매운맛은 혀의 맛이 아니라 43도 열을 신고하는 통증 센서다

매운 닭발을 한 입 먹고 우유를 찾을 때, 혀에 남는 감각은 단맛이나 신맛처럼 “맛”으로 분류되지 않는다. 뜨거운 냄비 손잡이를 잡았을 때와 같은 종류의 얼얼함이 1~2분 동안 혀 위에 퍼진다. 이 장면에서 과학은 이미 시작되어 있다.

다섯 가지 맛에 매운맛은 없다

혀의 미뢰는 단맛·짠맛·신맛·쓴맛·감칠맛 다섯 가지를 구분한다. 매운맛은 이 목록에 들어가지 못한다. 미뢰가 아무리 자극을 받아도 매운 감각은 생기지 않고, 대신 혀 점막 아래의 통각 신경이 반응한다. 그래서 매운맛은 “맛”이 아니라 통증과 온도 감각을 함께 쓰는 화학 자극이다.

이 구분은 사소해 보이지만 실용적인 결과를 낳는다. 맛은 미각 수용체가 화학물질을 알아보는 일이고, 통증은 신경이 조직 손상 가능성을 보고하는 일이다. 매운 음식이 혀를 쓰라리게 하고 땀을 나게 하는 이유는 후자에 속하기 때문이다. 국제적으로도 매운맛은 미각이 아니라 화학적 통증(chemesthesis)으로 분류된다.

캡사이신, 산성도, 열이 모두 같은 TRPV1 통로를 열고, 그 신호가 통증으로 뇌에 전달되는 경로 — The Author 2011, Oxford University Press, CC BY-SA 2.5 (Wikimedia Commons)

캡사이신은 열 센서와 같은 자물쇠를 쓴다

고추의 매운 성분인 캡사이신(capsaicin)은 혀의 통각 신경 말단에 붙어 TRPV1 수용체를 활성화한다. TRPV1은 바닐로이드 수용체 1형의 약자로, 이온 통로(세포막을 지나 전하를 띤 입자가 지나가는 문) 하나를 뜻한다. 이 문은 평소 닫혀 있다가 특정 자극을 받으면 열리고, 나트륨과 칼슘 이온이 세포 안으로 흘러들어 신경이 신호를 발생시킨다.

문제는 이 수용체가 원래 온도계라는 점이다. TRPV1은 표면 온도가 약 43도에 이르면 열에 의해 열리도록 설계되어 있다. 2021년 노벨 생리의학상은 열과 압력을 감지하는 수용체 발굴로 데이비드 줄리어스와 아뎀 파타푸티에게 돌아갔고, 그 출발점 중 하나가 바로 이 43도 문턱의 TRPV1이다.

캡사이신은 “열”을 위조한다

캡사이신은 온도가 높아져서 열린 자리에 끼어들어, 손상을 입히지 않으면서도 문을 열어버린다. 신경 세포의 입장에서는 열이 닿은 것과 구분할 방법이 없다. 세포가 신호를 만들어 뇌로 보내면, 뇌는 같은 경로로 들어온 신호를 “뜨겁다” 또는 “아프다”로 해석한다. 고추를 먹었는데 뜨거운 감각이 나는 이유가 여기에 있다.

정확히는 둘 다 같은 신경을 쓰면서도 완전히 같지는 않다. 실제 43도 열은 피부 조직을 직접 데우지만, 캡사이신은 조직 온도를 올리지 않은 채 온도 경로만 켠다. 그래서 체온계는 정상인데 혀는 화상을 입은 것처럼 느낀다. 이 “가짜 뜨거움”이라는 표현이 통하는 이유다.

캡사이신 분자의 공간 채움 모델. 긴 탄소 사슬이 지용성(기름에 녹는 성질)을 만든다 — Wikimedia Commons, Public domain

스코빌 지수는 맛 세기가 아니라 희석 배수다

매운 정도를 나타내는 스코빌 지수(Scoville scale)는 1912년 미국의 약사 윌버 스코빌이 고안했다. 고추 추출물을 설탕물로 희석해 가며, 맛을 본 감별단이 더 이상 매운맛을 감지하지 못하는 희석 배수를 수치로 삼았다. 즉 스코빌 지수는 농도 단위가 아니라 “몇 배로 묶으면 매운맛이 사라지는가”라는 배수다.

이 정의에는 함정이 있다. 감각은 사람마다 다르고, TRPV1의 발현량도 개인차가 크다. 그래서 1980년대 이후에는 캡사이노이드 함량을 액체 크로마토그래피로 측정한 뒤 스코빌 단위로 환산하는 방식이 주로 쓰인다. 청양고추가 대략 4,000~12,000 SHU, 부트 졸로키아 같은 초고추가 100만 SHU를 넘는다는 수치는 이 환산 기준으로 알려진 값이며, 측정 기관과 품종·재배 조건에 따라 달라진다.

우유가 물보다 나은 이유는 기름에 있다

물을 마시면 왜 덜 나아질까. 캡사이신은 탄소 사슬이 긴 분자로, 물에 잘 녹지 않고 기름에 잘 녹는다. 물은 입 안의 캡사이신을 씻어내더라도, 점막에 달라붙은 성분을 녹여 떼어내지는 못한다. 오히려 물을 삼키면 매운 성분이 입 안 넓게 퍼지며 혀 뒤쪽까지 자극이 번지기도 한다.

우유에는 지방과 단백질이 함께 있다. 카제인 같은 단백질은 캡사이신과 결합해 수용체 접근을 줄이는 데 도움을 주고, 지방은 캡사이신을 녹여 입 안에서 씻어낸다. 요구르트나 치즈, 아이스크림이 효과적인 이유도 같은 구조다. 다만 이 차이는 “완전히 해소”가 아니라 “빨리 덜어내기”에 가깝다.

이 설명이 틀리는 경우

캡사이신만으로 매운맛이 설명되지는 않는다. 고추에는 캡사이신 외에 디히드로캡사이신 등 여러 캡사이노이드가 함께 들어 있고, 각 성분의 몰 비율이 다르면 같은 스코빌 수치라도 느낌이 달라진다. 또한 겨자나 와사비의 매운 성분인 알릴 이소티오시아네이트는 TRPV1이 아니라 TRPA1 수용체를 자극하며, 코를 찌르는 감각이 다른 이유다.

개인차도 무시할 수 없다. 매운 음식을 자주 먹으면 TRPV1을 발현하는 신경 말단이 기능을 잃는 탈감작(desensitization)이 일어나 덜 맵게 느낀다. 반대로 스트레스나 수면 부족, 위산 역류가 있는 상태에서는 같은 양도 더 아프게 느껴질 수 있다. “매운맛은 통증”이라는 설명은 기전을 알려주지만, 강도를 예측해주지는 않는다.

생활에 적용되는 판단 세 가지

첫째, 위가 약하거나 속쓰림이 잦다면 매운 음식은 맛의 문제가 아니라 점막 자극의 문제로 봐야 한다. TRPV1은 위 점막과 장에도 존재해, 혀에서의 통증 감각이 소화관 자극과 별개로 진행될 수 있다. 둘째, 매운 음식을 먹은 뒤에는 물보다 우유나 요구르트를 먼저 찾는 편이 낫다. 셋째, 매운맛이 곧 열량이나 건강 효과의 지표는 아니다. 스코빌 수치는 캡사이노이드 농도의 환산일 뿐, 영양 성분표와는 무관하다.

요리에서도 이 구분이 유용하다. 매운맛을 줄이고 싶을 때 설탕을 더하는 것보다 지방이나 유제품을 곁들이는 편이 원리상 더 직접적이다. 반대로 매운맛을 “오래” 남기고 싶다면 기름에 녹인 고추기름이 물기 많은 국물보다 입 안에 오래 붙는다.

독자에게 묻습니다

당신이 “맵다”고 느끼는 순간, 혀의 어느 부위가 먼저 반응하는가. 그리고 그 다음에 물을 찾는가, 우유를 찾는가. 다음에 고추를 먹을 때 그 순서를 한 번 의식해보면, 이 글이 말한 “가짜 열”이 조금 더 실감 날지도 모른다.

참고 자료

· Caterina MJ, Schumacher MA, Tominaga M, Rosen TA, Levine JD, Julius D. “The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway.” Nature 389, 816–824 (1997).
· Tominaga M, Caterina MJ, Malmberg AB, et al. “The cloned capsaicin receptor integrates multiple pain-producing stimuli.” Neuron 21, 531–543 (1998).
· The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2021, Advanced information: David Julius, Ardem Patapoutian.
· Scoville WL. “Note on Capsicums.” Journal of the American Pharmaceutical Association 1, 453–454 (1912).
· Wikimedia Commons, File:Activation of TRPV1 by capsaicin.jpg, CC BY-SA 2.5.
· Wikimedia Commons, File:Capsaicin-3D-vdW.png, Public domain.