di Maria Assunta Acquavia, Università di Basilicata
La percezione del gusto è un fattore importante per la scelta, l’assunzione di cibo, l’equilibrio energetico e nutrizionale. Oggi, sempre più la scelta di un dato alimento da parte dei consumatori è dettata non solo dal suo apporto nutrizionale, ma anche dal gusto che viene percepito.
La percezione del gusto di un dato alimento e la sua variabilità nel tempo sono complicate dai processi di trasporto e diffusione degli stimoli sulla superficie della lingua ai recettori. Possiamo immaginare la superficie della lingua umana come una microfibra porosa, in cui sono distribuiti diversi tipi di papille gustative [1].
Le papille circumvallate hanno la forma di una V rovesciata e sono disposte nella parte posteriore della lingua mentre le papille foliate si dispongono a formare delle pieghe verticali sui bordi laterali della lingua. Per quanto concerne le papille fungiformi, queste occupano i due terzi della parte anteriore della lingua. Questi tre tipi di papille contengono i recettori che sono i principali responsabili della percezione gustativa degli alimenti. Il quarto tipo di papille presenti, ovvero le papille filiformi, sono le più numerose. Tuttavia, esse non contengono recettori gustativi e servono principalmente a aumentare l’attrito tra la lingua e il cibo o trasmettere informazioni di natura meccanica e circa la temperatura dell’alimento.
Una caratteristica importante di una papilla gustativa è il suo poro, che ha una apertura di circa 1 µm. Attualmente, si conosce relativamente poco del processo di percezione del gusto a causa di una non piena comprensione del complicato processo di trasporto dello stimolo fino ai recettori.
In generale, si può affermare che gli eventi iniziali della degustazione si basano presumibilmente su un meccanismo che regola l’afflusso di sapori attraverso il poro della papilla gustativa in seguito alla modifica della conformazione di un’ipotetica “proteina gatekeeper”, che riveste il poro. In dettaglio, uno spostamento dell’equilibrio tra tioli e ioni metallici altera la conformazione della “proteina gatekeeper” e questo provoca l’apertura o la chiusura del poro [2]. Il risultato è un controllo del flusso del sapore nella papilla gustativa e un’alterazione dell’acutezza del gusto. Altre ricerche suggeriscono che il diametro del poro, e quindi la permeabilità dello stimolo, dipende, in larga misura, dalla desquamazione delle cellule periferiche attorno al poro. Ad esempio, i farmaci contenenti tioli possono agire alterando il processo di desquamazione e influenzando quindi la regolazione della dimensione dei pori.
Esistono 3 classi nettamente diverse di cellule recettoriali del gusto che si distinguono per le loro diverse caratteristiche ultrastrutturali, espressione genica e funzione. Ciascuna papilla gustativa contiene tutti e 3 i tipi di cellule recettrici, in modo che le papille gustative in tutte le regioni della lingua possano effettivamente rispondere a ciascuna delle 5 principali categorie di gusto (amaro, dolce, salato, humami, acido). Tuttavia, sebbene ciascuna papilla gustativa possa rilevare qualsiasi sapore, le papille gustative in aree specifiche della lingua sembrano essere più sensibili ad un gusto specifico. Le mappe più antiche della lingua mostrano regioni piuttosto ristrette della lingua che rilevano un gusto specifico.
Per comprendere meglio il meccanismo di traporto dello stimolo fino alle papille, sono stati realizzati modelli in silico che monitorano come varia l’intesità dello stimolo nel tempo [3]. Il modello viene realizzato mediante un tubo con una piccola apertura sulla superficie superiore, posta a contatto con una superficie porosa che mima la lingua. Gli impulsi (da 100 a 1000 ms) vengono forniti introducendo nel tubo cloruro di sodio 500 mM (NaCl) o saccarina sodica 2 mM (NaSac) a una velocità di 10 ml/s, ed il gusto percepito viene valutato mediante una cella per misure di conducibilità posta alla fine dell’apertura. Confrontando i profili di trasmissione dell’impulso, con o senza apertura nel tubo, si osserva che in assenza di apertura l’intensità dello stimolo ha un andamento “quadrato”. Al contrario, si ha un ritardo si ha un ritardo significativo durante l’offset, nel caso della presenza dell’apertura sul tubo, potenzialmente causato dalla superficie della lingua che agisce come una “spugna” porosa che intrappola alcuni composti responsabili dello stimolo influendo sul profilo di concentrazione a valle del sito di misurazione.
Questo modello che schematizza la lingua come una sorta di spugna porosa, potrebbe in qualche modo spiegare il motivo per il quale soluzioni ad alta viscosità sono associate ad una ridotta intensità del gusto. In effetti, viscosità potenzialmente più elevate limiterebbero maggiormente il movimento del fluido [3]. Oltre al movimento dei fluidi, la diffusività degli stimoli influenza la percezione del gusto. La diffusività di un composto dipende in gran parte dal suo volume molecolare come caratterizzato dalla classica equazione di Stokes-Einstein del 1905. Molecole con dimensioni minori avranno una capacità di diffusione maggiore attraverso la struttura porosa della lingua, velocità di diffusione più elevate e aumenti di concentrazione, quindi percezione dello stimolo, più rapidi.
Un risultato interessante che riguarda la persistenza dello stimolo nel tempo è stato invece ottenuto da Zhenxing Wu et al., nel lavoro “Impact of pulsation rate and viscosity on taste perception – Application of a porous medium model for human tongue surface” [4], i quali hanno osservato che la concentrazione massima dello stimolo (saccarosio in questo caso) nella zona superficiale della lingua persiste per un intervallo di tempo maggiore rispetto al caso in cui è stata testata una soluzione a maggiore viscosità (saccarosio + pectina). In altre parole, soluzioni meno viscose sono sono accompagnate a stimoli più persistenti nel tempo.
Riferimenti bibliografici
- Som, P. M., & Naidich, T. P. (2019). Review of the Current Embryology and Anatomy of Taste and an Overview of Central Processing. Neurographics, 9(3), 235-263.
- Mescher, A. L. (2018). Junqueira’s basic histology: text and atlas. New York: McGraw Hill.
- Wu, Z., & Zhao, K. (2020). Taste of time: A porous-medium model for human tongue surface with implications for early taste perception. PLoS Computational Biology, 16(6), e1007888.
- Wu, Z., & Zhao, K. (2021). Impact of pulsation rate and viscosity on taste perception–application of a porous medium model for human tongue surface. Computers in biology and medicine, 134, 104419.
