Многие любят острое — от легкой пикантности до ощущения
настоящего «пожара» во рту. Это чувство, когда еда словно обжигает, знакомо
каждому. Но почему такие продукты, как перец или имбирь, вызывают столь сильные
«горячие» ощущения, хотя их температура совсем невысока? Причина такого
ощущения, которое организм воспринимает как жар при отсутствии физического
нагрева, кроется в особых химических соединениях. Анализ их воздействия на наши
рецепторы раскрывает удивительное взаимодействие химии и биологии, стоящее за
этим ярким вкусовым переживанием.
Биохимическая основа жжения
Основным соединением, ответственным за жгучесть плодов перца
рода Capsicum, является капсаицин (C18H27NO3). По химической структуре это
ванилиламид 8-метил-6-ноненовой кислоты, относящийся к классу алкалоидов —
природных органических соединений, содержащих азот и часто встречающихся в
растениях. В чистом виде капсаицин представляет собой белое кристаллическое
вещество, не обладающее собственным вкусом или запахом. Его физико-химические
свойства, такие как низкая растворимость в воде и хорошая растворимость в
липидах и спиртах, объясняют неэффективность воды для нейтрализации жжения и
относительную эффективность жирных и спиртосодержащих жидкостей. Исторически
капсаицин был впервые выделен в неочищенном виде в 1816 году, а в
кристаллической форме — в 1876 году.
Механизм действия капсаицина связан с его специфическим
взаимодействием с рецепторами в нервной системе. При контакте со слизистыми
оболочками (полость рта, глаза, носоглотка) или кожей молекулы капсаицина
избирательно связываются с ваниллоидными рецепторами подтипа 1 (TRPV1). Эти
рецепторы выполняют функцию термоноцицепторов, реагируя на повышение
температуры (выше порога ~43 °C), низкий pH или определенные химические
вещества. Капсаицин является агонистом TRPV1, активируя его при температурах
значительно ниже болевого порога. Активация рецептора приводит к генерации
нервного импульса, который передается в мозг и интерпретируется как ощущение
тепла или жжения. Исследования механизма активации TRPV1, в том числе
капсаицином, были отмечены Нобелевской премией по физиологии и медицине в 2021
году, подчеркивая значение этих рецепторов в системе восприятия боли и
температуры.
История стручкового перца
Название «капсаицин» непосредственно связано с ботаническим
названием рода Capsicum, к которому принадлежит стручковый перец (Capsicum
annuum). Этот род включает множество видов и сортов, различающихся
морфологически и по содержанию капсаицина. Важно провести различие между
стручковым перцем (Capsicum spp.) и черным перцем (Piper nigrum), который
относится к совершенно другому семейству растений и содержит другое жгучее
соединение — пиперин. Термин «чили», широко используемый для острого
стручкового перца, имеет происхождение от ацтекского слова «chilli»,
означавшего «красный», и не связан с названием страны Чили.
Географическим центром происхождения стручкового перца
считается тропическая Центральная Америка. Археологические данные, включая
находки в древних захоронениях, подтверждают длительную историю его
культивирования коренным населением региона. Первые сведения о перце достигли
Европы после экспедиций Колумба в конце XV века. После этого стручковый перец
был интродуцирован в различные регионы мира, получив широкое распространение в
тропическом и субтропическом климате. В настоящее время крупнейшими
производителями являются страны Азии, в частности Индия и Таиланд, где острый
перец является неотъемлемым элементом кулинарных традиций.
Измерение остроты: шкала Сковилла
Количественную оценку интенсивности остроты стручкового
перца впервые предложил американский химик Уилбур Сковилл, разработав в 1912
году специализированную шкалу. Интенсивность по этой системе измеряется в так
называемых единицах Сковилла (SHU). Изначальный подход к измерению заключался в
проведении органолептических тестов: экстракт из перца постепенно растворяли в
подслащенной воде. Процесс повторяли до тех пор, пока группа отобранных
дегустаторов переставала воспринимать ощущение жжения. Степень растворения, при
которой острота становилась неощутимой, фиксировали как значение в SHU.
Например, для чистого капсаицина это значение составляет 16 миллионов единиц,
что подразумевает необходимость развести один объем вещества в 16 миллионах
объемов воды для полного исчезновения жгучести.
Несмотря на широкое признание и применение системы Сковилла,
ее первоначальный вариант имел недостатки, проистекающие из субъективности
человеческого восприятия и вариабельности индивидуальной чувствительности
дегустаторов. В современной аналитической практике для точного установления
концентрации капсаициноидов применяют инструментальные физико-химические
методы, например, высокоэффективную жидкостную хроматографию. Эти методы
позволяют получать объективные и хорошо воспроизводимые результаты. Тем не менее,
эта система сохраняет свою популярность как простой и понятный инструмент для
сопоставления относительной остроты различных сортов перца и продуктов,
изготовленных на их основе.
От мягкого до экстремального
Разработанная Сковиллом шкала наглядно демонстрирует широкий
диапазон жгучести перцев. Отправная точка, соответствующая полному отсутствию
капсаицина, присвоена таким разновидностям, как привычный нам сладкий или
«болгарский» перец. Умеренную пикантность демонстрируют, например, соус Табаско
(оценивается в 2500-5000 единиц SHU) и плоды перца халапеньо (5000-8000
единиц). Некоторые сорта средней остроты, включая кайенский перец или отдельные
вариации халапеньо, могут достигать десятков тысяч SHU. К категории
высокоострых относят хабанеро (до 350 000 единиц SHU) и пири-пири (до 175 000
единиц SHU). Экстремально острые виды, такие как перец-привидение (Bhut
Jolokia), чья острота приближается к 1 миллиону единиц SHU, вызывают выраженные
болевые ощущения и находят применение не только в кулинарии, но и в качестве
компонентов несмертельных раздражающих веществ. Под раздражающими веществами
(ирритантами) понимают соединения, способные вызывать сильное, но
кратковременное раздражение слизистых оболочек или кожи, применяемые, в
частности, для самообороны, контроля скоплений людей или в служебных операциях
с целью временной нейтрализации, а не физического устранения.
Современные селекционные достижения позволили создать сорта
с беспрецедентно высоким содержанием капсаициноидов. К ним относятся Скорпион
Тринидада (до 2 миллионов единиц SHU), Каролинский Жнец (до 2.3 миллиона единиц
SHU) и Перец Икс — актуальный рекордсмен с показателем около 2.7 миллиона
единиц SHU. Употребление плодов этих сортов может спровоцировать чрезвычайно
сильные физиологические реакции, что требует исключительной осторожности. При
их обработке необходимо использовать защитное снаряжение. Соединения,
экстрагируемые из этих перцев, используются при создании специализированных
химических агентов, в том числе слезоточивого газа, что подчеркивает их
выраженное ирритантное действие.
Другие жгучие соединения
Помимо капсаицина, остроту пищевым продуктам могут придавать
и другие химические соединения, активирующие иные или схожие рецепторные пути,
создавая при этом специфический характер жжения.
Гингерол (C12H26O4) — основное жгучее соединение,
содержащееся в корневище имбиря (Zingiber officinale). Чистый гингерол обладает
значительной жгучестью (около 60 000 SHU), но его концентрация в свежем имбире
(1-3%) обусловливает умеренный уровень остроты самого корневища
(соответствующий 600-1800 SHU). Термическая обработка имбиря приводит к
превращению гингерола в зингерон, который менее жгуч, но имеет более выраженный
сладковато-пряный аромат. При сушке гингерол дегидратируется до шогаолов,
которые обладают примерно вдвое большей жгучестью, чем исходный гингерол. Этим
объясняется различия в остроте между свежим и сушеным имбирем.
Пиперин (C17H19N03) — алкалоид, ответственный за остроту
плодов растений рода Piper, включая черный, белый и зеленый перец (Piper
nigrum). Его концентрация в плодах может достигать 9%. Пиперин придает черному
перцу характерный вкус и проникающее ощущение жжения. Чистый пиперин
оценивается примерно в 100 000 SHU. Черный перец является одной из наиболее распространенных
специй в мировой кулинарии. Ощущение жжения от капсаицинового отличается, часто
описывается как более «электрическое» или быстро затухающее.
Рекордсмены среди природных веществ
Если капсаицин с его 16 миллионами SHU представляет собой
вершину жгучести в привычных нам продуктах, то в природе существуют соединения
с несравнимо более высокими показателями. В соках растений рода Молочай
(Euphorbia) обнаружены соединения, чья жгучесть превосходит капсаициноиды на
порядки.
Тиниатоксин (C36H38O8), выделенный из молочая Пуассона
(Euphorbia poissonii), имеет жгучесть около 5.3 миллиарда SHU. Но абсолютным
рекордсменом является Резинифератоксин (C37H40O6) из молочая смолоносного
(Euphorbia resinifera) — его жгучесть достигает 16 миллиардов SHU — это в
тысячу раз выше, чем у чистого капсаицина. Оба соединения высокотоксичны и
вызывают сильные химические ожоги. В биологической среде эти вещества выполняют
функцию защиты растений от поедания животными.
Заключение
Феномен жжения и разнообразие вызывающих его соединений
демонстрируют сложность нашего сенсорного восприятия и многогранность природы.
От базовой роли специй в кулинарии до глубокого понимания молекулярных
механизмов боли, исследование остроты охватывает широкий спектр научных и
практических областей. Различные химические структуры — от капсаицина перцев до
гингерола имбиря и токсинов молочая — активируют различные сигнальные пути,
формируя уникальные нюансы ощущений. Понимание этой биохимической
многогранности не только обогащает наши знания о физиологии вкуса и боли, но и
открывает возможности для использования этих соединений в медицине,
фармакологии, пищевой промышленности и других областях, подтверждая, что даже
такое простое на первый взгляд ощущение, как «острота», основано на сложнейших
биологических и химических процессах.
Изображение в превью: