介紹

L-谷氨酸一鈉（Monosodium glutamate, MSG，食品添加劑編號(hào) E621）是由谷氨酸與鈉離子結(jié)合形成的鈉鹽，作為全球應(yīng)用最廣泛的鮮味增強(qiáng)劑，它不僅存在于番茄、奶酪、海帶等天然食物中，更被大量添加到加工食品、快餐與餐飲菜品中。

圖一 L-谷氨酸一鈉

生產(chǎn)發(fā)展

1908 年，池田菊苗教授發(fā)現(xiàn)海帶湯的鮮味來源于L-谷氨酸一鈉。早期的生產(chǎn)工藝采用小麥面筋等植物蛋白水解法，每生產(chǎn) 1 噸產(chǎn)品需要消耗 30 噸小麥，效率極低且成本高昂。1956 年，日本協(xié)和發(fā)酵公司研發(fā)出利用谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵糖蜜生產(chǎn)谷氨酸的技術(shù)，使生產(chǎn)成本大幅下降，產(chǎn)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。1957 年，美國(guó)也引入了發(fā)酵法生產(chǎn)工藝，通過基因改造的細(xì)菌分泌谷氨酸，進(jìn)一步提升了生產(chǎn)效率。如今，微生物發(fā)酵法已成為全球L-谷氨酸一鈉生產(chǎn)的主流工藝，以玉米淀粉、糖蜜等為原料，經(jīng)過發(fā)酵、提取、精制等步驟，得到高純度的L-谷氨酸一鈉。這種工藝不僅成本低廉，而且產(chǎn)品純度可達(dá) 99% 以上，滿足了食品工業(yè)的大規(guī)模需求。

全球生產(chǎn)與消費(fèi)

根據(jù) 2014 年的行業(yè)報(bào)告，亞洲占據(jù)了全球 94% 的L-谷氨酸一鈉生產(chǎn)能力，其中中國(guó)是最大的生產(chǎn)國(guó)、消費(fèi)國(guó)與出口國(guó)，分別占全球的 65%、55% 與 44%。印度尼西亞、泰國(guó)、越南等東南亞國(guó)家也是重要的生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)。相比之下，歐洲、北美與非洲的消費(fèi)量較低，分別僅占全球的 3%、2% 與 4%。不同地區(qū)的消費(fèi)差異與飲食文化密切相關(guān)。在東亞與東南亞，L-谷氨酸一鈉是家庭烹飪與餐飲行業(yè)的常用調(diào)味品，人均日攝入量約為 1.2-1.7 克；而在歐洲與北美，L-谷氨酸一鈉主要用于加工食品，人均日攝入量?jī)H為 0.3-0.5 克。

應(yīng)用

L-谷氨酸一鈉能增強(qiáng)食物的鮮味，掩蓋苦味與異味，使食物口感更豐富；少量添加量可顯著提升食物的風(fēng)味，從而減少食鹽與油脂的使用量。由于鈉含量?jī)H為食鹽的三分之一，用其替代部分食鹽有助于降低鈉攝入；對(duì)于食欲不振的患者，它能提升食物的適口性，幫助其恢復(fù)正常飲食。

體內(nèi)代謝機(jī)制

谷氨酸是人體必需的非必需氨基酸，不僅是蛋白質(zhì)的組成部分，更是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最重要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)。人體攝入的L-谷氨酸一鈉在胃中迅速解離為谷氨酸根離子與鈉離子。正常飲食條件下，95% 以上的膳食谷氨酸會(huì)在腸道內(nèi)被代謝，僅有極少量進(jìn)入血液循環(huán)。腸道上皮細(xì)胞通過 EAAC-1、GLT-1、GLAST-1 等轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白吸收谷氨酸，其中 EAAC-1 主要分布在小腸，是谷氨酸吸收的主要載體。

進(jìn)入腸道上皮細(xì)胞后，谷氨酸在轉(zhuǎn)氨酶與谷氨酸脫氫酶的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)氨基作用，生成 α- 酮戊二酸，進(jìn)入三羧酸循環(huán)氧化分解，為細(xì)胞提供能量。未被氧化的谷氨酸則轉(zhuǎn)化為谷氨酰胺、丙氨酸、天冬氨酸等氨基酸，進(jìn)入門靜脈循環(huán)。這一代謝過程非常高效，即使攝入高劑量的L-谷氨酸一鈉，血液中的谷氨酸濃度也只會(huì)短暫升高，很快恢復(fù)到正常水平。

圖二 代謝周期

潛在毒性

肥胖與糖尿病誘導(dǎo)

新生動(dòng)物注射L-谷氨酸一鈉會(huì)導(dǎo)致下丘腦損傷，進(jìn)而引發(fā)肥胖與糖尿病。其機(jī)制在于，L-谷氨酸一鈉會(huì)破壞下丘腦的弓狀核與腹內(nèi)側(cè)核，這些區(qū)域是調(diào)節(jié)食欲與能量代謝的中樞。下丘腦損傷會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)激素分泌減少、食欲亢進(jìn)、能量消耗降低，最終引起脂肪過度堆積與代謝紊亂。

肝毒性與氧化應(yīng)激

肝臟是人體的主要解毒器官，也是L-谷氨酸一鈉毒性作用的重要靶點(diǎn)。給大鼠連續(xù) 10 天灌胃 0.6 mg/g 體重的L-谷氨酸一鈉，會(huì)導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物（MDA）含量顯著升高，谷胱甘肽（GSH）含量下降，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）等抗氧化酶活性異常升高，表明肝臟發(fā)生了嚴(yán)重的氧化應(yīng)激損傷。同時(shí)，血清中谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）、γ- 谷氨酰轉(zhuǎn)移酶（GGT）等肝損傷標(biāo)志物水平顯著升高，總蛋白與白蛋白含量下降，說明L-谷氨酸一鈉會(huì)損害肝細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能，導(dǎo)致肝功能異常。

神經(jīng)毒性

給新生大鼠皮下注射L-谷氨酸一鈉的溶液，會(huì)引起大腦谷氨酸受體過度激活，出現(xiàn)尖叫、尾巴僵硬、抽搐等神經(jīng)癥狀。成年后，這些大鼠的海馬體 CA1 區(qū)神經(jīng)元出現(xiàn) 11.5% 的退化，樹突棘密度與形態(tài)發(fā)生明顯改變，導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶能力下降。給 5 周齡大鼠口服或皮下注射L-谷氨酸一鈉，會(huì)導(dǎo)致海馬體中環(huán)磷酸腺苷（cAMP）水平降低 43%，凋亡相關(guān)蛋白 Fas 配體表達(dá)升高兩倍，激活神經(jīng)退行性變通路。此外，高劑量L-谷氨酸一鈉還會(huì)導(dǎo)致小腦皮質(zhì)浦肯野細(xì)胞變性壞死，影響運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)功能。

遺傳毒性

多項(xiàng)研究表明L-谷氨酸一鈉具有潛在的遺傳毒性。給大鼠腹腔注射 4 mg/g 體重的L-谷氨酸一鈉，會(huì)導(dǎo)致肝臟、大腦、腎臟等器官的 MDA 含量升高，GSH 含量下降，同時(shí)骨髓細(xì)胞中微核形成率顯著增加，說明L-谷氨酸一鈉通過氧化應(yīng)激介導(dǎo)了 DNA 損傷。此外，它還會(huì)誘導(dǎo)大鼠胸腺細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致胸腺萎縮，影響免疫系統(tǒng)功能。

人體臨床研究

空腹服用大劑量L-谷氨酸一鈉（3 克以上）時(shí)，部分受試者會(huì)出現(xiàn)頭痛、肌肉緊張、麻木等癥狀，但這些癥狀的發(fā)生率與嚴(yán)重程度與安慰劑組無顯著差異。當(dāng)L-谷氨酸一鈉與食物同服時(shí)，這些癥狀幾乎完全消失。這些癥狀多為輕微、短暫的不適，無嚴(yán)重健康后果。人體正常飲食攝入的L-谷氨酸一鈉，大部分在腸道內(nèi)被代謝，不會(huì)導(dǎo)致血液中谷氨酸濃度顯著升高，也難以通過血腦屏障對(duì)肝臟與大腦造成損傷。僅有少數(shù)病例報(bào)告顯示，極少數(shù)對(duì)L-谷氨酸一鈉敏感的人群，在攝入大劑量L-谷氨酸一鈉后可能出現(xiàn)肝功能異?；蛏窠?jīng)系統(tǒng)癥狀[1]。

參考文獻(xiàn)

[1]Kazmi Z ,Fatima I ,Perveen S , et al.Monosodium glutamate: Review on clinical reports[J].International Journal of Food Properties,2017,201807-1815.DOI:10.1080/10942912.2017.1295260.