VI1 Окружная МЕЖШКОЛЬНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

" Я-исследователь "

Секция "Биология"

Тема

«Влияние миракулина на органы восприятия вкуса»

Выполнила:

Зимина Алена

                ученица 5 А класса

                МБОУ «Лицей «Технический»        Промышленного  района

                                                Научный руководитель:

Подосиновик Светлана Николаевна

        Учитель биологии и химии, высшей категории

Самара, 2017 г.

Оглавление

Введение        3

Вкусовые рецепторы        4

Четыре базовых вкуса        5

Пятый вкус – умами        7

Расстройство работы анализатора вкуса        9

Вкусовые иллюзии        10

«Волшебные» продукты, или как обмануть вкусовые рецепторы        12

Миракулин – волшебная ягода.        12

Миракулин – сахарный диабет        13

Миракулин и онкологически больные люди        14

Миракулин и лишний вес        15

Исследовательская часть        16

Опыты с артишоком и водой        16

Опыт с апельсиновым соком        17

Опыт с миракулином        19

Выводы        21

Список источников        22

Введение

Наверное, каждый из вас в темноте видел фигуру человека, которого на самом деле нет, или слышал стук в дверь, но за ней никого не было. Все это обычные галлюцинации. При галлюцинациях человек воспринимает предметы, которые в действительности не существуют, как реальные объекты окружающего мира. Существует несколько видов галлюцинаций, связанных с различными органами чувств:

• Зрительные – миражи;
• Слуховые – приказы и похвалы от невидимых друзей, оклики;
• Обонятельные – фантосмии;
• Осязательные – ошибочное восприятие тепла и холода;
• Вкусовые.

Если с первыми четырьмя видами иллюзий вроде как все более-менее понятно, то о вкусовых мы редко задумываемся. Эти галлюцинации часто возникают при определенных болезнях, что может вызывать дискомфорт у больных. Но с другой стороны это явление можно намеренно вызвать при употреблении определённых продуктов, и применить во благо организма.

Я поставила себе следующие цели и задачи:

Цель:

Выяснить, как белок миракулина вызывает вкусовые галлюцинации и изменяет работу рецепторов, находящийся в полости рта.

Задачи:

1. Найти информацию о механизме восприятия вкуса;
2. Исследовать механизм проявления вкусовых иллюзий;
3. Найти информацию про Synsepalum dulcificum и белок миракулина, выделяемый из этой ягоды
4. Выяснить, как белок миракулина влияет на вкусовые рецепторы
5. Провести несколько опытов, вызывающих вкусовые иллюзии;
6. Сделать выводы;

Вкусовые рецепторы

Вкусовыми рецепторами называют расположенные в ротовой полости (в основном на слизистой оболочке языка и нёбе) чувствительные клетки, которые после воздействия на них различных химических веществ дают ощущение под названием «вкус».

Каждый рецептор живёт от десяти до четырнадцати дней, после чего отмирает, а на смену ему приходит новый. Это является одной из причин того, что на протяжении своей жизни человек вкус одного и того же продукта ощущает по-разному, и с возрастом замечает изменение своих предпочтений.

Каждая отдельно взятая клетка реагирует лишь на один определённый вкус и к другому остаётся безразлична. Поэтому располагаются вкусовые рецепторы неравномерным слоем, а группами, клетки которых реагируют лишь на один и тот же вкус.

Чтобы рецепторы смогли определить химический состав продуктов, еда должна к ним поступить в жидкой форме (сухая пища в ротовой полости обязательно смачивается слюной). Клетки, воспринимающие вкусовые раздражения, собраны во вкусовые луковицы (или почки) размером около 70 микрометров, которые размещаются на вкусовых сосочках. У человека эти структуры расположены на языке. Количество вкусовых клеток во вкусовой луковице составляет от 30 до 80 (хотя в некоторых источниках называют и меньшие и большие числа). Крупные сосочки у основания языка содержат до 500 вкусовых луковиц каждый, мелкие — на передней и боковых поверхностях языка — по несколько луковиц, а всего у человека несколько тысяч вкусовых луковиц. Есть четыре типа сосочков, различающихся локализацией и формой: грибовидные на кончике языка, листовидные на боковой поверхности, желобковые на передней части языка и нитевидные, содержащие рецепторы, чувствительные не ко вкусу, а лишь к температуре и механическому воздействию. Влияние температуры и механического воздействия на ощущение вкуса реализовано не в мозге (как влияние запаха на ощущение вкуса), а на уровне, лежащем ниже, то есть оно уже предусмотрено строением рецепторного механизма. Считается, что восприятие температуры и механического воздействия важно для возникновения ощущения едкого, вяжущего и терпкого вкуса. В последнее время большинство учёных склоняется к мысли, что химические вещества при прикосновении к рецептору меняют электрический заряд вкусовой клетки, после чего образовавшийся в нервных волокнах импульс передаёт сигнал дальше в головной мозг. (смотри рисунок 1)

Здесь происходит дополнительная обработка вкусовых импульсов, а после обработки сигнала выдаётся информация в форме осознания базового вкуса.

Четыре базовых вкуса

Считается, что человек различает четыре элементарных вкуса: солёный, кислый, сладкий, горький. Если же верить книгам о еде, то вкусов оказывается не четыре, а многие тысячи, — но кулинары имеют в виду не элементарные вкусы, а комбинированные.

Разные вещества могут обладать чистым или смешанным вкусом. Вкус всех чистых веществ воспринимается человеком совершенно одинаково.

Ощущение вкуса возникает у человека под действием веществ, которые растворяются в воде или слюне. Сухой кусочек сахара, который просто лежит на языке никаких вкусовых ощущений не дает. Механизм функционирования языка начинает действовать только когда вещество, попавшее в ротовую полость, растворяется при помощи слюны или воды.

Все рецепторы, находящиеся на языке распределены на нем неравномерно в результате чего они обладают разной чувствительностью к ощущениям сладкого, соленого, кислого или горького. Так, например, кончик языка особо чувствителен к сладким продуктам питания, а его края – к более кислой еде. Примерное распределение зон восприятия базовых вкусов на языке можно увидеть на рисунке 2.

Вкусовые ощущения, делящиеся на определенные виды, позволяют человеку оценивать химический состав всех продуктов, которые попадают в ротовую полость. Слизистая оболочка языка является основной областью, которая отвечает за вкусовые ощущения. Интересно, что середина и нижняя поверхность языка полностью не реагирует и не воспринимает абсолютно никаких вкусов.

Расположение вкусовых зон на языке и степень их чувствительности для каждого отдельно взятого человека носит индивидуальный характер. В общей сложности в ротовой полости человека имеется примерно девять тысяч вкусовых почек, часть которых располагается и в других участках:

• Губы имеют достаточно высокую чувствительность к соленой пище;
• Внутренняя поверхность щек;
• Нижняя сторона языка;
• Небо;
• Задняя сторона глотки.

Пятый вкус – умами

Мы знаем 4 основных вкуса, но в 1908 году профессор-химик Токийского университета Кикунаэ Икэда первым распознал вкус умами. Он выяснил, что глутаматы являются причиной приятного вкуса бульона из водорослей (комбу). Профессор обратил внимание на то, что вкус традиционного японского бульона, отличается от солёного, сладкого, кислого и горького, и назвал новый вкус умами.

Умами (с японского «приятный вкус») — вкус высокобелковых веществ, выделяемый в пятый вкус.Он используется в качестве приправы в Китае, Японии и других странах Дальнего Востока.

Умами является важным компонентом вкуса сыров пармезан и рокфор, соевого соуса и других продуктов, а также грецкого ореха, брокколи, помидоров, грибов шиитаке (смотри рисунок 3)

Умами стимулирует производство серотонина, улучшает настроение и воспринимается человеческим мозгом как однозначно приятный вкус. Пища, имеющая вкус умами, настолько привлекательна для рецепторов, что у некоторых людей может даже развиться привыкание.

Этим свойством пятого вкуса пользуются производители фаст-фуда и другой мусорной еды. Наличие умами, созданного при помощи солей органических кислот, позволяет съесть, кажется, даже прессованный картон.

Что делать, если хочется яркого насыщенного вкуса без избытка соли и пустых калорий?

Отдайте предпочтение источникам правильного сочетания органических солей, позволяющих получить максимальный умами.

Прежде всего, это классическое сочетание помидора и сыра пармезан в итальянской кухне. Или китайские супы с курицей, овощами и грибами.

Еще один вариант – хорошо знакомые каждому мясные супы с овощами. Даже привычный борщ – это отличный источник умами.

Расстройство работы анализатора вкуса

Вкусовые ощущения связаны с обонятельными, осязательными и термическими:

• Ослабление вкусовых ощущений при исключении обоняния, например, при насморке (кстати, и при курении);
• Охлаждение и нагрев уменьшают чувствительность к вкусу: язык, охлажденный льдом в течение минуты, перестает ощущать вкус сахара, при нагреве поверхности языка до 50oС чувствительность тоже падает. Область наибольшей чувствительности - от 20 до 38ºС;
• Такие характеристики вкуса как вяжущий, мучнистый, острый, жгучий, терпкий, клейкий связаны с тактильными воздействиями.

Этот сложный механизм иногда ломается. Полная потеря всех вкусовых ощущений называется агевзией, ослабление ощущений - гипогевзией, прочие изменения в восприятии вкусовых ощущений - парагевзией.

Изменение вкусовых ощущений может наступить в результате:

1. Повреждения слизистой оболочки языка при воспалении и ожогах;
2. При поражении проводящих путей вкусового анализатора(поражение язычного или лицевого нерва);
3. При поражении некоторых структур головного мозга;
4. В ряде случаев изменения вкуса вызываются заболеваниями внутренних органов или нарушением обмена веществ (горечь - заболевание желчного пузыря, кислота - заболевание желудка, ощущение сладкого - при сахарном диабете).

При некоторых заболеваниях восприятие одних вкусов остается нормальным, а других - утрачивается или извращается. Чаще всего это наблюдается у психических больных. Такие больные нередко с удовольствием едят неприятные или вредные для здоровья вещества.

Вкусовые иллюзии

В основе всех иллюзий лежит извращённое искривлённое, и поэтому ошибочное восприятие реально существующих явлений или объектов. Другими словами, непосредственно предметы и явления воспринимаются, а их действительная реальная суть исчезает.

По своей сути вкусовые иллюзии специалисты относят к контрастным иллюзиям, например, иногда вкусовые ощущения от одного вещества могут повлиять на восприятие последующих вкусовых ощущений. Так, соль, растворённая в чистой воде, может придать ей кислый вкус, а сахароза - горечь.

Таким образом, в основе вкусовых иллюзий лежит неверное определение реальных вкусов и замена их другими вкусовыми ощущениями из-за скрытых для человека, бессознательных факторов.

Некоторые опыты демонстрируют неожиданные результаты, когда вкусовые рецепторы иначе воспринимают количество или качество пищи благодаря запаху, цвету или некоторым другим явлениям. Последние эксперименты, приводящиеся учёными по всему миру, доказали, что иногда запах может изменить вкус.

Например, человек практически не воспринимает сладкую пищу при условии, что она пахнет мятой или чем-то кислым. При этом мозг воспринимает эту еду как менее сладкую и питательную, в отличие от аналогичных продуктов с оригинальным запахом.

И наоборот если пища будет источать карамельный, сливочный или кремовый аромат, то мозг человека автоматически воспринимает её как более жирную, сладкую и питательную чем она есть по-настоящему.

Учёные утверждают, что существуют и такой запах, который помогает значительно снизить уровень потребления обычной соли. При этом вовсе не страдает вкус самого блюда. Благодаря данному эффекту можно не только избавиться от многих заболеваний, но и исключить возможность неправильного обмена жидкостями, из-за чего вода задерживается в организме.

Большинству людей приятны теплые тона. Даже используя столовые приборы неприятных холодных оттенков при сервировке можно добиться удивительного эффекта: в мозг будет поступать сигнал о том, что еда не является вкусной и привлекательной.

Основные факторы, влияющие на восприятие вкуса человека можно увидеть на рисунке 4.

«Волшебные» продукты, или как обмануть вкусовые рецепторы

Мы уже знаем, что такое вкусовые рецепторы, как они работают, и определили основные факторы, которые влияют на распознание вкуса.

Поняли, что на контрасте вкусов, их замещении основаны все знания кулинарии. Это очень важно, так как хороший, приятный вкус пищи способствует ее перевариванию, усиливая выделение пищеварительных соков и вызывая настроение, что необходимо для нормального течения самочувствия человека.

Теперь давайте рассмотрим одно наиболее интересное, в последние годы, растение, плоды которого вызывают яркие вкусовые иллюзии – Магический фрукт (Sunsepalum Dulcificum). Благодаря этой маленькой ягоде возникло целое явление, известное под названием «вкусовое путешествие»: люди начинали пробовать привычную им пищу будто в первый раз.

Миракулин – волшебная ягода.

Во время экспедиции по Западной Африке французский исследователь и картограф Рейно Дес Марчэйс обнаружили забавный ритуал у одного из диких племен. Перед едой члены племени съедали по маленькой красной ягоде дикого растения. Затем они приступали к еде, которая иногда была невероятно горькой. Эта ягода, совсем не сладкая сама по себе, была не простым возбудителем аппетита – в ней содержалась субстанция, известная в наши дни под названием «миракулин». Считается, что миракулин оседает на языке, примерно, как цинарин, и совершенно никак не проявляется, пока в рот не попадет что-нибудь кислое.

Группа ученых из Токийского университета изучила принцип работы миракулина на молекулярном уровне. Исследователи использовали культуру клеток с человеческим рецептором, отвечающим за восприятие сладкого. Ученые установили, что в нейтральной среде миракулин работает как «переключатель» этого рецептора: он блокирует его действие и снижает восприимчивость ко всем использованным в эксперименте сахарозаменителям.

Однако, как только понизится кислотность миракулин образует соединение, «запускающее» отклик рецепторов, и человек ощущает вкус сладкого. Примерно через час слюна полностью смывает миракулин из ротовой полости, и действие «волшебного» белка прекращается.

Миракулин – сахарный диабет

Еще в 1970-х годах предприниматель Роберт Харви основал компанию под названием Miralin, призванную коренным образом изменить ситуацию в отрасли по производству сахара и подсластителей. Он хотел дать бой диабету и спасти страну от ожирения, вызванного чрезмерным потреблением обработанного сахара. С помощью миракулина компания Харви смогла создать целый ряд продуктов, которые были сладкими, но при этом полезными. В ходе одной из своих ранних попыток выяснить, насколько сильным может быть влияние чудесных ягод, Харви провел ряд экспериментов. Детям давались два набора леденцов – один был сделан из обычного сахара, а другой содержал миракулин без каких-либо других подсластителей (и при этом имел ноль калорий). Миракулиновые леденцы каждый раз становились фаворитами.

Компания сделала на эту идею большую ставку, однако ее целью была не только помощь больным диабетом. Она захотела бросить вызов сложившемуся положению вещей на рынке сахара и подсластителей. В компанию инвестировали немалые деньги и возложили на нее не меньшие ожидания. Компания ожидала, что миракулин получит одобрение со стороны Комиссии по контролю качества пищевых продуктов (FDA) как продукт, возникающий естественным образом и часто употребляемый в пищу в течение длительного периода. Такая классификация позволяла добавлять миракулин в продукты и считать его подобием заменителя сахара. В 1974 году, за день до того, как компания запланировала начало выпуска своего первого продукта с миракулином, к ней поступили ужасные новости. Комиссия после долгих обсуждений классифицировала миракулин как пищевую добавку. Это означало, что ему придется проходить многолетнее тестирование. После этого компания практически прекратила существование.

Миракулин и онкологически больные люди

Но так продолжалось лишь до 2005 года, когда шеф-повара Хомаро Канту попросили помочь пожилой женщине, страдавшей от рака. Химиотерапия, предпринимая атаки на раковые клетки, может оказать значительно более масштабное влияние на человеческий организм. Один из распространенных побочных эффектов состоит в изменении работы вкусовых рецепторов, в результате чего у пациентов меняется восприятие вкуса и запаха еды. В некоторых случаях пациенты жалуются, что пища приобретает металлический привкус. Канту и Роше начали работать над проблемой нормализации действия вкусовых рецепторов, изменившихся вследствие химиотерапии. Они испытали массу методов в попытках найти ингредиент, способный сделать еду более приемлемой для больных. Из всего, что они испробовали, самым сильным эффектом обладали чудесные ягоды. Самое интересное заключается в том, что волшебная ягода действительно усиливает вкусовые рецепторы больных после химиотерапии, хотя для обычных людей она просто блокирует рецепторы горького и кислого.

Концепция использования чудодейственного фрукта для помощи онкологическим больным заинтересовала и доктора во Флориде. В ходе предварительных тестов на небольшой группе раковых больных 30 процентов сообщили об улучшении вкусовых ощущений. Как показал предварительный анализ, ответная реакция на этот фрукт представляется достаточно обнадеживающей, что вдохновило других ученых на продолжение исследований.

Миракулин и лишний вес

Лишний вес, появляющийся вследствие неправильного питания и несбалансированности повседневного пищевого рациона, очень часто является причиной заболеваний, которые иногда называю сопутствующим. Так возможно ли обмануть собственный аппетит для того чтобы не нанести вреда здоровью?

Зная о том, как можно обмануть вкусовые рецепторы, похудеть становится значительно проще. Так можно овощам и фруктам или другим полезным продуктам придать большую привлекательность.

Ученые отметили, что при приеме препаратов с содержанием миракулина, контрольной группе было вовсе не сложно отказаться от употребления сладкого, ведь, когда они его ели никакой полноты вкуса при этом не ощущалось.

Исследовательская часть

Как мы уже знаем, язык - не "чистый лист". Съеденный продукт может повлиять на вкус следующего блюда как в лучшую, так и в худшую сторону. А все потому, что вкусовые рецепторы по-разному реагируют на изменения среды. Воспользовавшись этим обстоятельством, можно поэкспериментировать со своими вкусовыми ощущениями. Для этого я предлагаю провести несколько опытов.

Опыты с артишоком и водой

Попробуйте съесть артишок, а потом выпить стакан воды - вы заметите, что она приобретет странный сладковатый привкус. Все дело в веществе под названием цинарин, содержащемся в этом овоще.

Что понадобится:

• стакан воды;
• артишок.

Что делать? :

1. Выпейте глоток воды, обратите внимание на вкус.
2. Съешьте артишок или выпейте отвар из листьев артишока.
3. Выпейте глоток воды. Вкус воды окажется неожиданно сладким.

Что можно почувствовать?: Если сравнивать вкусы воды до употребления в пищу артишока и после, будет казаться, что обычную воду подсластили.

При употреблении артишока в пищу цинарин оседает на рецепторах сладкого, не активируя их, и остается на языке, пока вы убираете со стола, моете посуду и готовите перемену блюд.

Но стоит вам выпить стакан воды - и жидкость смоет молекулы цинарина, освобождая вкусовые рецепторы. Именно их внезапное освобождение и провоцирует поступление в мозг сигнала, создающего ощущение сладости. И хотя этот вкус вам только чудится, вы воспринимаете его ничуть не менее явным и реальным, чем при непосредственной стимуляции рецепторов сладким фруктом.

Опыт с апельсиновым соком

Принятие пищи или питье сразу после чистки зубов — не такой уж приятный опыт. Зубная паста может сделать любой вкус хуже. Однако когда вы сразу после чистки зубов залпом выпиваете стакан апельсинового сока, вы можете столкнуться с одним из самых отвратительных вкусов в вашей жизни.

Оказывается, непривлекательный вкус вызывает пенообразователь, используемый в большинстве зубных паст. Лаурилсульфат натрия ослабляет вкусовые рецепторы, отвечающие за сладкое. Это значит, что апельсиновый сок и все остальное, что вы съедите или выпьете сразу после чистки зубов, не будет сладким.

Кроме того, лаурилсульфат натрия разрушает фосфолипиды, которые обычно мешают горечи быть слишком сильной. Поэтому зубная паста не просто заглушает сладость апельсинового сока, но и усиливает его горечь. Оба эти эффекта создают отвратительный вкус.

Что понадобится:

• апельсиновый сок;
• два вида зубной пасты:

1) обычная мятная;

2) мятная без вспенивающих веществ.

Что делать? :

4. Выпейте глоток апельсинового сока, обратите внимание на сладкий вкус.
5. Почистите зубы пастой без SLS, затем снова отпейте немного сока и оцените вкус.
6. Повторите то же самое с оставшейся зубной пастой.

Что можно почувствовать?: После чистки зубов пастой без SLS, не содержащей вспенивающих веществ, можно ожидать, что сок станет противным на вкус, но, как ни странно, его вкус останется привычным, сладким. Но самая обычная паста с мятой придает апельсиновому соку горький вкус лекарства, в котором не чувствуется ни капли сладости.

На заметку: Вспенивающие вещества не играют решающей роли для чистоты зубов, но, как и в случае с мылом, без них мы не увидим пены.

То же самое относится к мяте: если зубная паста не пахнет мятой, нам кажется, что она неэффективна. В Японии большинство видов зубной пасты имеют фруктовые ароматы, а в странах Запада детскую пасту вместо мяты ароматизируют фруктами.

 Опыт с миракулином

Ягоды, родом из Западной Африки, содержат особый белок — миракулин, который блокирует некоторые вкусовые рецепторы и действует как «усилитель сладости», заставляя чувствовать сладкий вкус вместо кислого или горького. И тогда, например, можно получить лимон со вкусом мёда. И самое приятное заключается в том, что ягода абсолютно безвредна для здоровья.

Что понадобится:

• несколько долек лимона;
• миракулин (БАД содержащие миракулин).

Что делать? :

7. Съесть ломтик лимона, обратите внимание на вкус.
8. Рассосать на языке пилюлю, содержащую миракулин.
9. Съесть дольку лимона. Вкус лимона окажется медовым.

Что можно почувствовать?: Перед рассасыванием таблетки с миракулином попробуйте съесть дольку лимона. Убедитесь, что фрукт привычного кислого вкуса. Рассосите миракулин, так, чтобы активное вещество распределилось на как можно большей площади в ротовой полости.   Снова попробуйте лимон, и он покажется вам сладким.

Молекулы гликопротеина, который называется Миракулин привязываются к вкусовым рецепторам которые реагируют на сладкое, заставляя их так же реагировать на кислое. В результате то, что обычно мы бы почувствовали, как кислое, например, лимоны, становится сладким, как лимонная конфета. Эффект может длиться до одного часа.

Выводы

Вкус является ощущением и восприятием органом вкуса жидких химический веществ, растворенных в воде или слюне. Он изменяется стремительнее других чувств, например, младенец ощущает вкус всем языком и даже небом. Однако с годами вкусовых луковиц остается все меньше.

Нарушение вкуса – это довольно частое явление, которое не только приносит больному различные проблемы в повседневной жизни, но и может быть признаком серьезного заболевания.

Нормальное состояние вкусовой системы не только определяет удовольствие, получаемое от хорошей и вкусной еды, но критически важно для нормального пищеварения и усвоения пищи. Люди, потерявшие вкусовые ощущения, например, после радиотерапии, часто вообще отказываются от еды. Поэтому расширение знаний о механизме вкуса, изучение причин отклонений и поиск способов коррекции последних — важная задача медицины.

Другая группа задач физиологии вкуса — поиск веществ, которые регулируют работу вкусовых рецепторов и создание искусственных вкусовых веществ. Замедление работы рецепторов горького можно было бы использовать при создании горьких лекарств, вместо того чтобы помещать их в капсулы. Замена сахара на более эффективное и лишенное привкуса сладкое вещество для диабетиков тоже очень важна.

Список источников

1. Тайна «магического фрукта»: Миракулин, Популярная механика [Электронный ресурс]: http://www.popmech.ru/science/12047-tayna-magicheskogo-frukta-mirakulin/
2. Мифы или реальность, Вкусовые иллюзии [Электронный ресурс]: http://www.molomo.ru/inquiry/taste_illusion.html
3. Л. Ашкинази. Анатомия вкуса. Наука и Жизнь [Электронный ресурс]: http://www.nkj.ru/archive/articles/3221/
4. Миракулин. Mecao Company LTD [Электронный ресурс]: 

http://graviolatea.ru/mirakulin

5. Сахарозаменители [Электронный ресурс]:

         http://diabetic.narod.ru/saharozameniteli/saharozameniteli1.html

6. Миракулин. Википедия. Свободная Энциклопедия [Электронный ресурс]: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Миракулин