醫學

煞是耐人尋味!

甜、苦、鮮的感受竟是源自相同蛋白質家族成員,這是否意味著生命中的甘苦,均可看做鮮美的另一面?我們常用味道形容人生,唯有經歷酸、甜、苦、鹹等滋味,才能算是新鮮夠味的人生!

撰文/鄭秉昌、呂怡貞
審稿/盧國賢(台灣大學醫學院解剖學暨細胞生物學研究所所長)

醫學

煞是耐人尋味!

甜、苦、鮮的感受竟是源自相同蛋白質家族成員,這是否意味著生命中的甘苦,均可看做鮮美的另一面?我們常用味道形容人生,唯有經歷酸、甜、苦、鹹等滋味,才能算是新鮮夠味的人生!

撰文/鄭秉昌、呂怡貞
審稿/盧國賢(台灣大學醫學院解剖學暨細胞生物學研究所所長)

  飲食是生存需要,也是生活文化,家鄉味讓人熟悉眷戀,來自遠方異國的美食,更是挑動人們好奇的味蕾,撩動人們欲一嘗究竟的想望。我們的舌頭是味覺旅程的開端,帶領我們品嚐美食,也品味人生。


舌頭上的收報機


  個體內對於化學物質敏感的受體(receptor,註1)稱為化學受體,會受身體內外特定的化學物質刺激而產生反應。味覺與嗅覺受體均屬於化學受體,能偵測外在環境變化以及檢視攝入體內物質的成份與安全性,以保護個體健康。

  我們能嚐到味道,有80%的滋味是由嗅覺提供,剩下的20%是味覺。味覺的產生是因為溶於口腔內的化學物質(即味道分子)與味覺受體結合,進一步使味覺細胞產生神經訊號,訊息傳遞至大腦解讀後,得到各種味覺感受。有些物質例如純水,無法刺激味覺受體作用,味覺細胞也無法產生神經訊號,便不會引發後續味覺反應,而使我們覺得「無味」。

  人類能辨別五種基本味覺:酸、甜、苦、鹹和鮮味,分別由不同的味覺受體來呈現。味覺受體由蛋白質組成,位於味覺細胞的細胞膜表面,以接收各種味道分子,進一步傳遞訊號讓大腦辨識,好比能接收電報的收報機。50~100個味蕾細胞(可分為味覺細胞、支持細胞及基底(幹)細胞等)以橘瓣方式排列,組成球形的味蕾,存在於舌頭上的微小突起(即舌乳突)內。人體約有2000~5000個味蕾,主要分佈於舌頭,也分佈於軟顎、咽部和會厭等處。舌乳突有四種,包括絲狀、蕈狀、葉狀與輪廓狀乳突,其中只有絲狀乳突內沒有味蕾。


味蕾是舌乳突(絲狀乳突除外)內的球形構造,接收各種溶於口腔的味道分子,每個味蕾由50~100個味蕾細胞以橘瓣方式排列組成,其中,味覺細胞會受細胞膜外特定的食物分子刺激,進而在大腦產生味覺。(電腦繪圖:姚裕評)


  一個味覺細胞的細胞膜表面只呈現單一種類味覺受體,因此當我們吃到某種味道的分子時,只有帶有該種味道分子專一性受體的味覺細胞會被活化。例如吃藥時,舌頭中帶有苦味受體的味覺細胞會與藥物結合並產生神經訊號,其他表現甜、酸、鹹或是鮮味受體的細胞則無法辨認藥物分子而不會活化。此外,舌頭上並無「味道地圖」,一個味蕾內含多種味覺細胞,因此舌面上所有的味蕾(絲狀乳突除外)均能感受各式各樣豐富味覺,過去的觀念認為甜在舌尖、酸在兩側、苦在舌根……其實是錯誤的。


甘苦與共 鹹酸同舟


  人類味覺細胞表面的甜味、苦味與鮮味受體都是由G蛋白耦合受體(G protein-coupled receptor, GPCR,註2)家族所組成。對於甜味的感受,乃是由這類蛋白質家族中的T1R2和T1R3蛋白質共同形成甜味受體來接收糖類、人工甘味劑而引起。卡通裡加菲貓愛偷吃主人老姜買的甜食,現實看來並非如此,因為一般貓科動物先天上無法產生T1R2蛋白質,導致牠們對甜味總是興趣缺缺。

  鮮味受體則是由T1R1和T1R3蛋白質組合而成,能準確辨認鮮味分子(如左式麩胺酸,L-glutamate)且與之結合進而引起鮮味感覺,讓拉麵湯頭對我們來說不只是一碗有著麵條的鹹水。關於「鮮味」(umami,或稱旨味,源自日語的美味之意),是1908年日本帝國大學教授池田菊苗初次由昆布中分離出麩胺酸,並稱之鮮味元素;1985年鮮味被證明為獨立於其他四種基本味覺的第五味。料理用的味精即為麩胺酸鈉(sodium glutamate),在水溶液中會解離為左式麩胺酸(肉類亦會溶出)和鈉離子,使食物產生鮮味。


不同味覺細胞的細胞膜表面會呈現不同的味覺受體,以辨認各類味道分子並與之結合,進而刺激味覺細胞引起神經訊號傳遞而使大腦出現該味味覺。左圖:T1R2和T1R3蛋白質在味覺細胞的細胞膜表面共同形成甜味受體;右圖:鮮味受體和甜味受體結構類似,只是T1R1取代T1R2蛋白質而和T1R3蛋白質共同形成受體。(電腦繪圖:姚裕評)


  同為GPCR家族的苦味受體,確切構造至今未明,學者認為可能是由家族中的T2R蛋白質組成,此類蛋白質的成員為數眾多,比起甜味和鮮味受體在人體中只有個別單一種受器,苦味受體可能有多達20~30種T2R成員以不同方式組成,以辨識繁複、無特定分子結構的苦味分子,如奎寧(quinine,一種生物鹼)或其他有毒物質。最新研究發現,呼吸道的纖毛細胞也帶有T2R蛋白質,推測纖毛細胞或許藉著T2R來辨認細菌所分泌的苦味物質以加強氣管纖毛運動,迅速將異物或病原體排出體外。

  鹹味與酸味引發味覺的方式較為類似,是食物中的離子(鹹味主要是鈉離子和其他少數金屬離子、酸味是氫離子)經由味覺細胞膜上特定的離子通道進入味覺細胞而引起味覺感受。辣味不屬於味覺,是辣椒素(capsaicin,辣椒的含油樹脂)刺激痛覺與熱覺受器(註3),讓我們的口腔感受到灼燒感,因此也就沒有所謂的辣味受體了。最近許多研究指出,除了五種基本味覺,人體還能感受其他多元味覺,例如脂肪味、鈣味、金屬味等,這是否意味著人體還有其他味覺受體未被發現,有待學者提出更多實證研究。


  甜味使我們親近富養份且安全的食物以獲取生命能量,苦味和酸味教我們辨識與遠離有毒和腐敗的有害物質,鹹味探測電解質的平衡,鮮味則使人品嚐到食物的新鮮甘美。電影《阿甘正傳》裡小阿甘的母親說︰「人生就像一盒巧克力,你永遠不知道下一顆是什麼口味!」味道好比人生,滋味豐富,精采萬分!





註1:位於細胞上的特定位置,通常由蛋白質、醣蛋白或多醣構成,可與特定分子或物質專一性結合,並引發特定細胞反應。


註2:G蛋白位於細胞膜的內層,是細胞中負責訊號傳遞的膜周邊蛋白,可與細胞外特定的訊息分子結合,進而引發一連串的訊息反應。


註3:相較於「受體」,「受器」為較複雜的蛋白質分子,如痛覺、壓覺、溫度等感覺「受器」是神經末梢特化而成,結構較為複雜。




延伸閱讀

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〈一「嗅」萬千的巧妙〉,林怡文撰文,科學EasyLearn網路版

〈人老了,味覺與嗅覺會變差嗎?〉,威索基(Charles Wysocki)專文解答,《科學人》2002年8月號

〈人可以多久不吃東西?〉,利伯森(Alan Lieberson)專文解答,《科學人》2005年4月號

〈奶水裡的飲食文化〉,曾志朗撰文,《科學人》2010年3月號

〈味覺生理新發現〉,潘震澤撰文,《科學人》2008年9月號

〈放大你的味覺〉,威納(Melinda Wenner)撰文,《科學人》2008年9月號

《味覺智能》,趙世晃著,旭采文化出版

高中選修科目《生物》