加盐为什么会让水果或糖果变得更甜?

人类的每种感觉,其背后都有着复杂且精细的生物化学过程。通过动物实验,科学家发现了一种更为复杂的甜味感知途径及其关键蛋白。这种途径可能同样存在于人类之中。

在生活中,我们会有过这样的体验:往水果或者糖果中加上少许的盐,它们似乎就变得更甜了。甜和咸这两种不同的感觉,分别属于不同的味觉。那么,为什么加少许的盐,水果或者糖果会变得更甜,而不是削弱了甜味或者甚至变咸呢?

加盐为什么会让水果或糖果变得更甜?
图源: 阿里云

这要先从甜味的感知说起。

人们虽然早就知道感知甜味的能力存在于舌头上的味蕾,但是否存在一种“甜味受体”,以及这种受体与味蕾的生物分子作用机制却在一段时间内悬而未决。

时间回到2001年,科学家用实验室小鼠做的实验表明,拥有不同版本T1R3基因的小鼠在不同程度上喜欢甜食。随后的研究表明,T1R的受体家族中,T1R3蛋白与T1R2蛋白形成一种G蛋白偶联受体,即哺乳动物的甜味受体。该受体能够识别多种天然或人工合成的甜味剂。

G蛋白偶联受体(G Protein-Coupled Receptors,GPCRs),是一大类膜蛋白受体的统称。这类受体的共同点是其立体结构中都有七个跨膜α螺旋,且其肽链的C端和连接第5和第6个跨膜螺旋的胞内环上都有G蛋白(鸟苷酸结合蛋白)的结合位点。目前为止,只在真核生物中发现G蛋白偶联受体。它们参与很多细胞信号转导过程。在这些过程中,G蛋白偶联受体能结合细胞周围环境中的化学物质并激活细胞内的一系列信号通路,最终引起细胞状态的改变。

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那么,假如敲除了T1R家族的基因,甜味还会被感觉到吗?科学家们最初认为,这样做是会停止对甜味刺激的任何反应。

然而,事实却与想象相反。2003年,科学家们用实验证明,敲除了T1R基因的小鼠,仍然“喜欢”葡萄糖。这就说明了,必然有另外一种途径能够让小鼠感知甜味,而这种途径,也可能适用于人类。

为了探索合理的解释,来自日本Tokyo Dental Junior College的生理学家Keiko Yasumatsu与合作者将研究方向转向了另外的一种蛋白:钠-葡萄糖共转运载体1 (sodium-glucose cotransporter 1, SGLT1)。这种蛋白可与体内其他地方的葡萄糖共同起作用。在肾脏和肠中,SGLT1利用钠将葡萄糖输送到细胞中,从而为细胞提供能量。令人感到好奇的是,这种蛋白也存在于对甜味有响应的味觉细胞中。

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在具体的实验中,研究人员用葡萄糖和盐溶液 (其中含有SGLT1) 擦拭了昏迷的保留着T1R小鼠的舌头,并记录了与味觉细胞相连的神经的反应。他们发现,盐似乎起了很大的作用:与只给予葡萄糖的突变小鼠相比,它引起了神经更为迅速的反应。有意识的小鼠似乎也偏爱糖-盐溶液。不过,这种反应仅适用于葡萄糖,糖精等甜味剂并未触发类似的反应。

此外,一种能够抑制SGLT1的化合物似乎可以遏止对葡萄糖的反应。这表明SGLT1可能主导着某种“隐藏”的葡萄糖感受途径。尽管此途径有助于基因敲除小鼠感觉到葡萄糖,但在普通小鼠中,它很可能也增强了T1R受体所“接纳”的甜味。Yasumatu认为这一发现可能也适用于人类,因此或许可以解释咸焦糖这类食品广受欢迎的原因。

人类的每种感觉,其背后都有着复杂且精细的生物化学过程。理解这些“巧夺天工的设计”,可以让我们更为深入地了解自身。在此基础上,通过不断进步的技术手段来让人们过的更加健康与快乐也是科研工作者奋斗的目标之一。

参考文献:

  1. Keiko Yasumatsu et al, “Sodium‐glucose cotransporter 1 as a sugar taste sensor in mouse tongue”, Acta Physiol. 2020, e13529.
  2. Grace Q. Zhao et al, “The Receptors for Mammalian Sweet and Umami Taste”, Cell, 2003, 115, 255-266.
  3. Ian Randall, “Why adding salt makes fruit—and candy—sweeter”, Science News, Oct. 6, 2020.

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