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La dolcezza è un gusto di base più comunemente percepito quando si mangiano cibi ricchi di zuccheri. I gusti dolci sono generalmente considerati piacevoli, tranne quando sono in eccesso.
Oltre agli zuccheri come il saccarosio , molti altri composti chimici sono dolci, tra cui aldeidi, chetoni e alcoli di zucchero. Alcuni sono dolci a concentrazioni molto basse, consentendo il loro utilizzo come sostituti dello zucchero non calorici. Tali dolcificanti non zuccherini includono saccarina e aspartame. Altri composti, come la miraculina, possono alterare la percezione della dolcezza stessa.
L'intensità percepita degli zuccheri e degli edulcoranti ad alta potenza, come l'aspartame e la neoesperidina diidrocalcone, sono ereditabili, con l'effetto genico che rappresenta circa il 30% della variazione.
La base chemiosensoriale per rilevare la dolcezza, che varia tra individui e specie, ha iniziato a essere compresa solo dalla fine del XX secolo. Un modello teorico di dolcezza è la teoria dell'attaccamento multipunto, che coinvolge più siti di legame tra un recettore della dolcezza e una sostanza dolce.
Gli studi indicano che la reattività agli zuccheri e alla dolcezza ha origini evolutive molto antiche, manifestandosi come chemiotassi anche in batteri mobili come E. coli. I neonati umani dimostrano anche preferenze per alte concentrazioni di zucchero e preferiscono soluzioni più dolci del lattosio, lo zucchero che si trova nel latte materno. La dolcezza sembra avere la soglia di riconoscimento del gusto più alta, essendo rilevabile a circa 1 parte su 200 di saccarosio in soluzione. In confronto, l' amaro sembra avere la soglia di rilevamento più bassa, circa 1 parte su 2 milioni per il chinino in soluzione. Negli ambienti naturali in cui si sono evoluti gli antenati dei primati umani, l'intensità della dolcezza dovrebbe indicare la densità di energia, mentre l'amarezza tende a indicare la tossicità. L'elevata soglia di rilevamento della dolcezza e la bassa soglia di rilevamento dell'amaro avrebbero predisposto i nostri antenati primati a cercare cibi dal sapore dolce (e densi di energia) ed evitare cibi dal sapore amaro. Anche tra i primati mangiatori di foglie, c'è la tendenza a preferire le foglie immature, che tendono ad essere più ricche di proteine e più basse di fibre e veleni rispetto alle foglie mature. I "golosi" hanno quindi un'antica eredità evolutiva e, sebbene la lavorazione del cibo abbia cambiato i modelli di consumo, la fisiologia umana rimane sostanzialmente invariata.
Una grande varietà di composti chimici , come aldeidi e chetoni, sono dolci. Tra le sostanze biologiche comuni, tutti i carboidrati semplici sono dolci almeno in una certa misura. Il saccarosio (zucchero da tavola) è il prototipo di una sostanza dolce. Il saccarosio in soluzione ha un indice di percezione della dolcezza di 1 e altre sostanze sono classificate in relazione a questo. Ad esempio, un altro zucchero, il fruttosio , è un po 'più dolce, essendo valutato 1,7 volte la dolcezza del saccarosio. Alcuni degli amminoacidi sono leggermente dolci: alanina, glicina ele serine sono le più dolci. Alcuni altri amminoacidi sono percepiti sia come dolci che come amari.
La dolcezza della soluzione al 20% di glicina in acqua è paragonabile a una soluzione al 10% di glucosio o al 5% di fruttosio.
Diverse specie vegetali producono glicosidi dolci a concentrazioni molto inferiori agli zuccheri comuni. L'esempio più noto è la glicirrizina, il componente dolce della radice di liquirizia, che è circa 30 volte più dolce del saccarosio. Un altro esempio importante è commercialmente stevioside, dal sudamericano arbusto Stevia rebaudiana. È circa 250 volte più dolce del saccarosio. Un'altra classe di potenti dolcificanti naturali sono le proteine dolci come la taumatina, che si trova nel frutto del katemfe dell'Africa occidentale. Uovo di gallina lisozima, un antibiotico proteina presente neiuova di gallina , è anche dolce.
Alcune variazioni nei valori non sono rare tra i vari studi. Tali variazioni possono derivare da una serie di variabili metodologiche, dal campionamento all'analisi e all'interpretazione. In effetti, l'indice di gusto di 1, assegnato a sostanze di riferimento come il saccarosio (per la dolcezza), l'acido cloridrico (per l'acidità), il chinino (per l'amarezza) e il cloruro di sodio (per la salinità), è esso stesso arbitrario per scopi pratici. Alcuni valori, come quelli per il maltosio e il glucosio, variano poco. Altri, come l'aspartame e la saccarina di sodio, hanno variazioni molto maggiori.
Anche alcuni composti inorganici sono dolci, tra cui il cloruro di berillio e l' acetato di piombo (II) . Quest'ultimo potrebbe aver contribuito ad avvelenare l' antica aristocrazia romana : la prelibatezza romana sapa era preparata facendo bollire del vino acido (contenente acido acetico) in pentole di piombo.
Si sa che centinaia di composti organici sintetici sono dolci, ma solo pochi di questi sono legalmente consentiti come additivi alimentari. Ad esempio, il cloroformio, il nitrobenzene e il glicole etilenico sono dolci, ma anche tossici. Saccarina, ciclamato, aspartame, acesulfame di potassio, sucralosio, ALITAME e neotame sono comunemente usati.
Alcune sostanze alterano il modo in cui viene percepito il gusto dolce. Una classe di questi inibisce la percezione dei sapori dolci, sia da zuccheri che da dolcificanti molto potenti. Commercialmente, il più importante di questi è il lattisolo, un composto prodotto da Domino Sugar. Viene utilizzato in alcune gelatine e altre conserve di frutta per esaltare i loro aromi di frutta sopprimendo la loro dolcezza altrimenti forte.
È stato documentato che due prodotti naturali hanno proprietà di inibizione della dolcezza simili: acido gimnemico, estratto dalle foglie della vite indiana Gymnema sylvestre e ziziphin, dalle foglie della giuggiola cinese (Ziziphus jujuba). L'acido gimnemico è stato ampiamente promosso nella fitoterapia come trattamento per la voglia di zucchero e il diabete mellito .
D'altra parte, due proteine vegetali, la miraculina e la curculina, fanno sì che i cibi acidi abbiano un sapore dolce. Una volta che la lingua è stata esposta a una di queste proteine, l'acidità viene percepita come dolcezza fino a un'ora dopo. Mentre la curculina ha un suo sapore dolce innato, la miraculina è di per sé piuttosto insapore.
Nonostante l'ampia varietà di sostanze chimiche note per essere dolci e la consapevolezza che la capacità di percepire il gusto dolce deve risiedere nelle papille gustative sulla lingua, il meccanismo biomolecolare del gusto dolce era sufficientemente sfuggente che fino agli anni '90 c'erano dei dubbi se esiste effettivamente un singolo "recettore della dolcezza".
La svolta per l'attuale comprensione della dolcezza è avvenuta nel 2001, quando esperimenti con topi di laboratorio hanno dimostrato che i topi che possiedono versioni differenti del gene T1R3 preferiscono cibi dolci in misura diversa. Ricerche successive hanno dimostrato che la proteina T1R3 forma un complesso con una proteina correlata, chiamata T1R2, per formare un recettore accoppiato alla proteina G che è il recettore della dolcezza nei mammiferi.
Studi sull'uomo hanno dimostrato che i recettori del gusto dolce non si trovano solo nella lingua, ma anche nel rivestimento del tratto gastrointestinale, nell'epitelio nasale, nelle cellule delle isole pancreatiche, nello sperma e nei testicoli. Si propone che la presenza di recettori del gusto dolce nel tratto gastrointestinale controlli la sensazione di fame e sazietà.
Un'altra ricerca ha dimostrato che la soglia di percezione del gusto dolce è in diretta correlazione con l'ora del giorno. Si ritiene che questa sia la conseguenza dell'oscillazione dei livelli di leptina nel sangue che possono influire sulla dolcezza complessiva del cibo. Gli scienziati ipotizzano che questo sia un relitto evolutivo di animali diurni come gli umani.
La percezione della dolcezza può differire in modo significativo tra le specie. Ad esempio, anche tra i primati la dolcezza è piuttosto variabile. Scimmie del Nuovo Mondo non trovano aspartame dolce, mentre scimmie del Vecchio Mondo e scimmie (tra cui maggior parte degli umani) tutti. Felidi come gatti domestici dolcezza non può percepire a tutti. La capacità di gustare la dolcezza spesso si atrofizza geneticamente nelle specie di carnivori che non mangiano cibi dolci come la frutta, inclusi i delfini tursiopi , leoni marini , iene maculate e fossili.
Per depolarizzare la cellula e, in ultima analisi, generare una risposta, il corpo utilizza diverse cellule del palato che esprimono ciascuna un recettore per la percezione del dolce, acido, salato, amaro o umami . A valle del recettore del gusto, le cellule del gusto per il dolce, l'amaro e l'umami condividono la stessa via di segnalazione intracellulare. Le molecole dolci in entrata si legano ai loro recettori, il che provoca un cambiamento conformazionale nella molecola. Questo cambiamento attiva la proteina G, gustducina, che a sua volta attiva la fosfolipasi C per generare inositolo trifosfato (IP 3), questo successivamente apre l'IP 3 e induce il rilascio di calcio dal reticolo endoplasmatico. Questo aumento del calcio intracellulare attiva il canale TRPM5 e induce la depolarizzazione cellulare . Il canale di rilascio ATP CALHM1 viene attivato dalla depolarizzazione e rilascia il neurotrasmettitore dell'ATP che attiva i neuroni afferenti che innervano il palato.
Il colore del cibo può influenzare la percezione della dolcezza. L'aggiunta di più colore rosso a una bevanda aumenta la sua dolcezza percepita. In uno studio le soluzioni di colore più scuro sono state classificate dal 2 al 10% in più rispetto a quelle più chiare nonostante avessero una concentrazione di saccarosio inferiore dell'1%. Si ritiene che l'effetto del colore sia dovuto alle aspettative cognitive. Alcuni odori hanno un odore dolce e la memoria confonde se la dolcezza fosse gustata o odorata.
Lo sviluppo della chimica organica nel 19° secolo ha introdotto molti nuovi composti chimici e i mezzi per determinare le loro strutture molecolari . I primi chimici organici hanno assaggiato molti dei loro prodotti, intenzionalmente (come mezzo di caratterizzazione) o accidentalmente (a causa della scarsa igiene di laboratorio ). Uno dei primi tentativi di tracciare correlazioni sistematiche tra le strutture delle molecole e i loro gusti è stato fatto da un chimico tedesco, Georg Cohn, nel 1914. Ha ipotizzato che per evocare un certo gusto, una molecola deve contenere un motivo strutturale (chiamato sapoforo ) che produce quel gusto. Per quanto riguarda la dolcezza, ha notato che le molecole contenenti più gruppi idrossilici e quelle contenentigli atomi di cloro sono spesso dolci e che tra una serie di composti strutturalmente simili, quelli con pesi molecolari più piccoli erano spesso più dolci dei composti più grandi.
Nel 1919, Oertly e Myers proposero una teoria più elaborata basata su una teoria allora attuale del colore nei coloranti sintetici . Si ipotizza che, per essere dolce, un composto deve contenere uno ciascuno dei due classi di motivo strutturale, un glucophore e un auxogluc . Sulla base di quei composti noti per essere dolci all'epoca, hanno proposto un elenco di sei glucofori candidati e nove auxoglucs.
Da questi inizi all'inizio del XX secolo, la teoria della dolcezza godette di poca ulteriore attenzione accademica fino al 1963, quando Robert Shallenberger e Terry Acree proposero la teoria della dolcezza AH-B. In poche parole, hanno proposto che per essere dolce, un composto deve contenere un legame idrogeno donatore di (AH) e una base di Lewis (B) separati da circa 0,3 nanometri . Secondo questa teoria, l'unità AH-B di un dolcificante si lega con una corrispondente unità AH-B sul recettore della dolcezza biologica per produrre la sensazione di dolcezza.
Teoria della BX proposta da Lemont Kier nel 1972. Mentre i ricercatori precedenti avevano notato che tra alcuni gruppi di composti, sembrava esserci una correlazione tra idrofobicità e dolcezza, questa teoria formalizzava queste osservazioni proponendo che per essere dolce, un composto deve avere un terzo sito di legame (etichettato con X) che potrebbe interagire con un sito idrofobico sul recettore della dolcezza tramite le forze di dispersione di Londra . Successivamente i ricercatori hanno analizzato statisticamente le distanze tra i presunti siti AH, B e X in diverse famiglie di sostanze dolci per stimare le distanze tra questi siti di interazione sul recettore della dolcezza.
La teoria più elaborata della dolcezza fino ad oggi è la teoria dell'attaccamento multipunto (MPA) proposta da Jean-Marie Tinti e Claude Nofre nel 1991. Questa teoria coinvolge un totale di otto siti di interazione tra un dolcificante e il recettore della dolcezza, sebbene non tutti i dolcificanti interagiscano con tutti gli otto siti. Questo modello ha diretto con successo gli sforzi volti a trovare edulcoranti altamente potenti, inclusa la più potente famiglia di dolcificanti conosciuta fino ad oggi, la dolcificanti guanidinici . Il più potente di questi, lugduname , è circa 225.000 volte più dolce del saccarosio.
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