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如何科学地解辣?

搞科研的各位,在生活中“犯职业病”估计是常有的事,似乎世间万物、人生百态皆可“科学”。比如,秋日里和暗恋的Ta一起出游,在Ta眼里的“万山红遍,层林尽染”,在你眼里不过是树叶中胡萝卜素和花青素的混合物;Ta朝你微微一笑,这刹那间的风采让你心里小鹿乱撞,不过你也很明白,血液里的“肾上腺素”可以解释这一切;这是爱吗?嗯……那不过是多巴胺和内啡肽在身体里兴风作浪。


多巴胺和内啡肽像一对兄弟。多巴胺由快乐而生,让人快乐到上瘾;内啡肽因痛苦而来,享受镇痛后的愉悦,所谓“痛并快乐着”,或许就是这个道理。原来每天做实验、赶论文,有时还能达到一种内心宁静、没有烦恼、感觉不到劳累的境界……想必一定是内啡呔的作用(多说几遍,自己就信了)


不光“爱”与内啡肽有关,“无辣不欢”也与内啡肽有关。实际上,吃辣的快感并不来自于味觉,而是来自于“痛觉”。辣椒中的辣味,源于“辣椒素”(capsaicin),由克里斯蒂安•布霍尔茨(Christian Bucholz)于1816年首次分离出来,并于1920s确定其结构式,属于香兰素家族的一员[1]。而人类舌头能感受到的味道只有“酸、甜、苦、咸”四种,辣椒素作为一种刺激剂,可以将刺激带来的“痛觉”传递给大脑。为了缓解这种“痛觉”,脑下垂体分泌内啡肽,让人放松并产生“很爽”的感觉。


不过,直到上个世纪末,人们才弄明白辣椒素“灼烧感”的来源——香草素受体1型(TRPV1)。这是一个非选择性阳离子通道,当它被辣椒素激活时,钠离子和钙离子通过TRPV1流入细胞,使伤害性神经元去极化,导致动作电位放电,产生辛辣感[2]

TRPV1对不同辣椒和辣椒素的响应。图片来源:Nature [2]


吃辣后舌头上火辣辣的感觉,口腔中的温度也并非真的升高。TRPV1同时还是人体内感知温度的通道,当它被辣椒素激活后,对温度感受的阈值随之降低,即不到42 °C的体温也能让人感受到“热”。也就是说,吃完辣椒后立马再来一口40 °C的温水,小伙伴也可能会被“烫”到。


接下来,就到今天的核心问题了——如何科学地解辣?冰啤酒?冰可乐?凉牛奶?还是米饭?


理论上说,溶解结合于受体上的辣椒素从而破坏辣椒素与TRPV1受体间的结合,应该是解辣机理的首选。由于辣椒素属于脂溶性化合物,因此饮用脂含量高的食物,如牛奶等,可以有效缓解灼烧感。高糖类饮品也可以缓解辣味,其与口腔中甜味的受体细胞作用,干扰大脑意识,同时进一步刺激大脑分泌镇痛物质,缓解辣的痛感。碳酸饮料在减少辣椒素灼烧感方面表现不佳,而另一种经常与辣椒同时上桌的饮品——啤酒,因为含有酒精,情况还可能会更糟 [3](小希在想,吃麻辣烫时必备的油碟,是不是也有一定溶解辣椒素而减辣的效果?)

辣椒素-TRPV1相互作用机制。图片来源:Molecules [4]


最近,ACS Reactions小组做了一个勇敢的吃辣实验[5],他们发现牛奶并不是最佳的解辣饮品,相比之下椰子冻(下图)的效果更好,或许因为它含有更多的脂肪,且温度更低,可以快速将TRPV1受体从辣椒素手中“解救”出来。不过他们的实验样本实在太少了,不知道重复性如何。


还有一个有趣的研究发现,捏紧鼻孔能将辣的感觉减少一半[6]。原因鼻孔关闭后用口呼吸,舌头表面温度会随之降低,而温度的降低又会减少TRPV1激活的可能。(这不就是被辣的只哈气么?)

图片来源于网络


更有趣的是,坊间一直流传着关于辣椒的各种奇奇怪怪应用,比如辣椒可以影响影响代谢和胰岛素分泌,从而达到减肥的效果 [7]。还有传说辣椒素可用于体外止痛药物,听起来有点“以毒攻毒”的意思。不过,科学家发现TRPV1之后,解释了这一机理。TRPV1的离子通道被辣椒素激活后,阳离子不断地涌入细胞。细胞出于自身保护便会反馈性地关闭TRPV1通道,并使伤害性感受神经元对辣椒素甚至其他伤害性刺激脱敏,减少痛觉信号的产生,由此抑制疼痛感受。制药公司Centrexion Therapeutics推出了辣椒素的反式异构体,并应用于膝关节疼痛的治疗[8]

TRPV1受体在身体器官中的分布以及感知疼痛的主要途径。图片来源:Molecules [9]


当然,关于辣椒素的研究远不止于此,人们在了解其作用机理之后,又拓展到更多TRP受体的研究。比如,芥末、薄荷的冰凉,就和TRPA1受体相关,这也是人体内感知低温的通道[10]

TRP受体家族与温度和食物的作用。图片来源:Q. Rev. Biophys.[10]


下次和Ta一起吃红油火锅的时候,为两位未来着想,就别聊今天提到的“科学”了,除非Ta也是同行。


参考文献:

[1] F. Yang, J. Zheng, Understand spiciness: mechanism of TRPV1 channel activation by capsaicin. Protein & Cell, 2017, 8, 169-177. DOI: 10.1007/s13238-016-0353-7

https://link.springer.com/article/10.1007/s13238-016-0353-7

[2] Caterina, M., Schumacher, M., Tominaga, M. et al. The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway. Nature, 1997, 389, 816-824.

https://www.nature.com/articles/39807

[3] A. A. Nolden, G. Lenart, J. E. Hayes, Putting out the fire-Efficacy of common beverages in reducing oral bum from capsaicin. Physiol. Behav., 2019, 208, 112557. DOI: 10.1016/j.physbeh.2019.05.018

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031938419301453?via%3Dihub

[4] V. Fattori, M. S. N. Hohmann, A. C. Rossaneis, et al. Capsaicin: Current Understanding of Its Mechanisms and Therapy of Pain and Other Pre-Clinical and Clinical Uses. Molecules, 2016, 21, 844. DOI: 10.3390/molecules21070844

https://www.mdpi.com/1420-3049/21/7/844

[5] How to beat spicy pepper heat (hint: milk isn't the best) (video)

https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/newsreleases/2020/october/how-to-beat-spicy-pepper-heat-hint-milk-isnt-the-best-video.html

[6] G. Smutzer, J. C. Jacob, J. T. Tran, et al. Detection and modulation of capsaicin perception in the human oral cavity. Physiol. Behav., 2018, 194, 120-131. DOI: 10.1016/j.physbeh.2018.05.004

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0031938418302270?via%3Dihub

[7] S. Varghese, P. Kubatka, L. Rodrigo, et al. Chili pepper as a body weight-loss food. Int. J. Food Sci. Nutr., 2017, 68, 392-401. DOI: 10.1080/09637486.2016.1258044

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/09637486.2016.1258044

[8] R. M. Stevens, J. Ervin, J. Nezzer, et al. Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Trial of Intraarticular Trans-Capsaicin for Pain Associated With Osteoarthritis of the Knee. Arthritis Rheumatol., 2019, 71, 1524-1533.DOI: 10.1002/art.40894

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/art.40894

[9] F. Bárbara, M. Adalberto, Capsaicin, Nociception and Pain. Molecules, 2016, 21, 797. DOI: 10.3390/molecules21060797

https://www.mdpi.com/1420-3049/21/6/797

[10] R. Latorre, C. Zaelzer, S. Brauchi, Structure-functional intimacies of transient receptor potential channels. Q. Rev. Biophys., 2009, 42, 201-246.DOI: 10.1017/S0033583509990072

https://www.cambridge.org/core/journals/quarterly-reviews-of-biophysics/article/structurefunctional-intimacies-of-transient-receptor-potential-channels/2F8B72A05C68CBE76C99280A1FA13FDB#fndtn-information


(本文由小希供稿)


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