Анатомія смаку

Л. Ашкіназі

... еволюція не може, як інженер, незадоволений своїм рішенням проблеми, розібрати машину на частини, зробити нове креслення і заново зібрати механізм ... Її творчість виражається лише в поправках, вдосконалення, добудова ...

Станіслав Лем. "Формула Лімфатера"

Скільки їх існує?

Вважається, що людина розрізняє чи чотири, чи п'ять елементарних смаків: солоний, кислий, солодкий, гіркий і ще один, для якого немає російської назви. Його називають "umami" і приписують смаку глутамату натрію. Втім, іноді його називають "солодкуватим", а виробники продуктів вважають, що глутамат натрію просто підсилює відчуття інших смаків. Якщо ж вірити книгам про їжу, то смаків виявляється не п'ять, а багато тисяч, - але кулінари мають на увазі не елементарні смаки, комбіновані а. Нещодавно і вчені запідозрили, що їх не п'ять.

З'ясувалося, що смакові рецептори щурів по-різному реагують на різні гіркі речовини. Горький збудник викликає в клітці рецептора збільшення концентрації кальцію, що спонукає клітку виділяти трансмітер (хімічний передавач імпульсів між нервовими клітинами). Для вивчення цього процесу біологи А. Каіседо і С. Ропер з університету Майамі (США) ввели у смакові клітини щурячого мови флуоресцентну позначку, що реагує на підвищення рівня кальцію. Потім вони піддали клітини дії різних гірких з'єднань. Виявилося, що 66 відсотків чутливих до гіркого клітин реагували тільки на одне з'єднання, 27 відсотків - На дві і 7 відсотків - більш ніж на два з'єднання. Це означає, що смакові рецептори, що реагують на різні гіркі речовини, різні, проте у нас для "гіркого" тільки одна назва. А можливо, що пацюки просто краще розбираються в гіркій стороні життя, ніж людина.

З чого складається смак

Різні речовини можуть мати чистим або змішаним смаком. Смак всіх чисто гірких речовин сприймається людиною абсолютно однаково. Так, розчини опію, стрихніну, морфію, хініну можуть відрізнятися один від одного інтенсивністю спричиненого ними почуття гіркоти, але не його якістю. Якщо ж зрівняти інтенсивність відчуття, взявши перераховані розчини в різної концентрації, то вони стають нерозрізненими. Те ж стосується і кислим смакам. Розчини соляної, азотної, сірчаної, фосфорної, мурашиної, щавлевої, винної, лимонної і яблучної кислот, взяті у відповідному розведенні, не відрізняються на смак. При дослідженні солодких речовин також було встановлено, що не існує декількох видів солодкого. Ті чи інші речовини можуть мати більш-менш вираженим солодким смаком, але якщо цей смак чисто солодкий, то їх розчини не можна відрізнити один від одного. Чисто солодким смаком володіють глюкоза, фруктоза, лактоза, сахароза. Щодо солоного смаку доведено, що в суто вираженому вигляді ним володіє тільки одне-єдине речовина - кухонна сіль. Всі інші солонуваті речовини мають гіркий або кислий присмак.

Як змішуються смаки? Кислі та солодкі речовини можуть викликати кисло-солодке відчуття, властиве багатьом сортам яблук або фруктовим напоям. Приклад кисло-солоного відчуття - смак огіркового розсолу. Гірке й солодке зливаються з труднощами, але гірке какао в суміші з цукром викликає своєрідне злите відчуття, властиве шоколаду. А ось злиття гіркого із солоним і особливо гіркого з кислим не відбувається зовсім. Суміші гірких і солоних, гірких і кислих речовин вкрай неприємні на смак.

Як влаштований смаковий аналізатор        

  

Смакові цибулини розташовуються на бічній поверхні   смакових сосочків. Всередині смакової цибулини знаходяться смакові рецепторні   клітини. Чутливі закінчення рецепторних клітин - мікроворсинки - виходять   на поверхню сосочка через смакову пору.     

З'ясувати, що таке елементарний смак, можна було б, визначивши, скільки типів клітин-аналізаторів беруть участь у сприйнятті. Але, на відміну від зору, це до сих пір не зроблено. Зауважимо, гіпотетично можна мати один тип клітин і навіть просто одну-єдину клітину, але, вимірюючи з високою точністю що йде від неї сигнал, отримувати хоч п'ять, хоч п'ятдесят тисяч значень. Хороший цифровий вольтметр або частотомір має ще велику роздільну здатність. Звичайно, і людині та тваринному доцільно вміти розрізняти кілька різних уподобань - скажімо, за кількістю часто зустрічаються шкідливих речовин і продуктів, що вимагають різного складу шлункового соку. Як зручно було б мати безліч типів чутливих клітин, налаштованих на різні речовини або типи речовин, наприклад, індикатор тухлого м'яса, індикатор вовчих ягід, індикатори м'ясної та рослинної їжі, індикатор морозива крем-брюле.

Клітини, сприймають смакові подразнення, зібрані під смакові цибулини (або нирки) розміром близько 70 мікрометрів, які розміщуються на смакових сосочках. У людини ці структури розташовані на язиці. Кількість смакових клітин під смакової цибулині становить від 30 до 80 (хоча в деяких джерелах називають і менші і великі числа). Великі сосочки біля основи мови містять до 500 смакових цибулин кожен, дрібні - на передній і бічних поверхнях мови - за кілька цибулин, а всього у людини кілька тисяч смакових цибулин. Є чотири типи сосочків, що розрізняються локалізацією і формою: грибоподібний на кінчику язика, листоподібні на бічній поверхні, желобковые на передній частині мови та ниткоподібні, містять рецептори, чутливі не до смаку, а лише до температури і механічному впливу. Вплив температури та механічної дії на відчуття смаку реалізовано не в мозку (як вплив запаху на відчуття смаку), а на рівні, що лежить нижче, тобто воно вже передбачено будовою рецепторного механізму. Вважається, що сприйняття температури та механічної дії важливо для виникнення відчуття їдкого, в'яжучого і терпкого смаку.

Залози між сосочками секретують рідина, яка промиває смакові цибулини. Зовнішні частини смакових рецепторних клітин утворюють мікроворсинки довжиною 2 мікрометра і діаметром 0,1-0,2 мікрометра, що виходять в загальну камеру цибулини, яка через пору на поверхні сосочка сполучається з зовнішнім середовищем. Стимулюючі молекули досягають смакових клітин, проникаючи через цю пору. Одиночні смакові цибулини (не пов'язані з сосочками) є у водних хребетних на поверхні голови, на зябрах, плавниках, в горлі, у наземних - на зворотній поверхні мови, щік, верхній частині глотки.        

  

Різні галузі мови володіють різною смакової   чутливістю. Солодкість найсильніше відчувається на кінчику, кислота - з боків,   а гіркота - ближче до кореня мови. Чутливість до солоного розподілена   більш рівномірно, охоплюючи як бічні області, так і кінчик язика.     

Смакові клітини змінюються дуже швидко, тривалість їх життя складає всього 10 днів, після чого з базальних клітин формуються нові рецептори. Нові смакові сенсорні клітини зв'язуються з сенсорними нервовими волокнами - специфічність волокон при цьому не змінюється. Як сказав би інженер, деталі замінюються, але схема залишається тією ж. Механізм, що забезпечує таку взаємодію між рецептором і волокном, поки невідомий.

Смакові рецепторні клітини не мають аксонів (довгих клітинних відростків, які проводять нервові імпульси). Інформація передається закінченнях чутливих волокон за допомогою трансмітерів - "проміжних речовин". Обробка смакового сигналу (як, до речі, і зорового) організована ієрархічно. Одиночне нервове волокно розгалужується і отримує сигнали від рецепторних клітин різних смакових цибулин, тому в кожного волокна є свій "смаковий профіль". Одні волокна особливо сильно збуджуються при дії гіркого, інші - при дії солоного, солодкого або кислого. Подальша обробка відбувається в мозку. Можливо, що різні ешелони обробки сигналу - як смакової, так і для глядачів - Спадщина еволюції (див. епіграф): еволюція не дає "задній хід", і метод обробки сигналу, реалізований на етапі, коли мозку ще не було, зберігається у роду Homo, тільки цей метод доповнюється іншими. Може бути, тому людина взагалі так складний? Зокрема, до цих пір невідомо, на якому рівні, тобто де і як, п'ять елементарних сигналів утворюють всі ті тисячі смаків, які розрізняє тренований чоловік. Це може відбуватися принаймні в трьох різних місцях: прямо в клітинах, в нервової мережі, що доставляє сигнал у мозок, і, нарешті, в мозку.

Зоровий сигнал, до речі, теж обробляється не в одному місці - в оці жаби є спеціалізовані групи клітин, що реагують на певні елементи зображення. Та й сітківка складається з кількох шарів клітин, тобто частково обробка сигналу відбувається в оці, а частково - у мозку. Запозичення в природи цієї ідеї дозволило американському кібернетику Ф. Розенблатта створити в середині минулого століття "перцептрон" - пристрій для обробки сигналів, яке нині щосили використовує людина при розпізнаванні образів. Причина ефективності перцептрона до цих пір не зрозуміла, як, втім, не зрозуміла і причина ефективності його прототипу, тобто очі. Підглянути і зрозуміти - зовсім різні речі; багато наші читачі - школярі та студенти - добре це знають.

Смак на рівні клітини

До сих пір не ясно, що є специфічним рецептором - смакова цибулина або смакова клітина. Якщо перший гіпотеза вірна, то можна припустити, що є сосочки, містять цибулини тільки одного виду, двох або трьох видів і, нарешті, всіх видів. При цьому переважна кількість цибулин, порушуваних подразником кожного виду, знаходиться в сосочках, розташованих в різних областях поверхні мови, завдяки чому ці області неоднаково чутливі до різних впливів, але все ж до певної міри мають чутливістю до кожного з них. А деякі автори вважають, що рецепторні ділянки смакових клітин реагують на смакові стимули різних типів, причому кожна смакова клітина може мати рецепторні ділянки декількох типів.

Як саме клітина сприймає сигнал від речовини - теж поки достеменно невідомо. Вважається, що рецептори для солоного і кислого - це іонні канали (причому кислий смак створюють просто водневі іони), а інші відчуття викликані тим, що смакові речовини впливають на клітини не самі, а спочатку вступають в хімічну реакцію з якимось білком, а вже результат реакції впливає на клітини. Дійсно, у смакових сосочках існують фракції білкових макромолекул, що вступають у реакцію з солодкими і гіркими речовинами. У такому випадку нечутливість до солодкого і гіркого повинна бути пов'язана з порушеннями в діяльності якихось певних генів. На підтвердження цієї гіпотези були виявлені генетичні відмінності між людьми, відчувають і не відчувають солодке. У літературі є відомості про те, що взаємодія речовин з кліткою має кілька стадій, що останні з них носять ферментативний характер, що при цьому у смакової клітці відбувається каталітичне розщеплення АТФ (аденозинтрифосфорной кислоти) і вивільняється енергія, необхідна для виникнення рецепторного потенціалу. Можливо, що існує друга рецепторних система - у деяких тварини виявлені розподілені між сосочками голі нервові закінчення. Вони реагують на високі концентрації і гальмують активність інших рецепторів -- здійснюють, висловлюючись радіотехнічним мовою, негативну зворотний зв'язок, яка розширює динамічний діапазон аналізатора, тобто здатність сприймати як слабкі, так і чіткі сигнали.

Як це не дивно, зв'язок між хімічними властивостями речовин і їх смаком досить слабка, хоча відомо, що деякі хімічно подібні речовини мають подібний смак. Наприклад, солодкий смак характерний для цукру, солей свинцю та замінників цукру - речовин, що з точки зору хіміка дуже мало спільного. Але смакової аналізатор вважає інакше. Більше того, що сприймається смак речовини залежить від концентрації останнього - наприклад, кухонна сіль в малих концентраціях здається солодким. Тому що з'являються час від часу повідомлення про створення приладу, розрізняються смак, можна вважати деяким перебільшенням. Можна зробити хімічний аналізатор на будь-яку речовину або групу речовин, але до тих пір, поки не вдасться зрозуміти, як саме працює аналізатор природний, ми не зможемо стверджувати, що створений нами прилад здатний правильно ідентифікувати смак речовини, яка йому раніше не висувалося.

Дещо про форму келиха        

  

Спеціально сконструйований келих для рислінг має   тонкий звужений край, щоб вино не потрапляло на бічні частини мови,   чутливі до кислоти. Для шардоне пропонується більш широкий келих.     

В 1901 році в журналі "Philosophische Studien" вперше була опублікована карта розташування смакових рецепторів на мові: кінчик чутливий до солодощі, задня частина - до гіркоти, кислотність максимально відчувається бічними точками мови, а солоність сприймається приблизно однаково у всіх точках. Тому для смакового відчуття важливо, на яку частину мови потрапляє речовина. Зазвичай ми сприймаємо їжу всім мовою, але винороби стверджують, що смак вина залежить від форми келиха, оскільки форма і об'єм чаші келиха, діаметр краю та його обробка (край може бути зрізаний під прямим кутом або мати закруглений обідок), товщина стінок - ось фактори, які визначають точку первинного контакту напою зі смаковими рецепторами, а отже, впливають на сприйняття смаку і запаху. Наприклад, австрієць Георг Рідель, що займається дизайном і виробництвом скляного посуду, стверджує, що вина з різних сортів винограду вимагають келихів різної форми. Наприклад, він придумав спеціальний келих для рислінг з тонким завужені краєм, щоб вино потрапляло в рот, не торкаючись бічних областей мови, реагують на високу кислотність. Підвищений вміст кислоти в рислінг пов'язано з тим, що його виготовляють з винограду, вирощеного в холодному північному кліматі, і без молочнокислої ферментації. Бокал для шардоне повинен, навпаки, бути більш широким, щоб виявляти кислоту, а не послаблювати її смак, оскільки вина шардоне відбуваються з більш теплого клімату і піддаються молочнокислої ферментації.

Після того, як речовина потрапила на мову, спочатку виникає відчуття дотику (то є тактильне почуття), і тільки потім - смакові відчуття в наступному порядку: на кінчику язика перше проявляється солоний смак, за ним солодкий, кислий і пізніше всіх гіркий; на підставі ж мови - перш за все гіркий, потім солоний і пізніше за всіх солодкий. Ці відмінності теж можуть якось впливати на загальне відчуття смаку.

Для чого нам смак і як його тренувати

Сигнал від смакових рецепторів використовується організмом двояко. По-перше, несвідомо - наприклад, для керування шлункової секрецією, причому як її кількістю, так і складом, то є смак їжі - це не лише сигнал, що час перетравлювати їжу, але й замовлення на склад шлункового соку. По-друге, смак використовується усвідомлено - для отримання задоволення від їжі.

Деякі стверджують, що смакові відчуття можна тренувати. І якщо сконцентрувати увагу на кінчику мови, то почнеться слиновиділення. Візьміть, кажуть вони, шматочок цукру і покладіть його перед собою. Подивіться на нього, закрийте очі, уявіть собі цей шматочок і, продовжуючи утримувати увагу на кінчику мови, постарайтеся викликати смак цукру. Зазвичай смакові відчуття з'являються через 20-30 секунд, і від вправи до вправи вони посилюються. Якщо ж у вас погано виходить, спробуйте спочатку покласти дрібку цукру на кінчик язика, потім підсилити відповідні смакові відчуття. Тренуйтеся по 15-20 хвилин 3-4 рази на день протягом 7-10 днів. Після того як ви навчитеся викликати смак цукру, сиру та полуниці, треба освоювати переходи від одного смаку до іншого, наприклад, навчитися витісняти смак сиру смаком полуниці. Освоївши цей спосіб, ви зможете довільно, легко і просто змінювати смакові відчуття??. Я пробував, але, мабуть, потрапив у ті 5-7 відсотків людей, які нездатні "уявити" смак по своїм бажанням.

не самі по собі

Смакові відчуття пов'язані з нюховими, відчутних і термічними. Відомо, як послаблюються смакові відчуття при виключенні нюху, наприклад при нежиті (до речі, і при курінні). Ті боку смакових відчуттів, які визначаються такими словами, як терпкий, борошнистий, гострий, пекучий, терпкий, клейкий, обумовлені дотиковий реакцією. Смак свіжості, наприклад, від м'яти або ментолу, можливо, пояснюється домішкою термічних відчуттів (локальним охолодженням через швидкого випаровування). Іноді затверджується, що смакові відчуття можуть бути викликані механічним впливом, просто кажучи - дотиком або тиском струменя повітря, а також зміною температури. Але в першому випадку все ускладнено хімічним взаємодією, у другому - власне теплообміном, охолодженням за рахунок випаровування і, можливо, зміною вологості поверхні. Виникнення відчуття при дотику до мови контактів батарейки (не подумайте використовувати напругу більше 4,5 вольта) пояснюється електролізом і освітою іонів. Дослідники з Єльського університету (США) показали, що відчуття кислого або солоного виникає при охолодженні країв мови до 20 ° С; при зігріванні країв або кінчика язика до 35 ° С відчувається солодкий смак.

За деякими даними, гіркі речовини, безпосередньо введені в кров, теж збуджують смакові нерви. Наприклад, у собаки після ін'єкції гіркого речовини з'являються ті ж руху щелеп і гримаса відрази, як і при дії цієї речовини на язик. Буває, що люди скаржаться на гіркота в роті через деякий час після прийому хіни в облатки, коли хіна вже встигла вступити до кров. Втім, у всіх цих випадках не виключено попадання гіркого речовини безпосередньо на язик.

Охолодження і нагрівання зменшують чутливість до смаку: мова, охолоджений льодом протягом хвилини, перестає відчувати смак цукру, при нагріванні поверхні язика до 50 ° С чутливість теж падає. Область найбільшою чутливості - від 20 до 38 ° С.

Смак до відомого речовині може посилюватися за контрастом зі смаком іншого, попередньо подіяло речовини. Так, смак вина посилюється попередніми вживанням сиру і, навпаки, притупляється і псується після всього солодкого. Якщо спочатку пожувати корінь касатика (Iris pseudacorus), то кава і молоко здадуться кислими. Такий вплив одних смаків на інші може залежати як від суто хімічних процесів на мові, так і від змішання в нашій свідомості сліду, залишеного попереднім смаковими відчуттям, з новим смаковими збудженням. Смаки легко компенсувати один іншим і робити приємними, наприклад, занадто кислий смак - солодким, але при цьому не відбувається прямого змішення відчуттів, що дає щось середнє, так як смаки солодкого і кислого залишаються при змішуванні в тій же силі, і тільки змінюється наше ставлення до них з точки зору приємності. Компенсація смаків, що не супроводжується компенсацією хімічних властивостей смакових речовин, має місце в центральних органах наших відчуттів. Боротьбу смакових відчуттів найлегше спостерігати, якщо покласти на одну половину мови кисле, а на іншу - гірке речовину, при цьому у свідомості виникає відчуття то кислого, то гіркого, і людина може довільно зупинятися то на те, то на іншому, але змішування обох смаків в щось середнє не відбувається.

На явищах контрасту смаків, їх компенсації і слідів грунтується вся будівля гастрономії, яке має ту фізіологічну цінність, що гарний, приємний смак їжі сприяє її перетравлювання, підсилюючи виділення травних соків і викликаючи настрій, настільки сприятливий для нормального перебігу всіх тілесних процесів в організмі.

Зв'язок смакових і нюхових відчуттів очевидна. Зменшити вплив нюхових відчуттів на смакові можна, щільно затиснувши ніс і утримуючись під час дегустації від дихальних рухів. При цьому "смак" багатьох речовин цілком змінюється: наприклад, цибуля стає солодким і за смаком важко отличимым від солодкого яблука. Фрукти, вина, варення - всі вони мають солодким, кислим або кисло-солодким смаком. Тим часом різноманітність відчуттів, що викликаються ними, величезне. Це визначається не їхніми смаковими, а нюховими властивостями.

Нарешті, велике значення має хімічне вплив слини на що знаходяться в роті речовини. У цьому легко переконатися, якщо взяти в рот шматочок прісного білого хліба. Крохмаль, який не розчиняється у воді і є основним вуглеводом, що містяться в такому хлібі, не має смаку. Варто лише пожувати хліб, тобто привести його до зіткнення зі слиною, як він набуває виразний солодкуватий смак, ознака того, що частина крохмалю розщепилося ферментами слини до глюкози.

Цей складний механізм іноді ламається. Повна втрата всіх смакових відчуттів називається агевзіей, ослаблення відчуттів - гіпогевзіей, інші зміни в сприйнятті смакових відчуттів - парагевзіей. Зміна смакових відчуттів може настати в результаті пошкодження слизової оболонки мови при запаленні і опіках - термічних та хімічних. Втрата смакової чутливості спостерігається і при ураженні провідних шляхів смакового аналізатора: випадання смаку на передніх двох третинах однієї половини мовою пов'язана з ураженням мовно або лицьового нерва, в області задньої третини мови - при пошкодженні язикоглоткового нерва. При ураженні деяких структур головного мозку може спостерігатися випадання смакової чутливості у всій половині мови. У ряді випадків зміни смаку викликаються захворюваннями внутрішніх органів або порушенням обміну речовин: відчуття гіркоти відзначається при захворюваннях жовчного міхура, відчуття кислоти - при захворюваннях шлунка, відчуття солодкого у роті - при виражених формах цукрового діабету. При деяких захворюваннях сприйняття одних смаків залишається нормальним, а інших -- втрачається або викривлюється. Найчастіше це спостерігається у психічних хворих, і походження цих розладів пов'язують з патологією глибинних відділів скроневої частки мозку. Такі хворі нерідко з задоволенням їдять неприємні або шкідливі для здоров'я речовини.

Але здорова людина зазвичай так не надходить. І спасибі за це треба сказати нашому природному смаковому аналізатора.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://wsyachina.narod.ru/