Poczuć smak

Standardowy

ResearchBlogging.orgKiedy myślimy lub mówimy o smaku, zazwyczaj chodzi nam o całokształt doznań sensorycznych towarzyszących spożywaniu jedzenia. Mówimy wtedy, że coś jest smaczne lub niesmaczne, słone, słodkie, kwaśne, gorzkie, cierpkie, ale także ostre, truskawkowe, waniliowe, pomidorowe, owocowe, mleczne, ziołowe itd. Te pierwsze określenia faktycznie przynależą do dziedziny smaku rozumianego w sensie fizjologicznym. Te drugie są wrażeniami złożonymi, kompleksem cech sensorycznych, najczęściej smaku i zapachu. Takie kompleksowe doznanie zmysłowe związane ze spożywanym jedzeniem możemy precyzyjniej nazwać nie smakiem (ang. taste), ale smakowitością (ang. flavour). Na przykład truskawki, gdy są dojrzałe, są słodkie – to jest ich smak. Gdybyśmy jednak przetarli dojrzałe truskawki przez sito, tak aby uzyskać jednolity mus, a następnie spróbowali go z zatkanym nosem, to czy udałoby nam się odróżnić jego smak od podanego w tych samych warunkach musu malinowego o identycznej konsystencji? Na pewno byłoby to trudne zadanie. Różnica w doświadczeniu pełni wrażeń sensorycznych pozwalających szybko i jednoznacznie określić, co jemy, a prostym odczuciem słodyczy, kwaśności czy słoności to właśnie różnica między smakiem a smakowitością potraw.

Każdy pamięta zapewne ze szkoły, że człowiek wyczuwa cztery podstawowe smaki: słodki, słony, kwaśny i gorzki. W szkole również uczono nas, że każdy z tych smaków wyczuwany jest na innej części języka – smak słodki na czubku, smak słony po bokach, smak kwaśny na krawędziach podstawy języka, a gorzki na środkowej części podstawy języka. Nieco później, gdy ukończyliśmy już szkołę, dotarła do nas informacja, że istnieje też piąty smak, nazwany tajemniczym smakiem umami (po japońsku oznacza to ‘smakowity’). Nikt nie widział, która część języka jest odpowiedzialna za jego wyczuwanie, nikt też nie potrafił zbyt jasno powiedzieć nam, jak ten smak właściwie smakuje. Przez lata był ona raczej mitem, ciekawostką. I choć wydany w 2008 roku podręcznik Fizjologia człowieka (McLaughlin D., Stamford J., White D., tłum. pod red. Gromadzkiej-Ostrowskiej J.) nadal utrzymuje, że „może istnieć piąty smak” (tłumacze nie ustosunkowują się do tego stwierdzenia), ostatnio tajemniczy blask umami został przyćmiony przez odkrycie szóstego smaku – tłustego. Zostawmy jednak tę nowinę na inną okazję i przyjrzyjmy się bliżej smakom, które są nam dobrze znane.

Zmysł smaku jest zmysłem chemicznym. Oznacza to, że zostaje pobudzony poprzez kontakt z określonymi substancjami chemicznymi. Warunkiem działania tego zmysłu jest obecność śliny lub innego płynu – substancje smakowe muszą być rozpuszczone, aby mogły zostać wykryte. Jeżeli chcecie to sprawdzić, możecie osuszyć sobie dokładnie język ręcznikiem papierowym, a następnie posypać solą lub cukrem. Czy wyczuliście smak słony lub słodki?

Podstawowymi „urządzeniami” odbierającymi smak są zlokalizowane na języku kubki smakowe. Każdy kubek smakowy składa się z 50 do 100 receptorowych komórek smakowych (ang. taste receptor cell – TRC). Receptorowe komórki smakowe żyją 10-14 dni. Na miejsce obumarłych tworzone są nowe komórki.
Na języku usytuowanych jest od 2 do 5 tysięcy kubków smakowych. Są one rozproszone po całej górnej powierzchni języka, ale najliczniej występują w położonych na brzegach języka brodawkach. Istnieją cztery rodzaje brodawek:

  • brodawki grzybowate – znajdujące się z przodu języka,
  • brodawki liściaste – występujące na brzegach języka oraz
  • brodawki okolne – występujące na tylnej części języka (u jego podstawy),
  • brodawki nitkowate – najliczniejsze, ale nie zawierające kubków smakowych.


Schemat budowy kubka smakowego (z lewej strony) i brodawek smakowych (od góry: brodawka okolna, liściasta, grzybowata).
Źródło: Fragment ilustracji pochodzącej ze strony Precision Nutrition

Ich usytuowanie pokrywa się w pewnym stopniu z tradycyjnym rozkładem stref czucia smaków. Obecnie jednak uważa się, że każda brodawka smakowa, a nawet każdy kubek smakowy ma możliwość odbierania wszystkich smaków. Związane jest to z tym, że są one zbudowane z różnych receptorowych komórek smakowych. Poszczególne komórki smakowe specjalizuje się w wykrywaniu poszczególnych smaków. Inne komórki odpowiedzialne są za wyczuwanie substancji słodkich, inne za wyczuwanie substancji gorzkich, inne za umami, a jeszcze inne za rzeczy słone oraz kwaśne. Różnica tkwi w budowie poszczególnych komórek, a nie kubków i brodawek smakowych. Jednocześnie nie jest wykluczone, że receptorowe komórki smakowe odpowiedzialne za wyczuwanie konkretnego smaku gromadzą się w większych ilościach w kubkach smakowych jednej części języka, gdy tymczasem komórki odpowiedzialne za wykrywanie innego smaku występują częściej w innych obszarach języka.

Receptorowe komórki smakowe odpowiedzialne za wykrywanie smaku słonego i kwaśnego posiadają kanały jonowe. W przypadku komórek smaku słonego jest to nabłonkowy kanał jonów sodowych (ENaC), który przepuszcza jony sodu zawarte, np. w soli kuchennej, co ostatecznie wywołuje uczucie smaku słonego. Wbrew nazwie kanał ten reaguje także na inne jony – jony potasu. Reakcja jest słabsza, ale na tyle wyczuwalna, że solami potasowymi często zastępuje się sole sodowe w produktach przeznaczonych dla osób na diecie niskosodowej (np. osób z nadciśnieniem tętniczym).

Z kolei w komórkach smaku kwaśnego istnieje wiele różnych kanałów jonowych. Obecnie znane są trzy mechanizmy, za pośrednictwem których może odbywać się przewodzenie tego smaku. Wszystkie one związane są z jonami wodoru: pierwszy polega na blokadzie kanału potasowego przez te jony, dwa kolejne na przechodzeniu jonów wodorowych przez kanał sodowy (ENaC) oraz protonowy.

Zupełnie inaczej działają komórki smaku słodkiego, umami i gorzkiego. Komórki te na swojej powierzchni posiadają specjalne receptory zwany receptorami siedmiotransbłonowymi (7TM), gdyż skomplikowana struktura każdego z tych receptorów siedmiokrotnie przenika błonę komórki smakowej. Receptory 7TM komórek smaku słodkiego i umami są ze sobą blisko spokrewnione. Każdy z nich składa się w istocie z dwóch różnych struktur 7TM (są heterodimerami) należących do jednej rodziny – T1R. Za wyczuwanie smaku słodkiego odpowiada receptor T1R2+T1R3, natomiast za smak umami T1R1+T1R3.

W przypadku smaku słodkiego jeden konkretny heterodimer (T1R2+T1R3) odpowiedzialny jest za identyfikację wielu różnych substancji, odczuwanych przez nas jako słodkie. W przypadku smaku gorzkiego jest zupełnie inaczej. Receptory smaku gorzkiego nie tylko należą do drugiej rodziny receptorów 7TM: T2R, nie tylko nie są heterodimerami, ale również nie mają zdolności rejestrowania smaku wielu różnych substancji. Obecnie odkryto ponad 30 różnych receptorów rodziny T2R – każdy z nich jest specyficzny tylko dla jednej substancji wyczuwanej przez nas jako gorzka (nie do każdego z odkrytych receptorów dopasowano substancję, którą wykrywa).


Receptorowe komórki smakowe i mechanizm przewodzenia sygnału smakowego dla każdego z pięciu podstawowych smaków (od lewej smak słodki, umami, gorzki, kwaśny, słony).
Źródło: Ilustracja pochodzi z artykułu [2]

Taka różnorodność form receptorowych i mechanizmów odczuwania smaków jest zapewne wynikiem przystosowania ewolucyjnego. Smak słodki pierwotnie odpowiadał za rozpoznawanie pokarmów pozwalających przetrwać – słodycz to informacja o tym, że jedzenie jest dobre, dojrzałe, a w dodatku bogate w niezbędną do życia energię. Umami to także smak informujący o odżywczości pokarmu. Substancją, która aktywuje receptory smaku umami, jest przede wszystkim kwas glutaminowy, jeden z aminokwasów budujących białka. Pokarmy smakowite (umami) to pokarmy wysokobiałkowe, w szczególności mięso (umami często opisywane jest również jako smak mięsny), niezbędne do zrównoważonego rozwoju organizmu. Smak słony informuje o zawartości soli mineralnych w jedzeniu, a kwaśny (określany też jako cierpki) o tym, że jedzenie jest niedojrzałe i należy poczekać z jego spożyciem.

Smak gorzki z kolei to ostrzeżenie przed tym, co trujące, czego spożywać nie wolno. Widać to nawet jeszcze teraz – dzieci nie lubią gorzkiego, uwielbiają za to wszystko, co słodkie. Do goryczy musimy dorosnąć, nauczyć się, które gorzkie potrawy można spożywać bezpiecznie. Goryczą też delektujemy się w większym stopniu niż smakami słodkimi – szczytem smakoszostwa jest jedzenie pieczonej cykorii (obróbka termiczna intensyfikuje gorycz) i popijanie jej wytrawnym winem.

Argumentem za ewolucyjnymi uwarunkowaniami zmysłu smaku są też ilości substancji słodkich i gorzkich, które muszą być zawarte w produkcie, aby były dla nas wyczuwalne. W przypadku smaku słodkiego są to porcje miligramowe, dla smaku gorzkiego – mikrogramowe (a więc tysiąckrotnie mniejsze). Wynika to z tego, że wiele trucizn działa już w bardzo niewielkich stężeniach.

Smak jest zmysłem, który w oderwaniu od pozostałych zmysłów, informuje nas wyłącznie o tym, czy coś jest słodkie, słone, kwaśne, gorzkie czy umami, a więc czy nadaje się do zjedzenie i jakie wartości odżywcze niesie. W dobie, gdy wszyscy lubujemy się w odkrywaniu nowych „smaków”, gdy rozkwit przeżywa kuchnia molekularna, dostarczane przez ten narząd zmysłu informacje mogą wydawać się nieciekawe, płaskie i jednowymiarowe. Zdecydowanie jednak tak nie jest. Nie jest tak po pierwsze dlatego, że różne substancje wywołują odpowiedź o różnym nasileniu (np. aspartam jest 1000 razy słodszy od glukozy), po drugie natomiast dlatego, że smak jest zmysłem bardzo czułym i złożonym – jedna substancja może w pierwszej chwili wywoływać uczucie słodyczy, ale następnie pozostawiać gorzki posmak. Także różne formy chemiczne tej samej substancji mogą powodować rozmaite reakcje (zarówno substancje, w których jeden z elementów zostaje zastąpiony innym, jak i izomery, a więc związki tożsame o różnej strukturze przestrzennej[*]).

Przykładem może być sacharyna – syntetyczna substancja słodząca, która pozostawia gorzkawy posmak, przez co jej użycie jest ograniczone. Z jej udziałem wykonano ciekawe badania – do zwykłej cząsteczki sacharyny podstawiano różne atomy z grupy fluorowców. Gdy 6 atom wodoru zastępowano fluorem (F), chlorem (Cl) lub bromem (Br) wciąż wyczuwalny był smak słodki, ale nasilał się gorzki posmak związku. Gdy jednak atom ten zastąpiono jodem (I), okazało się, że powstała 6-jodo-sacharyna nie jest w ogóle odbierana jako słodka – jej słodycz całkowicie zanikła.

Innym przykład to glikozydy flawonoidowe odpowiedzialne za gorzki smak cytrusów – występująca w grejpfrucie naringina oraz neohesperydyna. Obydwie substancje są bardzo silnie gorzkie. Wystarczy jednak wprowadzić do ich cząsteczki dihydrochalkon, organiczny związek z grupy nienasyconych ketonów automatycznych, aby obydwie substancje stały się na tyle słodkie, by można je zastosować jako słodziki.

Nasz zmysł smaku jest więc narzędziem wyrafinowanym. Przez miliony lat pozwalał nam przetrwać, umożliwiając wybór pożywienia maksymalnie odżywczego oraz pozwalając uniknąć trucizn. Gdy następnym razem będziecie coś jeść, warto skupić się i zastanowić – jakie smaki właściwie czujecie, czy jest to jeden smak, czy kompleks smaków, czy wasz posiłek pozostawia posmak.

Zamiast podsumowania:

Smak Receptory Związki chemiczne wywołujące reakcję smakową Przykłady jedzenia bogatego w dany smak
Słodki T1R2+T1R3 Cukry
Słodziki
Słodkie aminokwasy (D-aminokwasy)
Słodkie białka
Dojrzałe owoce
Cukier i potrawy z jego dodatkiem
Miód
Mleko
Umami T1R1+T1R3 Kwas glutaminowy
Glutaminian jednosodowy
Aminokwasy
Mięso
Soja i jej przetwory: sos sojowy, tofu, zupa miso
Gorzki T2R Wiele substancji, m.in.:
chinina, kofeina
Kawa, herbata, tonik
Cykoria, grejpfruty
Słony ENaC
(kanał jonów sodowych)
NaCl (sól kuchenna)
Sole sodowe i potasowe
Sól kuchenna (NaCl) i potrawy z jej dodatkiem
Wody mineralne (szczególnie te wysokozmineralizowane)
Kwaśny różne kanały jonowe Kwasy Owoce, w szczególności: cytrusy, jabłka
Wino
Fermentowane przetwory mleczne
Kapusta kiszona i kwaszone ogórki

[*]Nie jest to bez znaczenia. Zdarza się bowiem, że izomery jednego związku chemicznego mają zupełnie różne właściwości. Np. zawarty w jogurtach, kwaszonej kapuście i ogórkach kwas mlekowy występuje w dwóch odmianach: postać L(+)-mlekowa jest łatwo wchłaniana z jelita i przez to łatwa do strawienia, natomiast postać D(-)-mlekowa jest słabo wchłaniana, ciężej strawna i wyjątkowo dużych ilościach może wywoływać różne dolegliwości. Znany jest też przypadek stosowanego na przełomie lat 50. i 60. XX wieku leku uspokajającego, talidomidu, którego jeden izomer był nieszkodliwy, drugi – łatwiejszy w syntezie chemicznej – bardzo mutagenny.

Literatura:

  1. Temussi, P. (2009). Sweet, bitter and umami receptors: a complex relationship Trends in Biochemical Sciences, 34 (6), 296-302 DOI: 10.1016/j.tibs.2009.02.005
  2. Niki M, Yoshida R, Takai S, & Ninomiya Y (2010). Gustatory signaling in the periphery: detection, transmission, and modulation of taste information. Biological & pharmaceutical bulletin, 33 (11), 1772-7 PMID: 21048297
  3. Breslin, P., & Spector, A. (2008). Mammalian taste perception Current Biology, 18 (4) DOI: 10.1016/j.cub.2007.12.017

3 responses »

  1. Smak, smak – cudowny i ważny zmysł, zwłaszcza dla studenta.

    Pamiętam ćwiczenia z biochemii na II roku. Zadaniem studentów było rozróżnienie metodami chemicznymi kilku cukrów. Ponieważ mniej więcej znałem smak tychże cukrów, nie podejrzewałem Asystenta o dosypywanie trujących substancji – „zanalizowałem” w kilkanaście sekund rzeczone substancje smakowo i przez cały dzień oddawałem się błogiemu lenistwu.

  2. @ zaciekawiony

    Interesujące pytanie. Nie potrafię na nie odpowiedzieć, ale postaram się dowiedzieć czegoś na ten temat. Jak można jednak wnioskować z częstotliwości moich publikacji, nie nastąpi to szybko. No chyba, że jakimś cudem ogarnę się ze wszystkim w dwa tygodnie i potem będę miał czas na czytanie i pisanie, czyli to, co najbardziej lubię robić.😀

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s