现在有许多辣味美食深受年轻人欢迎,比如炒年糕,火鸡面,麻辣小龙虾,辣子鸡,酸辣粉等,数不胜数,甚至有不少人都已经到了无辣不欢的“境界”,在辣的满嘴通红的时候,享受着快并痛的乐趣。今天,带你走进无辣不欢背后的化学知识。
什么是辣?
中国饮食文化历史深厚,在长期发展过程中形成了各具地域特色的完整体系。现存最具代表性的烹饪流派,是以鲁菜、川菜、粤菜、苏菜、闽菜、浙菜、湘菜、徽菜构成的“八大菜系”。以川渝地区为源头的川菜,核心特征在于其鲜明的麻、辣、鲜、香风味。其常用调味料中,“三椒”——花椒、胡椒、辣椒——至关重要。
川渝地区气候常年湿润,当地民众对辣椒等辛辣食物的偏好,与这一地理气候环境密切相关。辣椒作为常见食源性调味品,其风味特征的形成与品种、成熟度、气候及土壤条件密切相关。
辣椒中的辣味源于其活性成分辣椒素也叫辣椒碱(Capsaicin),化学名称为反式-8-甲基-N-香草基-6-壬烯酰胺。该化合物作为植物的次级代谢产物,可能为辣椒抵御草食动物摄食及真菌寄生而演化产生。
辣椒碱的分类
1876年首次实现辣椒素较高纯度分离,其化学成分于1919年得以确定。1930年,E. Späth 和 S. F. Darling 等学者成功完成该化合物的人工全合成。后续研究揭示,辣椒素存在一系列脂肪侧链为C₉至C₁₁的同系物,此类化合物统称为辣椒素类物质 (capsaicinoids)。
该类物质的主要结构差异在于脂肪链长度、双键存在与否及支链结构,并由此导致相对辣度不同。迄今已发现超过20种辣椒素类物质,其中辣椒素与二氢辣椒素 (Dihydrocapsaicin, DHC) 的合计含量约占辣椒素总量的90%,是辣感与灼烧感的主要来源,不同浓度的稀溶液可以带来不同的刺激感受。对包括人类在内的哺乳类动物都具有刺激性,并在口腔中产生灼烧感。
其余同系物含量较低,其致辣强度亦相对较弱。
辣椒碱的生物合成
辣椒素在辣椒不同部位的分布呈现显著浓度梯度,尤以果实胎座及隔膜组织含量最高,果肉组织仅微量存在。
同位素示踪研究证实其生物合成存在双代谢路径:香草胺前体由L-苯丙氨酸经苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸-4-羟化酶(C4H)及香豆酸-3-羟化酶(C3H)催化脱氨、羟基化反应生成;脂肪侧链则源自L-缬氨酸经转氨酶作用后通过β-氧化碳链延伸形成C₉-C₁₁酰基辅酶A。终末环节由辣椒素合成酶(BAHD酰基转移酶超家族成员)催化上述两种前体发生酰胺键缩合,最终完成分子组装。
辣椒碱的化学合成
辣椒素(Capsaicin)的全合成研究始于1930年E. Späth和S. F. Darling的突破性工作,其经典路线以香草醛和异癸酸为起始原料。
现代合成策略主要围绕两个核心组分构建:(1)香草胺衍生物:通过L-苯丙氨酸的脱氨、羟基化及甲基化反应制备香草醛,再经还原胺化生成香草胺;(2)C9-C11支链脂肪酸:采用L-缬氨酸为前体,经转氨、β-氧化碳链延伸形成8-甲基-6-壬烯酰氯。关键缩合步骤涉及香草胺与酰氯在碱性条件下的酰胺化反应,需严格控制立体选择性以获得天然反式构型。
近年来,过渡金属催化策略(如钯催化的Ullmann偶联)显著提升了C-N键形成效率,而生物催化法则通过改造辣椒素合成酶实现绿色合成,将总产率提升至72%以上,同时避免传统路线中有毒试剂(如亚硫酰氯)的使用。
工业级合成现多采用模块化设计,将香草胺单元与定制化脂肪酸侧链组合,以适配不同辣椒素类似物的定向生产需求。
路线一:
路线二:
逆合成路线:
化学合成辣椒碱是通过有机合成手段制备的化合物,其化学结构与天然辣椒碱完全一致,具备相同的生物活性,但纯度更高(可达99%以上)、成本更低(较天然提取降低约30%)。相较于天然提取,合成法摆脱了辣椒种植的季节性与地域限制,可实现规模化、稳定化生产,成为行业升级的关键路径。
辣的本质是化学物质反应的刺激感
辣味调料都来源于植物,人们对不同的辣味调料所感受的辣味程度强弱不等。从热辣到刺鼻辣,调味品的排序为,辣椒,胡椒,花椒,生姜,蒜,葱类,芥末等。
很多人不知道,其实辣与痛之间是画上等号的,辣既是痛。其本质是化学物质(譬如辣椒素、姜酮、姜醇等)刺激细胞,在大脑中形成了类似于灼烧的微量刺激的感觉,只要有神经能感觉到的地方就能感受到辣。(这就是为啥切完辣椒手会疼的原因啦)
那为何会它还让许多人爱不释口?
原本,辣椒作为一种珍爱生命、追求上进的植物,在演化时,让自己长出辣椒素类物质,鸟类没有辣椒素的感受器,吃完拉出来种子还能播种。而哺乳动物对辣椒素敏感,辣椒便借由这种物质让哺乳动物因 “怕辣” 而远离。不过,人类作为高级哺乳动物,在漫长进化中发展出了独特的大脑奖励机制。当人体感受到辣椒素带来的痛苦时,大脑会启动这一机制,促使身体分泌内啡肽。
内啡肽是由脑下垂体和脊椎动物丘脑下部分泌的氨基化合物(肽),能与吗啡受体结合,产生类似吗啡、鸦片剂的止痛效果与欣快感,堪称天然镇痛剂。这种物质会中和辣椒素带来的痛苦,同时在人体内营造出近似快乐的感受,而人们往往会将这种感受误以为是 “辣味” 本身带来的。这便是众多人 “无辣不欢” 的核心原因,就连跑步时产生的愉悦感,其背后也是相同的生理机制。
声明:以上内容仅代表作者观点,如有不科学之处,欢迎指正。