Anatomia i fizjologia

Smak (Taste)

Tylko kilka rozpoznanych submodalności istnieje w obrębie zmysłu smaku, czyli gustu. Do niedawna rozpoznawano tylko cztery smaki: słodki, słony, kwaśny i gorzki. Badania prowadzone na przełomie XIX i XX wieku doprowadziły do odkrycia piątego smaku, umami, w połowie lat 80-tych. Umami to japońskie słowo, które oznacza „pyszny smak” i jest często tłumaczone jako smakowity. Najnowsze badania sugerują, że może istnieć również szósty smak – tłuszczów lub lipidów.

Gustacja jest specjalnym zmysłem związanym z językiem. Powierzchnia języka, wraz z pozostałą częścią jamy ustnej, wyścielona jest nabłonkiem warstwowym płaskim. Podwyższone wypustki zwane brodawkami (liczba pojedyncza = papilla) zawierają struktury służące do przekazywania bodźców smakowych. Wyróżnia się cztery rodzaje brodawek, w zależności od ich wyglądu (rysunek 15.1.1): okalające, listkowate, nitkowate i grzybowate. W strukturze brodawek znajdują się kubki smakowe, które zawierają wyspecjalizowane komórki receptorowe odpowiedzialne za przekazywanie bodźców smakowych. Te komórki receptorowe są wrażliwe na substancje chemiczne zawarte w spożywanym pokarmie i uwalniają neuroprzekaźniki w zależności od ilości tych substancji w pokarmie. Neuroprzekaźniki z komórek smakowych mogą aktywować neurony czuciowe w nerwach czaszkowych: twarzowym, językowo-gardłowym i błędnym.

Słony smak to po prostu percepcja jonów sodu (Na+) w ślinie. Kiedy jemy coś słonego, kryształki soli dysocjują na jony składowe Na+ i Cl-, które rozpuszczają się w ślinie w naszych ustach. Stężenie Na+ staje się wysokie na zewnątrz komórek smakowych, tworząc silny gradient stężenia, który napędza dyfuzję tego jonu do wnętrza komórek. Wniknięcie Na+ do komórek powoduje depolaryzację błony komórkowej i wytworzenie potencjału receptorowego.

Kwaśny smak jest percepcją stężenia H+. Podobnie jak w przypadku jonów sodu w słonych smakach, jony wodorowe dostają się do wnętrza komórki i wywołują depolaryzację. Kwaśne smaki są w zasadzie postrzeganiem kwasów w naszym pożywieniu. Zwiększanie stężenia jonów wodorowych w ślinie (obniżanie pH śliny) wyzwala stopniowo coraz silniejsze potencjały w komórkach smakowych. Na przykład, sok pomarańczowy – który zawiera kwas cytrynowy – będzie miał kwaśny smak, ponieważ jego wartość pH wynosi około 3. Oczywiście, jest on często słodzony, aby zamaskować kwaśny smak.

Pierwsze dwa smaki (słony i kwaśny) są wywoływane przez kationy Na+ i H+. Pozostałe smaki są wynikiem wiązania się cząsteczek pokarmu z receptorem sprzężonym z białkiem G. System transdukcji sygnału z białek G prowadzi ostatecznie do depolaryzacji komórki smakowej. Smak słodki jest wrażliwością komórek smakowych na obecność glukozy rozpuszczonej w ślinie. Inne monosacharydy, takie jak fruktoza, lub sztuczne substancje słodzące, takie jak aspartam (NutraSweet™), sacharyna lub sukraloza (Splenda™) również aktywują receptory smaku słodkiego. Powinowactwo do każdej z tych cząsteczek jest różne, a niektóre z nich mają słodszy smak niż glukoza, ponieważ w różny sposób wiążą się z receptorami sprzężonymi z białkami G.

Smak gorzki jest podobny do słodkiego, ponieważ cząsteczki żywności wiążą się z receptorami sprzężonymi z białkami G. Jednak istnieje wiele różnych smaków. Jednakże, istnieje wiele różnych sposobów, w jaki może się to wydarzyć, ponieważ istnieje duża różnorodność cząsteczek o gorzkim smaku. Niektóre gorzkie cząsteczki depolaryzują komórki smakowe, podczas gdy inne hiperpolaryzują komórki smakowe. Podobnie, niektóre gorzkie cząsteczki zwiększają aktywację białka G w komórkach smakowych, podczas gdy inne cząsteczki zmniejszają aktywację białka G. Specyficzna odpowiedź zależy od tego, która cząsteczka wiąże się z receptorem.

Jedną z głównych grup cząsteczek o gorzkim smaku są alkaloidy. Alkaloidy to cząsteczki zawierające azot, które powszechnie występują w gorzkich w smaku produktach roślinnych, takich jak kawa, chmiel (w piwie), taniny (w winie), herbata i aspiryna. Dzięki zawartości toksycznych alkaloidów, roślina jest mniej podatna na infekcje mikroorganizmów i mniej atrakcyjna dla roślinożerców.

W związku z tym, funkcja gorzkiego smaku może być przede wszystkim związana z pobudzaniem odruchu wymiotnego w celu uniknięcia spożycia trucizn. Z tego powodu, wiele gorzkich pokarmów, które są normalnie spożywane, są często łączone ze słodkimi składnikami, aby uczynić je bardziej smakowitymi (śmietanka i cukier w kawie, na przykład). Największa koncentracja receptorów goryczy znajduje się w tylnej części języka, gdzie odruch wymiotny może powodować wypluwanie trujących pokarmów.

Smak znany jako umami jest często określany jako smak cząbru. Podobnie jak słodki i gorzki, opiera się on na aktywacji receptorów sprzężonych z białkiem G przez specyficzną molekułę. Cząsteczką, która aktywuje ten receptor jest aminokwas L-glutaminian. Dlatego też, smak umami jest często odczuwany podczas spożywania pokarmów bogatych w białko. Nic dziwnego, że potrawy zawierające mięso są często określane jako pikantne.

Komórki smakowe są aktywowane przez cząsteczki smakowe, które uwalniają neuroprzekaźniki do dendrytów neuronów czuciowych. Neurony te są częścią nerwów czaszkowych twarzowego i językowo-gardłowego, jak również komponentu nerwu błędnego, który odpowiada za odruch gagowy. Nerw twarzowy łączy się z kubkami smakowymi w przedniej trzeciej części języka. Nerw językowo-gardłowy łączy się z kubkami smakowymi znajdującymi się w tylnych dwóch trzecich języka. Nerw błędny łączy się z kubkami smakowymi w skrajnie tylnej części języka, graniczącej z gardłem, które są bardziej wrażliwe na szkodliwe bodźce, takie jak gorycz.