Αποκωδικοποιώντας την επιστήμη της γεύσης

Γλυκό, ξυνό, αλμυρό, ουμάμι, πικρό.

Οι ερευνητές βρίσκουν νέα μυστικά για τους πολύπλοκους μηχανισμούς της γεύσης, και τα συμπεράσματά τους θα βοηθήσουν την ανάπτυξη προϊόντων και πρωτοβουλιών για τη δημόσια υγεία.

Του Robert Margolskee, διευθυντής του Monell Chemical Senses Center της Φιλαδέλφεια, δεν του αρέσει ο καφές, η μαύρη σοκολάτα και η πικρή μπύρα. Αν και διευθύνει ένα επιστημονικό ίδρυμα αφιερωμένο στη μελέτη της γεύσης και οσμής, ο ίδιος δεν μπορεί να εξηγήσει ακριβώς που οφείλεται αυτή η περίπτωση. Ο Margolskee, ο οποίος έχει διδακτορικό στη μοριακή γενετική, καθώς και ένα πτυχίο ιατρικής, λέει ότι ο γονότυπος του διαπιστώθηκε ότι κατέχει μια ιδιαίτερη διαμόρφωση των γονιδίων και υποδοχέα για τη γεύση που τον κάνει υπερευαίσθητο σε ορισμένες πικρές ενώσεις.

Η γεύση βρίσκεται πρώτη στη λίστα των καταναλωτών όταν πρόκειται να αποφασίσει σχετικά με το τι θα φάει ή θα πιεί και όπως προτείνει ο Margolskee, το γενετικό υλικό μας έχει να κάνει με τις γεύσεις δηλαδή με το ποια τρόφιμα βρίσκουμαι ελκυστικά και ποια δεν μπορούμε να ανεχθούμε. Η πείρα της ζωής διαμορφώνει τις γευστικές μας προτιμήσεις. Όλα αυτά έχουν γίνει πιο κατανοητά κατά την τελευταία δεκαετία χάρη στην πρόοδο της μοριακής βιολογίας και της γενετικής έρευνας, αλλά πολλά παραμένουν ακόμα άγνωστα. Πρωτοβουλίες όπως αυτές που λαμβάνουν χώρα στο Monell, ωστόσο, παρέχουν γνώσεις σχετικά με τους τρόπους με τους οποίους η επιστήμη της γεύσης έχει τη δυνατότητα να διαμορφώσει τις διατροφικές μας επιλογές, να επηρεάσει το μεταβολισμό μας, και μας εισάγουν σε νέες, στοχευμένες προσεγγίσεις για την ανάπτυξη προϊόντων που θα αποφέρουν τρόφιμα και ποτά που θα ικανοποιήσουν προσωπικές προτιμήσεις και τις διατροφικές ανάγκες των καταναλωτών.

"Η γεύση είναι περίπλοκη" ο Margolskee παρατηρεί. "Κάθε μέρος της γεύσης -γλυκιά, ξινή, αλμυρή, πικρή και ουμάμι - είναι σχεδόν σαν μια ξεχωριστή αίσθηση. Τα έχουμε όλα... στις ίδιες γευστικές απολήξεις – οι οποίες αποτελούν το όργανο της γεύσης και είναι όλες μπλεγμένες μεταξύ τους.
Στην πραγματικότητα, στο Monell οι επιστήμονες επισημαίνουν ότι η γεύση είναι ακόμη πιο περίπλοκη από ό, τι οι αισθήσεις της όρασης και της ακοής, οι οποίες θεωρούνται πιο σημαντικές. Για παράδειγμα, μόλις τρεις τύποι φωτοϋποδοχέων είναι υπεύθυνοι για την έγχρωμη όραση, αλλά οι άνθρωποι έχουν τουλάχιστον 25 διαφορετικούς υποδοχείς για ανίχνευση της πικρής γεύσης.

Οι υποδοχείς για την πικρή γεύση είναι πολύ σημαντικοί, διότι η πικρή γεύση στα τρόφιμα συχνά σημαίνει ότι είναι τοξικά και έτσι η ευαισθησία σε πικρές γεύσεις είναι κρίσιμη για την επιβίωση του είδους, εξηγεί ο Robin Dando, επίκουρος καθηγητής στο Cornell University Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας Τροφίμων.

«Τα πικρά τρόφιμα ως επί το πλείστον αντιπροσωπεύουν τρόφιμα που θα μπορούσαν να είναι επικίνδυνα», λέει ο Dando. «Τα ακατάλληλα τρόφιμα, είναι ξινά, έτσι ώστε να μας καθοδηγήσουν μακριά από τα πράγματα που είναι τοξικά." Στην επιστήμη της γεύσης, η πικρή και η ξινή γεύση, περιγράφεται ως «αποτρεπτική» επειδή οι άνθρωποι έχουν την τάση να μην τους αρέσουν αυτές οι γεύσεις.

Οι υπόλοιπες τρεις γεύσεις γλυκό, αλμυρό και πικάντικο είναι οι «επιθυμητές» γεύσεις και τις έχουν τα τρόφιμα που μας αρέσουν. Οι γευστικές προτιμήσεις έχουν εξελιχθεί, λέει ο Gary Beauchamp, επίτιμος διευθυντής του Monell, "επειδή το σύστημα της γεύσης είναι το τελευταίο που συμμετέχει στην λήψη απόφασης για το αν θα φάμε κάτι ή αν θα το απορρίψουμε .... Παίρνει τις εξής σημαντικές αποφάσεις στα ερωτήματα: Είναι το τρόφιμο πλούσιο σε θερμίδες; Είναι δηλητηριώδες; Είναι έχει αμινοξέα / πρωτεΐνες; "

"Η γλυκιά γεύση στη φύση είναι δίνει σήμα ότι το τρόφιμο έχει θερμίδες», λέει ο Dando. "Στο παρελθόν, οι θερμίδες θεωρούνταν πολύ σημαντικές. Δεν επιβιώνεις χωρίς θερμίδες. Όσο περισσότερο μπορείς να καταναλώσεις, τόσο καλύτερα για σένα." Η αλμυρή γεύση, αναφέρει, υποδηλώνει ότι το τρόφιμο περιέχει νάτριο ή κάλιο, τα δύο αυτά ανόργανα συστατικά που είναι σημαντικά για τη λειτουργία του σώματος. «Η ουμάμι είναι η γεύση των πρωτεϊνών," συνεχίζει ο Dando. "Αυτό είναι το ουμάμι, αμινοξέα. Γνωρίζουμε ότι χρειαζόμαστε την πρωτεΐνη για να επιβιώσουμε.... Έτσι, αν κάτι έχει πολύ αλμυρή γεύση για εμάς, γνωρίζουμε ότι υπάρχει πολλή πρωτεΐνη και πολλά αμινοξέα και είναι καλό τα καταναλώσουμε.»

Πώς γευόμαστε
Ο μηχανισμός της γεύσης ξεκινά πάνω στη γλώσσα, όπου χιλιάδες γευστικές θηλές συγκεντρώνονται, τα οποία είναι μικροσκοπικά εξογκώματα που γίνονται εύκολα ορατά, αν βγάλετε έξω τη γλώσσα σας και την κοιτάξετε στον καθρέφτη. Γευστικές απολήξεις βρίσκονται επίσης στην ουρανίσκο του στόματος και στο λαιμό. Κάθε γευστική απόληξη περιλαμβάνει περίπου 50 έως 100 εξειδικευμένα κύτταρα που περιέχουν υποδοχείς γεύσης, οι οποίες ενεργοποιούνται όταν έρχονται σε επαφή με τις χημικές ενώσεις των τροφίμων και ποτών.

Το χημικό ερέθισμα που δέχονται τα κύτταρα από τη γεύση μεταφράζεται σε ένα ηλεκτρικό μήνυμα που αναμεταδίδεται από τα νεύρα στο στέλεχος του εγκεφάλου, όπου γίνεται η αρχική επεξεργασία της γεύσης. Από εκεί, οι ώσεις μεταδίδονται σε άλλα μέρη του εγκεφάλου, όπου επηρεάζουν τη συνειδητή αντίληψη της γεύσης και την επιρροή των συναισθημάτων και αναμνήσεων (Murray 2016). Ένα άλλο νεύρο που είναι σημαντικό για τη μετάδοση σημαντικών μηνυμάτων, που σχετίζονται με τη γεύση, στον εγκέφαλο είναι το τρίδυμο νεύρο το οποίο μεταδίδει πληροφορίες που σχετίζονται με την αίσθηση του ζεστού ή καυτού (σκεφτείτε την καψαϊκίνη), του κρύου (μενθόλη) και της ενόχλησης (όπως π. χ από ανθρακούχα ποτά).

Οι υποδοχείς της γεύσης δεν περιορίζονται μόνο στη στοματική κοιλότητα αλλά βρίσκονται και σε πολλά διαφορετικά μέρη του σώματος, συμπεριλαμβανομένου του εντέρου, του παγκρέατος, των πνευμόνων, και της μύτης. Οι υποδοχείς αυτών των οργάνων, δεν αντιλαμβάνονται τη γεύση όπως αυτοί της γλώσσας, αλλά παίζουν διάφορους ρόλους, πολλοί από τους οποίους δεν έχουν ακόμα κατανοηθεί. Επειδή οι υποδοχείς της γλυκιάς γεύσης στο έντερο και το πάγκρεας συνδέονται με τον μεταβολισμό, οι επιστήμονες ερευνούν την πιθανή ικανότητα τους να παίζουν ρόλο στη θεραπεία των μεταβολικών διαταραχών, όπως η παχυσαρκία και ο διαβήτης (Κουένκα 2013). Οι υποδοχείς της πικρής γεύσης στο έντερο βοηθούν στην προστασία μας από δηλητηρίαση ανιχνεύοντας τοξικές ουσίες και ωθώντας το σώμα να τις αποβάλει (εμετός, διάρροια) (Fox 2011). Οι επιστήμονες στο Monell και το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια ανακάλυψαν επίσης ότι οι υποδοχείς της πικρής γεύσης στη μύτη βοηθούν στην αντιμετώπιση των μολύνσεων των κόλπων (Monell 2015a).
Γιατί γευόμαστε το γλυκό

Σας είναι δύσκολο να απορρίψετε ένα κέικ ή ένα ντόνατ; Δεν είναι μόνο θέμα θέλησης. Είμαστε φτιαγμένοι να αγαπάμε τις γλυκιές γεύσεις. Ίσως παλεύουμε ενάντια στη φύση μας, λέει ο Margolskee. Οδηγούμαστε να φάμε το γλυκό που έχει θερμίδες.

«Μπορείτε να το δείτε σε πρώιμα στάδια σε βρέφη» συνεχίζει ο Margolskee. «Αν τους δώσουμε ζάχαρη ή ένα ζαχαρούχο ποτό, θα χαμογελάσουν και θα φαίνονται ευχαριστημένα. Αν τους δώσουμε κάτι πικρό, όπως κινίνη, θα στραβώσουν το πρόσωπό τους θα σφίξουν το στόμα τους, και θα απορρίψουν το φαγητό. Μπορείτε να δείτε τις ίδιες εκφράσεις στα πρόσωπα των βρεφών, των χιμπατζήδων και των νεογέννητων πιθήκων όταν γεύονται την γλυκιά ή πικρή γεύση». Ακόμα και οι αρουραίοι και τα ποντίκια έχουν παρόμοιες αντιδράσεις του προσώπου τους όταν δοκιμάζουν τη γλυκιά και πικρή γεύση, προσθέτει. Οι γλυκές γεύσεις έχουν τη δύναμη να αμβλύνουν τον πόνο των μωρών, γι’ αυτό και χρησιμοποιούνται ως αναλγητικά για τα μωρά που έχουν υποστεί τον πόνο που προκαλούν οι διαδικασίες, όπως η περιτομή ή αιματολογικές εξετάσεις (Owen 2015).

Ίσως να μην αποτελεί έκπληξη που ακούμε ότι τα παιδιά προτιμούν πιο πολύ τη γλυκιά γεύση από τους ενήλικες ή ότι η αντίληψη της γλυκιάς γεύσης διαφέρει σημαντικά από άτομο σε άτομο. Ένα πρόσφατο ερευνητικό έργο, στο Monell, ερευνά το χαμηλότερο ανιχνεύσιμο όριο της γλυκιάς γεύσης , το οποίο ορίζεται ως το χαμηλότερο ανιχνεύσιμο επίπεδο της σακχαρόζης, σε 216 παιδιά ηλικίας μεταξύ 7 και 14. Τα παιδιά κλήθηκαν να διακρίνουν τη γεύση μεταξύ φλιτζανιών που περιείχαν απλό απεσταγμένο νερό και φλιτζανιών που περιείχαν διαφορετικές συγκεντρώσεις διαλυμάτων σακχάρου. Η χαμηλότερη συγκέντρωση στην οποία το παιδί μπορούσε να διακρίνει το σακχαρούχο διάλυμα από το νερό αποτελεί το όριο ανίχνευσης γλυκιάς γεύσης του παιδιού. Η μελέτη διαπίστωσε ότι το πιο ευαίσθητο παιδί μπορεί να ανιχνεύσει τη γλυκύτητα με μόνο 0.005 κουταλάκια του γλυκού ζάχαρη διαλυμένη στο νερό, ενώ για το λιγότερο ευαίσθητο παιδί απαιτείται πολύ περισσότερο από 3 κουταλάκια του γλυκού προκειμένου να είναι σε θέση να ανιχνεύσει τη γλυκύτητα (Monell 2015b). Τα παιδιά που δεν εντοπίζουν εύκολα τη γλυκύτητα μπορεί να δυσκολεύονται να ρυθμίσουν τη μείωση του σακχάρου, επειδή αντιλαμβάνονται λιγότερο το «γλυκό σήμα" από τη ζάχαρη, απαιτούν δηλαδή περισσότερη ζάχαρη για να βρουν τα προϊόντα εύγευστα, εξηγεί ο συγγραφέας της μελέτης Danielle Reed, γενετιστής και αναπληρωτής διευθυντής του ερευνητικού κέντρου (Monell 2015b).

Η έρευνα ανίχνευσης γλυκύτητας έβγαλε κάποια απρόβλεπτα αποτελέσματα. Ο Reed λέει ότι οι ερευνητές είχαν υποθέσει ότι τα παχύσαρκα παιδιά θα είναι λιγότερο ευαίσθητα στη ζάχαρη από ό, τι τα πιο λεπτά παιδιά και θα ζητούσαν μεγαλύτερη ποσότητα για να βιώσουν ένα ευχάριστο αποτέλεσμα, αλλά τελικά αποδείχθηκε το αντίθετο. Τα παιδιά που είχαν περισσότερο σωματικό λίπος ήταν σε θέση να ανιχνεύσουν καλύτερα τις γλυκές γεύσεις σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις.
«Αυτή ήταν μια μεγάλη έκπληξη για μας», λέει ο Ριντ. «Ο υποδοχέας της γλυκιάς γεύσης στη γλώσσα που αποκρίνεται στη ζάχαρη βρίσκεται και σε άλλα μέρη του σώματος, ιδιαίτερα στα κύτταρα του λίπους,» συνεχίζει. «Έτσι, το θέμα είναι ότι αν η γλώσσα σας είναι πολύ ευαίσθητη στη ζάχαρη, η ευαισθησία αυτή μπορεί να αντανακλάται και σε άλλα σημεία του σώματος, έτσι ώστε τα λιποκύτταρα να αναγνωρίσουν και να απορροφίσουν τη ζάχαρη για τη λιπογένεση, δηλαδή τη δημιουργία λίπους.»

Η έρευνα στο Monell έχει επίσης δείξει ότι έχουμε την τάση να προσκολλάμε διακαώς στις γλυκές προτιμήσεις μας. Σε μια άλλη πρόσφατη μελέτη, κατά την οποία μειώθηκε η κατανάλωση της ζάχαρης κατά 40% για τρεις μήνες, ζητήθηκε να αξιολογήσουν περιοδικά την ένταση της γλυκύτητας και της ευχαρίστησης που ένιωθαν από την κατανάλωση πουτίγκας βανίλια και αφεψίματος βατόμουρο. Μετά από τρεις μήνες διατροφής, η αντίληψη των συμμετεχόντων, που κατανάλωναν περιορισμένα ζάχαρη, για τη γλυκύτητα είχε αλλάξει, και αξιολόγησαν τις πουτίγκες και τα αφεψίματα ως πιο γλυκά από ότι έκαναν τα μέλη της ομάδας ελέγχου, λέει ο ψυχολόγος Paul Wise. Αλλά το επίπεδο γλυκύτητας που προτιμάται περισσότερο, ήταν αμετάβλητο. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με προηγούμενες μελέτες του Monell για τις προτιμήσεις της αλμυρής γεύσης, οι οποίες μπορεί να τροποποιηθούν με την πάροδο του χρόνου. "Μπορώ να σας πω ότι οι άνθρωποι είναι πολύ πιο επίμονοι σχετικά με τη μείωση σακχάρου τους από ό, τι είναι για την μείωση του αλατιού," ο Wise συνοψίζει.

Η εταιρεία βιοτεχνολογίας Senomyx με έδρα το Σαν Ντιέγκο έχει εντοπίσει αρκετές ενώσεις που δεν λειτουργούν ως υποκατάστατα ζάχαρης, αλλά μάλλον ως τροποποιητές γεύσης που ενισχύουν την αντίληψη της γλυκύτητας. Οι ενώσεις αλληλεπιδρούν με τους γευστικούς κάλυκες, προκαλώντας τους να ανταποκρίνονται πιο αποτελεσματικά στις γλυκές γεύσεις. Αυτό επιτρέπει στους παρασκευαστές των προϊόντων τη μείωση της περιεκτικότητας σε ζάχαρη, διατηρώντας παράλληλα τη γλυκύτητα.

Γίνοντας έξυπνος όσον αφορά το αλάτι
Επειδή πρόκειται για ένα τόσο σημαντικό ζήτημα δημόσιας υγείας, οι έρευνες έχουν εστιάσει στο νατρίου και στο αλάτι. "Το αλάτι είναι αυτό το μαγικό συστατικό, αλλά είναι σαφές ότι οι άνθρωποι καταναλώνουν πολύ περισσότερο από ό, τι χρειάζονται», λέει ο Beauchamp. Ο ίδιος επισημαίνει ότι εκτός από την προφανή ένταση στη γεύση, το αλάτι προσφέρει μια ποικιλία από πιο άλλα οφέλη στα συσκευασμένα τρόφιμα, όπως η μείωση της πικρής γεύσης και η απελευθέρωση της γλυκιάς.

Η αντικατάσταση του αλατιού στα συσκευασμένα προϊόντα, δεν είναι εύκολο, επειδή δεν υπάρχουν πολλά αποτελεσματικά υποκατάστατα για το κοινό επιτραπέζιο αλάτι (χλωριούχο νάτριο). Η ανάπτυξη των προϊόντων συχνά στρέφεται σε ένα άλλο αλάτι, το χλωριούχο κάλιο, αλλά δεν δίωει πολύ γεύση.

Ο ερευνητής Brian Lewandowski, ένας νευροφυσιολόγος, έχει αφιερώσει περισσότερα από τα τελευταία πέντε χρόνια για να εξερευνήσει το μηχανισμό για την αντίληψη της αλμυρής γεύσης και να βρει τρόπους για να την ενισχύσει. «Η αλμυρή γεύση, σε αντίθεση με άλλες βασικές γεύσεις, έχει στην πραγματικότητα δύο ξεχωριστές πορείες που είναι υπεύθυνες για την ανίχνευση του αλατιού και στέλνει τις πληροφορίες με στον εγκέφαλο," ο Lewandowski εξηγεί.

Ο πρώτος μηχανισμός είναι καλά κατανοητός και λαμβάνει χώρα μέσω ενός διαύλου γνωστού ως ENaC (επιθηλιακός δίαυλος νατρίου). Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι υπάρχει ένα δεύτερο μονοπάτι, αλλά δεν έχει ακόμη προσδιοριστεί. Η δεύτερη οδός ανταποκρίνεται στο νάτριο και τα άλλα άλατα (συμπεριλαμβανομένου και του χλωριούχου καλίου) και παρέχει πληροφορίες σχετικά με την ένταση της γεύσης του άλατος και τη δυσαρέσκεια που συνδέεται με έντονα αλμυρά ερεθίσματα.

«Κάτι ακόμα που κάνει το αλάτι μοναδική να έχει μοναδική γεύση και σχετίζεται με αυτές τις δύο οδούς ... είναι ότι σε αντίθεση με τις άλλες γεύσεις, το αλάτι είναι επιθυμητό, γιατί είναι ωραίο σε χαμηλές συγκεντρώσεις, αλλά σε υψηλές συγκεντρώσεις, δεν μας αρέσει» λέει ο Lewandowski. «Έχει γεύση σαν το νερό της θάλασσας.»

Ο Lewandowski και μια ομάδα επιστημόνων του Monell δημοσίευσε πρόσφατα τα αποτελέσματα ενός ερευνητικού προγράμματος στο οποίο εντοπίστηκαν κύτταρα για τη γεύση που συμμετέχουν στο δεύτερο μονοπάτι της αλμυρής γεύσης, και τώρα εργάζονται για να εντοπίσουν αυτό το μονοπάτι και το μηχανισμό με τον οποίο λειτουργεί.

Επειδή είναι οι ερευνητές δεν είναι σε θέση να προσδιορίσουν τα υποκατάστατα του αλατιού όπως με τη μεγάλη ποικιλία των εναλλακτικών γλυκαντικών ουσιών που είναι διαθέσιμες για τους παρασκευαστές των προϊόντων, οι προσπάθειες του κλάδου είναι πιθανό να επικεντρωθούν στην εξεύρεση ενισχυτικών γεύσης για την αύξηση της αντίληψης του αλμυρού, ο Beauchamp και ο Lewandowski συμφωνούν. «Είναι το άγιο δισκοπότηρο για την έρευνα της γεύση τώρα», λέει ο Beauchamp. "Αν ήταν ένα απλό πρόβλημα, θα το είχαν λύσει εδώ και πολύ καιρό."

Γεύση + μυρωδιά = αρωματική γεύση
Καμία συζήτηση για τη γεύση δεν μπορεί να είναι πλήρης χωρίς να ληφθεί υπόψη η αίσθηση της όσφρησης. Η γεύση και η όσφρηση δουλεύουν μαζί για τη δημιουργία της γεύσης ενός τροφίμου ή ποτού, και η μυρωδιά παίζει τον πρωταρχικό ρόλο. Οι επιστήμονες που μελετούν τις αισθήσεις χρησιμοποιούν συχνά το «τεστ ζελέ» σε αυτό το σημείο. Πάρτε δύο κόκκινα ζελέ -ένα φράουλα και ένα κεράσι. Αν τα δοκιμάσετε κρατώντας τη μύτη σας, η γεύση σας θα σας πει ότι είναι γλυκό, αλλά δεν θα είναι σε θέση να πει ποιο ζελέ είναι η φράουλα και ποιο είναι το κεράσι. Για να τα ξεχωρίσουμε είναι απαραίτητη η όσφρηση, πράγμα που δείχνει πόσο σημαντικό είναι το άρωμα είναι για την ίδρυση της γεύσης.

Ο Margolskee είπε "Αν δοκιμάσετε μια μπουκιά από ένα μήλο, που έχει διαφορετική γεύση από μια πατάτα," λέει. "Είναι και τα δύο αμυλούχα και τα δύο έχουν ένα ορισμένο ποσό γλυκύτητας, έστω και λίγη αλμύρα και ξινίλα, αλλά τα περισσότερα από τη γεύση ... προέρχονται από την όσφρηση."
Στην πραγματικότητα, η σχέση μεταξύ της γεύσης και της όσφρησης δεν φαίνεται, «στην καθημερινή γευστική εμπειρία σας δεν είστε σε θέση να τις ξεχωρίσετε» λέει ο Wise. «Και οι δύο είναι μέρος της γευστικής εμπειρίας.»

Είναι κρίσιμης σημασίας για την ανάπτυξη των προϊόντων να είναι καλά καταρτισμένα στο πώς λειτουργούν η γεύση και η μυρωδιά, τονίζει ο Barb Stuckey, πρόεδρος της ανάπτυξης του προϊόντος και της εταιρείας σχεδιασμού Mattson, Foster City, στην Καλιφόρνια, και συγγραφέας του βιβλίου «Γεύση». Κατά τη τυποποίηση ενός προϊόντος, εξηγεί, «θα πρέπει να κατανοηθεί η διαφορά μεταξύ γεύσης και όσφρησης, προκειμένου να κατανοηθεί τι θα πρέπει να ρυθμιστεί."

Η όσφρηση γίνεται με δύο τρόπους: άμεσα μέσω της μύτης, η οποία είναι ή έμμεσα "όταν μασάτε την τροφή, η εξάτμιση των χημικών ουσιών από τα τρόφιμα τονώνουν τη μύτη από το πίσω μέρος," λέει ο Margolskee. Λόγω της μεγάλης ποικιλίας σε οσφρητικούς υποδοχείς, οι άνθρωποι είναι σε θέση να εντοπίσουν χιλιάδες μυρωδιές. Ενώ ένα μεγάλο μέρος της αίσθησης της γεύσης είναι έμφυτο, η μυρωδιά είναι μια πιο «ψεύτικη» αίσθηση, σύμφωνα με τον Wise. "καθοδηγείται πολύ από την μάθηση και την εμπειρία», λέει.

Το άρωμα και η γεύση μπορούν να επηρεάσουν το ένα το άλλο με πολύ ενδιαφέροντες τρόπους. Για παράδειγμα, ο Wise λέει ότι τα πειράματα έχουν δείξει ότι «η γεύση μπορεί να ενισχύσει γενικότερα το άρωμα, αλλά μόνο αν αυτές οι γεύσεις είναι προέρχονται από θρεπτικά." Έτσι, μια γεύση που προέρχεται από μια θρεπτική ουσία που χρειάζεται το σώμα, όπως τα αλμυρά αμινοξέα, το αλάτι ή η ζάχαρη, θα ενισχύσει την ένταση της οπισθορρινικής όσφρησης, εξηγεί ο ίδιος. "Η υπόθεση", λέει ο Wise, «είναι ότι βοηθά να προσδιοριστεί η ταυτότητα του φαγητού περισσότερο ως πηγή θρεπτικών συστατικών."

Τα πειράματα στο Monell έχουν επίσης δείξει ότι οι οσμές μπορούν να καταστείλουν και να ενισχύσουν τα γούστα, ο Wise συνεχίζει. "Αν βάλετε μια καμένη μυρωδιά στη μύτη, τότε αυτή καταστέλλει την ένταση της γλυκιάς γεύσης. Αν βάλετε μια γλυκιά μυρωδιά στη μύτη, τότε αυτή καταστέλλει λίγο την ένταση της πικρής γεύσης, το οποίο μπορεί να είναι χρήσιμο σε σκευάσματα στα οποία θέλετε να βελτιώσετε την πίκρα τους, ιδιαίτερα στα φάρμακα για τα παιδιά », λέει. "Μπορείτε να προσθέσετε λίγο άρωμα, και αυτό θα βοηθήσει το φάρμακο να γίνει λίγο καλύτερο."

Οι ειδικοί των αισθητήρων εικάζουν ότι μπορεί να βοηθήσει τους καταναλωτές να μειώσουν τις θερμίδες που καταναλώνουν, η δημιουργία προϊόντων με λιγότερη ζάχαρη και με την προσθήκη πτητικών ουσιών ενίσχυσης γλυκιάς γεύσης, έτσι ώστε να τα αντιλαμβάνονται ως γλυκά (Owen 2015). «Οι άνθρωποι έχουν βρει τρόπους με τους οποίους ουσιαστικά μπορούν να ξεγελάσουν τους ανθρώπους να νομίζουν ότι μια γεύση είναι γλυκιά, έχοντας μόνο γλυκό άρωμα», λέει ο Dando. Ωστόσο δεν είναι πεπεισμένος ότι αυτή η είναι μια καλή ιδέα επειδή έτσι θα αλλάξει ολόκληρο το προφίλ της γεύσης ενός προϊόντος.

Όταν ερεθισμός μπορεί να είναι ένα καλό πράγμα
Εκτός από τη γεύση και την οσμή, ένα τρίτο αισθητήριο σύστημα χημικού ερεθισμού, παίζει σημαντικό ρόλο στο πώς βιώνουμε τα τρόφιμα που είναι ζεστά και πικάντικα, καθώς και αυτά που είναι δροσερά ή μας γαργαλάνε. Αυτό το σύστημα περιστρέφεται γύρω από το τρίδυμο νεύρο, ένα νεύρο που ανταποκρίνεται σε χημικά ερεθίσματα που προέρχονται από το στόμα, το λαιμό, τη μύτη, ακόμη και από τα μάτια, γεγονός που εξηγεί γιατί ένα μεγάλο μπολ τσίλι μπορεί να κάνει τη μύτη σου να τρέχει και τα μάτια σου να δακρύζουν.

Οι δίαυλοι μιας κατηγορίας ιόντων, που ονομάζεται παροδικός υποδοχέας δυναμικού (TRP), βρίσκονται στις νευρικές απολήξεις του τριδύμου και ανταποκρίνονται σε ενώσεις όπως η καψαϊκίνη, το χρένο, και το wasabi, καθώς και στην αίσθηση δροσιάς της μενθόλης και στο τσούξιμο της ανθράκωσης. Ίσως δεν είναι τόσο έκπληξη το γεγονός ότι ο υποδοχέας TRP είναι υπεύθυνος για την υπερβολικά πικάντικη αίσθηση της γεύσης του wasabi που μπορεί να προκαλέσει την ανταπόκριση των ρινικών διόδων σας σε χημικές ερεθιστικές ουσίες όπως τα δακρυγόνα και η ρύπανση του αέρα (Hamilton 2015).

Οι επιστήμονες έχουν μάθει πολλά για τους υποδοχείς TRP την τελευταία δεκαετία. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι οι ιδέες τους θα οδηγήσουν τελικά σε σημαντικές ανακαλύψεις όπως σε φάρμακα που θα ανακουφίζουν τον πόνο αναστέλλοντας τη φυσιολογική αντίδραση του υποδοχέα TRP (Hamilton 2015). Ο Wise λέει ότι ένα από τα πιο συναρπαστικά πράγματα για τους υποδοχείς TRP είναι ότι δεν ανταποκρίνονται μόνο σε χημικές ενώσεις, αλλά είναι ευαίσθητοι και στις ζεστές και κρύες θερμοκρασίες.

Επειδή οι άνθρωποι υποφέρουν συχνά από απώλεια της όρεξης, καθώς οι αισθήσεις της όσφρησης και της γεύσης μειώνονται με την ηλικία, ο Wise λέει ότι προκαλώντας χημικές αντιδράσεις ερεθισμού μπορούμε να βοηθήσουμε στο να κάνουμε τα τρόφιμα πιο εύπεπτα για τους ηλικιωμένους. «Υπάρχει πολλή συζήτηση σχετικά με τη χρήση ερεθιστικών ουσιών μέχρι τα τρόφιμα να γίνουν πιο ενδιαφέροντα για τους ηλικιωμένους έτσι ώστε να διατηρήσουν τη διατροφική τους κατάσταση", σημειώνει.

Επιστήμη της γεύσης και την ανάπτυξη προϊόντων
Οι ατομικές γευστικές προτιμήσεις αρχίζουν να αναπτύσσονται πριν από τη γέννηση. Στη μελέτη του Monell από τη ψυχολόγο Julie Mennella, διαπιστώθηκε ότι οι έγκυες γυναίκες που έπιναν χυμό καρότου στο τρίτο τρίμηνο τους ή κατά τη διάρκεια του θηλασμού είχαν μωρά που τους άρεσαν τα αρωματισμένα δημητριακά με καρότο περισσότερο από εκείνα των οποίων οι μητέρες δεν έπιναν χυμό καρότου (Mennella et al. 2001). Η Virginia Utermohlen Lovelace, πρώην παιδίατρος, σημειώνει ότι οι γευστικοί κάλυκες αναπτύσσονται όταν τα έμβρυα είναι 12 εβδομάδων. Επειδή ένα αγέννητο μωρό καταπίνει το αμνιακό υγρό της μητέρας, "δοκιμάζουν και βιώνουν τα γεύματα της μητέρας», λέει. Αργότερα η εμπειρία της ζωής συνεχίζει να διαμορφώνει τις προτιμήσεις.

Κάθε ένας από μας κληρονομεί ένα γονίδιο που βοηθά να καθοριστεί τι μπορούμε να γευόμαστε και να μυρίσουμε. Νέα έρευνα του Monell δείχνει, για παράδειγμα, ότι η αντίληψη της γλυκιάς γεύσης είναι περίπου 30% γενετικά επηρεασμένη (Monell 2015c). Η ανατομία της γλώσσας παίζει επίσης έναν ρόλο: ο καθένας έχει διαφορετικό αριθμό γεύσεων, και την πυκνότητα της γεύσης μειώνεται με την ηλικία.

Όσο για την αντίληψη του αρώματος, ο ερευνητής Wise αναφέρει το παράδειγμα για το πώς τα άτομα ανταποκρίνονται στη μυρωδιά της ανδροστενόνης (α φερομόνη ζευγαρώματος για τους χοίρους). «Υπάρχουν τεράστιες ατομικές διαφορές που έχουν παρατηρηθεί σε έναν συγκεκριμένο υποδοχέα», λέει ο Wise. "Αν εκφράζετε μία μορφή της πρωτεΐνης [υποδοχέα], τότε είστε ευαίσθητοι σε αυτό, το οποίο μυρίζει απαίσια. Αν εκφράζετε μια άλλη μορφή, τότε είστε αναίσθητοι σε μεγάλο βαθμό και αυτό θα μπορούσε να μυρίζει ευχάριστα.»

"Πιθανώς οποιοδήποτε άτομο ... θα είναι αναίσθητο σε κάτι," ο Wise συνεχίζει. "Γι 'αυτό ο καθένας ζει λίγο στο δικό του κόσμο αισθήσεων."

Οι αισθήσεις εκτός από την όσφρηση επηρεάζουν επίσης τη γεύση. Πέρυσι ο Dando Cornell δημοσίευσε τα ευρήματα μιας μελέτης που πραγματοποιήθηκε για να βρεθεί πώς τα επίπεδα θορύβου επηρεάζουν την αντίληψη των πέντε βασικών γεύσεων των επιβατών των αεροπορικών εταιρειών κατά την πτήση. Ο Dando και ο Ιαν διαπίστωσαν ότι η αντιλήψη της αλμυρής, της πικρής, και της ξινής γεύσης δεν επηρεάζονται από το θόρυβο, αλλά η αντίληψη της γλυκιάς γεύσης μειώνεται. Σε ένα θορυβώδες περιβάλλον η γεύση umami γίνεται πιο έντονη από ότι σε ένα ήσυχο περιβάλλον (Yan και Dando 2015). Έτσι, οι εταιρείες που φτιάχνουν τα γεύματα για αεροπορικές εταιρείες μπορεί να επιθυμούν να δοκιμάσουν τα γεύματά τους σε θορυβώδη περιβάλλοντα για τη βελτιστοποίηση των συνταγών για τέτοια περιβάλλοντα, προκειμένου να εξυπηρετήσουν καλύτερα τους επιβάτες αεροπλάνων, λέει ο Dando.

Ο Dando επίσης ενδιαφέρθηκε για τη διερεύνηση των τρόπων με τους οποίους ο μεταβολισμός ενός ατόμου μπορεί να επηρεάσει την αντίληψη της γεύσης. "Ας πούμε, για παράδειγμα, ότι αν παίρνατε βάρος, τότε θα γευόσασταν διαφορετικά τα πράγματα;" ρωτάει. "Ή αν έχετε κάνει κάποια ακραία άσκηση;" Καθώς η έρευνα παρέχει νέες ιδέες για το πώς παράγοντες όπως αυτός μπορούν να επηρεάσουν τη γεύση, θα μπορούσαν να φτιαχτούν τρόφιμα που είναι "προσαρμοσμένα σε συγκεκριμένες καταστάσεις, αντί για το ευρύτερο κοινό," λέει ο Dando.

Λόγω της έκτασης των επιμέρους μεταβολών της αισθητηριακής αντίληψης και τους πολλούς παράγοντες που μπορούν να την επηρεάσουν, δεν είναι δυνατόν να δημιουργήσουμε προϊόντα που θα απευθύνονται σε όλους. Ο Stuckey λέει ότι οι περισσότεροι κατασκευαστές προϊόντων θα στοχεύουν στο ότι το 50% περίπου του πληθυσμού περιγράφεται ως δοκιμαστής με μεσαία ευαισθησία γεύσης. "Θα σχεδιάζουν προϊόντα που απευθύνονται σε αυτούς τους ανθρώπους," σημειώνει ο Stuckey.

Η διαφορά των ατομικών αισθήσεων εξηγεί σε μεγάλο βαθμό γιατί είναι σημαντικό για τους παρασκευαστές τροφίμων και ποτών η παροχή ποικιλίας γεύσεων για κάθε προϊόν. "Ένα καλό παράδειγμα είναι τα πατατάκια Layς, τα οποία προσφέρουν μια νέα γεύση σχεδόν κάθε δύο μήνες. Αν θέλετε κάτι πολύ πικάντικο, θα έχει για σας. Αν θέλετε κάτι λίγο πιο γλυκό και λιγότερο πικάντικο, θα έχει κάτι για σας. Αν σας αρέσουν πραγματικά τα ξινά, θα έχουν κάτι και για σας. "
Οι ειδικοί των αισθήσεων αναμένουν να δουν την τάση για πιο εξατομικευμένες ποικιλίες προϊόντων να συνεχίζεται. Όχι μόνο δεν έχει νόημα από μια αισθητηριακή άποψη, αλλά επίσης οδηγεί στη σύγκλιση των τάσεων της βιομηχανίας τροφίμων, από το online λιανικό εμπόριο, το οποίο παρέχει στο σπίτι μια μεγαλύτερη ποικιλία προϊόντων από ό, τι έχουν τα ράφια ενός συμβατικού καταστήματος.

«Αυτό που βλέπουμε στη βιομηχανία αυτή τη στιγμή, η οποία είναι μακροοικονομική, είναι η ανατροπή των μεγάλων εμπορικών brands των τροφίμων, οι οποίες έχουν γενικά προσπαθήσει να απευθύνονται σε όλους», λέει ο Stuckey. "Στη θέση τους είναι αυτά τα μικρότερα, τοπικά, στοχευμένα brands που απευθύνονται σε ένα μικρότερο ποσοστό του πληθυσμού και δεν προσπαθούν να τους προσελκύσουν όλους, με αποτέλεσμα να μπορούν να ικανοποιήσουν καλύτερα ένα συγκεκριμένο καταναλωτή.

"Αυτό είναι το κύμα του μέλλοντος», λέει ο Stuckey. "Δεν πρόκειται ποτέ να αλλάξει. Εμείς δεν πρόκειται ποτέ στην Αμερική να τρώμε το ίδιο πράγμα όπως κάναμε στη δεκαετία του '60 και του '70.» Και αυτό, φυσικά, είναι απολύτως λογικό με δεδομένη την αισθητηριακή διαφορετικότητα του πληθυσμού.

Σύνδεση της βιομηχανίας τροφίμων και ποτών του Monell
Αν και οι ερευνητές στο Monell Chemical Senses Center στη Φιλαδέλφεια παρέμειναν εστιασμένοι στη βασική έρευνα (έναντι στη βιομηχανία και τα προγράμματα που εφαρμόζονται), οι εταίροι του ινστιτούτου συνεργάζονται με τους χορηγούς τους, οι οποίοι παρέχουν χρηματοδότηση και, σε αντάλλαγμα, έχουν νωρίς πρόσβαση στα αποτελέσματα της έρευνας και συμμετέχουν στον εκπαιδευτικό προγραμματισμό. Η λίστα των χορηγών του Monell, περιλαμβάνει 45 εταιρείες εκ των οποίων κάποιες από αυτές είναι τροφίμων, ποτών και γεύσης. Η βιομηχανία παρέχει περίπου το 40% της χρηματοδότησης στο Monell, η στήριξη του οποίου είναι ιδιαίτερα σημαντική δεδομένου ότι ορισμένες ομοσπονδιακές πηγές χρηματοδότησης στερεύουν.

«Είναι μια πολύ καλή αμφίδρομη συνεργασία με τους χορηγούς», λέει ο Carol Christensen, διευθυντής του Monell. «Μοιραζόμαστε μαζί τους ό, τι νέο υπάρχει σε σχέση με τη γεύση και την οσμή, και αυτοί μοιράζονται μαζί μας ό, τι ... ζητήματα αντιμετωπίζουν και έχουν κάποια σχέση με τις χημικές αισθήσεις.»

Ένα από τα τρέχοντα ερευνητικά προγράμματα του Monell υποστηρίζεται από τη βιομηχανία και εστιάζει στους μηχανισμούς ανίχνευσης της αλμυρής γεύσης. Σε μια άλλη, η οποία τελείωσε πρόσφατα, διερευνήθηκε η προσαρμογή της γλυκιάς γεύσης και αναζητήθηκαν οι λόγοι για τους οποίους η γλυκιά γεύση διαρκεί περισσότερο σε ποτά που έχουν ζάχαρη από ό, τι σε εκείνα που είχαν γλυκαντικά υψηλής έντασης χωρίς θερμίδες.

«Εμείς εξετάζουμε το μηχανισμό της γλυκιάς γεύσης στη στοματική κοιλότητα, και ορισμένοι από αυτούς ανίχνευσαν τα γλυκαντικά που ποτέ δεν θα σκεφτούμε να χρησιμοποιήσουμε", σημειώνει ο Christensen. "Και αυτό είναι που η βιομηχανία μας έδωσε. Και, στην πραγματικότητα, ανακαλύψαμε μαζί ότι ένα από αυτά τα γλυκαντικά που δοκιμάσαμε συμπεριφέρθηκε περισσότερο σαν σακχαρόζη παρά σαν μια χωρίς θερμίδες γλυκαντική ουσία. Αυτό μας εξέπληξε.»

Στη συνέχεια, ο Christensen είπε, το Monell ελπίζει να πάρει μια χορηγία από κάποια βιομηχανία για να διερευνήσει την αισθητηριακή αντίληψη του λίπους.

Σε εξέλιξη η έρευνα της επιστήμης της γεύσης Στο Σαν Ντιέγκο σε μια εταιρεία βιοτεχνολογίας με έδρα το Senomyx, η έρευνα της επιστήμη της γεύσης έχει αρχίσει να παράγει ποικιλία συστατικών τροποποίησης γεύσης που χρησιμοποιούνται για να κάνουν τη γλυκιά γεύση πιο γλυκιά, την αλμυρή γεύση αλμυρότερη και πικρή γεύση λιγότερο πικρή.

Ιδρύθηκε το 1998 από τον πρωτοπόρο ερευνητή γεύσης Charles Zuker και άλλους επιστήμονες, η εταιρεία έχει μια ειδική τεχνολογία που μιμείται τη λειτουργία των υποδοχέων της γεύσης. Η τεχνολογία αυτή χρησιμοποιεί μια διαδικασία χημικής δοκιμασίας υψηλής ταχύτητας που επιτρέπει στο Senomyx τη διαλογή συστατικών γεύσης ταχύτερα από τις παραδοσιακές μεθόδους
.
«Έχουμε βιβλιοθήκες εδώ στο Senomyx, οι οποίες έχουν ποικιλία διαφορετικών συνόλων διαφορετικών μορίων, και ουσιαστικά, η πλατφόρμα της εταιρείας μας ελέγχει αυτά τα μόρια με μία μέθοδο προσδιορισμού όπου εκφράζουμε τους εν λόγω υποδοχείς γεύσης, έτσι ώστε να μπορούμε να επικεντρωθούμε στην αλληλεπίδραση μεταξύ των υποδοχέων και εκατοντάδων χιλιάδων ή εκατομμύριων διαφορετικών μορίων, "εξηγεί η Ditschun, ανώτερος διευθυντής της επιστήμης και της τεχνολογίας τροφίμων στο Senomyx.

Η Ditschun λέει ότι το Senomyx μπορεί να ελέγχει πάνω από 40.000 μοριακές ενώσεις σε μια εβδομάδα, αυτοματοποιώντας έτσι μεγάλο μέρος της εργασίας που γίνεται συνήθως. Προσθέτει, ωστόσο, ότι μόλις η αυτοματοποιημένη μέθοδος εντοπίζει πιθανά νέα συστατικά γεύσης, τα αισθητήρια πάνελ χρησιμοποιούνται για να βελτιώσουν τη διαδικασία ελέγχου.

Μέχρι σήμερα, το Senomyx έχει κυκλοφορήσει στο εμπόριο τέσσερις τροποποιητές γλυκιάς γεύσης καθώς και ένα που μειώνει την πικρή και δύο αλμυρούς τροποποιητές γεύσης, τα οποία είναι όλα εγκεκριμένα από το FEMA GRAS.

Η Ditschun σημειώνει ότι το Bittermyx του Senomyx που απομακρύνει την πικρή γεύση και το Sweetmyx που ενισχύει τη γλυκύτητα διευκολύνουν την ανάπτυξη μιας ποικιλίας υγιεινών προϊόντων, επιτρέποντας τη μείωση της ζάχαρης έως 50% και επίσης αναστέλλοντας τη πικρή γεύση κάποιων υγιεινών αλλά όχι και τόσο νόστιμων προϊόντων τα κάνουν πιο αρεστά. "Υπάρχουν πολλές υγιεινές ενώσεων εκεί έξω σε τρόφιμα που είναι καλές για εμάς, αλλά δεν έχουν καλή γεύση», λέει. Το Savorymyx που είναι ενισχυτής αλμυρής γεύσης επιτρέπει την ανάπτυξη συσκευασμένων προϊόντων με μειωμένο όξινο γλουταμινικό νάτριο.

Η εταιρεία, επίσης, εργάζεται σκληρά για να διαλευκάνουν την περίπλοκη επιστήμη γύρω από την αντίληψη της αλμυρής γεύσης. "Ο στόχος στον οποίο έχουμε επικεντρωθεί είναι να χρησιμοποιηθεί η πλατφόρμα γεύσης-δοκιμής στην επικύρωση μια συγκεκριμένης πρωτεΐνης υπεύθυνης για την αλμυρή γεύση», λέει ο Ditschun.