吃花椒為什么會嘴麻？這竟是一場?50?赫茲的生物學騙局

? 你以為是舌頭嘗出來的食物味道中，約 80%–90% 實際上來自鼻后嗅覺。食物在嘴里咀嚼時，揮發性分子從口咽部反向上升進入鼻腔抵達嗅上皮。

科學課本告訴我們，舌頭管嘗，鼻子管聞，各干各的。但事實上，你以為是舌頭嘗出來的紅燒肉香、咖啡香、巧克力香、榴蓮香，八九成的功勞歸鼻子。

更準確地說：食物在嘴里被咀嚼時，揮發性分子從口咽部反向上升進入鼻腔抵達嗅上皮——這條逆向的氣流路徑，叫鼻后嗅覺。

下面咱們一節一節說明白這件事。

圖 1：鼻前嗅覺 vs 鼻后嗅覺解剖示意圖

一、舌頭能嘗的，主要是五種味

以前中學課本里那張"舌頭味覺分區圖"——舌尖管甜，兩側管咸和酸，舌根管苦，其實是錯的。

圖2：錯誤的“舌頭味覺分區圖”概念

它的源頭是 1901 年德國學者 D.P. H?nig 的博士論文，原文只是說舌頭不同區域對四種基本味的敏感閾值"略有差異"。1942 年美國心理學家 Edwin Boring 把它抄進教科書時，"略有差異"被簡化成了"專司分工"。

1974 年賓夕法尼亞大學的 Virginia Collings 做了嚴謹的對照實驗，把不同濃度的味覺溶液點在舌面各處，結論是：

? 舌頭每一塊區域都能感知五種基本味，只是敏感度略有差別。

至于舌頭到底能嘗什么，分子生物學已經給出清楚的答案：甜、咸、酸、苦、鮮，五種。

每種都有專屬受體：

• 甜由 T1R2/T1R3 這一對 GPCR 蛋白組成的復合體識別糖；

• 鮮由 T1R1/T1R3 識別 L-谷氨酸（再加上 IMP、GMP 等核苷酸協同增強）；

• 苦由 25 種 T2R 受體共同把關——身體對苦極其敏感，這是億萬年進化下來的"防毒"系統；

• 咸由 ENaC 鈉通道感應低濃度 Na?；

• 酸味受體最難找，化學家苦等幾十年，2018 年加州大學舊金山分校 Yu-Hsiang Tu 的團隊在 Science 上確認了一個名叫OTOP1的質子通道，酸的分子機制才最終落定。

第六種基本味的候選名單上排著脂肪、金屬、鈣、水、CO?。其中最受認可的是脂肪——2015 年普渡大學Richard D. Mattes團隊在 Chemical Senses 上正式提出oleogustus這個名字，受體是 CD36 和 GPR120，識別的是中長鏈的游離脂肪酸（不是甘油三酯）。

圖 3：味蕾結構示意圖

所以舌頭能品出來的味道其實屈指可數。我們日常說的美味，如焦糖布丁的焦香、東北酸菜的酸爽、湖南剁椒的煙火氣，舌頭幾乎感受不到。

二、那些被叫做"味道"的，其實是氣味

主角是鼻子。

人類鼻腔頂部覆蓋著一片大約5 平方厘米的嗅上皮，兩側合計約兩枚硬幣大小。這塊小膜上鋪著大約400 種不同的嗅覺受體。每種受體并不專管某一種氣味，而是只對帶特定結構特征的分子開門。一杯咖啡里上千種分子同時進入，鼻子收到的是一張極其復雜的激活組合圖；大腦根據經驗匹配出結論，"這是咖啡"。

這套系統的分辨能力有多強？2014 年 Bushdid 團隊在 Science 上估算，人類至少能分辨1012 種氣味組合。這個數字后來被理論生物學家 Markus Meister 在 eLife 上從統計學角度質疑過，但即便保守估計，也遠超 1920 年代教科書上寫的1 萬種上限。

1991 年Linda Buck 和 Richard Axel鑒定出哺乳動物嗅覺受體基因家族，這是人類基因組里最大的基因家族之一。兩人因此獲2004 年諾貝爾生理學醫學獎。

接下來是關鍵：鼻子接收氣味，有兩條路徑。

外界飄來的氣味（路過咖啡館、桂花、剛出鍋的油條），從鼻孔吸入向上抵達嗅上皮，這叫鼻前嗅覺。

而當食物已經在嘴里，咀嚼會釋放揮發性分子，這些分子從口咽部反向上升進入鼻咽，再抵達同一片嗅上皮，這條路徑就是鼻后嗅覺。

? 同一組受體，兩個方向相反的氣流，大腦解讀成兩件事。

2005 年耶魯大學 Dana Small 團隊用 fMRI 做了關鍵證明：

• 鼻前嗅覺主要激活杏仁核、海馬、外側眶額皮層，這些是處理外部世界識別和警覺的腦區；

• 鼻后嗅覺主要激活中央溝基部的"口區"和內側眶額、膝前扣帶，這些是與口腔位置感和食物獎賞評估相關的腦區。

2019 年 Maier 實驗室在 Current Biology 上更進一步：把大鼠的味覺皮層人為失活后，鼻前嗅覺完好無損，但鼻后嗅覺產生的"風味感"完全消失。

也就是說，鼻后嗅覺本質上不是單純的嗅覺，它是嗅覺、味覺、口腔觸覺一起送進味覺皮層、整合后形成的綜合體驗。神經科學家給這種綜合體驗起了個專門的名字：flavor，風味。

這條后門通道到底貢獻多少？耶魯的 Gordon Shepherd 估算，日常你以為是嘗到的風味體驗，大約 80%–90% 來自鼻后嗅覺。這是工程估算不是實驗定值，但臨床觀察完全吻合——慢性鼻竇炎患者最常見的主訴之一就是"吃什么都沒味"。2022 年 Frontiers in Allergy 那篇綜述把它形容為"被低估的生活質量損害"。

所以，鼻塞的時候吃飯味同嚼蠟，問題不在舌頭，而是鼻后通路被堵了。

三、生活中的幾個案例

理論夠了，看幾個具體的例子。

榴蓮

捏住鼻子吃一口榴蓮，是奶油布丁，甜、滑、帶點蛋黃味。德國 Steinhaus 實驗室的研究顯示，那股標志性的臭來自一組揮發性硫化合物，其中乙硫醇（ethanethiol）的氣味活性值 OAV 高達25 萬到 48 萬（即其濃度是嗅覺閾值的 25–48 萬倍）。其他還有 1,1-乙烷二硫醇、3,5-二甲基-1,2,4-三噻烷等一長串硫家族成員。它們全部走鼻后嗅覺通路，舌頭一概不認。

咖啡

舌頭能嘗到的咖啡只有"苦"加少許"酸"。但化學家已經從咖啡里鑒定出超過 1000 種揮發性化合物——furaneol（焦糖甜）、guaiacol（煙熏木）、β-damascenone（果香蜜糖）、2-甲氧基-3-異丙基吡嗪（土壤氣息）等等。

香菜

這個例子值得多講兩句。香菜特殊的揮發性氣味源于葉片破碎后釋放的脂肪族長鏈醛類分子，如(E)-2-癸烯醛。絕大多數人的大腦將這些醛類混合物解碼為“清新的綠葉植物香氣”。

然而，人類第11號染色體上編碼的嗅覺受體基因 OR6A2 專門負責識別此類化合物。23andMe等大型基因組研究服務商的全基因組關聯分析數據顯示，攜帶特定錯義突變的OR6A2等位基因的人群，對這些醛類的敏感度產生了極度偏移，以至于大腦產生了極其厭惡的保護性錯覺，將其與洗滌劑或臭蟲分泌的防御性液體聯系在一起。

? 換句話說，對一部分人來說，他們聞到的香菜真的就是"肥皂"，是由嗅覺受體的基因型決定的。

圖 4：香菜葉 + 香菜風味分子結構

香椿

2020 年 Zhai 和 Granvogl 在 Journal of Agricultural and Food Chemistry 上用 HS-AEDA 方法鑒定出香椿里50 多種氣味活性物質，主角是(E,E)-、(E,Z)-、(Z,Z)-二-1-丙烯基二硫醚和(順/反)-2-巰基-3,4-二甲基-2,3-二氫噻吩，一組含硫的環狀和鏈狀有機分子。香椿入口的口感是清爽偏苦，那股標志性的"香"全靠鼻后嗅覺送達。

皮蛋

蛋白質遇 NaOH 發生 β-消除反應，含硫氨基酸釋放H?S 和 NH?。H?S 與蛋黃中的 Fe2?、Cu2? 反應生成黑綠色金屬硫化物（這就是蛋黃發青綠的原因），NH? 透過蛋殼氣孔向外擴散。

舌頭只能嘗到鮮和咸，讓外國人驚呼 "thousand-year egg" 的所有戲劇效果，都是 NH? + H?S 通過鼻后嗅覺播報的。

四、舌頭根本沒投票的幾個"味"

下面進入更反常識的領域：有幾種我們習慣稱為"味道"的體驗，舌頭沒貢獻，鼻子也沒貢獻，它們走的是完全不同的神經通路。

辣 = 痛覺

嚴格來說不是味覺，是痛覺。

1997 年 David Julius 實驗室在 Nature 上鑒定出TRPV1 通道，它分布在皮膚、口腔、內臟的感覺神經末梢，能被高于 43℃ 的溫度激活，也能被酸激活，還能被辣椒素（capsaicin）這個小分子直接打開。

辣椒激活的本來是身體報告灼燒的報警系統，大腦收到信號判斷"這里著火了"，分不清是真燙還是辣椒，于是命令身體出汗降溫——這就是吃辣會出汗的原因。

Julius 憑這個工作拿了2021 年的諾貝爾生理學醫學獎。

涼 = 冷錯覺

同樣不是真正的溫度感，是另一套誤報。2002 年 McKemy 實驗室發現TRPM8 通道：溫度低于 26℃ 時會激活，告訴大腦冷。薄荷醇（menthol）這個分子恰好能在常溫下打開它。

所以你含薄荷糖時，嘴里溫度并沒下降，但大腦收到了冷信號——這是一個分子層面的冷錯覺。

芥末 = 共價反應

第三把鎖。芥末、山葵、辣根那種竄上腦門的沖鼻感，活性分子是異硫氰酸烯丙酯（AITC），靶點是 TRP 家族的另一個成員TRPA1。

2006 年 Hinman 團隊在 PNAS 上發現，AITC 作為親電試劑，會和TRPA1通道蛋白胞內 N 端的半胱氨酸殘基發生可逆的硫醇-邁克爾加成反應。該反應在生理緩沖液和細胞內環境中是高度動態且完全可逆的。在去除這些刺激后，加成物會解離，通道能夠順利閉合。

這也正是為什么芥末的沖感雖然上頭快，但只要停止咀嚼，刺激感會在短時間內隨唾液沖刷和呼吸氣流消散的原因 。

圖 5：辣椒素、異硫氰酸烯丙酯等分子結構對照

麻 = 觸覺錯覺

最特別的一種。花椒不辣、不痛、不涼，它"麻"。麻是一種像嘴里有微小電流或振動的感覺。

2008 年 David Julius 實驗室在 Nature Neuroscience 上解開了它：花椒里的活性分子羥基-α-山椒素（hydroxy-α-sanshool），靶點不是 TRP 家族，而是一類叫KCNK 雙孔鉀通道的蛋白質（具體是 TASK-1、TASK-3、TRESK 三種）。

這類通道平時讓神經元中的鉀離子持續向外流出，維持膜電位穩定。山椒素一來，把這些鉀通道阻斷，失去鉀外流通路的神經元開始持續去極化、自發放電。

更精彩的是2013 年倫敦大學學院 Hagura 團隊的一個實驗：他們把花椒提取物涂在受試者下唇，讓被試調節一個外部振動器的頻率直到匹配嘴里"麻"的感覺。12 個被試給出的頻率驚人地一致，約 50 赫茲。這恰好是 RA1 型（快速適應低閾值機械感受）神經纖維最敏感的振動頻段。

? 50 Hz 不是花椒分子的振動頻率，而是大腦被山椒素誘導出來的知覺頻率。山椒素阻斷了感覺神經元上的鉀通道，使本來負責傳遞振動信號的 RA1 觸覺纖維自發放電；大腦收到這些放電信號后，按字面意思解讀為"嘴里有 50 Hz 的振動"。

辣是痛、麻是觸覺誤報、涼是冷錯覺、芥末沖是共價反應，這四種"味"，舌頭上的五種味覺受體一個都沒參與。它們走的是三叉神經的體感通路，和舌頭嘗到的味根本不在同一個系統。

配圖 6：花椒

五、結語

吃飯這件事，從來不是嘴一個人的事。是舌頭上的五種基本味、鼻后嗅上皮上千種氣味分子的組合、加上痛溫觸三套體感系統，由大腦共同整合出來的綜合體驗。

主要參考文獻

1. Tu, Y. H. et al. (2018). Science 359(6379), 1047–1050.

2. Caterina, M. J. et al. (1997). Nature 389, 816–824.

3. McKemy, D. D. et al. (2002). Nature 416, 52–58.

4. Jordt, S. E. et al. (2004). Nature 427, 260–265.

5. Hinman, A. et al. (2006). PNAS 103(51), 19564–19568.

6. Bautista, D. M. et al. (2008). Nature Neuroscience 11, 772–779.

7. Hagura, N. et al. (2013). Proc. R. Soc. B 280, 20131680.

8. Small, D. M. et al. (2005). Neuron 47, 593–605.

9. Eriksson, N. et al. (2012). Flavour 1, 22.

10. Running, C. A. et al. (2015). Chemical Senses 40, 507–516.

11. Buck, L. & Axel, R. (1991). Cell 65, 175–187.

編輯：Meyare