我們吃的所有東西都含有化學物質。所有的食物都是由化學物質組成的，無論它們是在自然界中產生的還是在實驗室中產生的。這意味著我們聞到或嘗到的一切都是對化學物質的反應。

肉桂是一種香料，用于甜和咸的食物。

人工香料和天然香料都含有化學物質

如果人造香料和天然香料都含有化學物質，有什么區別?天然香料和人工香料的區別在于化學物質的來源。天然香料是由任何可以食用的東西制造出來的。

根據FDA的說法，“天然香料是精油、油樹脂、精華或提取物、蛋白質水解物、蒸餾物或任何烘焙、加熱或酶解的產品，其中含有從香料、水果或果汁、蔬菜或蔬菜汁、食用酵母、草藥、樹皮、芽、根、葉或類似的植物材料、肉、海鮮、家禽、雞蛋、乳制品或其發酵產品中提取的調味成分，它們在食物中的重要作用是調味，而不是營養。”

人造香料來自任何不能食用的東西。例如，從石油中提煉出制造調味品的化學物質。對于FDA來說，人造香料的定義是任何不符合天然香料定義的物質。

人工與自然

大多數時候，一種化學調味劑可以由天然或人工來源制成——產生的分子是相同的，但制作方法不同。那么，人工香料和天然香料，哪一種對你更“安全”或“更好”呢?答案可能不是你想的那樣。

由于天然香料的化學物質來自有機來源，它們可能攜帶更高的污染風險。這并不是說它降低了人們對天然香料的興趣，恰恰相反。預計對天然香料的需求將繼續增長。

所以，如果對天然香料的需求在增加，為什么還要使用人工香料呢?合成香料的成本通常低于從自然資源中發現和提取化學物質。

天然香料中的合成成分及人造香料中的天然香料

如果你在家做飯，很可能你有一個香料架，里面有10種、20種甚至50種不同的香草和香料。我知道我喜歡。

但加工食品的風味并不僅僅依賴于這些簡單的配料。“天然風味”是EWG食品評分中排名第四的最常見成分，該評分對8萬多種食品的營養程度、成分擔憂和加工擔憂進行了評分。

換句話說，在8萬種食物中，“天然風味”占據了超過五分之一，只有鹽、水和糖在食品標簽上被頻繁提及。

但“天然風味”到底是什么呢?天然香料真的比人工香料好嗎?麥當勞說它的“天然牛肉風味”來自小麥和牛奶，這一簡單的事實應該會讓你感到疑惑。

我總是偏愛自然的味道，因為我傾向于喜歡戶外、自然、非人造的東西和人。但我從來沒有任何可靠的信息來支持我的直覺。在深入研究了一些關于天然和人工香料的食品化學和食品工程著作后，我發現結果非常令人驚訝。

最重要的是:天然香料和人工香料并沒有什么不同。而這些“天然香料”實際上可能含有合成化學物質!你對“自然”這個詞的懷疑是對的——它經常被隨意地使用。我盡可能避免“合成”和“天然”口味，盡量減少加工食品的攝入。

為什么食物需要調香？

大量的科學工程和設計時間都花在了加工食品的香料制作上。這項專門的工作由500名專業調味師完成，他們負責美國幾乎所有食品加工中的大多數風味。

食物的味道在很大程度上是由食物中的揮發性化學物質決定的。賦予食物特定氣味的化學物質極其重要，因為嗅覺占味覺的80%至90%。在加工食品中，這種化學混合物被稱為“風味”。如果在清潔產品、香水或化妝品中發現了這種化學混合物，就會被稱為“香味”。兩者之間的差別很小，而且生產這些秘密混合物的公司往往完全相同。

一份食品中香料的成本大約在半便士左右，但加工食品是一個如此大的市場，調味也成為了一個大生意。據估計，香精香料行業的年銷售額為240億美元。它由幾家大的風味公司控制，尤其是奇華頓、芬美意、IFF和德之馨。

食品被調味以增加銷量，使令人垂涎的味道，使包裝食品嘗起來更新鮮，使加工食品的味道比同類天然食品更大膽，使味道短暫，使你吃更多。2011年，在接受《60分鐘》(60 Minutes)節目的莫利·塞弗(Morley Safer)采訪時，來自奇華頓的兩名味覺科學家表示，他們的目標之一就是讓食物上癮。

(奇華頓)斯特里奇:在我們說的水果口味中，我們希望一開始就有爆發力。最后的結尾可能不會停留太久，所以你想要更多。

(奇華頓)哈塞爾:你不會想要停留太久的，因為如果它停留了，你不會吃更多。

(60分鐘)賽弗:啊哈。所以我明白了，這將是一個快速修復。然后,

(奇華頓)哈塞爾:再來點。

(60分鐘)賽弗:然后吃更多。但這暗示了別的什么嗎?

(奇華頓)哈塞爾:沒錯。

(60分鐘)賽弗:這可以叫上癮嗎?

(奇華頓)哈塞爾:沒錯。

(60分鐘)賽弗:你想制造一種讓人上癮的味道?

(奇華頓)哈賽爾:這個主意不錯。

給食物調味還有其他原因。當食品經過巴氏殺菌以確保安全時，許多揮發性化學物質會蒸發或降解。為了讓像橙汁這樣的產品在巴氏殺菌后嘗起來新鮮，這些化學物質必須被恢復。它們欺騙你的味蕾和嗅覺感受器，讓你相信你喝的是新鮮的橙汁，而實際上橙汁可能已經很老了。

化學成分有什么不同?

香精是一種復雜的混合物，有時包含100多種化學物質。除了香料本身，這些混合物還含有其他功能的化學物質。溶劑、乳化劑、風味調節劑和防腐劑通常占混合物的80%至90%。

天然香料和人工香料的主要區別在于香料化學物質的來源。天然香料必須從植物或動物原料中提取人工香料是在實驗室合成的。這兩種口味的實際化學成分可能完全相同:單個分子的化學結構可能無法區分。

美國食品和藥物管理局(FDA)將天然香料定義為從動物或植物中提取的物質，而人工香料則不是。一種人造香料必須包含近700種FDA允許的、被列為“公認安全”的調味化學品或食品添加劑中的一種，或2000種其他化學品中的任何一種，這些化學品沒有受到FDA的直接監管，但得到了行業組織美國香料和提取物制造商協會(flavor and Extract Manufacturers Association of the United States)的批準。這些化學物質大多以天然香料的形式存在，或者可以從中提取。

從食品制造商的角度來看，天然香料和人工香料的區別往往取決于成本和消費者的偏好。天然香料幾乎總是比人造香料貴得多。盡管如此，食品制造商往往愿意為此買單，因為他們知道一些消費者更喜歡“天然”口味。

有趣的是，人造香料的化學混合物通常比“天然”香料更簡單。原因是人造香精所含的化學物質比天然香精少，天然香精可能是數百種化學物質的混合物。

但是這些人造香料安全嗎?香料行業認為，人工香料比天然香料要經過更嚴格的安全評估。事實是，對所有食品添加劑和風味添加劑的安全評估都沒有做到應有的徹底。

“天然”香精中的人工防腐劑和溶劑

風味混合物中的天然或人工乳化劑、溶劑和防腐劑被稱為“附帶添加劑”。這意味著制造商不必在食品標簽上標明它們的存在。食品制造商可以在其香料中使用乙醇等天然溶劑，但FDA也允許他們使用丙二醇等合成溶劑。從基因工程作物中提取的香料提取物和食品成分也可能被貼上“天然”的標簽，因為FDA還沒有完全定義“天然”一詞的含義。

矛盾的是，如果添加到食品中的天然香料不是為了強化已有的味道，而是為了增加新的味道，FDA要求它被貼上人造香料的標簽。例如，在普通松餅中添加天然藍莓香料，就需要將藍莓香料標注為“人工香料”。

香精里到底有什么？

以蘋果香精為例。它可以是相當復雜的，從一個蘋果品種到另一個。雖然溶劑、乳化劑和防腐劑占了主要成分，但提供獨特味道和氣味的是調味物質。芬納羅利的《風味成分手冊》列出了大量可以用來調配近似蘋果味道的化學物質。

當你在食品標簽上看到“香精”這個詞時，你根本不知道食物中添加了什么化學物質、載體溶劑或防腐劑。對于對不尋常的食物過敏的人(八種最常見的食物過敏原在用于調味料時必須注明)或那些限制飲食的人，這可能是一個嚴重的問題。EWG敦促更多地披露個人護理產品和清潔劑中含有隱藏在香水標簽上的秘密化學混合物。我們計劃為提高食品配料的透明度而發起運動。

那么“有機”天然香料呢?

對于“有機食品”，其天然風味必須不含合成溶劑、載體和人工防腐劑。根據某大型有機認證機構的天然香精問卷調查顯示，有機食品天然香精中不允許添加的添加劑包括丙二醇、脂肪酸聚甘油酯、單甘油酯和雙甘油酯、苯甲酸、聚山楂酸酯80、中鏈甘油三酯、BHT、BHA、三乙酸丁酯。在“用有機原料制作的食品”中，食品加工者有更大的余地使用合成萃取劑或載體溶劑。

EWG是如何給香精打分的

EWG花了很長時間思考是否應該對天然和人工香料進行不同的評分。最終，我們發現幾乎沒有什么依據來區分明顯的得分，于是決定給“天然”和“人工香料”同樣的分數，只有一個例外。我們給認證有機食品中發現的天然香料稍高的分數，因為這些要求在生產時不含合成溶劑、載體系統或防腐劑。

在EWG的食品評分數據庫中，所有含有通用術語“香料”的成分都被歸類為“低關注”的食品添加劑，因為它們沒有披露特定的香料化學物質和溶劑。

某些化學物質用于天然香料和人工香料，或單獨用于人工香料，在較高劑量時毒性很大。這些特定的化學物質并不會帶來更高的健康問題，因為成品食品中的濃度很低。

總的來說，數千種風味化學物質被添加到食品中，沒有經過FDA的監督，也沒有對現有的安全信息或使用的濃度進行審查。食品添加劑審查制度被打破。

我們EWG認為，食品公司應該全面披露其成分，不應該使用“味道”或“香味”等模糊的術語。人們有權知道他們的食物里有什么。我們認為，加工食品制造商不應該操縱口味來刺激人們對不健康食品的胃口，也不應該鼓勵人們吃得過多。

我要什么口味的?我打算盡可能多地使用我的香料架。

1、聯邦食品和藥物管理局(FDA)將天然香料定義為“精油、油樹脂、精華或提取物、蛋白質水解物、蒸餾物或任何烘焙、加熱或酶解的產品，其中含有香料、水果或果汁、蔬菜或蔬菜汁、食用酵母、藥草、樹皮、芽、根、葉或類似的植物材料、肉、海鮮、家禽、蛋、乳制品或其發酵產品中提取的調味成分。它們在食物中的重要作用是調味，而不是營養。”

2、這些香味混合物通常包括乙酸戊酯、丁酸戊酯、戊酸戊酯、丁酸乙酯、各種脂肪酸酯、乙酸乙酯、戊酸乙酯、異戊酸乙酯、天竺葵酸乙酯、香草醛、檸檬精油、檸檬醛、香茅醛、香葉醇、橙精油、天竺葵精油、乙醛C10、庚酸乙酯、乙醛、乙醛C14和C16、苯丙基乙酸酯、二甲基芐基羰基乙酸酯、甲酸芐酯、異丁酸苯乙酯、肉桂基異戊酸酯，八角精油，松香酯和苯甲醛，可能含有萜烯基異戊酸酯，異戊酸異丙酯，香葉基異戊酸酯，異戊酸芐酯，肉桂基甲酸酯，異戊酸異丙酯，戊酸丁酯，甲基烯丙基丁酸酯和潛在的合成成分環己酯，丁酸烯丙酯，環戊酸烯丙酯，異戊酸烯丙酯和環己酸環己酯。

天然香料與人造香料之辨

香精的定義

“風味”這個詞充斥在我們的日常詞匯中，讓我們聯想到吃以外豐富生動的體驗。即使在字面上，香料提取物制造商協會(FEMA)也將味道描述為“我們在吃食物或喝飲料時感受到的全部感覺。”味道包括物質的味道、氣味和我們感知到的任何物理特征。雖然食物本身確實含有調味物質，但90%的美國人在雜貨店購買的食品中也含有添加的香料。這些味道被用來放大或調節與產品現有質量相關的感官體驗。此外，它們也可能被用來讓健康而乏味的選擇(比如那些不含過量糖或反式脂肪的食物)更有吸引力。例如，調味劑可能會使低脂食品看起來油膩而像奶油，或為低鈉產品增加咸味。很明顯，味道對我們的味覺體驗有著巨大的影響，但它們是什么?它們從何而來?

所有的香料，包括食物中固有的香料，以及天然和人工香料添加劑，都是小的化學化合物或化合物的混合物(圖1)。雖然化學物質經常引起負面聯想，但重要的是要記住，我們的食物、我們的身體和我們周圍的世界的所有成分實際上都是化學物質。甚至像水(一氧化二氫)、蔗糖(蔗糖或α - d -吡喃葡萄糖-(1→2)- β - d -果糖呋喃苷)和小蘇打(碳酸氫鈉)都是化學化合物。事實上，調味物質的化學性質和結構正是它們在烹飪過程中相互作用的原因(想想那種獨特的燒烤味道)，它們與我們口中的味覺感受器結合在一起。

圖1:所有的調味劑，無論是天然的還是人工的，都是化合物。這些化合物的明確結構使它們能夠在烹飪過程中相互作用，并與我們口中的味覺受體結合，從而創造出獨特的味道。

FDA對天然香料的定義很寬泛，包括任何從天然來源分離出來的香料，如植物材料(水果，根，樹皮，草藥等)或動物產品(肉，乳制品等)。人工香料是指任何不被定義為天然的香料，即使它們與直接從自然中分離出來的香料具有完全相同的化學成分。口味來源的區別與它們是否安全、健康或美味無關。事實上，在受控的實驗室環境下生產的風味劑在每個階段都經過嚴格的質量控制，不需要漫長的、勞動力和資源密集型的提取過程，也不需要獲取天然稀有或難以培育的材料。因此，許多天然相同的人造香料實際上比它們的天然同族物純度更高，而且可能對環境損害更小。

這些人造香料是由一群被稱為風味學家或風味化學家的訓練有素的專業精英制作的，他們必須通過嚴格的7年學徒期(在大學教育之后)，然后才能獲得風味化學家協會的認證。據估計，全世界大約只有500名獲得認證的調味師。調味師根據消費者的口味喜好調配混合口味，同時遵循一套嚴格的安全和高效的指導方針。此外，由于香料制造商和香料生產公司被認為是原料制造商，他們必須遵守FDA和USDA為食品生產制定的所有相同的規則。

為了幫助這個過程，一個服務于香料提取物制造商協會(FEMA)的科學和醫學專家小組(代表的領域包括化學、毒理學、藥理學、醫學、病理學和統計學)編制了一份經過徹底審查的“公認安全(GRAS)”的香味化合物清單。FEMA專家小組與FDA、國際科學和監管機構以及科學文獻交流他們的發現和所有科學數據。香精公司不需要披露已經通過這一嚴格審查的香精成分的使用情況，但任何尚未進入名單的新香精物質，都需要經過嚴格的測試和批準，以證明其安全性，然后才能被納入消費品。

讓我們來考慮一些實際的香料化學案例吧!

香蘭素的夢想

香草是世界上最受歡迎的口味。香草不僅用于人們最喜歡的冰淇淋、糖果、蛋糕和餅干中，還能增強甜味和其他味道的感知能力(如巧克力、咖啡、水果和堅果)。

天然香蘭素是通過將香莢蘭豆浸泡在酒精中獲得的，以提供可用于烹飪和烘焙的香蘭素和其他次要成分的溶液。雖然在香草提取物中檢測到多達250種味道和香氣成分，但這些成分中的大多數在高溫下會被破壞，導致香草味道的復雜性在烘焙時降低。此外，香莢蘭豆只能從少數熱帶地區人工授粉的開花的香莢蘭中收獲，這使得它們成為寶貴的商品，尤其是考慮到全球對香草的巨大需求(每年超過16000噸)。為了滿足這一需求，像國際香料公司和奇華頓公司這樣的香料公司擁有完整的生產線，致力于開發天然香草提取物的高質量替代品。

其中一種替代品是海貍香提取物。海貍香是海貍肛腺和海貍囊的分泌物，海貍用它來標記自己的領地。海貍香提取物具有一種溫暖的，甜的氣味，可以作為許多乳制品和烘焙食品中香草提取物的替代品。經過嚴格的評估，海貍香及其提取物已在GRAS清單上獲得一席之地;然而，世界范圍內的消費量相對較低(每年大約只有300磅)。不過，有趣的是，由于海貍香是從動物身上提取出來的，它被認為是一種天然香料，而不是人工香料。

大部分香草替代品實際上都是天然的——從木漿中分離出來的愈木酚或木質素提取物中合成了數噸相同的香草醛和香草醛衍生物(圖2)。除了提供比天然香草提取物純度更高的便宜的香草醛來源外，這種合成還能生產出具有理想品質的香草醛衍生物，如增強風味和熱穩定性。例如，在香蘭素中添加一個額外的碳原子，可以得到乙基香蘭素，其香氣是香蘭素本身的2-4倍。由于這種令人滿意的特性和它在GRAS清單上的長期地位，自20世紀30年代以來，乙基香蘭素一直被用于一些香草調味品中。因此，在盲品測試中，品嘗者更喜歡用人造香草調味料(包括工業生產的香草素及其類似物)來制作甜點，比如必須在高溫下烘焙的餅干，因為高溫會導致天然香草提取物中的許多次要成分分解。

圖2:許多相關的化合物都可以用來制造香草味。A)從香草豆中提取香草素或從海貍的海貍囊中提取乙酰茴香醇以產生天然香草味具有挑戰性且成本高昂。B)幸運的是，這些化合物和其他更有味道或更強的化合物，如乙基香蘭素，可以通過化學合成更安全、更有效地生產。

讓我喜歡黃油

黃油醇厚、順滑的味道是消費者的另一個喜愛之處，它為烹飪粉末、醬汁、烘焙食品，當然還有爆米花增添了香味和深度。這種味道來自培養的黃油、酪乳和酸奶油等乳制品生產過程中產生的糖發酵副產品雙乙酰和乙偶姻。

雖然可以從這些以消費者為基礎的乳制品中分離出少量的這些化合物，但萃取效率很低限制了其實用性。相反，這些風味添加劑通常是在專門的培養上通過化學合成或工業發酵生產的，這種培養是為風味生產而優化的，但不是人們通常喜歡吃的那種培養物(圖3)。通過這種培養技術生產時，雙乙酰和乙偶姻被列為“天然黃油調味料”，但當它們通過受控的實驗室合成生產時，同樣的成分被列為“人造黃油調味料”。

圖3 雙乙酰和乙偶姻是造成黃油風味的主要化合物。A)這些化合物是糖發酵的副產品，可以通過工業規模培養細菌或酵母來生產“天然黃油風味”。B)同樣的化合物亦可被制成“人造黃油香精”，如果它們是由化學合成的。

你可能聽說過“爆米花工人的肺”的報道，其中一些肺部疾病的病例與在一些微波爆米花生產設施中吸入高濃度的雙乙酰有關。然而，雙乙酰和乙啶都是GRAS清單上的長期成員。一定要記住，任何東西的高劑量都是有毒的!例如，已經有許多與飲水過量有關的死亡案例(不是溺水，實際上只是喝得太多)。FDA和OSHA已經仔細調查了人們對霧化雙乙酰的擔憂，并制定了新的標準來限制職業環境中空氣中顆粒的暴露。此外，他們的報告重申，普通消費者接觸到的水平遠遠低于風險閾值。此外，攝入雙乙酰等調味劑會將這些物質送入胃(而不是肺)，而胃完全具備處理這些分子的條件。所以，去吧，有你的黃油(口味)，吃它!

一種你從未夢想過的味道

正如我們最喜歡的幾種經典風味說明的那樣，風味化學既是一門藝術，也是一門科學，致力于安全生產出強勁的、資源節約的天然和人工風味，讓您享受。然而，也許最令人興奮的是，我們有機會將已知的味道以新穎的方式結合起來，探索我們從未體驗過的味道。調香師尋求識別和填補“空白”，即消費者可能喜歡的味道品質的組合，但在市場上的產品中沒有體現。所以，下次當你嘗試像多汁水果?口香糖，新奇的果凍豆，或你最喜歡的運動飲料這樣的世界之外的東西時，記住在開發這些東西時所付出的愛的勞動。用威利·旺卡(Willy Wonka)的名言來說:“親愛的朋友們，發明是93%的汗水、6%的電力、4%的蒸發和2%的奶油糖果觸發的靈感。”

參考文獻：

[1] Scott Rackham. Chemicals- Smell, Taste, Structure. https://sensapure.com/chemicals-smell-taste-structure/. 2020-06-11.

[2] David Andrews. Synthetic ingredients in Natural Flavors and Natural Flavors in Artificial flavors. https://www.ewg.org/foodscores/content/natural-vs-artificial-flavors.

[3] C. Rose Kennedy. The Flavor Rundown: Natural vs. Artificial Flavors. https://sitn.hms.harvard.edu/flash/2015/the-flavor-rundown-natural-vs-artificial-flavors/. 2015-09-21.