糖只是人們和公司用來使食品和飲料變甜的眾多增味劑中的一種。 Marie LaFauci/蓋蒂圖片社的時刻
在任何一家街角商店的飲料過道上快速走一走，都會發現食品科學家在尋找甜味方面的非凡創造力。 在某些飲料中，您會發現糖分。 無糖汽水可能含有人造或天然的低熱量甜味劑。 在幾乎所有其他東西中都發現了高果糖玉米糖漿，它是美國甜味之王。
我是一個 研究自然界中發現的化合物的化學家，而且我也是個美食愛好者。 由於食品標籤上聲稱食品和飲料是節食、零糖或“不含人工甜味劑”，因此令人困惑的食品標籤令人困惑，因此無法準確了解您正在消費甚麼。
那麼這些甜蜜的分子是什麼呢？ 蔗糖和人造甜味劑如何產生如此相似的味道？ 首先，了解味蕾的工作原理很有幫助。
味蕾和化學
在“口味圖”——你在舌頭的不同部位嚐到不同味道的想法——與事實相去甚遠。 人們可以在任何有味蕾的地方品嚐到所有的味道。 那麼什麼是味蕾？
味蕾是舌頭上包含數十種味覺的區域 受體細胞. 這些細胞可以檢測五種味道——甜味、酸味、鹹味、苦味和鮮味。 當你吃東西時，食物分子會溶解在唾液中，然後穿過味蕾，在那裡它們與不同的味覺感受器細胞結合。 只有具有特定形狀的分子才能與特定受體結合，從而產生不同風味的感知。
嘗起來很甜的分子會與味覺受體細胞上的特定蛋白質結合，稱為 G蛋白. 當一個分子與這些 G 蛋白結合時，它會觸發一系列信號，這些信號被發送到大腦，在那裡它被解釋為甜味。
天然糖分
天然糖是碳水化合物的類型，稱為 醣類 由碳、氧和氫組成。 你可以把糖想像成碳原子環，環的外面有一對氧和氫。 氧和氫基團使糖摸起來很粘。 它們的行為就像維可牢尼龍搭扣，粘在其他糖分子上的氧和氫對上。
最簡單的糖是稱為單醣的單分子糖。 你可能聽說過其中一些。 葡萄糖是最基本的糖，主要由植物製成。 果糖 是來自水果的糖。 半乳糖 是牛奶中的糖。
食糖 – 或 蔗糖，它來自甘蔗——是一種二糖的例子，一種由兩種物質組成的化合物 單醣. 蔗糖形成時 葡萄糖分子 和 果糖分子 一起加入。 其他常見的二糖是來自牛奶的乳糖和來自穀物的麥芽糖。
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當這些糖被吃掉時，身體對它們的處理略有不同。 但最終它們會分解成您的身體將其轉化為能量的分子。 來自糖和所有食物的能量以卡路里為單位。
高果糖玉米糖漿
高果糖玉米糖漿是美國食品的主食，這種混合糖甜味劑需要一個單獨的類別。 高果糖玉米糖漿 由玉米澱粉製成——玉米中發現的主要碳水化合物。 玉米澱粉是由 數千個葡萄糖分子 結合在一起。 在工業規模上，澱粉被分解成單個葡萄糖分子，使用 酶. 然後用第二種酶處理這種葡萄糖，將其中一些轉化為果糖。 一般來說，高果糖玉米糖漿大致是 42%-55% 果糖.
這種混合物甜且生產成本低，但卡路里含量高。 與其他天然醣類一樣， 過多的高果糖玉米糖漿對您的健康有害. 而且由於大多數加工食品和飲料都裝滿了這些東西，因此很容易消耗太多。
天然非糖甜味劑
第二類甜味劑可以定義為天然非糖甜味劑。 這些是食品添加劑，如甜葉菊和羅漢果，以及天然糖醇。 這些分子不是糖，但它們仍然可以與甜味受體結合，因此嘗起來很甜。
甜菊 是一種來自葉子的分子 甜葉菊 植物。 它包含比大多數糖大得多的“甜”分子，並附有三個葡萄糖分子。 這些分子比葡萄糖本身甜 30 到 150 倍。 羅漢果的甜味分子類似於甜菊糖，比葡萄糖甜 250 倍。
人體很難分解甜菊糖和羅漢果。 所以即使它們都很甜，你也不會從吃它們中獲得任何卡路里。
糖醇，例如山梨糖醇，不如蔗糖甜。 它們存在於各種食物中，包括菠蘿、蘑菇、胡蘿蔔和海藻，並且經常添加到減肥飲料、無糖口香糖和許多其他食物和飲料中。 糖醇是由碳原子鏈組成的，而不是像普通糖那樣的圓圈。 雖然它們由與糖相同的原子組成，但糖醇不能被人體很好地吸收，因此它們被認為是低熱量甜味劑
人造甜味劑
製作甜食的第三種方法是添加 人造甜味劑. 這些化學品是在實驗室和工廠生產的，在自然界中找不到。 像所有嘗起來甜的東西一樣，它們這樣做是因為它們可以與味蕾中的某些受體結合。
到目前為止，美國食品和藥物管理局已經 批准的六種人造甜味劑. 最著名的可能是糖精、阿斯巴甜和三氯蔗糖——更廣為人知的是 Splenda。 人造甜味劑都有不同的化學式。 有些類似於天然糖，而另一些則完全不同。 它們通常比糖甜很多倍——糖精的甜度是食糖的 200 到 700 倍——而且其中一些很難被身體分解。
雖然甜點對許多人來說可能是一種簡單的樂趣，但味蕾如何感知甜味的化學反應並不那麼簡單。 只有原子完美結合的分子才嘗起來是甜的，但是當涉及到卡路里時，身體會以不同的方式處理這些分子中的每一個。
關於作者
Kristine Nolin，化學副教授， 里士滿大學
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