Man ved mest om, hvordan smagene sød, umami og bitter opfanges, mens der stadig er en del usikkerhed om, hvordan vi registrerer sur og salt.
Sød, umami og bitter genkendes alle i receptorcellerne i smagsløgene, og de receptorer, der er ansvarlige for den direkte genkendelse af smagsmolekylerne, tilhører alle en gruppe af membranproteiner, der kaldes G-protein-koblede-receptorer, forkortet GPCR.
Disse GPCR er karakteristiske ved at have syv transmembrane helicer, dvs. syv spiralstrukturer, der ”syr” sig gennem cellens overflademembran.
De molekylære mekanismer bag opfattelsen af sød, umami og bitter minder meget om hinanden og varetages af hhv. T2R (bitter) eller T1R (sød og umami) receptorfamilierne, en undergruppe af GPCR.
T1R har et stort ekstracellulært domæne, som indeholder specifikke genkendelsesområder, hvori de molekyler, der giver hhv. en sød eller umami smag, binder.
T2R har kun et lille ekstracellulært domæne, og i modsætning til de stoffer, der fremkalder sød eller umami, er mange bitterstoffer apolære og derfor fedtopløselige, hvilket passer med, at disse binder i membrandelen af receptorerne.
Sød:
Den søde smag registreres primært af celler med en heterodimer receptor, dvs. en receptor sammensat af to forskellige proteinenheder, dannet af T1R2+T1R3, men der findes også celler, der registrerer sødt med hhv. T1R1+T1R3 og T1R3 receptorer.
Disse receptorer kan binde små sukre, fx glukose og fruktose; sødestoffer, fx aspartam; og søde proteiner som fx monellin og brazzein, der findes i nogle frugter og bær.
Receptorerne kan ikke genkende langkædede kulhydrater som fx stivelse, men vi opfatter alligevel stivelse som sødt. Årsagen er, at der findes enzymer i munden, fx amylase, som begynder at nedbryde stivelsen til enkelte sukkermolekyler allerede når vi tygger maden.
Umami:
Smagen af umami registreres af T1R1+T1R3 receptorer. Disse receptorer genkender L-glutamat og i begrænset omfang L-aspartat.
Bindingen til disse aminosyresalte forstærkes mange gange, hvis purin-baserede nukleotider GMP, IMP eller AMP samtidig er tilstede og kan binde til receptoren. I dette tilfælde, hvor to molekyler sammen forstærker signalet, taler man om en synergistisk effekt.
L-glutamat og frie nukleotider findes i mad efter hydrolyse af proteiner og nukleosid-trifosfater.
Bitter:
Bitre stoffer opfattes af T2R receptorer.
Der er mange forskellige typer af molekyler, der giver en bitter smag. For at kunne genkende forskellige bitterstoffer er det derfor vigtigt, at receptorerne kan opfange disse mange forskelligartede molekyler.
I cellerne findes der da også 20-35 gener, som koder for forskellige receptorer for bitter.
Hver enkelt receptor kan genkende fra nogle få til mange forskellige molekyler. Desuden udtrykker hver enkelt (bitter)receptorcelle 4-7 forskellige receptorer, hvilket sammenlagt gør mennesket i stand til at identificere et højt antal forskellige bitre og potentielt giftige stoffer.
Sur:
De molekylære mekanismer bag opfattelsen af sur er endnu uafklaret, og man har ikke utvetydigt identificeret en receptor for sur.
Man mener dog, at den befinder sig i de presynaptiske celler. Man mener desuden, at reaktionen på surt opstår ved påvirkning af en ion-kanal, der er følsom for den stigning i intracellulært H+ (dvs. fald i pH), som sker umiddelbart efter, at man identificerer surt.
Salt:
Det er uvist, præcis hvordan vi detekterer salt. Man ved dog, at fraværet af en bestemt type ion-kanaler (ENaC) medfører en reduceret evne til at smage salt. Det er dog ikke klart, om der er flere Na+-ion-sensitive kanaler, der medvirker til at smage salt eller præcist, hvordan disse virker.
Kilder:
Chaudhari & Roper, The cell biology of taste, JCB, 2010
Chandrashekar et al., The receptors and cells for mammalian taste, Nature, 2006
Mouritsen & Styrbæk, Umami – Gourmetaben & den femte smag, Nyt Nordisk Forlag Arnold Busck, 2011
Omtalt i artiklen
Smagsambassadør.
Mathias P. Clausen er lektor ved Institut for Kemi-, Bio- og Miljøteknologi, SDU.
Han har i 2014 - 2018 været deltager i Smag for Livet, hvor han både har bedrevet forskning og formidling i gastrofysik.
Mathias P. Clausen er nu smagsambassadør i Smag for Livet.
Morten Christensen er gastrofysiker, ph.d. i molekylær biofysik fra SDU og lektor i naturfag på UCL Erhvervsakademi og Professionshøjskole.
Morten Christensen bruger køkkenet som et såkaldt GastroLab, som er en kombination af et køkken og et laboratorium. Han er koordinator i GastroLabCollege og forfatter til en række undervisningsmaterialer om smag og gastrofysik.
Han var brobygger i Smag for Livet, hvor han både bedrev forskning, udvikling af undervisningsmaterialer, brobygning og formidling. Han arbejder med gastrofysik og har særligt fokus på formidling af smag og gastronomiens fysik og kemi til studerende på university colleges og elever på gymnasier, erhvervsuddannelser og i grundskolen.
Morten Christensen er en af seks faglige redaktører bag bogen Gastrofysik og smagshåndværk (Praxis, 2024). Han har bl.a. udarbejdet de fleste af bogens illustrationer af gastrofysiske processer.