浙师化材学子解密辣椒的 “火辣” 密码:藏着化学与生命的玄机!

发布时间:2025-08-11 20:27   来源:大学生云报   阅读 5.2千+一键复制本页标题和网址

学子观点

图1:鲜红的小辣椒中富含辣椒素(Capsaicin),正是这种物质赋予辣椒令人“辣到冒汗”的特有刺激感。(图片来源:Wikimedia Commons)

一提到川菜火锅,不少人会戏称“无辣不欢”。有人豪言自己能吃最辣的辣椒,但下一秒却被辣得涕泪直流、满头大汗,拼命灌水却怎么也无法缓解。这种又爱又恨的辣,让人好奇:辣椒为什么会辣?有趣的是,从科学角度看,“辣”其实并不是一种味觉,而是一种痛觉!本文就带您揭开辣椒“辣味”背后的化学奥秘:从辣椒素的分子秘密,到痛觉受体TRPV1的“骗局”,再到为何水解不了辣、牛奶却是救星等等有趣的内容。

辣味的化学元凶

要回答“辣椒为什么辣”,首先得认识辣椒中的“罪魁祸首”辣椒素。辣椒素(Capsaicin)是一种存在于辣椒果实中的天然生物碱化合物。从分子结构上看,辣椒素就像一个由亲水部分和疏水部分拼接而成的精巧拼图:一端带有羟基等亲水基团,另一端是长长的碳氢链,表现出强烈的疏水性。通俗来说,辣椒素不溶于水,却很容易溶于油脂等有机物质。这就是为什么纯辣椒素在室温下是蜡状或结晶状固体——它不喜欢和水混在一起,却能与脂肪、酒精等亲密相融。

化学上,辣椒素属于“香草酰胺”类的生物碱。它无色无味,但一旦入口,却能让我们瞬间感受到灼烧般的辛辣。究其原因,正是因为辣椒素与我们体内特定的感受器发生了作用。值得一提的是,衡量辣椒有多辣常用史高维尔辣度单位(SHU),数值越高表示辣椒素含量越高、辣感越强。例如,普通青椒几乎为0 SHU,而印度鬼椒、卡罗莱纳死神椒等超辣品种的辣度可高达百万SHU以上。可见,辣椒素含量的多少直接决定了辣椒的“威力”。

大脑被“辣”出来的错觉

既然辣椒素本身并无味道,那我们为何会觉得辣椒“辣”呢?原来,辣并非味蕾感知的味道,而是痛觉神经被激活的结果。“辣”的感觉要从一种特殊的受体蛋白——TRPV1受体说起。TRPV1的全名是“瞬时受体电位香草酸亚型1”,它广泛存在于舌头、口腔以及皮肤等部位的感觉神经末梢上。平时,TRPV1受体就像身体的“危险传感器”,专门负责感应高温和剧烈机械刺激,例如超过43℃的烫伤热度。一旦温度过高或组织受损,这些受体就会被触发,向大脑发送“疼痛灼烧”的信号,提醒我们赶紧避开危险。

图2:TRPV1离子通道的结构示意图(彩色部分)横跨在细胞膜上(灰色区域),当辣椒素分子结合在通道上特定位置时(如图中洋红色分子所示),通道会打开并触发神经信号。(图片来源:RCSB PDB,作者:D. Goodsell)

辣椒素的出现相当于一次“张冠李戴”的恶作剧。当我们吃辣椒时,辣椒素分子会渗入组织并紧紧“粘”上TRPV1受体。TRPV1受体误以为遇到了高温刺激,立即被激活,通道张开,让大量钙离子涌入神经细胞。紧接着,神经元像拉响警报般释放出P物质和CGRP(降钙素基因相关肽)等致痛神经递质。这些化学信使迅速传递信号至大脑的痛觉中枢,并在局部引发炎症反应,于是我们感受到火辣辣的灼痛感。简单说,辣椒素把原本探测“高温灼伤”的通道给“骗”开了,让大脑误以为身体受到了烧伤,从而产生错觉般的烧灼疼痛,这也就是我们品尝辣椒时的真切体验。

有趣的是,这种痛觉刺激还会伴随身体的应激反应,比如促使大脑释放内啡肽等愉悦物质来缓解痛苦。这解释了为什么许多人明知吃辣会痛却仍然欲罢不能——一方面痛觉神经在“喊疼”,另一方面大脑的奖励机制在分泌让人愉悦的化学物质,让人感到刺激过后的快感。在这种“痛并快乐”的矛盾体验下,不少人反而爱上了辣味。

解辣秘诀:为啥喝水没用,牛奶更管用?

辣得受不了时,人们本能地想灌一大杯水。然而经验告诉我们:喝水不仅不能解辣,反而可能越喝越辣!这是因为前文提到,辣椒素是疏水的脂溶性分子,不溶于水。当我们往嘴里灌水时,水就像在油锅里倒水一样,只会把不溶于水的辣椒素分子在口腔中四处冲散。结果,辣椒素扩散到舌头和口腔黏膜更多的角落,反而激活了更多尚未“中招”的TRPV1痛觉受体。难怪有时喝完水,辣劲不仅没有减轻,反倒有种“火上浇油”般更辣了的错觉。

那该怎么办呢?老饕们都知道,牛奶是灭火的利器。牛奶中富含的酪蛋白(casein)是一种特殊的蛋白质,它能像分子海绵一样发挥作用。酪蛋白在牛奶中形成胶束微粒,内部是疏水核心,外部是亲水表面。当我们喝下一口牛奶,酪蛋白胶束会牢牢吸附住辣椒素这些疏水“小恶魔”,把它们包裹进自己的疏水核心中。随后,在我们吞咽或吐出牛奶时,辣椒素被酪蛋白带走,从受体上“请”了下来。简单来说,牛奶就像带来了无数小小捕虫网,把附着在舌头和口腔中的辣椒素分子网住并冲走。

不仅如此,牛奶通常含有一定脂肪,“以油溶油”的道理在此也同样适用:脂肪进一步帮助溶解扩散辣椒素,增强解辣效果。难怪饮一口牛奶往往立刻让灼烧感缓解不少。除了牛奶,酸奶、冰淇淋等乳制品由于含有酪蛋白和脂肪,也都有良好的解辣效果。而喝含酒精的饮料(如啤酒)也比白水有效一些,因为酒精对辣椒素有一定溶解作用。不过,要真正解辣,还是牛奶最靠谱。

顺带一提,如果皮肤不慎被辣椒辣到(比如切辣椒辣手),用牛奶浸洗也比清水管用——原理相同,都是利用酪蛋白和脂肪将辣椒素清除。这可是烹饪达人们的共同经验呢!

植物的巧妙自卫

从进化角度来看,辣椒素之所以存在,绝非为了折磨人类的味蕾,而是辣椒植物自我防御的巧妙策略。野生环境中,辣椒的鲜红果实虽然显眼诱人,但对于大多数哺乳动物来说,里面的辣椒素是一记难忘的教训:食之灼痛难耐,下次唯恐避之不及。这样一来,像老鼠、松鼠这类会咀嚼种子的哺乳动物就不敢再啃食辣椒果实了,因为它们的痛觉受体会对辣椒素产生强烈反应,提醒它们“此物有毒,赶紧停止”。

有趣的是,鸟类却完全不怕辣!鸟类体内的TRPV1受体对辣椒素不敏感,吃下辣椒也如同品尝甜椒般毫无灼烧之苦。因此鸟儿可以放心大胆地享用辣椒果实,并将种子随粪便一起传播到远处。更妙的是,鸟类吞下辣椒后并不会咀嚼种子,种子通过其消化道仍保持完好且更易发芽。反观哺乳动物,用臼齿一磨,种子往往被破坏殆尽,失去发芽能力。自然选择的结果就是:辣椒演化出了辛辣的味道(高浓度辣椒素),以阻止不能帮它传播种子的食草动物,而“奖励”能帮它播种的鸟类。由此,辣椒成功把“敌人”拒之门外,却对“朋友”大开绿灯,巧妙地利用生物差异来传播后代,堪称大自然的智慧。

除了驱敌和传播种子,辣椒素对辣椒植株还有防病的作用。研究发现,辣椒素可充当天然抗真菌剂,抑制一些对辣椒种子有致命危害的病原真菌,例如镰刀菌的生长。这进一步提高了辣椒种子的存活率。可见,一枚小小的辣椒,蕴含着植物演化出的多重防御策略:从驱赶哺乳动物、笼络鸟类,到抵御病菌侵害,辣椒素都是幕后功臣。

“痛上加痛”到“以痛止痛”

辣椒素带给我们的首先是灼烧痛感,但有意思的是,这种引发疼痛的物质本身也能用来止痛。医学研究和临床实践表明,外用高浓度辣椒素是一种有效的镇痛疗法,尤其对慢性神经性疼痛有独特效果。原理听起来有些自相矛盾:辣椒素持续作用于痛觉神经,会让神经元不断释放P物质等致痛因子,短时间内神经末梢的这类物质被大量耗竭。就像子弹打光了的枪暂时失去了杀伤力,神经元即使再受到疼痛刺激,一时也“放不出子弹”来传递痛觉信号了。因此,在经历最初一阵火辣刺痛后,疼痛感觉会逐渐减弱直至消失。利用这一机制制成的辣椒素止痛贴片(浓度达8%之高)已经用于临床,例如用于缓解带状疱疹后遗神经痛等,每贴敷60分钟可维持长达3个月的止痛效果。

图3:市售的辣椒素止痛膏药(Zostrix乳膏)包装示意。其主要成分为辣椒素,通过外用涂抹实现镇痛。

辣椒素的镇痛作用还不仅于此。当辣椒素作用于局部时,会引起血管扩张和血流增加,这有助于改善局部循环、促进组织修复。对于因炎症损伤导致的疼痛,辣椒素既能止痛,又加速损伤愈合,一举两得。目前,含辣椒素的外用止痛膏剂已用于缓解关节炎、肌肉酸痛、糖尿病末梢神经痛等多种疼痛。值得注意的是,这种疗法仅适用于炎症性或伤害性疼痛,对偏头痛、内脏痛等效果不佳。而且使用时初期的灼热感较强,需要患者可以耐受这一“火辣考验”。

除了镇痛,研究还在探索辣椒素的其它潜在医疗用途。例如,有研究指出辣椒素摄入可促进新陈代谢,有助于控制肥胖;也有实验研究辣椒素对某些癌细胞的抑制作用。不过这些用途仍在研究阶段,远未达到临床确证的程度。相较而言,辣椒素最成功也最成熟的应用还是在镇痛领域,堪称“以毒攻毒、以痛制痛”的妙用。

科学传播的力量

从“辣不是味觉而是痛觉”的冷知识,到辣椒素分子的奇妙特性,再到痛觉受体TRPV1被“骗”引发灼烧感的机制,以及喝牛奶解辣的窍门和辣椒素在演化与医学中的种种作用,我们不难体会到科学蕴含的趣味和奥秘。科普的意义,正在于搭建一座桥梁,让前沿的科学原理走出实验室,走进寻常百姓的生活。在餐桌上一颗小小的辣椒背后,原来有如此丰富的科学故事,这是不是既涨知识又增乐趣呢?

作为浙江师范大学化学与材料科学学院的学子,笔者深感有责任将所学所知分享给大众。希望通过这篇文章,能让您在品味麻辣鲜香时,对那股火辣辣的感觉多一分科学的了解与从容。让我们以科学素养佐味,为生活增添一份理性与智慧。这,正是科普传播的魅力所在。

参考资料:

王蕤.原来辣不是一种味道而是一种“痛觉”!科普中国(2018)

为什么辣椒辣手,用牛奶洗更有效?大众科普网(2025)

吃辣椒喝水为什么会更辣百度健康·医学科普(2023)

辣椒素-维基百科

诺贝尔获奖的“TRP通道”以及大麻素-搜狐健康(2021)

撰稿人:浙江师范大学化学与材料科学学院龚睿阳


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审定:赵菁华    责编:赵旭 + 投诉举报

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