和葡萄酒产生的涩感，是化学物质刺激到感受冷、热、疼痛等神经系统而产生的敏感性反应。化学感觉是一个相对较新的术语，最早称为共同化学感觉，后来又称为三叉神经反应。化学感觉与嗅觉、味觉相互结合形成一种独特的食品香味，尽管其他感官输入( 例如质地、色泽和温度等) 也参与整个香味形成过程。2

化学感觉的基本感官特征化学感觉主要以感受温度和疼痛为主，其特征完全不同于嗅觉和味觉，因而了解化学感觉基本特征有助于我们理解它是如何对香味产生贡献的。

多样性特征大多数研究者曾认为常见化学感觉是一种单一维度的预警系统，只有化学刺激物存在，并且达到一定浓度时，才能产生信号。同时，动物实验表明，将嗅觉和味觉感官输入去除后，动物不再能够区分不同的刺激物。然而，由人类感官研究得到的证据却说明化学感觉的丰富性甚至超过了味觉。红胡椒和黑胡椒、姜和肉桂产生的化学感觉本质上是完全不同的；此外，在这些食品中，灼烧、蜇刺、麻刺和麻木等感官品质描述语出现的频率也各不相同。最近的心理生理学研究证明，口腔和鼻腔中的化学刺激反应是受各种不同的三叉神经纤维介导的。

化学感觉成分对人们喜爱的食品有非常独特的贡献，例如，椒样薄荷的清凉和蜇刺感源于薄荷脑，肉桂的灼烧感源于肉桂醛，柠檬的蜇刺感源于柠檬酸，萝卜、洋葱和大蒜的辛辣源于异硫氰酸酯。如果不存在这些化学刺激物，所有食品的香味都是可识别的，而每一种的香味特征都不相同。这一点可以通过考察洋葱的浓度效应得到说明。浓度较低时，主菜肴中缺乏洋葱特征，只对香味有细微的贡献； 然而浓度较高时，例如用洋葱作为色拉配菜，辛辣感就会非常明显。除少数例子( 例如，CO2) 外，化学感觉常见的特征是浓度较低时产生香气和味道，浓度较高时产生辛辣感。

不均匀分布口腔、咽部和鼻腔粘膜都含有化学感觉神经元，然而它们的敏感性各不相同。将化学刺激物从舌尖向后移1 ～ 2 cm，响应潜伏期和感受强度就会发生显著的变化。此外，在缺乏味觉神经元的区域，响应也有明显的差别，感受最为强烈的是含有舌咽神经和迷走神经的部位。同时，口咽部位对不同化学刺激物的相对敏感性也不相同，即便对响应极为相似的红胡椒和黑胡椒也是如此。

持续时间久化学感觉与其他香味属性相比，有两个重要的差别。首先，化学感觉的形成和消失速度比嗅觉和味觉慢很多； 其次，一些刺激物有显著的脱敏化或耐受性。从经验上讲，化学感觉响应有非常明显的滞后性。这种现象产生的原因是大部分化学感觉神经元不在组织细胞表面而是深埋在组织细胞下面。

给人印象最为深刻的是脱敏化，也即当化学刺激物浓度足够高时，人对它的敏感性可能完全消失。人们研究最多的脱敏剂是红辣椒的主要成分辣椒素，其他的常见成分还有，例如，黑胡椒中的胡椒碱、丁香中的丁香酚、芥末中的异硫酸氰酯和薄荷中的薄荷脑，它们也能产生脱敏化。这意味着在餐馆吃饭时，品尝一道辣菜后，短暂停留一段时间再品尝第二道辣菜，起始辣味强度会降低，不过，品尝数口后，强度又逐渐恢复再次，脱敏化可持续一天以上，因而重新接触刺激物时，需要一两天时间才能完全恢复敏感性。

与嗅觉、味觉相互作用广义讲，正是由嗅觉、味觉和化学感觉的相互结合才形成了独特的食品香味。然而，人们目前还无法对这种复杂的感官综合体进行研究。由于辛香料会掩盖食品的风味，因而人们对辛香料如何影响味觉进行了大量研究。实验数据表明，辣椒素除了对甜味有掩盖作用外，对其他味觉几乎没有影响。人们还不清楚其中的原因，但可能是因为酸类和盐类能够同时产生刺激和味觉。如果刺激是酸味和咸味的固有特征，辣椒素对酸味和咸味的影响就会被隐蔽。这种说法对解释苦味有些牵强，但因为苦味和辣味的特征和舒适性极为相似，人们很难做出正确的判断。

当然，化学感觉成分还可以与味觉发生较强的相互作用。例如，人们发现CO2能够增强酸味和咸味，影响程度跟CO2浓度有关。不过，总体而言，化学感觉对味觉影响相对较弱。因而，辛辣食品之所以难吃，原因可能不在于感官因素，而在于注意力等因素。

由于鼻腔刺激对感受的香气有抑制作用，因此，我们有理由认为口腔刺激对后鼻腔和口腔中感受的香气也有类似的抑制效应。然而，现有的数据证明，这种抑制作用也非常弱。例如辣椒素与柠檬醛或蔗糖混合时，气味和味觉检测阈值均有小幅升高。不过，柠檬醛或蔗糖浓度较高时，这种抑制作用却并不明显。同时，人们还发现辣椒素对后鼻腔香气没有任何抑制作用。因此，辣椒素作为刺激物时，对香味抑制极小，只限于阈值浓度附近。不过，就像味觉的情况一样，其他挥发性强的刺激物可能对后鼻腔香气有重要影响。2

转导机制化学感觉反应化学感觉神经元位于舌的乳头内并被味蕾包裹。丝状乳头不含有味觉细胞，但却含有化学感觉神经元，这些神经元利用味蕾的结构形成一个到达舌头表面的通道。与味觉受体类似，化学感觉神经元含有化学特异性受体位点，它们是一些不同于味觉受体的独特受体，包括了感受触觉的机械性刺激感受器(mechanoreceptor)、感 受 温 度 变 化 的 温 度 感 受 器 (thermoreceptor)、感 受 运 动 的 本 体 感 受 器(proprioceptor) 和感受疼痛的疼痛感受器(nociceptor）。

在这些受体中，温度感受器和疼痛感受器的独特结合并在口腔化学刺激作用下产生了辣味和清凉感。哺乳动物中，最主要的热刺激分子转导器是一组离子通道，称为瞬时受体电位通道(TRP)。辣椒素受体(VR1）通道就是一个这样的分子转导器，它是一个离子门控通道，可被43℃以上的温度以及化学刺激物例如辣椒素、酸性pH激活。类辣椒素受体蛋白1(VRL1) 是一个与之结构有关的受体，只在极端温度(53℃) 下才被激活，但不与中等热刺激、酸或辣椒素发生响应。研究人员已经发现并克隆了冷热受体通道CMR1和TRPM8，它们可被较低温度和l-薄荷醇所激活。在克隆细胞内被一起表达时，CMR1和VR1可被化学和/或温度刺激共同激活 ，从而为细胞提供确定的热响应阈值。因此 ，TRP通道被认为是感受温度的最主要转导器。

触觉反应化学感觉神经元也能介导触觉反应。化学感觉和触觉特征常出现重叠。例如，丹宁在食物中是一种化学刺激物，但能产生涩味触觉反应。丹宁能够引起口腔干燥、粗糙感，引发脸颊和面部肌肉绷紧效应。尽管丹宁的确是引起触觉的化学物质，大多数葡萄酒专家仍愿意将涩味看作是葡萄酒的独有香味特征。

人们对涩味形成机理所知甚少。对葡萄酒中丹宁赋予的涩味而言，一个长期流行的理论是丹宁能与唾液蛋白和黏多糖( 唾液粘性成分) 结合，使之聚集或沉淀，唾液因而丧失覆盖润滑口腔组织的能力，造成口腔的粗糙和干燥感，即便口腔中含有液体。不过，许多酸常被描述为涩味而不是酸味。最近的研究表明，酸类物质的涩味实际上是通过加速其中残留的酚类同富含脯氨酸的唾液蛋白之间的作用产生的，不含酚类的酸在唾液中并不产生涩味。2