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另外，还有一些非糖类分子尝起来也很甜，其中一些化合物为规模数以十亿美元计的人工甜味剂产业奠定了基础。人工甜味剂不仅在化学结构上要模仿糖的几何形状，从而能够与甜味受体相结合，此外人工甜味剂还必须可溶于水、无毒以及通常不会在人体内代谢。这些物质通常比糖的甜度高数百倍。
人们开发出的第一种现代人工甜味剂是糖精。糖精是一种细粉末，与它打过交道的人会发现，如果手指不经意间碰到了嘴，就会尝到甜味。糖精非常甜，只需非常微小的量就能引发甜味反应。1879年，位于巴尔的摩的约翰·霍普金斯大学的一名化学研究人员注意到，他正在吃的面包有一种不寻常的甜味。他回到实验台前，逐一品尝了他在当天的实验中使用的化合物（这种做法不乏风险，但在发现新分子方面是一种常见做法），发现了有强烈甜味的糖精。
糖精不含热量，没过多久（1885年），这种有甜味但无热量的化合物就得到了商业应用。最初是作为糖尿病患者饮食中的代糖，随后很快就成为普通人也能接受的糖的替代品。但由于人们担心糖精可能有毒性及其金属余味，其他人工甜味剂又陆续被开发出来，如环己酸和阿斯巴甜。可以看到，这些分子的结构都很不同，而且与糖有很大区别，但它们都有适当的原子，以及特定的原子位置、几何形状和灵活性，从而能产生出甜味。
没有一种人工甜味剂是完全没有问题的。有些在加热后会分解，因此只能用于软饮料或冷食；有些不是很容易溶解；还有一些除了甜味还掺杂着某种可察觉的异味。阿斯巴甜虽然是合成的，却是由两种天然存在的氨基酸结合而成。它可以被人体代谢，但由于甜度是葡萄糖的200多倍，要产生令人满意的甜度，需要的量要少得多。那些患有苯丙酮尿症（PKU）的遗传性疾病的人，无法代谢苯丙氨酸（氨基酸的一种），这是阿斯巴甜的分解产物之一，对这种人工甜味剂他们只能敬谢不敏了。
1998年，美国食品药物监督管理局（FDA）批准了一种新的甜味剂，这种甜味剂通过一种完全不同的方式来人工创造甜味。三氯蔗糖的结构与蔗糖非常相似，但存在两个重要的不同之处。葡萄糖单元（下图左侧）被半乳糖取代（乳糖中也含有半乳糖）。3个氯原子（Cl）取代了3个羟基（—OH）：一个在半乳糖单元上，另外两个在右侧的果糖单元上，如图所示。这3个氯原子并不影响这种糖的甜度，但能阻止人体对它的代谢。因此，三氯蔗糖是一种不含热量的糖。
三氯蔗糖的结构，标示出3个氯原子（箭头所示）取代了3个羟基
现在，人们正在从含有“高效甜味剂”的植物来源中寻找天然的非糖甜味剂，这些化合物的甜度可能达到蔗糖的1000倍。不少地区的原住民对有甜味植物的求索已经持续了数个世纪，例如南美洲的甜叶菊（ Stevia rebaudiana ）、光果甘草（ Glycyrrhiza glabra ）的根、墨西哥马鞭草家族成员甜舌草（ Lippia dulcis ）以及西爪哇的蕨类植物修蕨（ Selliguea feei ）的根茎。天然来源的甜味化合物已显示出商业应用的潜力，但仍需克服一系列问题，比如浓度小、毒性大、水溶性低、不可接受的余味、不够稳定以及质量不易控制，等等。
糖精尽管已经被人们使用了100多年，但远非第一种被用作人工甜味剂的物质。这一殊荣可能属于醋酸铅，分子式为Pb（C 2 H 3 O 2 ） 2 ，在罗马帝国时代，醋酸铅被用来给葡萄酒增甜。醋酸铅常被称为“铅制成的蔗糖”，能够在不引起进一步发酵的情况下使葡萄酒变甜，而加入蜂蜜等甜味剂则会引起发酵。众所周知，铅盐有甜味，很多种铅盐都不溶于水，但所有铅盐都有毒。醋酸铅可溶性很强，而且显然它的毒性并不为罗马人所知。说到这里，我们是否应该反思一下，有些人神往的“食物和饮品不受添加剂污染的美好时代”是否真的存在呢？
罗马人还将葡萄酒和其他饮料储存在铅容器中，并使用铅管道为住宅供水。铅中毒是累积性的。铅的毒性会影响到人的神经系统、生殖系统以及其他器官。早期铅中毒的症状不是很明确，但包括睡眠不安、食欲不振、烦躁、头痛、腹痛和贫血。久而久之就会出现脑损伤，导致严重的精神不稳定和瘫痪。一些历史学家将罗马帝国的灭亡归因于铅中毒，因为据说包括皇帝尼禄在内的许多罗马领导人都出现了这些症状。只有富裕的贵族统治阶级才会用铅制管道将水输送到住宅里，并使用铅制容器来储存葡萄酒。普通人会自己打水，把葡萄酒储存在别的容器中。如果铅中毒确实导致了罗马帝国的灭亡，这将是又一个化学物质改变历史进程的范例。
糖，或者说对甜味的渴望，塑造了人类历史。正是欧洲兴起的庞大的糖业市场的利润，促使非洲奴隶被运往新大陆。如果没有糖，奴隶贸易的规模就会大大下降；如果没有奴隶，糖贸易的规模就会大大下降。奴隶制肇始于糖，而糖带来的收入又维持了奴隶制的运作。西非国家的财富——它们的人民——被转移到新大陆，为他人铸就财富帝国。
即使在奴隶制废除以后，对糖的渴望仍然影响着全球各地的人员流动。19世纪末，大量来自印度的契约劳工前往斐济群岛，在甘蔗田里劳作。这件事的结果，就是这个太平洋岛群的种族构成发生了彻底的变化，土著的美拉尼西亚人不再占据多数。经过了近些年来的三次政变，斐济仍然是一个政治动荡不断、种族构成不断变化的国家。其他热带地区人口的种族构成也在很大程度上归功于糖。今天夏威夷最大的少数民族群体的祖先，有很多是从日本渡海而来在夏威夷的甘蔗田里做工的移民。
糖仍在影响着人类社会。糖是一种重要的大宗商品，变幻莫测的天气和虫害影响着糖生产国的经济和全球股票市场。糖价如果上涨，整个食品行业都会产生连锁反应。糖还曾被用作政治工具，苏联购买古巴糖的贸易持续了几十年，支持了菲德尔·卡斯特罗领导下的古巴的经济。
我们吃的喝的很多东西都含糖。孩子们喜欢糖果。我们在招待客人时也倾向于提供甜食，所谓“款待”已经不能草草给对方一块面包了事。在世界各地的文化中，含糖的食物和糖果都与重大节日和庆祝活动有关。与前几代人相比，现在人们对葡萄糖分子及其异构体的消费量要高出许多倍，肥胖、糖尿病和龋齿等健康问题已经反映出了这样一个现实。我们的日常生活，还将不断接受糖的塑造。