为什么辣椒会令你痛并快乐着?
来源: | 作者: | 时间:2017-05-19 | 浏览  | 设置字体:


关于吃辣流汗的实验

辣椒的辣其实是一种痛觉,却会给人带来快感;它的口感是热的,但没有牵扯到温度提高。为了了解这种反应背后的生理现象,新加坡国立大学的生物学家 T. S. 李(T. S . Lee)在1953年做了一项实验。他找来46名年轻人吃辣椒,然后记录他们流汗的情形。流汗是热引起的一种生理反应,不管是因为周围环境的温度高,还是因为运动而导致体温上升,都会刺激我们的下丘脑,并通过一系列大脑与身体间的回馈作用,启动汗腺。汗水自皮肤蒸发时会降低体温;一旦体温降回正常范围,这个作用就会停止。


李请受试者身上只穿着棉长裤,接着用一种含碘液体涂抹他们的脸部、耳朵、颈部和上半身,并在他们身上撒了玉米粉,这样一来,受试者一旦流汗,汗水就会变成蓝色。李让受试者吃的,是一般亚洲饮食中常见的辣椒,辣度大约是墨西哥青辣椒的10~20 倍。为了比较,李同时以蔗糖水、奎宁、醋酸、明矾(一种味道酸涩的止血剂)、黑胡椒粉、芥末酱和热燕麦粥进行对照。另外,还有些人被要求以热水漱口、嚼橡胶或以饲管喂食。


某次实验中,受试者在吃了辣椒五分钟后,脸开始变红,接着开始流汗,先是鼻子、嘴巴,接着他们的脸颊也慢慢变成蓝色了。另一次实验中,七名受试者在接连吃了两只辣椒后,有五个人持续流汗,另两位更是汗如雨下。在控制组实验中流汗的,只有吃了醋酸和黑胡椒的受试者。


吃辣椒不会使人的体温增高,并不需要流汗来散热,但是在李的实验中,那些受试者确实汗水淋漓,仿佛在大热天里跑了2000米路似的。为了证实我们的身体对辣椒的热和对温度的热的反应是一样的,李让某些受试者将他们的脚放进热水里。随着体温的上升,这些人脸上流汗的情形,和吃辣椒时一模一样。


造成痛觉,接着阻断痛觉

李先前就推论过,辣椒产生的灼热感不属于味觉,因为我们的嘴唇并没有味觉受体,却也感受得到辣椒的热。他认为,我们还有另一种系统,可以辨别因为灼热而引起的不适。不过,和那种碰到滚烫热水的感觉不同,辣椒的灼热感虽然是一种痛觉,却和那种会让人立刻把手缩回的痛觉不一样。吃了死神辣椒后,灼热感在几分钟内逐渐加剧,直到让人承受不住,但慢慢地,这股灼热会褪去,留下麻痹的双唇。辣椒素先是造成痛觉,但接着又阻断了痛觉。


辣椒被用来作为止痛药的历史长达几个世纪或更久,年代可以追溯到前哥伦布时期。1552 年,治疗师马汀·德·拉·克鲁兹(Martín de la Cruz) 和教师胡安·巴迪阿诺(Juan Badiano) 两位墨西哥原住民,合作撰写了一本阿兹特克草药书《巴迪阿诺宝典》(Badiano Codex)。书中大力推崇辣椒的止疼作用,例如利用辣椒来舒缓牙龈疼痛,做法是将各种辣椒植物的根和辣椒酱一起煮,接着用棉布包起来,放在疼痛的部位。美洲的原住民会将辣椒涂抹在生殖器上,降低它的敏感度,好让性交时的快感可以持久一点,早期来到这儿的西班牙移民也跟着这么做了,这让同行的那些持身谨慎的神父们相当伤脑筋。19世纪时,中国太监在去势之前,也有以辣椒萃取物作为麻醉剂的例子。


一个世纪前,化学家威尔伯·史高维尔就是为了研究辣椒素的止疼潜力,才开始钻研辣椒的,最后他发展出以自己的姓氏命名的辣度单位。当时他在位于底特律城外、世界首屈一指的派德药厂(Parke-Davis Company)的实验室工作。除了派德药厂,还有许多药厂也都在找寻辣椒素、可卡因等生物碱的新用途。(派德药厂曾经付给心理学家弗洛伊德24美元,请他评鉴他们的可卡因产品,其中有药粉和药水,希望可以和竞争对手、德国默克药厂(Merck)的产品抗衡。弗洛伊德发现在味道上只有一点点不同,并写道:“这个白色粉末很漂亮(价格又便宜)。”)


测量辣度的单位:史高维尔指标

派德药厂生产的外用局部止痛药希特油(Heet Liniment)的有效成分就是辣椒素。由于辣椒素的含量太高会带来不适的灼热感,太少则没有效果,因此为了让药品里的有效成分含量在一定的范围内,他们将“测量不同辣椒的相对辣度,以及所含的辣椒素浓度”这个任务,交给了史高维尔。辣椒素是在1846年,由约翰·克劳夫·思雷(John Clough Thresh)分离出来并命名的,他当时注意到,辣椒素的化学构造和香草十分相像,但没想到,味道如此刺激的辣椒素和味道如此温和的香草竟有亲戚关系。


1912年时,还没有简单的化学实验可以检测辣椒素,唯一的方法就是吃。史高维尔将干燥后的辣椒磨碎,然后把它配制成不同浓度的萃取液。他成立了一支由五位实验室同人组成的团队,请他们尝试这些辣椒溶液。只要他们觉得辣,他就将样本稀释,一直到大家不再感觉辣为止,需要稀释的次数越多,就代表这种辣椒越辣。


将一种主观的感觉量化,是史高维尔最伟大的成就。他称这个方法为“史高维尔感官测试”(Scoville Organoleptic Test),测量辣度的单位就叫“史高维尔指标”。100万史高维尔指标代表:将该辣椒萃取物稀释100万倍之后,就尝不出辣味了。但是这个方法并不完全精确,就像其他味觉一样,每个人对辣的敏感度都不一样,因此现在的做法已经改为:先用色谱仪来测量辣椒素的绝对浓度,再转换成史高维尔辣度单位。

 


派德药厂始终仍未能利用辣椒素做出任何有效或是赚钱的商品。市面上还是可以买到希特油,里头也含有辣椒素,不过它的主要有效成分,其实是从冬青树(wintergreen)中提炼出来的水杨酸甲酯(methyl salicylate)。在《巴迪阿诺宝典》发表的五个世纪后、史高维尔辣度单位诞生的一个世纪后,仍有药厂在尝试开发辣椒素的麻痹效果,有做成贴布的,有做注射剂的等等,但至今仍然没有成功的案例。改变人体的热感应系统是件颇为危险的事,有的动物在使用了这些止痛剂之后,整个身体呈现过热的状态,高烧不退。


辣给人的痛感从何而来

不论是史高维尔时代那些研究辣椒素作用的药厂、生物学家,还是当时正在研究味觉的专家,都遇到了同样的难题。他们都清楚辣椒素、身体和大脑之间有某种神秘的生物关联,但是就是搞不懂它的作用机制。


几十年后,我们在树脂大戟(resin spurge)分泌的乳白色汁液里找到了答案。这是一种生长在摩洛哥阿特拉斯山脉(Atlas Mountains)中,模样有点像仙人掌的植物。摩洛哥人会将这种植物切开,让里头的汁液流出、干燥,最后形成的树脂是已知最强效的化学刺激物,收集起来后可以出售。它的有效成分叫树脂毒素(resiniferatoxin,RTX),是一种超级辣椒素(super capsaicin)。纯辣椒素的辣度,约有1600万史高维尔指标,但是树脂毒素的辣度则有160亿史高维尔指标,是纯辣椒素的1000倍。接触到树脂大戟的汁液会造成严重的化学灼伤,吞下一滴就足以致命,不过,稀释后的树脂毒素却具有医疗功用。


公元1世纪,娶了东罗马帝国统治者马克·安东尼(Marc Antony)和埃及艳后克里欧佩特拉(Cleopatra)所生女儿的北非国王朱巴(Juba),患有很严重的便秘,后来他的希腊御医欧福尔玻斯(Euphorbus)将某种树汁液干燥后捣碎,泡在水里给他喝,国王的便秘大为缓解。


“大戟”(spurge)这个词即源自法语的“泻药”(purge)。朱巴国王于是依据欧福尔玻斯的名字,将这种植物改名为欧福尔比亚(Euphorbia)。一千多年后,卡尔·林奈沿用了这个名字,将这类植物定名为大戟属,而治好国王便秘的这种植物就是树脂大戟。现在,我们也用这种树脂治疗鼻塞、蛇咬伤和中毒等。


20世纪80年代,研究辣椒灼热感的科学家注意到了树脂毒素,它的效力远强于辣椒素,只需要一点点,就可以让组织产生强烈的反应。研究的脚步加快了。科学家们发现,树脂毒素可以让大脑和身体误以为周围的环境比起硫黄还要热,在那之后,又很快让身体失去感觉热的能力,甚至无法感觉到任何的温度变化。树脂毒素会让大鼠出现体温过低的现象,这种情形和局部麻醉剂不一样,局部麻醉剂影响的是所有知觉,但是受到树脂毒素影响的,只有温度知觉。这些大鼠的触觉等感觉并没有受影响,它们仍然会感觉到捏压、电击等。实验中,科学家为了方便追踪,使用了被辐射过的树脂毒素,将其注射到细胞中,结果发现注射到细胞内的树胶脂毒素分子,会自动连接上一个未知的受体:热觉受体(heat receptor)。


李在40年前做的吃辣椒与流汗的实验,就此获得证实。不管是树脂毒素还是辣椒素,都会与身体的热觉和痛觉受体结合。这两类受体都是侦测严重威胁的受体,接收的信息包括冷、热、灼烧、空气流动、切割、捏压和电击等。少了这些受体,人类的寿命将大幅缩短。

 

位于我们的嘴部、皮肤、眼睛、耳朵和鼻子的神经细胞表面,都有辣椒素的受体。当它们接触到任何温度高于42℃的东西时,信息就会从“温暖”变成“过热”,这时受体的形状会改变,导致细胞内部出现气孔。我们身体里的液体是一种盐水溶液,内含带电的正离子和负离子,这些离子分布于细胞内外。辣椒素造成的气孔,大约有一到两个原子的宽度,而且只有带正电的钙离子能够通过。这种电荷改变会刺激神经细胞,并将信息传送到大脑,整个过程历时只有几毫秒(millisecond,千分之一秒),比味觉受体的反应时间快得多。正因为这样,当我们摸到滚烫的锅时,手才会先于大脑反应过来前就立刻缩回来了。


辣椒会蒙骗这个系统。吃了辣椒后,辣椒素分子会淹没这些受体。这会降低嘴巴对热感觉的临界值,有点像是盐会降低冰块的熔点一样。突然间,37℃感觉起来就像65.5℃一样,这就是为什么吃了辣椒后,会有灼热感。这样的热警觉会经由三叉神经传递到大脑。三叉神经是大脑主要的神经通路,主要传递来自脸部、鼻、口,以及眼睛的信息。由热觉和触觉受体感应,并由三叉神经传导的“味觉”包含芥末带来的辛辣感、较为缓和的柠檬草,以及四川辣椒的热刺感(四川辣椒和辣椒或黑胡椒没有关联),辣椒带来的灼热感是最强烈的一个。有些口红里会加入四川辣椒的成分,它可以引起嘴唇的发炎反应,让嘴唇看起来比较俏。


与众不同的痛觉

痛觉其实是味觉中很独特的一个部分,拥有与众不同的特性。我们的身体各处都有热觉受体,这大大提高了超级辣椒的危险性。正常来讲,东西好不好吃只有舌头感觉得到,但是辣椒素带来的刺激遍及全身,就像我和我儿子在观看柯里准备辣椒酱时发现的那样。他往锅里倒了一瓶白色的印度鬼椒酱(将磨碎的辣椒和醋以6∶1的比例混合),加入其他香料后,放到炉子上煮。蒸汽里的辣椒素会刺激我们的眼睛,接着抵达鼻腔,让我们在十分钟内不停咳嗽、打喷嚏,而柯里的神经系统已经习惯这样的刺激,所以有免疫力了


卡宴辣椒(cayenne chili) 做的喷雾剂就是根据这个原理。警察使用的辣椒喷雾,辣度高达500万史高维尔指标,足以导致暂时性失明、呼吸困难、几乎完全失能,少数情况下甚至可以造成死亡。印度是这个领域的佼佼者,他们曾经试过用鬼椒来做手榴弹,也曾经在食物中添加辣椒成分,来帮助在喜马拉雅山脉中的士兵取暖。阿萨姆地区的环境保护局更从当地的农夫那里学来一招,以浸泡过鬼椒油的绳索来设立围墙,防止大象入侵。大象的皮肤非常厚,即使是通了电的围栏都挡不住它们,但是面对鬼椒,它们也只能退避三舍。


辣椒素对身体内部的构造也会造成影响。就像味觉与嗅觉受体一样,我们身体其他部位的神经细胞中,包括大脑、膀胱、尿道、鼻黏膜和结肠等,也都发现了热觉受体。它们的确切功能是什么仍有待厘清,但显然不只是为了调节温度而已;有些受体在特定情况下,可以协助新陈代谢系统运作。它们也可能是导致身体健康出现严重问题的原因。


2014年,由加州大学伯克利分校研究人员安德鲁·迪林(Andrew Dillin)领导的团队做了一个实验。首先,他们通过基因工程培育出缺乏辣椒素受体的小鼠,可想而知,这些小鼠的热反应会出现缺失。但是,它们的寿命比起正常小鼠多了四个月(相当于14%),而且新陈代谢上也有年轻化的趋势。迪林发现,正常小鼠老化时,它们的辣椒素受体会开始出现功能异常,部分小鼠的胰脏会释放出一种蛋白质,导致它们血糖浓度过高。这是一种老化时的常见疾病,也是糖尿病的前兆。


当然,人类没有办法借着除去身上的辣椒素受体,来让自己活得久一点,所以多吃点辣椒来麻痹它们,或许比较可行。吃辣的东西时,会出现麻麻的感觉,这是因为受体受到的刺激太大了,导致神经细胞暂时“罢工”。通常情况下,神经细胞会恢复功能,但有时细胞会死掉。名厨茱莉亚·蔡尔德曾说,吃多了过辣的食物会破坏味蕾,这个说法不完全正确,但确实有那么一点道理。利用这种方法来让异常的受体失去作用,或许可以让我们像实验中的小鼠一样,活久一点。不少研究指出,多吃含有辣椒素的食物对健康有一定的益处,它可以提高新陈代谢的速率,有助于燃烧热量。缺少辣椒素受体的小鼠也因为新陈代谢活跃,所以体脂肪率比较低。(自从饮食中加入超级辣椒后,柯里已经减掉了82千克,而且还帮他把酒戒掉了。)


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