化学与生活

被污名化的鲜味分子——谷氨酸钠(Monosodium Glutamate,MSG)

作者:Sunny华

引言

中国拥有灿烂悠久的饮食文化,很早就衍生出诸如“礼乐文化始于食”和“民以食为天”的观念。此外,食材及加工方式的不同也导致中国各地菜肴差异巨大并逐渐演变成独具特色的菜系,其中最为人所熟知的莫过于“八大菜系”。中国菜尤为强调“色、香、味、意、形”俱佳,而其中“味”又可细分为“酸、甜、苦、咸、鲜”五种,随着调味品工业的不断发展和完善,中国菜的味道得到全方位提升[1]。众多调味品中,味精成分单一且物美价廉,曾是最受欢迎的鲜味剂,但也同时遭受了几乎最多的误解和污名化。

图1 味精(图片来源于网络)

味精:源于意外的发现

合理使用调味品能增加菜肴的色香味,促进食欲并增进人体健康,而味精正是其中典型代表——它能够显著提升菜肴的鲜味。所谓鲜味(Umami),主观上可描述为一种令人愉悦且回味绵长的类似于“肉”的味道,有意思的是,它其实源于生活中的一个意外发现。1907年,时任东京帝国大学(现东京大学)化学系的教授池田菊苗(Kikunae Ikeda)在海带鱼汤中意外品尝到了一种完全不同于“酸甜苦咸”的特殊味道,于是根据日文将其命名为“Umami”,这个名称后来也在英文中得以保留[2]。彼时,池田菊苗敏锐地意识到这种味道应当是由某种罕见的物质产生,随后他试图从汤汁原材料中将其发掘。

经过不懈努力,池田菊苗确定鲜味来源于某种谷氨酸盐,通过水提取和结晶的方法,他从海带中分离出谷氨酸,并随即研究了包括钠、钙、钾、铵和镁在内的多种谷氨酸盐的味觉特性。令人惊奇的是,上述谷氨酸盐除了金属离子本身带来的金属味道外,所有的盐均可以产生鲜味,因此谷氨酸离子才是鲜味的真正来源。其中,谷氨酸钠凭借溶解性好、味道佳和易结晶的良好特性脱颖而出,池田菊苗在1908年发明了其生产工艺并申请专利保护[3]。次年,“铃木兄弟”公司以“味之素(日语:味の素)”为商品名将其推入市场,一经推出便风靡全国,成为日本家喻户晓的调味品,池田菊苗也被冠以“味精之父”的美名。

图2 “味精之父”池田菊苗和“味之素”产品

味精的生产工艺

“味之素”在日本声名鹊起,不久便传入中国,为方便与日货进行区分遂更名为“味精”。然而,受限于生产成本,味精在当时较为昂贵,直到新的生产技术普及,味精才真正“飞入寻常百姓家”。味精的生产工艺大体分为三个阶段:(1)盐酸水解植物蛋白(1909~1962年);(2)丙烯腈化学合成(1962~1973年);(3)细菌发酵(1956~目前)。具体而言,最早的工业生产技术依赖于通过盐酸处理植物蛋白破坏其中的肽键,然后从中提取谷氨酸与碱中和后即得谷氨酸钠,但该方法的产能过低,远远无法满足实际需求[4]。因此,化学合成和细菌发酵的生产工艺应运而生,其中细菌发酵工艺和酒、醋和酸乳的生产类似。

值得一提的是,化学合成的方法其实得益于20世纪50年代利用丙烯腈为单体生产聚合物工业的迅猛发展。向丙烯腈中引入“合成气”(H2/CO (v/v) = 2/1)即可通过氢甲酰化过程制得ꞵ-氰基丙醛,随后该中间体与NH4CN作用(Strecker合成法)得到2-氨基戊二腈,进一步水解即可制得谷氨酸。需要指出的是,上述方法制得的谷氨酸并非光学纯的异构体,还需经过选择性结晶对外消旋体进行拆分,拆分后的L-谷氨酸中和后就得到了高纯度的L-谷氨酸钠[5]

图3 味精的化学合成工艺示意图

味精的食用安全性

谷氨酸是构成天然蛋白质的20种氨基酸之一,同时还是动物体内中枢神经系统的一种重要的兴奋性神经递质。味精的主要成分是其钠盐,不仅具有提味增鲜的功能,在人体内还可转化为谷氨酸参与重要的生理活动,因此味精还具有一定的“营养品”功效。然而,由于某些媒体和错误科学报道的误导,大众对味精和含有味精成分的食品及调味剂的安全性产生质疑,味精这个风靡一时的调味剂也遭到了前所未有的污名化。

图4 国外餐馆宣传“无味精添加(No MSG)”的招牌

对于味精食用安全性的争议最早可追溯到1968 年,当时有位美籍华裔医生在顶级医学期刊《新英格兰医学杂志》上发文表示自己在中餐馆吃过饭后出现头疼、心悸、四肢发麻、浑身无力的现象,他怀疑这是因为食物中添加了味精的原因。此后,媒体针对此事大肆渲染并逐渐衍生出新的医学名词——“中餐馆综合症(Chinese Restaurant Syndrome)”[6],这一消息对味精行业无疑是当头一棒,许多企业从此一蹶不振并无奈淡出市场。令人欣慰的是,越来越多的研究表明味精是一种安全可靠的食品添加剂,包括世界卫生组织(WHO)、美国食品药品监督管理局(FDA)和欧盟食品科学委员会(SCF)等在内的多个知名机构均支持上述观点[7]。更为重要的是,传闻中的“中餐馆综合症”或“味精症候群”后来也被证实属于伪科学。

味精的合理使用

味精作为调味品的安全使用时间已超过百年,虽然国内外有关食品添加剂安全的机构一致认为它是一种安全可靠的调味剂,但这必须建立在合理适量的使用基础上。具体而言,味精的最适宜浓度为0.2%~0.5%,最适溶解温度为70°C~90°C。因此烹饪过程中,味精不可使用过多,否则不但无法达到提鲜效果,还会降低其口感;更为重要的是,味精中的钠离子若过量食用也会引发心脑血管疾病,因此需要控制这类高钠调味料的用量。

针对其适宜烹饪温度,味精应当在菜肴即将出锅时再加入,否则温度过高(120°C以上或100°C下长时间加热)会导致味精失去结晶水而变成无水谷氨酸钠,同时有部分无水谷氨酸钠会进一步发生分子内脱水,生成焦谷氨酸钠(Sodium L-Pyroglutamate)不仅使味精失去鲜味,并且还会对人体产生潜在危害[8]

图4 谷氨酸钠高温脱水生成焦谷氨酸钠

结束语

自从1908年问世以来,味精作为一种营养美味且安全可靠的增鲜调味品极大改善和提高了食物风味,但由于过去错误的认知和误导,味精遭受很多“不白之冤”,这种旷日持久的“污名化”甚至直到今天都未能消散,相信不久的将来,越来越多的人会为其正名。日常烹饪过程中,我们也应该对味精的提鲜机制及影响因素有一定了解,只有科学使用味精才能在最大限度发挥味精提鲜作用的同时充分发挥其营养保健作用。

参考文献

  • [1] 姚伟钧, 罗秋雨. 二十一世纪中国饮食文化史研究的新发展. 浙江学刊, 2015(01): 216–224.
  • [2] 网页资料:Kikunae Ikeda (Discoverer of “Umami”)
  • [3] Yamaguchi, S.; Ninomiya, K. What is umami? Food ReV. Int. 1998, 14, 123–138.
  • doi: 10.1080/87559129809541155.
  • [4] Sano, C. History of glutamate production. Am. J. Clin. Nutr. 2009, 90, 728S–732S.
  • doi: 10.3945/ajcn.2009.27462F
  • [5] Safonova, E. N.; Belikov, V. M. Advances in the Synthesis and Manufacture of α-Aminoacids. Russ. Chem. Rev. 1974, 43, 745–763. doi: 10.1070/RC1974v043n09ABEH001852
  • [6] 邓雪甜, 林泽芸, 陈超伦, 王萌, 杨蓉, 张恒, 赵军龙. 鲜味之源——谷氨酸钠.大学化学2019, 34(08):115–117.
  • [7] Walker, R.; Lupien, J. R. The Safety Evaluation of Monosodium Glutamate. J. Nutr. 2000, 130, 1049S–1052S. doi: 10.1093/jn/130.4.1049S
  • [8] 程小华, 陈明之. 味精的合理使用. 中国酿造2010, 216(03): 13–15.

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