Глава 6. Вкусовая сенсорная система

6.1.Вкусовые ощущения

В эволюции сформировались две специализированные системы - вкус и обоняние, предназначенные для восприятия определенных химических сигналов внешней среды. Вкусовая рецепция является древнейшим чувством, необходимым для выживания организмов. Вкус определяет полезные или вредные химические вещества, связанные с пищей, служит для определения ее качества. Вкусовая чувствительность тесно связана с физиологическим состоянием организма, чувством голода и насыщения. Известно, что недостаток или избыток определенных веществ в организме сказывается на чувствительности вкусовых рецепторов. Изучение порогов вкусового восприятия, процессов нарушения вкуса может быть полезным при диагностике состояний. В ряде случаев извращения вкуса вызываются заболеваниями внутренних органов или нарушением обмена веществ – ощущение горечи отмечается при заболеваниях желчного пузыря, ощущение кислоты – при заболеваниях желудка, ощущение сладкого во рту – при различных формах сахарного диабете. В большинстве случаев вкусовые ощущения имеют ярко выраженную положительную или отрицательную окраску.

Вкусовые рецепторы являются входными воротами пищеварительной системы. Биологическая роль вкусовых ощущений заключается не только в проверке съедобности пищи, они влияют также на процесс пищеварения. Вкусовые ощущения рефлекторно связаны с секрецией пищеварительных желез и действуют не только на интенсивность секреции, но и на состав секрета. С возрастом способность к различению вкусовых стимулов снижается. Употребление кофеина и интенсивное курение, также уменьшают вкусовую чувствительность.

Вкусовые вещества разделяют на четыре основных класса – соленые, кислые, горькие и сладкие. Огромное разнообразие тонких привкусов, которые может воспринимать человек, связано с комбинацией этих основных вкусовых ощущений. Это отображает модель формирования сложных (смешанных) вкусов – пирамида Хеннинга. В пространстве между вершинами пирамиды, соответствующим четырем основным вкусам, находятся сложные вкусовые оттенки. Стимулы, действующие в естественных условиях сложны и большинство вкусовых ощущений смешанные. Смешанные ощущения характерны для многих естественных вкусовых стимулов (например, апельсин имеет вкус кислого и сладкого и т.п.).

Сладкий вкус ассоциируется в основном с сахарами (глюкоза, сахароза, фруктоза). Символ сладкого сахароза, которая состоит из двух частей глюкозы и фруктозы, каждая из которых имеет сладкий вкус, их молекулы имеют несколько гидроксильных групп. Сладкими являются многоатомные спирты, содержащие более одного гидроксила (глицирин, гликоль).

Соленый вкус создается в чистом виде только хлористым натрием. Соли, молекулы которых состоят из других анионов и катионов имеют либо соленый вкус с привкусом другого вещества, либо безвкусны.

Кислый вкус имеют неорганические кислоты (соляная, серная и др.) и органические ( аскорбиновая, яблочная, щавелевая и др.). В водном растворе они диссоциируют на положительно заряженный ион водорода (протон) и отрицательно заряженный сложный анион. Неорганические кислоты диссоциируют не полностью, и количество протонов будет меньшим. Если кислый вкус зависит от количества протонов, то неорганические кислоты должны казаться более кислыми. На практике, наоборот – у человека более сильное кислое ощущение вызывают органические кислоты Причина этого в том, что, во-первых, важную роль играют анионы органических кислот, а во-вторых, в свойства слюны. Слюна выступает как буфер, нейтрализуя сильные кислоты, снижая и уравнивая действие больших концентраций протонов.

Горький вкус имеют алкалоиды (стрихнин, пилокарпин, хинин). Эти вещества обладают сильной биологической активностью, часто отвергаются организмом. Символ горького – черный перец, вкус которому придает химическое вещество пиперин. Некоторые исследователи выделяют еще два элементарных вкусовых ощущения – вкус воды и вкус «умами». Японским словом «умами» обозначают вкус пищи, который придают ей глутамат натрия и соли некоторых аминокислот. Глутамат содержится в мясе, сыре, некоторых овощах. Из глутамата натрия изготавливается специальная вкусовая приправа.

Вещества, имеющие сходный вкус, могут различаться по структуре, и в то же время оптические изомеры могут быть совершенно разного вкуса. Например, сладкий вкус имеют полисахариды, дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза), моносахариды (глюкоза, фруктоза), а также многоатомные спирты, аминокислота L-аланин, соли свинца и некоторые другие вещества.

Ощутимое качество вещества зависит от его концентрации. Соль в низкой концентрации имеет вкус сладкого и является чисто соленой, когда более концентрирована. Вкус йодистого калия и ряда других солей этого катиона по мере повышения концентрации превращается из солоноватого в горький.

Разные области языка обладают неодинаковой чувствительностью к различным вкусовым качествам. Кончик языка чувствителен к сладкому и соленому, боковые поверхности – к кислому, основание (корень) – к горькому. Зоны чувствительности к каждому из основных видов стимулов перекрывают друг друга. Поэтому можно вызывать любое из четырех основных ощущений, воздействуя на любую из названных областей. Однако для того, что получить, например, ощущение сладкого с корня языка, следует применять растворы большей концентрации, чем, если воздействовать на его кончик.

Пороги обнаружения для разных вкусовых качеств приходятся на разные концентрации. Наименьшие пороги для горьких веществ, например, порог обнаружения хинина составляет 0,000008 моль/л. Многие ядовитые вещества имеют горький вкус, как бы предупреждая об опасности. Порог обнаружения для кислого (лимонная кислота) – 0,0023 моль/л, для виноградного сахара – 0,08 моль/л (для сахарина 0,000023 моль/л), для соленого 0,01 моль/л. Для большинства веществ величины порогов имеют значительную индивидуальную вариабельность. Чувствительность одиночного вкусового сосочка может изменяться в течение суток в зависимости от чувства голода, при заболеваниях желудочно-кишечного тракта и других внутренних органов.