图片来源：pixabay
撰文：约翰·麦奎德
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。
辣度指数（单位：史高维尔指标）
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。
图片来源：pixabay
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。）
本文摘自《品尝的科学》第七章《寻找天下第一辣》，该书由北京联合出版公司于2017年出版。本文经出版社授权首发，小标题为编者所加。
发表于 2017-6-21 03:35
收藏
分享