咸味分两种, 低浓度的咸味和高浓度的咸味
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我們通常認為的咸味其實是兩種味道 —— 低濃度的咸味和高濃度的咸味。科學家還在探尋高濃度咸味的感知機制。事實上,他們對咸味的研究越深入,越是感到奇怪。
編譯 |陳強
我們普遍認為我們的舌頭能夠感知甜、酸、苦、鮮和咸 5 種味道,但實際上,味道的種類有 6 種,因為我們有兩個獨立的咸味系統。其中一個系統能夠感知可讓薯片等食物變得美味的低濃度鹽;另一個系統能夠感知高濃度鹽 —— 足以讓食物變得令人厭惡,并阻止人繼續攝入。
過去 20 多年里,我們已經解決了許多味道的感知機制。對于甜味、苦味和鮮味,其感知機制是某些味蕾細胞上的受體分子會識別出食物中的特定分子,并在激活時會觸發一連串的反應,最終把信號傳遞給大腦,讓我們品嘗出不同的滋味。酸味略有不同。科學家最近了解到,它是由可對酸度做出反應的味蕾細胞檢測到的。
咸味則是最復雜的。科學家已經基本掌握了低鹽味道系統的奧秘,但對高鹽味道系統卻知之甚少,也不清楚哪些味蕾細胞負責探測高鹽。然而,研究咸味不僅是出于科學的好奇心,更是因為高鹽飲食會給我們中的一些人帶來心血管方面的風險,所以理解這個過程是很重要的。
哪種分子能讓我們感覺到咸味適中?
當我們攝入了過多的鹽時,身體就會試圖通過保留水分來稀釋血液中的鹽度。對于許多人來說,額外的水分會導致血壓的升高。過多的水分也會給動脈造成壓力,長期下去,會損害動脈,并增加患心臟病或中風的風險。
但是,我們的身體需要一定量的鹽來維持肌肉和神經等組織的正常運作。例如,攝入鹽分過少會導致惡心和肌肉抽搐,如果持續時間過長,還可能引發休克或死亡。這就是為什么運動員經常喝含有電解質的飲品來補充流失的鹽分。
為了精確調節體內的鈉含量,身體會控制尿液中鈉的排出量,并控制通過口腔攝入的鈉含量。而我們對咸味的兩種感知系統,可幫助我們維持對鈉的攝取平衡。
科學家們已經發現,我們的身體各部分存在一些“離子通道”(一種成孔的蛋白質),它們可以允許鈉離子穿過神經細胞膜,從而產生神經沖動。但是他們推測,我們口腔中的味蕾細胞必須有一些專門的機制來感知咸味。
科學家在 20 世紀 80 年代發現了咸味感知機制的一個重要線索。當時,他們使用了一種能阻斷鈉進入腎臟細胞的藥物。這種藥物如果涂在老鼠的舌頭上,就會妨礙它們對咸味的感知。研究表明,腎臟細胞會利用一種叫做“ENaC”的離子通道來從血液中吸收多余的鈉,從而幫助調節血液中的鹽分水平。而這一發現暗示了感知咸味的味蕾細胞也使用了 ENaC。
為了驗證這一假設,一些科學家 2010 年在利用基因工程,使得一些老鼠的味蕾細胞缺乏 ENaC。實驗表明,這些老鼠對低鹽溶液不再有正常的偏好,從而證實了 ENaC 是低鹽味道的受體。
哪些味蕾負責感受適中的咸味?
但是,要真正理解低鹽味道是如何產生的,科學家還需要知道鈉進入味蕾后是如何轉化為神經信號的,從而讓我們有“好吃,咸的!”的感覺。想要揭示這種信號傳遞的過程,科學家需要找到信號在口腔中開始的地方。
答案看似很明顯:信號應該來自于含有 ENaC 并對適中的鈉水平敏感的一類味蕾細胞。但是這些細胞并不好找。研究顯示,ENaC 是由 3 個不同的部件構成的,盡管口腔各處都可以找到 ENaC 的單個部件,但科學家很難找到含有全部 3 個部件的細胞。
2020 年,日本京都府立醫科大學的一個團隊宣布,他們找到了鈉感知細胞。他們首先假設鈉感知細胞在有鹽時會產生電信號,但如果存在 ENaC 阻斷劑,則不會產生電信號。最終,他們在老鼠舌頭中間的味蕾里發現了一群細胞,而這些細胞正好能夠制造出 ENaC 所有 3 個部件。
具體來說,當這些味蕾細胞外部有足夠的鈉離子時,這些離子可以通過由 3 部分組成的 ENaC 通道進入味蕾細胞。這樣就重新平衡了細胞內外的鈉離子濃度,但這也改變細胞膜兩側的正負電荷分布。這種變化觸發了細胞內的電信號,味蕾細胞就會向大腦發送“好吃,咸的!”的信息。
過咸味道的產生仍是一個未解之謎
但是,這個系統卻無法解釋為什么我們有時會覺得“呸,太咸了!”。這種感覺通常是在我們嘗到比血液咸度高出 2 倍多的東西時出現的。
一些研究認為,鹽的另一個成分 —— 氯離子 —— 可能是關鍵因素。我們都知道,食鹽的化學成分是氯化鈉,但當溶解在水中時,它會分解成帶正電的鈉離子和帶負電的氯離子。氯與鈉一起可產生高鹽味道的感覺,而鈉與其他較大、多原子的陰離子結合則味道較淡。這表明氯離子可能是產生高鹽味道的重要影響因素,但至于它是如何導致高鹽味道的,科學家目前還沒有清楚的答案。
2013 年,美國國立牙科和顱面研究所的科學家通過對芥籽油的研究,發現了一個線索。他們報告稱,芥籽油中的一種化合物能夠降低老鼠對高鹽的敏感度。奇怪的是,這種芥籽油化合物也幾乎消除了老鼠對苦味的感知,就好像高鹽系統是依附在苦味系統上的。
更奇怪的是,研究還發現,感知酸味的細胞似乎也對高鹽有反應。如果老鼠缺少苦味或酸味系統中的任何一種,它們對極咸的水的排斥程度就會降低。如果兩種系統都缺失,老鼠就會歡快地飲用極咸的水。
這項研究結果并沒有得到所有科學家的認同,但如果它被證實,就會引出一個有趣的問題:為什么極咸的東西不會同時帶有苦味或酸味呢?一些科學家認為,這可能是因為太咸的味道是由多個信號疊加而成的,而不是單一的信號。
盡管芥籽油的研究提供了一些線索,但科學家到目前為止都沒有找到負責感知高鹽味道的受體分子。2021 年,一個日本團隊報告稱,含有 TMC4(一種讓氯離子進入細胞的離子通道)的細胞在實驗室培養皿中暴露于高鹽水平時會產生信號。但當科學家制造出沒有 TMC4 的老鼠時,它們對極咸的水的厭惡程度并沒有明顯變化。
更為棘手的是,我們無法確定老鼠感知咸味的方式是否與人類一樣。人類顯然可以區分令人愉悅的低鹽味道和令人反感的高鹽味道,而且跟老鼠一樣,ENaC 受體似乎也參與其中。但是,對人類使用 ENaC 阻斷劑的研究卻令人困惑 —— 有時阻斷劑似乎會削弱咸味,有時卻會增強咸味。
一個可能的解釋是,人類有一種老鼠沒有的第 4 個 ENaC 部件,叫做“德爾塔亞基”(delta subunit)。它可以取代其他部件中的一個,或許可以組成一種對 ENaC 阻斷劑不太敏感的離子通道。
總之,到目前為止,科學家還沒有弄清楚我們的舌頭是如何檢測高鹽味道的。科學家希望能在不遠的將來破解這個謎團。他們甚至還希望能夠開發出更好的鹽味增強劑或替代品,能夠在不損害健康的情況下創造出“美味”。但顯然,科學家還需要很多的研究,才能做到這一點。
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https://www.jbc.org/article/S0021-9258(19)76642-3/fulltext
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總結
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