好吃的必須要色香味俱全。關於「色」和「味」的調配，我們之前的文章已經介紹過很多了。我們這一篇文章主要來說說「香」的部分。這也是食品添加劑中最複雜，最具挑戰性的一個部分——食用香精。
為什麼說食用香精是食品添加劑中最複雜的部分呢？我們先要明白，人是怎麼聞到氣味的。
1.嗅覺是怎麼產生的？
大自然中的一切氣味，無論是好聞的，還是難聞的，其實都來源於一些小分子的「氣味物質」，它們飄散在空氣中，經由我們的呼吸，帶入鼻腔中，在鼻腔頂部，有一個神奇的地方叫做「嗅黏膜」，黏膜上面密密麻麻地分布著不計其數的嗅覺感受器。
目前科學研究發現，這些嗅覺感受器有上千種之多！正是這些嗅覺感受器，讓我們聞到了各種各樣的氣味。
嗅覺產生的生理機制
你可能會問，既然嗅覺感受器有上千種，那人類能聞到的氣味總共就有上千種嗎？
錯了，人類能聞到的所有氣味，遠遠不止上千種，按照最少的估計，也是在「幾億種」這個數量級！
因為某一種氣味，並不是同一種類型的分子提供的，而是各種各樣的氣味分子，按照不同的比例，組合在一起，同時刺激了很多嗅覺感受器。經過我們大腦的加工以後，才形成了嗅覺，被我們感受到。
舉一個最簡單的例子，蘋果的香味就來源於250種以上的有機小分子。這些有機小分子大多數是各種各樣的醛類、酮類、酯類等。它們以一定的比例組合起來，用不同的強度分別刺激了你鼻子裡對應的幾百種不同的嗅覺感受器，產生了複雜的神經衝動電信號，傳到大腦裡，大腦經過分析以後告訴你的意識：是蘋果味的！
圖片來源：視覺中國
這，就是嗅覺的複雜程度。
所以，目前人類的科學還不足以覆蓋到嗅覺的每一個細節。關於嗅覺，還有大量未知領域等著我們去探索。
人類嗅覺的敏感度是超乎大部分人想像的，比如說，一升空氣中只要存在百億分之一毫克的麝香分子，就已經足以讓人聞到了。這甚至足以比肩目前最尖端的檢測儀器。而很多種味道，在不同的濃度下，人們聞起來會有很大差別。比如麝香在高濃度下就不是香味，而是臭味了。
2.香精是怎樣煉成的？
早在14世紀的時候，阿拉伯人就開始經營香料業，他們發明了蒸餾法，從花、果實中提取植物精油。這其實就是最早的香精。
隨後在法國，香水第一次被發明出來，迅速佔領了時尚市場。「調香師」這個職業開始出現。
在工業化之前，調香師每天接觸到的都是各種各樣的天然精油。他們通過調整各個精油的比例來實現調香。而具體添加多少，就是純靠經驗聞出來的了。所以，在那時，想成為一名優秀的調香師，你得擁有極其敏銳的嗅覺，以及非常豐富的調香經驗。
舊時的調香師工作檯
現代，隨著化學分析技術的發展，分析某種東西裡面的風味物質組成，成了調香師必備的基本功。
目前，想成為一名合格的食品香精調香師，你首先得精通化學，然後需要熟悉高效液相色譜儀、氣相色譜儀、質譜儀等設備的運行和維護，以及如何對結果進行分析。
此外，你還需要非常強大的記憶力，因為你需要記住上千種化學物質的結構式、名稱，以及它們各是什麼味道的。現在的調香師，更像是一個化學家。
所以，目前的調香師需要更加艱難的培訓，這往往要耗費幾年，甚至十幾年的時間。
和其他各種類型的食品添加劑一樣，目前的香精也分為天然香精和合成香精兩大類。天然香精就是從香料中直接提取出來的香味物質。至於提取方法有很多種，比如，用某種溶劑萃取，加熱蒸餾，等等。
而合成香精則是直接把那些化學合成的氣味物質，以一定比例摻在一起，再溶解到某種溶劑中製作而成的。目前大部分的香精都是合成香精。
當然，也有那種既包含天然香精，有包含那些化學合成的氣味物質的香精。這種香精被稱作複合香精，目前也是比較主流的香精類別。
3.為什麼香精的味道「不自然」？
大部分人一提到「香精」，總會覺得它的味道「不自然」，大部分人都能分辨出添加香精的果味飲料和真正的果汁之間的區別。為什麼香精總是不能還原出食材的原味呢？
其實，也不是所有的香精都「不自然」。想回答這個問題，還是要回到化學成分的角度去考慮。
其實有些香精，比如說香草香精、檸檬香精等，很容易就能模仿得很像。這是因為這些食物的氣味被少數幾種化學物質主導了。
我們來舉個例子：香草的揮發性氣味物質裡，「香蘭素」這種物質佔了90%多。這就造成了，只要一聞到香蘭素，你的大腦就會告訴你：這是香草。所以直接使用人工合成的香蘭素，就已經是濃烈、自然的香草氣味了。香蘭素是人類合成的第一種合成香精。
香蘭素（Vanillin）的結構式
與此相似，檸檬等柑橘類水果的揮發性氣味物質裡，「檸檬烯」也佔了絕大部分的比重。於是，調香師只要用檸檬烯作為主要氣味物質，再添加一些其他的成分，就很容易模仿出很相似，很自然的檸檬風味。
檸檬烯（圖片來源：http://www.jingoil.org）
但世界上大部分的氣味，比如蘋果、梨子、香蕉等等，都沒有那麼幸運。因為它們都是由幾百種不同的氣味物質組成的，但每種都只佔一點，並沒有哪幾種物質是「絕對主導」的地位。這該怎麼辦呢？
我們確實可以把這幾百種風味物質，按照天然的比例全加進去，這樣我們從理論上可以得到和天然蘋果完全一致的香味。但這只是理論上。如果想實現起來，會遇到不小的阻礙。
最大的阻礙就是成本。想像一下，一個配方就有幾十頁，工廠每批次稱料、投料都是好幾百種東西，但每種東西只有微量。那畫面簡直太美，根本不敢看。不僅經濟成本上極其不划算，而且從時間成本上看，也耗費不起。
還有一個阻礙就是法規限制。
目前對於香精，和其他添加劑一樣，也是採用「白名單」的。目前我國批准使用的食品添加劑有2352種之多，但別的那些添加劑種類，比如防腐劑、抗氧化劑、增稠劑、增味劑那些，加起來一共才314種。而光是香精就佔到了1870種，從食品添加劑的種類看，香精才是當之無愧的王者。
但是，對於調香師來說，他們是在戴著鐐銬跳舞——種類還是太少了！只有這1870種氣味物質，是「合法」的選擇。如果某種味道中，分析出了這1870種之外的東西，這些氣味物質就不能添加到香精裡面。
還有一個阻礙，就是這些氣味分子本身的性質。比如，有的分子是油溶性的，有的是水溶性的；有的揮發快，有的揮發慢。如果這些都放在一起，它們香味釋放的速度也很難達到跟蘋果天然的狀態完全一致。這樣在香味上也會存在差別。
所以，目前大部分的合成香精，都不可能把香味模仿得「面面俱到」，而只是抓住了一個氣味的「輪廓」，或是特意去突出某種特別的風味。至於那些有差異的部分，則只能寄希望於通過食物本身的加工來彌補了。
如果還彌補不了的話，那最終呈現在消費者面前的，就是這種「不自然」的味道了。但，這是目前食品工業的局限，也沒有什麼好辦法。
除了合成香精，其實天然香精也「不自然」。這是因為不管是哪種提取方法，都不可能把所有的風味物質都按照「原比例」精確提取出來，任何提取方法都會存在損耗，有些提取方法則會引入新的氣味（比如化學溶劑的氣味等）。所以，很多天然香精，聞起來也「不自然」。
好在隨著食品工業的發展，各家香精公司分別推出了自己的「獨家黑科技」，目前的香精，其實是朝著「越來越像」的道路發展的。也許在不遠的將來，各種香精可能就跟天然風味物質相差無幾了。
4.香精都有哪些應用？
目前市場上，有很多飲料都是純靠香精調製出來的風味。最有代表性的就是各種碳酸飲料啦。比如，可樂，雪碧，七喜，芬達等等，它們的香味都是用香精調製成的。
但大部分人應該都會比較喜歡那些用天然原料做成的飲料。其實這個非常好鑑別，從產品名稱就能看出來。
一般如果產品名稱中有「味」這個字的，就是完全靠香精調出來的風味飲料。比如說，如果一瓶飲料上面的產品名稱叫做「蘋果味飲料」，那它就是完全用香精調成的。如果產品名稱是「蘋果汁飲料」或者「蘋果飲料」，那它裡面不僅添加香精，也添加了一些真正的蘋果汁。如果產品名稱就叫「蘋果汁」的話，那它就是100%的純果汁啦。
但是，大部分香精，並不是用來完全代替天然原料的。香精加在食品中，很多情況下是起到一種「錦上添花」的作用。有的時候，只用天然原料做成的食品，味道還不夠香濃，或者不夠平衡。在這時候，加上一點香精，整體的味道會立馬得到改觀。這才是香精最主流的應用。
香精是不能想怎麼加就怎麼加的。它一般在食品中，只會添加極其微量。如果香精加多了，或者加錯了，後果很可能是整個食物的味道都被毀了。
這就像如果一個女孩噴了淡淡的香水，大家會覺得真好聞。但如果像香水不要錢一樣狂噴，那大家可能就要捂著鼻子繞道了。
香精除了調香的作用之外，有時也會用在一些意想不到的地方。
比如，有很多香腸是要經過煙燻處理，才會呈現出特別的煙燻香味。傳統的做法是在煙燻爐裡，一種是將木屑加入到電加熱器中加熱，使之不充分燃燒以獲得大量煙霧。另外一種是讓木炭在煙燻爐裡的摩擦器上摩擦，通過這樣來「鑽木生煙」。
工業用煙燻爐
但傳統煙燻法溫度很難控制，而溫度一旦過高，就會產生各種致癌物質，比如苯並芘等，嚴重危害人體健康。
目前，有很多肉製品企業都會直接用煙燻香精來代替煙燻工藝。這樣，工藝的可控性會提高，致癌物質也會少一點。
煙燻香精
有很多人都認為香精「不天然」，「不是個好東西」，但在這個例子裡，用香精代替傳統的「天然」煙燻工藝，反而減少了有害物質的產生，維護了食品的安全。
5.香精的安全性
很多人可能會比較擔心食物中加的這些香精會危害人體健康。實際上，只要是符合法律法規製作出來的香精，安全性都是可以保證的。
我國食品添加劑安全標準中，目前批准使用1870種「氣味物質」，調香師通過這些物質的不同組合，調配出各種味道的香精。
GB2760 規定的允許使用的氣味物質名單
這1870種物質，都是經過了一系列毒理學實驗和安全性評估，證明在通常劑量下對身體無害，才有機會作為合法的添加劑，添加到食品裡的。而如果某樣風味物質對人體毒性較大，那經過安全性評估之後，這種物質就會直接被食品添加劑體系排除在外。
國家標準中，一個食品裡添加的香精量，一般是不做限量要求的。但這並不代表企業可以無限制地往食品裡加香精。
因為，正如前面所說，添加太多香精會把整個食物毀掉。所以食品中添加的香精量是有「自限性」的。一般來說，如果添加量在千分之一，已經算是非常多了。
6.總結
人類嗅覺的複雜程度和敏感度非常高，這也造成了食用香精本身的研發難度。
香精分為天然和合成兩大類，現實中以合成和複合香精比較多見。
香精可以儘可能還原食品的氣味，但目前無法做到盡善盡美，因此總會存在差異。
食用香精是安全的，因為它的原料需要通過安全性驗證，而且它的添加量擁有「自限性」。
（本文原載於微信公眾號「技術型吃貨」，觀察者網已獲授權轉載。）