为什么醋酸铅具有甜味？
维基百科：Lead(II) acetate
古罗马人们把醋酸铅作为甜味剂使用，导致大范围铅中毒。那么，为什么这种化合物会具有甜味？
每天早上知乎都会给我推送一个问题邀请我回答。今天这个问题终于值得写一写了。
为什么糖是甜的，为什么醋酸铅具有甜味，阿斯巴甜这样的类糖为什么甜度那么高是蔗糖的很多很多倍，为什么甚至偶尔矿泉水喝起来也会觉得甜丝丝的，但是有时候又不会？看完这篇回答，希望可以解答你所有的问题。
简单来说，答案是我们味蕾上的甜味感受器就喜欢接收一种特定的结构——AH+B 结构。其中AH 表示的是一个酸质子，B是一个具有电负性的原子或中心，而这个AH+B 结构，AH 距离B 的距离大概是3 A（0.3 nm），见下图。
当我们的甜味感受器同时接触到了来自「甜味」分子的AH+B 结构，我们的甜味感受器自然就会给我们发送一个「甜」的信号，让我们愉悦。
比如我们最常见的果糖（水果）还有糖精（奶茶和咖啡）。仔细看它们的分子式，AH+B 的结构都很明显。而由于糖精的AH+B 结构相比果糖内部的更为稳定，所以我们的甜味感受器更容易和糖精结合，所以相同浓度，我们会觉得糖精更甜！
我们再来看看咱们的直接代谢能源——葡萄糖，葡萄糖内部也是有这样AH+B 结构的，然而问题在于葡萄糖内部的AH (OH) 和B (CH2OH) 分别位于两个相邻的碳原子上面（上图）。你或许学过有机化学里六元环的船式，椅式构象。这样AH 和B 有可能翻转导致不满足这个3 A 的距离要求，你的甜味感受器只能接收到半个信号（不甜）。相比果糖的稳定结构，葡萄糖自然也就没有果糖甜。
同时，特定的情况下氢键，也会过来插一脚，影响甜味，所以稀释含葡萄糖的溶液，口感甜度的下降程度要快于稀释的倍数。
现在我们已经熟悉了甜味的来源，以及分子结构对甜味的影响。我们来看看问题的核心，醋酸铅是怎么回事？仔细观察醋酸铅的水合过程，我们不难发现，当一个OH 阴离子从右上角微弱地和醋酸铅结合后，这个OH 可以自然而然充当这个AH 的角色。此时，从右下方的位置可以结合一个OH 阴离子充当B，也可以让左上的OAc 结构里的氧原子充当B。这也是醋酸铅甜味的来源。不过不同的是，这个结构很弱（不像果糖，糖精，葡萄糖），自然甜度比不了它们。也是因为如此，古罗马人才需要用纯铅锅慢慢煮醋或者其它原材料提升甜度（醋酸铅浓度）。
相比之下，另一种无机物氯化铍的甜度可比醋酸铅强多了，而毒性也半斤八两。所幸，古罗马人并不知道怎么弄出铍。
至于矿泉水为什么有时候喝著觉得甜，这其实是个偶然的「误会」。天然矿物质的水合分子尺寸很小，并且成弱碱性（B），而此时另一个水分子的OH 可以充当 AH。当这两个分子满足了同时出现，又刚好处在了彼此距离最合适的 0.3 nm，你就会感觉到甜。不过由于它们两者很难满足同时出现，同时结合，这个概率实在太低了，所以你感受到的只是若有若无的丝丝甜。
一个参考的文献：
Molecular structure and sweet taste?pubs.acs.org这是了很有趣的问题。我们知道，味觉起到帮助分辨营养物质和有害物质的作用。甜意味著糖、意味著能量；咸意味著盐、意味著矿物质；鲜代表了美味的肉、提示著优质蛋白质来源；而酸是腐败的象征；苦则是有毒。
但是，有一种在人类历史上并不罕见的物质—二价铅离子，却兼具著甜和有毒这两个看似毫不相关的性质。这也是人类发现的第一种代糖：古罗马人将腐败的葡萄酒放置在铅罐内加热，醋酸与氧化铅反应生成了被称为铅糖的醋酸铅，这让发酸的葡萄酒变甜。据说，当时的贵族每天能喝2升这样的葡萄酒，无怪乎有学者将铅中毒视作古罗马灭亡的一大原因。
其实，除了二价铅离子外，同属于无机物的铍离子、钇离子也是有甜味的。甚至在早期研究中，科学家就是靠尝铍离子独特的甜味来确定其存在的——和铅类似，铍同样有很强的毒性。在自然界里，除了糖类和上述金属离子外，还有几种氨基酸和甜蛋白也能让人感到甜味。
为什么这些物质都是甜的？这就需要我们探明甜的味觉机制。虽然自19世纪晚期以来，人们合成了各种各样的非糖类甜味剂，并根据其分子结构提出了多种刺激甜味的结构模型。但这些模型不但无法解释所有的代糖，也难以指导发现新的甜味剂。直到2001年，科学家才最终发现甜味受体是由T1R2和T1R3两个蛋白质组成的异二聚体。并随后发现这两个甜味受体蛋白具有多个功能位点，不同类型的甜味剂能够与不同的位点结合，并激活甜味细胞传递神经信号。正因如此，甜味剂并没有一个统一的模型。
目前，科学家已经发现了葡萄糖、蔗糖等糖类和糖精、三氯蔗糖、阿斯巴甜、甜蜜素等代糖在甜味受体上的结合位点，但还没研究报告无机金属离子是如何起作用的。当然，由于二价铅离子能与体内多种蛋白质结合（其毒性也是如此产生的），它如果能结合甜味受体也不是难以理解的事情。甜味受体是复杂的跨膜蛋白，至今未能解析其人源精确结构，还有许多需要研究的地方（在2017年解析了一种鱼的此类受体）。
需要补充的是，虽然我们往往会默认甜味在所有动物中是相同的，但实际上，尽管甜味受体在哺乳动物的进化中相对保守，但也有不小的变化。比如猫科动物和吸血蝙蝠等的T1R2不表达，所以对甜味很不敏感。对醋酸铅而言，大鼠并不会取食，狗可能也不觉得甜，而属于灵长类的食蟹猴就会觉得先甜后酸。在灵长类中，包括人类与食蟹猴在内的旧大陆猴能尝出阿斯巴甜等代糖和产于非洲的甜蛋白的甜味，而新大陆猴与原始猴类都不能。这或许意味著旧大陆猴在进化过程中甜味感觉出现了重要变化。
味觉虽然很重要，但对生物的存续并没有生死攸关的意义，因此允许出现把一些在自然界中很少出现的有毒物质当成甜品的误差。如生物学家朱利安·赫胥黎所说：「如果醋酸铅在自然界中像糖那样普遍，而糖罕见得像醋酸铅那样，那就可以预言甜会变成最可怕的味道，因为那时我们必须吐出任何尝起来甜的东西方可生存。」
撰文/孙天任
本文发表于2019年第5期「QA」栏目
很简单的说， 用受体理论，
就是身体的（不单只舌上）甜味受体被醋酸铅激动了。
味觉受体最早发现于舌背味蕾中。
哺乳动物苦味、甜味和鲜味受体均为G蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptors，GPCRs），是一类7次跨膜蛋白，表达于味蕾Ⅱ型细胞，即味觉受体细胞（taste receptor cell，TRC）。
味觉受体第一家族成员（taste receptor family 1 member，T1R）介导甜味和鲜味的感知。
Tas1R3 与 Tas1R2 联合组成甜味受体，Tas1R3 与Tas1R1受体联合组成鲜味觉受体。
https://www.nature.com/articles/ncomms15530?www.nature.com早期的假说是 AH/B模型（假说），认为甜味分子都具有一个氢供体(AH)和一个氢受体(B)。
以后又有学者提出AH/B/X以及AH/B/D/G/XH/Y/E1/E2模型（假说），推测甜味分子中各个原子基团在空间上具有某种规律性的分布。
后来随著越来越多的甜味分子的结构被阐明，尤其是大分子甜味蛋白质的结构被解析后，上述模型（假说）逐渐显示出其局限性。
目前文献中的研究结果主要支持以下几个推论：
(1)甜味蛋白质内不存在决定其甜味的特征序列；
(2)甜味蛋白质表面电荷影响其甜味度以及与受体的相互作用；
(3)甜味蛋白分子的折叠影响蛋白质的甜味度；
(4)保守的C末端聚脯氨酸螺旋的弹性与甜味蛋白的甜味度相关，可能介导了甜味蛋白分子对于甜味受体的相互作用与激活；
(5)甜味蛋白质对于甜味受体可能存在多点作用。
参考资料：
http://www.life.ac.cn/news/upload/20140822-500-505%200211.pdf?www.life.ac.cnhttp://www.yndxxb.ynu.edu.cn/fileYNDXXBZRKXB/journal/article/yndxxbzrb/2015/S1/PDF/2015S116.pdf?www.yndxxb.ynu.edu.cn【未完待续】
抄题并标准化：
为什么人在品尝到醋酸铅时，舌头会反馈给大脑『甜』的信号？
宏观答案：
必然是因为：
1.人在品尝到具有某种结构的物质时，舌头会反馈给大脑『甜』的信号。2.醋酸铅具有这种结构。
微观答案：
接上文，这种结构是AH-B。①
对于非化学类领域从业者，仅需了解宏观答案即可，不需要了解微观答案。因为对于非化学类领域从业者，微观答案无法与其所知的其他知识点发生交叉，因此即便了解微观答案，也无法应用、并会很快遗忘，到最后记住的依然是宏观答案。
参考：
①：https://www.zhihu.com/answer/1278625211
甘汞（氯化亚汞）也有甜味呢
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