Вадим Корпачев - Сахара и сахарозаменители

В настоящее время установлено, что вкус представлен четырьмя видами ощущений – ккислому, сладкому, соленому и горькому . Самый тщательный анализ не позволяет каждое из них разложить на более простые составляющие. Исключение – пчелы, которые в отличие от человека горькие вещества воспринимают в виде двух компонентов. Все остальные виды вкусовых ощущений представляют собой комбинацию основных четырех составляющих. Воздействуя смесями растворов с различными концентрациями кислого, соленого, горького и сладкого, можно получить вкусовые ощущения яблока, груши, пива, кваса, чая и других продуктов.

Установлено, что большинство животных (рыбы, млекопитающие, птицы) способны различать все перечисленные вкусовые качества пищи. Доказательством самостоятельности каждого из перечисленных видов вкусовых ощущений является возможность их изолированного выключения. Так, слабые растворы кокаина сначала снижают чувствительность к горьким веществам, а гимнемовая кислота приводит к выпадению ощущения сладкого.

Ранее пытались выделить еще три вида вкусовых ощущений – «металлический», «щелочной» и «терпкий» вкус, но в последующем пришли к заключению, что они являются результатом комплексного воздействия на разные органы чувств.

При изучении органов вкуса выделяют такие понятия, как вкусовая чувствительность, порог различия, скрытый период вкусового ощущения, вкусовая адаптация и вкусовой контраст. Вкусовая чувствительностьхарактеризуется той минимальной концентрацией вещества, которая вызывает вкусовые ощущения. Она различна для разных веществ. Наибольшая относительная чувствительность проявляется к горьким веществам. Для сахара пороговая концентрация равна приблизительно 0,4 г в 100 мл воды (или 0,01 молярного раствора); для поваренной соли – 0,05 г. в 100 мл воды (или 0,01 молярного раствора); для соляной кислоты – 0,003 г. в 100 мл воды (0,0007 молярного раствора); для солянокислого хинина – 0,000008 г. в 100 мл воды (0,0000001 молярного раствора).

Порог различияопределяется величиной минимально ощутимой разницы в концентрации растворов вкусовых веществ. Порог различия снижается при переходе от слабых концентраций к более высоким. Однако после достижения определенной величины концентрации порог различия повышается, что не позволяет уловить разницы после повышения содержания вещества в растворе. Например, известно, что максимально сладким вкусом обладает 20 % раствор сахара и дальнейшее увеличение его концентрации не вызывает нарастания вкусовых ощущений.

Скрытым периодом вкусового ощущенияявляется время, которое необходимо для проявления соответствующего ощущения после нанесения вкусового раздражения. Скрытый период соленого вкуса является самым коротким (0,12-0,5 с), а горького – самым длинным (0,22-2,2 с).

Вкусовая адаптацияхарактеризуется тем, что при длительном воздействии на орган вкуса происходит уменьшение восприятия, вплоть до полной его потери. Адаптация к различным веществам происходит с различной скоростью: медленнее всего – к кислому и горькому, а быстрее всего – к сладкому и соленому. Уменьшение чувствительности и ее восстановление для каждого вещества происходит независимо от других вкусовых ощущений. Так, при снижении чувствительности к горькому ощущение сладкого вкуса не изменяется и наоборот. Это явление подтверждает тот факт, что в основе каждого из вкусовых ощущений лежат различные нервно-рецепторные образования. Вкусовой контрастпроявляется в усилении одного из вкусовых ощущений после воздействия на вкусовой анализатор другого вкусового раздражителя. Так, известно, что после прополаскивания рта соленой водой пресная вода приобретает сладковатый вкус. На этом эффекте основано применение горьких препаратов для повышения вкусового восприятия. Подобное явление сенсибилизации к какому-либо вкусовому веществу происходит после многократного его воздействии на вкусовой анализатор в пороговых концентрациях. Вкусовая чувствительность при этом может возрастать на 30-110 %. Известно, что сладкие вещества уменьшают горечь или же, наоборот, усиливают, если используются соединения со смешанным вкусом. Однако если вкусовые ощущения следуют одно за другим, то после воздействия сладкого вещества вкус горького усиливается. Общий эффект зависит от того, какой вкус доминирует, т. е. от концентрации соответствующих компонентов.

Как же работает орган вкуса? Как он различает вкусовые вещества? Главный структурный элемент вкусового анализатора – вкусовой рецептор, который обладает свойством связывать молекулы с определенной конфигурацией и вызывать соответствующее ощущение.

Вкусовой анализатор является сложной морфофункциональной системой, обеспечивающей тонкий анализ химических раздражителей, действующих на органы вкуса животных. Анализатор состоит из собственного органа вкуса, проводниковых структур и центрального отдела в структурах продолговатого мозга, зрительных бугров и коры больших полушарий. Первичное распознавание вкусовых сигналов происходит на уровне хеморецепторов, а анализ вкусовых ощущений – в центральной нервной системе.

Установлено, что строгого соответствия между химическим строением молекулы вкусовых веществ и взаимодействием с вкусовым рецептором не существует. Только соленый и кислый вкус свойствен веществам определенных химических типов. Кислый вкус определяется концентрацией водородных ионов. При одинаковых рН слабая кислота – более эффективный раздражитель, чем сильная. Соленым вкусом обладают различные соли, но только хлористый натрий имеет чистый соленый вкус без привкуса горечи или кислоты. При возрастании молекулярной массы неорганических солей их вкус меняется от соленого к горькому.

Наиболее выраженное несоответствие между строением и вкусом проявляется у сладких и горьких веществ. Ощущение горького определяется содержанием в молекуле парных группировок – NO 2, N, – SH, – CS и др. Сладкий вкус вызывают различные вещества – сахара, спирты, аминокислоты, белки и др.

Ранее было высказано предположение, что вкус ациклических полиолов (этандиола, глицерина и др.), которые по своей структуре сходны с сахарами, обусловлен числом гидроксильных групп в молекуле. Однако это мнение оказалось ошибочным. Так, полиолы с пятью гидроксильными группами (например, ксилит) оказались слаще, чем молекулы с шестью группами (например, сорбит), а вещества с одинаковым количеством групп (галактоза и глюкоза) значительно отличаются друг от друга по интенсивности вкуса.

Согласно гипотезе Шелленберга, которую он высказал в 1963 г., взаимодействие между вкусовым веществом и рецептором осуществляется за счет образования водородной связи, что обусловливает восприятие, а прочность связи ответственна за интенсивность ответа. Он пришел к выводу, что геометрическое расположение молекулы сладкого вещества, его конфигурация и конформация имеют важное значение для взаимодействия с рецептором и прочности образующегося комплекса. В дальнейшем было показано, что появление сладкого и горького вкусового ощущения определяется стереохимией молекулы вещества, вызывающего вкус. Удалось доказать, что сладкие вещества легко превратить в соединения, обладающие горьким вкусом. Эти данные позволили предположить, что вкусовые рецепторы имеют зоны для сладких и для горьких веществ, а молекулы сладких или горьких соединений могут взаимодействовать с каждой из них. Доказательством этому служил тот факт, что ощущение горького вкуса снижается после насыщения рецептора языка сахарозой. Аналогично сладкий вкус уменьшался после насыщения рецепторов хинином. На основании этого высказано предположение, что центры рецепторов, отвечающих за сладкий и горький вкус, должны находиться на расстоянии не более 0,3–0,4 нм друг от друга.