出品:科普中国

作者:Denovo团队

监制:中国科普博览

长久以来,科学界普遍接受的观点是,人类能够感知五种基本味道:酸、甜、苦、咸和鲜。

那有没有其他味道呢?

我们经常用“酸甜苦辣”来形容生活的不同感受,其中包括了“辣”这一味道。不过,这其实是一种误解,事实上辣味是一种疼痛的感觉,是由化学物质刺激细胞,在大脑中引发的刺激感觉,并不是味蕾感受到的味觉。所以真正的五种基本味道还是“酸甜苦咸鲜”。

但最近有研究表明,氯化铵(NH4Cl)的味道有可能被认为是人类能感受到的第六种基本味道。

人类如何感知味道?

味觉并不是一种单一、孤立的感觉,而是由多种化学刺激共同作用产生的复杂体验。五种基本味道(酸、甜、苦、咸和鲜)各自都有其独特的感知机制和历史背景。

例如,鲜味最早在1908年被提出,但直到近一个世纪后的2002年才得到了科学界的普遍认可。它最初是由日本科学家池田菊苗(Kikunae Ikeda)发现的第五种味道,也就是谷氨酸的味道,由于加入食品或汤汁中能明显增加鲜味,谷氨酸后来被做成商品谷氨酸单钠盐,在日本称为味之素,在中国称为味精。

关于舌头上味道感受区的分布,人们普遍接受的观念认为,不同的味道感受区域分布在舌头的不同部位,例如甜味的感受区域在舌尖,咸味和酸味的感受区域在舌侧,而苦味的感受区域在舌根。这种分布模型通常被称为“味道地图”(taste map)。

然而,近年来的研究表明,这种传统的“味道地图”理论可能不太准确。由于绘制“味道地图”时,鲜味还未被广泛接受,因此并没有将鲜味纳入讨论范围。

传统观念认为不同的味道感受区域分布在舌头的不同部位

(来源:作者绘制)

现代研究表明,舌头上的味觉感受器(味蕾)实际上能够感受到多种味道,而不是只能感受到一种特定的味道。每个味蕾都包含能够识别不同味道的细胞,因此,舌头上的不同区域都有可能感受到酸、甜、苦、咸和鲜的味道。

真正的味觉地图:舌头上的不同区域都有可能感受到酸、甜、苦、咸和鲜的味道

(图片来源:作者绘制)

不同味觉的机理是什么?

目前,五种基本味道的所有感受器都已被科学地鉴定出来。

例如,酸味是通过味蕾表面的氢离子通道来感知的(酸质解离生成H+离子);咸味则是通过钠离子通道来实现的(食盐NaCl解离生成Na+离子);而甜、苦和鲜味则是通过一种特殊的膜蛋白——G蛋白偶联受体来感知的。

更为有趣的是,这些基本味道也有各自定量的单位。

例如,酸味以柠檬酸的酸度作为标准,定义为“1单位酸度”;咸味则以氯化钠(食盐)的咸度为基准,定义为“1单位咸度”;甜味以蔗糖的甜度为标准,定义为“1单位甜度”;苦味则以一种名为奎宁的药物的苦度作为参考(对于基本味觉而言,一般认为各典型代表物的阈值为:蔗糖为3 g/L,柠檬酸为0.2 g/L,奎宁约16 mg/kg,氯化钠为2 g/L)。

关于鲜味,其具有特殊性。尽管一般认为味精(谷氨酸单钠盐)具有非常强烈的鲜味,但目前并没有一个官方的“鲜度”定义标准。值得一提的是,除了谷氨酸之外,鸟苷酸和肌苷酸也能产生鲜味,而且当这些物质与谷氨酸以一定比例混合时,其鲜味甚至会得到增强。

人类可能的第六种基本味道:氯化铵味

除了以上五种基本味道,根据最新研究成果,氯化铵引发的味道有可能成为人类第六种基本味道,那么,氯化铵为什么可以荣登此宝座呢?

氯化铵并非一种我们陌生的化合物,这种物质不仅在农业中作为肥料得到广泛应用,还在医学领域担任各种角色。同时,它还用作食品添加剂,在某些欧洲甜点(例如咸甘草)中就可找到它的身影。

当我们的舌头与氯化铵接触时,会产生一种独特的味觉体验,仿佛是苦、咸和略带酸味的复合体。由于氯化铵具有强烈的味觉刺激性,它数十年来一直被用作味觉研究的参照物。尽管如此,人类味蕾对氯化铵的精确感应机制却一直不甚明了。

近期,南加州大学与科罗拉多大学的联合研究团队取得了突破,并发表在《自然通讯》杂志上。他们发现一种位于味觉细胞中的名为otopetrin1(OTOP1)的蛋白质能被氯化铵激活。OTOP1蛋白是一种离子通道,已知在酸味感知中发挥作用。

类味蕾对氯化铵的精确感应

(图片来源:参考文献7)

研究人员通过将培养的人类细胞暴露于氯化铵和酸性物质下,观察到OTOP1蛋白对两者都有相似的反应,这一结果为我们提供了重要线索:氯化铵味感的传导可能是通过OTOP1蛋白质介导的。

值得一提的是,在动物模型试验中,缺失OTOP1基因的小鼠对含有氯化铵的食物没什么反应,而具有该基因的小鼠则会避开这类食物。

对于氯化铵如何激活OTOP1蛋白,研究人员提出了一种可行的生物化学机制:当细胞摄取氯化铵,铵根离子(NH4+)可以转化为氨气(NH3),NH3进入细胞内,再转变为NH4+,从而造成细胞内碱性,细胞外H+浓度大于细胞内H+浓度,H+浓度差导致OTOP1离子通道打开,从而使氯化铵味道被感知,类似于酸味感知。

氯化铵激活OTOP1可能的机制

(图片来源:参考文献7)

这一研究揭示出,氯化铵味道是通过OTOP1蛋白介导的离子通道感知。这是一项全新的发现,因为这一味道能够激发人体味蕾细胞的味觉感知系统,而不是像辣味那样仅仅引起大脑的刺激感觉,这也就意味着我们可能需要将氯化铵的味道列为人类第六种基本味道。

结语

味觉是人类认识世界、与环境互动的重要途径之一。从“酸甜苦咸”到如今的“酸甜苦咸鲜”,人们对味觉的认识正在不断深化。如果将来更多的研究能证实氯化铵确实具备成为基本味道的潜力,那么,这一全新的“第六味”又应当如何命名?我们只能拭目以待。

这一切不仅可能改变我们对食物、医学甚至农业领域的认知,也将为味觉科学研究带来全新的视角和挑战。

参考文献:

1.Ikeda K. New Seasonings. Chemical Senses. 2002, 27 (9): 847-849.

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7.Liang et al. The proton channel OTOP1 is a sensor for the taste of ammonium chloride. Nature Communications. 2023, 14, 6194.

8. Teng et al. Cellular and neural responses to sour stimuli require the proton channel Otop1.Current Biology.2019, 29, 3647-3656.

来源: 中国科普博览

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