Обонятельные и вкусовые ощущения

Восприятие запахов.Обоняние — чрезвычайно тонкое чувство. Человек без труда различает и запоминает до 1000 запахов, а опытный специалист способен различать 10000-17000 запахов. Наряду с понятием запаха используют термины «аромат» для обозначе­ния приятного запаха и «букет» для характеристики сложного аро­мата, развивающегося в результате ферментативных и химичес­ких процессов, например при выдержке вин и коньяков, при со­зревании сычужных сыров, рыбных консервов типов «Шпроты» и «Сардины», при ферментации чая, обжарке зерен кофе и т.д.

Орган обоняния находится в носовой полости. Обонятельный эпителий располагается на площади 3 — 5 см², имеет желтый цвет благодаря присутствию зернышек красящего вещества в особых чувствительных клетках, расположенных в слизистой оболочке верх­ней части перегородки, свода носа и других его частях. Обонятельный эпителий, расположенный в верхней части носовой полости, на­ходится в прямой связи с ротовой полостью. Молекулы летучих ароматобразующих веществ, находящиеся в ротовой полости, лег­ко попадают через носоглотку в носовую полость (рис. 7).

Разновидность обоняния возникает при возбуждении тройнич­ного нерва, имеющего множество окончаний в носовой полости. Нервы глотки и языка, блуждающий нерв гортани и другие нервы плохо возбуждаются при воздействии ароматобразующих веществ. Обнаружено возбуждающее влияние определенных запахов на способность к интенсивной физической или умственной работе, а также успокаивающее влияние отдельных запахов на нервную и другие системы человека. В Японии некоторые фирмы применяют

эти свойства эфирных масел для управления работоспособностью сотрудников и повышения эф­фективности деятельности сво­их фирм. В течение рабочего дня воздух в служебных помещени­ях одорируется через систему кондиционеров определенным запахом, стимулирующим нерв­ную систему (в первой полови­не) или успокаивающим работ­ников (в конце рабочего дня).

За последние 100 лет выяв­лено около 30 различных гипо­тез запаха, однако до сих пор нет научно доказанной теории. Более широко известны стерео-химическая и мембранная гипо­тезы. Последняя объясняет воз­никновение запаха проницаемо­стью клеточной мембраны мо­лекулами летучего вещества, но не обосновывает широкого диапазона воспринимаемых обонятельных ощущений. Согласно стереохимической гипотезе распознавание запаха зависит от соответствия размера и формы молекул ароматобразующего вещества определенным отверстиям (порам) в обонятельной области носа. П.Мартин (Англия) получил Нобелевскую премию за гипотезу о механизме чувства обоняния. Она основана на взаимодействии ферментов, активированных молекулами пахучего вещества, с соответствующими коферментами. Наряду с неразрешенными трудностями в теоретическом истолковании механизма восприятия запахов органом обоняния ос­тается нерешенной проблема классификации запахов. Предложено несколько систем классификации, подразделяющих запахи на 7, 9, 10, 11 групп, которые в сочетании создают существующие оттенки. Например, классификация, созданная Крокером и Гендерсоном (1927 г.), подразделяет все известные запахи на четыpи группы:

ароматно-цветочный (некоторые кетоны, обладающие запахом фиалки, а также запахом мускуса);

кислотный (элементы этого запаха содержатся в муравьиной и уксусной кислотах); запах гари (жареный кофе и фурфурол); каприловый (козий, встречается в сивушных маслах, прогорк­лых жирах, керосине, бензине, в запахе разлагающихся трупов и выделениях животных).

Интенсивность запаха в этой системе авторы оценивали по шкале от 0 до 8.

Наибольшее распространение получила разработанная Амуром 1962 г. классификация, выделяющая семь основных, или первичных, запахов: камфорный (гексахлорэтана); мускусный (мускуса, ксилола); цветочный (амилпиридина); мятный (ментола); эфирный (этилового эфира); острый (муравьиной кислоты); гнилостный (сероводорода).

Вкусовые ощущения.Восприятие запаха неразрывно связано с ощущением вкуса. В аналитической терминологии выделяют четыре основных вида вкуса:

соленый — ощущение, для которого типичным вкусовым стимулом является раствор хлорида натрия;

сладкий — ощущение, для которого типичным вкусовым стимулом является водный раствор сахарозы;

горький — ощущение, для которого типичными вкусовыми стимулами являются водные растворы кофеина, хинина и некоторых других алкалоидов;

кислый — ощущение, для которого типичными вкусовыми сти­мулами являются водные растворы винной, лимонной и ряда дру­гих кислот.

Остальные виды и оттенки вкусов представляют собой сложные ощущения этих вкусов. Термином «стимул» рекомендуется обозна­чать вещество или электрофизическое воздействие, вызывающее вкусовое ощущение при взаимодействии с хеморецепторами.

В последнее время к четырем типам вкусов добавляют щелоч­ной и вяжущий. Щелочной возникает от химического раздраже­ния слизистой оболочки в полости рта и не обусловлен специфи­ческими вкусовыми рецепторами. Типичным стимулом для ощу­щения щелочного вкуса является водный раствор бикарбоната натрия, а для вяжущего вкуса — водный раствор таннинов.

В зарубежной литературе при описании вкуса пищевых продуктов часто употребляют термин umami, которым обозначают приятное ощущение, вызываемое глутаминатом натрия и нуклеотидами. Ве­щества, дающие ощущение umami, интенсифицируют вкус пище­вого продукта, усиливают некоторые его характеристики, как, напри­мер, приятность, ощущение наполненности, совершенство вкуса. Вкусовые ощущения воспринимаются с различной скоростью. Наиболее быстро возникает ощущение соленого вкуса, затем слад­кого, кислого, значительно медленнее — горького. Это объясняет­ся неравномерным расположением вкусовых рецепторов (рис. 8).

Наружная воспринимающая часть органа вкуса человека пред­ставлена вкусовыми луковицами, которые находятся в так назы­ваемых сосочках (почках) языка. Отдельные луковицы разброса­ны также в слизистой оболочке мягкого нёба, задней стенке над­гортанника и даже на боковых стенках гортани. Общее количество вкусовых луковиц может достигать нескольких тысяч.

Вкусовые рецепторы подвержены быстрому отмиранию и ново­образованию. С возрастом количество вкусовых луковиц может

уменьшаться в два-три раза, что приводит к сильному снижению вкусовых ощущений.

Рецепторы вкуса на языке имеют явно выраженную специфич­ность. На самом кончике языка и по краям расположены крупные
грибовидные сосочки, в каждом
из которых по 8 — 10 луковиц.
Сладкий вкус более всего ощуща­ется концом языка, соленый —
краями передней части языка,
кислый — краями задней части языка. У основания языка находятся желобковатые сосочки, в каждом из которых по 100—150 вкусовых луковиц, воспринима­ющих горький вкус.

Орган вкуса (язык) человека является химическим анализато­ром. Механизм его функционирования состоит в том, что веще­ство, растворенное в воде или в слюне, проникает через вкусовые поры к луковицам, в которых химические раздражения превра­щаются в нервные импульсы, передающиеся по нервным волок­нам в центральную нервную систему.

Химическим рецептором на языке служит белок. Погружения языка в раствор обычно недостаточно, чтобы вызвать ощущение вкуса. При этом возникает ощущение осязания, иногда холода. Вос­приятие вкуса происходит лучше при соприкосновении языка со стенками сосуда, а прижимание языка к нёбу облегчает проник­новение пробуемого раствора в поры вкусовых сосочков луковиц (рис. 9).

Общепризнанной теории вкуса нет, так как механизм функци­онирования клеток органа вкуса недостаточно изучен. Существу­ющие гипотезы основаны на физико-химических, химических и ферментативных предпосылках. Установлена некоторая зависимость между химической природой вкусового вещества и вызываемым им ощущением вкуса. Но вещества разного строения могут иметь одинаковый вкус и, наоборот, вещества одинаковой химической природы обладают разным вкусом. Сладкими ощущаются не толь­ко сахара, но и многие аминокислоты, сахарин. Из растительного сырья выделен белок туаматин, который имеет молекулярную массу 22 тыс., состоит из 207 остатков аминокислот и в 8 тыс. раз слаще сахарозы.

Ощущение вкуса может ме­няться в зависимости от массо­вой доли вещества. Раствор по­варенной соли ниже пороговой концентрации воспринимается сладким. Растворы хлорида калия по мере увеличения концентра­ции меняют вкус от сладкого, за­тем горького, горько-соленого до ощущения сложного вкуса, в ко­тором сочетаются соленый, горький и кислый. Вещества с интен­сивным сладким вкусом (саха­рин, аспартам, цикламаты), ис­пользуемые как заменители Са­харов, имеют горький вкус при повышенной массовой доле.

Соленым вкусом обладают кристаллические, растворимые в воде соли, которые диссоциируют с образованием положительных и отрицательных ионов. За исключением хлорида натрия, который имеет чисто соленый вкус, все другие соли вызывают более или менее смешанные вкусовые ощущения. Качество соленого вкуса в основном определяется анионом, а интенсивность вкуса — катио­ном. При концентрации хлорида натрия (моль/л) 0,009 раствор вкуса не имеет, в пределах 0,01 — 0,03 растворы имеют сладкий вкус раз­ной интенсивности, 0,04 и выше — соленый. При концентрации хлорида калия (моль/л) 0,009—0,02 растворы имеют сладкий вкус, 0,03—0,04 — горький, 0,05 — 0,1 — горький и соленый, а начиная с 0,2 и выше — соленый, горький и кислый. Йодид калия имеет горький вкус, бромид калия — солено-горький, хлорид кальция — горький.

Интенсивность органолептического ощущения поваренной соли в рыбе на 0,4—1 % ниже, чем в растворе соответствующей кон­центрации.

Кислый вкус вызывают неорганические кислоты, а также орга­нические кислоты и их соли. Вкусовое качество кислого зависит в основном от концентрации ионов водорода. Для органических кислот интенсивность ощущения кислого вкуса превосходит ожи­даемую при соответствующей концентрации ионов водорода.

Типичными горькими веществами являются алкалоиды хинин и кофеин. Горький вкус имеют многие минеральные соли, боль­шинство нитросоединений, некоторые аминокислоты, пептиды, фенольные компоненты дыма и копченостей.

Пороговые концентрации соединений в водных растворах и продуктах не совпадают, и это надо учитывать в технологических разработках. Одни вещества могут маскировать или, напротив, усиливать вкусовые ощущения других компонентов пищи. Сме­шивание основных вкусов, а также изменение их интенсивности могут вызвать такие сложные комплексные явления, как сопер­ничество вкусов, компенсация вкусов, исчезновение повторного вкуса, контрастный вкус, и другие сенсорные ощущения.

Влияние факторов на вкусовые и обонятельные ощущения. Адап­тация представляет собой приспособляемость органов вкуса и обо­няния, заключающуюся в снижении их чувствительности, вы­званной продолжительным воздействием стимула (непрерывным или повторяющимся) одинакового качества и неизменной ин­тенсивности. Когда стимул прекращает воздействие, то наступает восстановление вкусовой и обонятельной чувствительности. В про­тивоположность зрению органы обоняния и вкуса подвержены быстрой адаптации. Адаптация к запахам у людей выражена от­четливее, чем к вкусам. В частности, человек обычно не ощущает запаха своей одежды, своего жилья, собственного тела.

Г. А. Вукс приводит сведения о развитии адаптации органа обо­няния к запахам. Так, время, необходимое для адаптации к запаху некоторых веществ, будет следующим (мин): раствор йода — 4, чеснок — 45 и более, камфора — 2 и более, фенол — 9 и более, кумарин — 1 — 2, эфирные масла — 2 — 9,2, одеколон — 7—12.

В некоторых случаях при многократном воздействии очень слабых стимулов, поступающих последовательно один за другим в значительные промежутки времени, впечатлительность органа вкуса или обоняния может повыситься и долго сохраняться. Такое явление называется сенсибилизацией.

Повышение чувствительности достигается с помощью стиму­лов, интенсивность которых равна пороговой, а также за счет ак­тивности самого дегустатора. Интервал между повторным воздей­ствием стимула зависит от вида раздражителя и сенсорных спо­собностей дегустаторов. Например, для слуха и зрения этот ин­тервал может быть равен 3 мин у одного дегустатора и 1,5 мин у другого. Сенсибилизация характеризуется устойчивостью сохра­нять это свойство.

Г. А. Вукс отмечает, что экспериментально вызванная сенси­билизация обоняния может удерживаться в течение 7 — 22 дней и затем восстанавливаться после нескольких тренировок. Чтобы по­высить чувствительность к определенному стимулу в среднем на 60—70 %, надо в течение 30—35 мин с интервалом 1 — 2 мин ощу­щать его воздействие на соответствующий сенсорный анализатор. Сенсибилизация по отношению к одному запаху влечет незначительное увеличение чувствительности и к другим запахам. Сенсибилизация к красному цвету, как правило, снижает чувствительность к зеленому, а в некоторых случаях — и к желтому цвету. Сенсибилизация к зеленому цвету приводит к ухудшению чувствительности к красному, т. е. наряду с избирательностью наблюдается параллельное изменение порогов других цветов. Такое же явление типично для вкуса: сенсибилизация к одному из основных вкусов оказывает влияние на другие основные вкусы. Однако эти закономерности изучены не полностью. Например, уста­новлено, что сенсибилизация к горькому одновременно повышает чувствительность к сладкому вкусу, а сенсибилизация к сладкому улучшает чувствительность к горькому вкусу. Сенсибилизация к соленому может у некоторых дегустаторов снизить чувствительность к сладкому, а у других — повысить ее.

В соответствии с профилем дегустатора можно наблюдать повышенную чувствительность к определенным химическим веществам. Известны случаи, когда лаборант, выполняющий химический анализ массовой доли поваренной соли в пищевом продукте, со временем мог сенсорно безошибочно определять соленость продукта. Аналогичные случаи известны в ликероводочном про­изводстве, когда дегустатор благодаря сенсибилизации анализаторов вкуса и обоняния с высокой точностью определяет содержание алкоголя в напитках. В парфюмерной промышленности дегустаторы могут быть избирательно чувствительны к определен­ным запахам.

Индивидуальная восприимчивость запахов и вкусов. У некоторых людей наблюдается отсутствие обоняния по отношению или ко всем пахучим веществам, или к одному веществу, или к группе веществ. Это явление называется аносмией и обнаружено относи­тельно масляной кислоты, триметиламина, синильной кислоты, спирта, скатола и ряда других веществ.

Аносмия чаще встречается у мужчин (около 20 %), реже — у женщин (около 5 %). Полагают, что она передается по наследству потомкам одного пола. При аносмии сохраняется нормальное обо­няние по отношению ко многим обычным запахам. В большинстве случаев человек не осознает, что у него частичное отсутствие обо­няния. Чрезвычайно большое значение это явление имеет при вы­боре специалистов по сенсорному анализу.

Потеря обоняния может быть обусловлена травмами после бо­лезни, дорожно-транспортными происшествиями или действи­ем лекарств. К снижению функции обоняния часто приводят бо­лезни носоглотки: хронический насморк и хронические воспа­лительные заболевания околоносовых пазух — гайморит, фрон­тит, сфеноидит, риновирусные инфекции. Обоняние может сни­жаться из-за аденоидов, полипов в носу, искривления носовой перегородки.

Существуют разные способы для восстановления обоняния — от физиотерапевтических до хирургических. В приложении 2 при­ведены некоторые способы, которые удобно применять в домаш­них условиях.

Нередки случаи пониженной обонятельной чувствительности ко всем или отдельным пахучим веществам. Это явление называ­ется гипосмией. Значительно реже случается необычайно высокая обонятельная чувствительность человека или ко всем пахучим ве­ществам, или к одному веществу, или к группе веществ. Такое явление называется гиперосмией.

Возможны и галлюцинации обоняния, проявляющиеся в том, что человек ощущает запах, которого в действительности нет. Эта разновидность поражения обоняния называется самопроизволь­ным обонянием или паросмией.

Отсутствие вкусовой чувствительности или ко всем вкусовым веществам, или к одному веществу, или к группе веществ называет­ся агевзией. Примерно 17 % лиц не ощущают горький вкус соеди­нений, в основе химической структуры которых имеется группа —NH=C=S, большинством людей она ощущается как горький вкус.

Пониженная вкусовая чувствительность ко всем или отдельным веществам называется гипогевзией, а необычайно высокая чувствительность — гипергевзией. Извращенную способность ощущать вкус, не свойственный данному веществу или группе веществ, обозна­чают термином парагевзия.

Ученые полагают, что поведение дегустатора можно предуга­дать, исходя из типа телосложения. Отмечено, что дегустаторы с |тонким и хрупким строением тела (лептосомики) имеют вдвое больше вкусовых антипатий, чем полные и приземистые (пикники).

Результаты исследований, посвященных влиянию пола, возраста, рН слюны на уровни вкусовой чувствительности дегустатора, неоднозначны. Установлено, что значения рН слюны коррелируют с восприимчивостью дегустатора к горьким растворам и к горечи пищевых продуктов. После дегустации кислая реакция слюны, как правило, уменьшается, возрастает ее щелочность. В некоторых исследованиях сопоставлены уровни вкусовой чувствительности с социальным статусом и культурным уровнем испытуемых дегустаторов. Так, в группах с низкими характеристиками статуса и культуры наблюдались высокие пороги распознавания основных вкусов. Наиболее тонкими в отношении восприятия вкуса читаются японцы. Обнаружено, что генетические расстройства вкусового анализатора чаще встречаются среди европейцев и лишь 6—10 % таких расстройств наблюдаются у негров Африки.

Индивидуальные различия порогов чувствительности у людей существенны: для обоняния 1000:1, для органа вкуса 64:1. Небольшая (точно не учтенная) часть населения совершенно лише­на чувствительности к вкусу или запаху.

Влияние возраста. С возрастом чувствительность к запахам снижается в логарифмической последовательности. Это распростра­нен не только на обоняние, но также на зрение, слух, вкусовые и осязательные ощущения. Полагают, что человек теряет до 0 % остроты зрения и слуха к 13 — 15 годам, способность к восприятию запаха и вкуса — к 22 — 29, осязательной чувствительности к 60 годам. Фактор возраста не является определяющим. В зависимости от природных данных, образа жизни, питания, привычек, характера труда, тренированности сенсорных органов с возрастом у человека может повышаться чувствительность обоня­ния, вкуса, осязания, значительно реже — слуха и зрения.

Память и представление запаха — это способность человека распознавать те запахи, с которыми ранее приходилось встречаться, т.е. запоминать и распознавать известный запах. Обычно человек способен различать от нескольких сотен до нескольких тысяч раз­ных запахов. Квалифицированные дегустаторы должны обладать гением распознавать не менее 10 тыс. запахов. Специалисты развивают упражнениями свои способности и могут различать до 17 тыс. разновидностей запаха. Способность к запоминанию запахов у людей очень различна.

Маскированием запахов называют случаи подавления одного запаха другим. Если одновременно на орган обоняния действуют два-три запаха, может случиться, что ни один из них не проявит своих настоящих свойств, а воспринимаемое ощущение запаха будет неопределенным или вообще не будет восприниматься.

Компенсация запахов и вкусов. Компенсация характеризуется усилением, ослаблением или исчезновением ощущения, вызван­ного основным вкусом или запахом, и связана с присутствием малых количеств вещества другого вкуса или запаха. Различают положительную и отрицательную компенсацию. В первом случае основной вкус или запах усиливается под воздействием другого вкуса или запаха, во втором ослабляется основное ощущение.

Например, фруктоза оказывается слаще в кислой среде, а глю­коза с повышением кислотности ощущается менее сладкой. Вку­совое восприятие смесей Сахаров не представляет собой простого суммирования интенсивностей сладкого вкуса компонентов. Обыч­но смесь Сахаров менее сладкая по сравнению с расчетными дан­ными по сумме составляющих.

При одновременном воздействии двух различных вкусовых импульсов может пропасть ощущение более слабого. Легко исче­зают соленый, сладкий, кислый вкусы.

При смешивании запахов двух химически не реагирующих между собой субстанций может появиться взаимное ослабление этих за­пахов, т.е. их взаимная компенсация. Обнаружено большое количе­ство пахучих субстанций, запахи которых взаимно компенсируются. Не допускается в пищевых продуктах проводить подавление порочащих запахов и привкусов, которые характеризуют отрица­тельные признаки качества (например, при использовании не­свежего сырья, жиров с признаками окисления, компонентов с порочащими запахами и т.д.).

Вкусовые модификации. В качестве ингибитора сладкого вкуса известно тропическое растение Gymnema sylvestre, которое про­израстает в Южной Индии, на Цейлоне и в тропиках Западной Африки. Плоды другого тропического растения Miracle fruit моди­фицируют кислый вкус. Например, лимоны приобретают вкус кисло-сладких апельсинов. Эффект вкусовой модификации про­должается в течение 30—60 мин. Свойства плодов Miracle fruit используют в виноделии для смягчения кислого вкуса вин, а так­же в хлебопечении и кондитерской промышленности.

Вторичный, или остаточный, вкус появляется после опробо­вания продукта, сохраняется некоторое время и отличается от ха­рактерного вкуса. Остаточный вкус обычно снижает потребитель­скую ценность продукта. Появление долго сохраняющегося горь­кого вторичного вкуса характерно при прогоркании жиров.

Вкусовой контраст может служить источником ошибок в сен­сорных испытаниях. Например, обычная вода, особенно дистиллированная, кажется сладковатой, если перед ее опробованием ощущается соленый вкус. Кислый вкус кажется более кислым и даже неприятным, если ему предшествовало ощущение сладкого. Явление вкусового контраста может исказить результаты оценок выдержанных вин, если перед ними дегустировались более слад­кие. По этой же причине нельзя оценивать малосольные продукты после крепко- или среднесоленых. Вкусовой контраст необходимоучитывать при определении порядка подачи проб на дегустацию.

Вкусовые иллюзии. Л. Бартощук обнаружила, что после опробо­вания артишока чистая вода ощущается сладкой.

Понятие вкусовая гармония характеризует желательность ощу­щений и связано с сочетаемостью различных вкусов. Хорошо гар­монируют сладкий и кислый, соленый и сладкий, сложнее полу­чить гармонию горького и сладкого, почти невозможно сочетать горький и соленый, а также горький и кислый вкусы. Вкусовая гармония развивается при созревании вин, консервов. Знание тех­нологии, законов органолептики и опыт работы с пищевыми про­дуктами способствуют созданию вкусовой гармонии.

Влияние цвета на вкус. Отмечено, что растворы красного цвета воспринимаются более сладкими по сравнению с бесцветным слад­ким раствором той же концентрации. Желтый и светло-зеленый |цвета увеличивают субъективную оценку кислоты. Эксперимен­ты, проведенные в Тартуском университете, показали, что утоление жажды достигается прохладительными напитками лучше все­го, если они окрашены в светло-зеленый цвет. Часто возникают комплексные ассоциации между цветом, вкусом и запахом.

Например, темно-зеленый цвет увеличивает интенсивность вкуса и запаха, желтый цвет дает более плотное ощущение запаха, а красный и светло-зеленый способствуют более легкому вос­приятию запахов. Синие цвета разных оттенков вызывают ощуще­ния горьковатого вкуса и неприятных технических оттенков в запахе. Г. А. Вукс составила семантическую карту, с помощью которой: можно описывать запах и вкус разных пищевых продуктов. В част­ности, вкус малинового варенья описывается терминами: теплый, тяжелый, мягкий и др.

Влияние внешних факторов. Впечатлительность обоняния и дру­гих сенсорных восприятий изменяется под влиянием внешних ус­ловий. Особенно важны степень очистки воздуха, температура, относительная влажность воздуха, освещенность помещения; например, в помещении без запаха (дезодорированном) впечат­лительность обоняния возрастает на 25 %. Так, при повышении температуры интенсивность запаха возрастает. Оптимальной счи­тается температура 37—38 ⁰С. Дальнейшее повышение температу­ры не вызывает усиления интенсивности запаха, а, наоборот, сни­жает ее. Колебания температуры в одориметрической лаборатории вызывают значительные ошибки в результатах. Высокая относительная тельная влажность воздуха благоприятствует лучшему восприятию запахов. Освещение помещений в основном воздействует на об­щее состояние центральной нервной системы и косвенно на обо­няние человека.

На вкусовые и обонятельные ощущения дегустаторов влияют также другие факторы: например, форма пищевого продукта, состо­яние голода и сытости, ассоциации, личные мотивы и авторитеты.