如何科学地解辣？

本文来自微信公众号：X-MOLNews

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. Biophy., 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）