Bár
egy vegyület ízét még nem tudjuk megjósolni,
az "édesség" szerkezeti jellemzõje körvonalazódik.
Az édes ízt kiváltó szerkezeti egységet
– analógiás alapon – "glükofor"-nak nevezik. Ez segíti
elõ, hogy az "édes molekulák" a nyelv megfelelõ
receptoraihoz kötõdjenek.
Az ízek "kémiájára" vonatkozó legkorábbi utalást Theophrasztosznak tulajdonítják (kb. Kr. e. 350), aki Démokritoszra hivatkozva az édes ízt a kerekded atomokhoz rendeli. Mai tudásunk szerint sok édes molekula valóban ciklikus; például cukor- vagy benzolgyûrût tartalmaz.
A cukrok biztonságos tápanyagok, számos édesítõszer használatát azonban nem engedélyezik. A "relatív édességet" a szacharózhoz képest határozzák meg, ízlelési procedúrával. A természetes cukrok sokkal kevésbé édesek, mint az úgynevezett intenzív édesítõk, amelyek egy-egy mólja 100000-szer is felülmúlhatja a szacharóz egy móljának édességét. Ez nem jelenti azt, hogy képesek vagyunk ekkora édesség érzékelésére. A "relatív édesség" értékeit úgy határozzák meg, hogy az intenzív édesítõszert 0,1–1,0 M szacharóz ekvivalens édességére hígítják. Az édesség telítõdése (amelyen túl már nem érzékelünk nagyobb édességet) 1–2 mólos szacharózoldat esetén következik be. A "relatív édesség" mértéke az alkalmazott módszertõl is függ. Más eredményt ad, ha az oldatot megízlelik, majd kiköpik, és megint mást, ha az ízlelõ a nyelvét egy olyan kamrába nyújtja be, amelyen átáramlik az oldat.
Milyen molekuláktól lesz édes
az étel?
Noha a cukrok nem túl édesek, származékaik,
például egyes glikozidok vagy klórszármazékok,
nagyon édesek lehetnek. A szacharóznak, amely egyszerû
diszacharid, 255 klórszármazéka van, de ezek közül
csak néhány édes. A szerkezet–hatás kapcsolat
valamelyes ismerete nélkül nem könnyû a legédesebb
izomerek kiválasztása.
A molekulák
édességének magyarázatára számos
elmélet született. A legnagyobb figyelmet R. S. Shallenberger
és T. E. Acree hidrogénkötés elmélete
keltette fel. Az õ elképzelésük szerint annak
a szerkezeti egységnek (glükofornak), amelytõl a molekula
édes, AH, B rendszere van, ahol A és B elektronegatív
atom, és A protonált állapotú. AH tehát
savként, B bázisként viselkedik, s az édes
molekula AH, B rendszere két hidrogénkötést létesít
az édesség receptorának "reciprok" AH, B rendszerével.
Az édes molekula AH, B rendszerének térbeli geometriája
szabja meg, hogy a molekula hogyan illeszkedik a receptorra. A cukrokban
AH, B rendszerek lehetnek például az a-glikol-csoportok,
az aminosavakban és a fehérjékben a peptidkötések.
(Az édes molekulák nagyon sokféle vegyület típushoz
tartoznak, például cukorokhoz, sókhoz, aminosavakhoz,
ciklikus imidekhez, benzolszármazékokhoz.) Bár az
édes molekulákban mindig azonosíthatók az AH,
B rendszerek, természtesen nem minden molekula édes, amelyben
van AH, B rendszer. Ennek egyik oka az lehet, hogy az ilyen rendszer nem
illeszkedik megfelelõen a receptorra.
Az édesítõk szerepe
Az élelmiszerekben a cukrok nem csupán ízesítésre
szolgálnak. Hozzájárulnak az állag kialakításához,
a tartósításhoz, emelik a forráspontot (ezzel
elõsegítenek egyes feldolgozási módokat), fényesebbé,
kívánatosabbá tehetik az ennivalót. A szokásos
cukrokon (ilyen például a répacukor, nádcukor,
glükóz, fruktóz, laktóz) az élelmiszeripar
sok olyan glükózlét is felhasznál, amelyet keményítõbõl
készítenek részleges enzimes hidrolízissel.
A lét vagy izomerizálják (hogy a glükóz
egy részét az édesebb fruktózzá alakítsák
át), vagy hidrogénezéssel poliol-keveréket
készítenek. A hidrogénezett termékek ugyanolyan
édesek, mint az eredeti glükózlé, de kevésbé
bomlanak el és a feldolgozás szempontjából
is kedvezõbbek.
Az intenzív édesítõket nem sorolják
a tápanyagok közé. Az amerikai elõírások
szerint nem tekintik tápanyagnak azt az édesítõszert,
amely nem éri el a szacharóz kalóriaértékének
2%-át (ekvivalens édesítõkapacitásra
számítva). Ez azt jelenti, hogy a fehérje-édesítõk,
például az aszpartám, amelyek több mint 50%-kal
édesebbek a szacharóznál, nem tápanyagok. Az
intenzív édesítõszerek természetesen
nagyon gazdaságosak, de például nem tartósítják
az ételt.
Az íz érzékelése
Az édes molekula valószínûleg lazán
kötõdik az ízlelõsejt membránjához
– például az AH, B rendszerrel – és elindít
egy ionáramot: akciós potenciál keletkezik, s a neuronból
elektromos impulzus jut az agyba. Mivel egyszerre több ezer vagy millió
ízreceptor küld jelet, az érzékelési információ
feldolgozása rendkívül bonyolult folyamat. Az érzékelésrõl
nagyon keveset tudunk; az ízérzékelés elsõ
szakaszáról feltételezik, hogy az ingert kiváltó
ideális alakzatot vegyületek homológ sorainak szerkezetvizsgálatával
kereshetjük meg. Az elemzés a – protonáltnak feltételezett
– receptorról is adhat információt.
Ha az AH,
B elmélet helyes, az AH, B rendszert egyértelmûen azonosíthatjuk
az egyszerû molekulákban, például a cukrokban.
A cukormolekulák több a-glikol-csoportot
tartalmaznak, amelyek mind megfelelnek a Shallenberger és Acree-féle
követelményeknek. Melyik ezek közül az aktuális
AH, B rendszer? A válasz feltételezi, hogy a cukormolekula
mindig adott orientációt foglal el a receptoron, ezért
mindig adott hidroxilcsoport vesz részt a kötésben.
Az összes cukorban és édesítõszerben nem
könnyû az AH, B rendszer kiválasztása, mert az
édes molekulák többségének változhat
a konformációja. A glükopiranóz típusú
szerkezetek esetében azonban a molekulák általában
szék konformációjúak, és az AH, B rendszer
a 3, 4 a-glikol-csoporthoz rendelhetõ.
Az AH, B rendszerek ilyen jellegû asszignálást csak
úgy végezhetjük el, hogy a molekulát minden lehetséges
módon kémiailag módosítjuk, és megnézzük,
hogyan hat a változtatás az ízre. Ez nagyon kemény
munkát igénylõ feladat és az eredmények
értelmezése sem minidg könnyû. A kémiai
módosítás hatására például
az édes molekulák könnyen keserûvé válnak,
és másfajta receptorhoz kötõdnek.
Fiziológiai hatások
Az emberi szervezet születéskor nagyszámú
ízlelõbimbót tartalmaz; ezek mennyisége az
évek során egyre csökken. Egy-egy ízelelõsejt
csak tíz napig él.
A cukor energiát szolgáltat. A hidrogénezett cukrok vagy poliolok kalóriaértéke ugyanakkora, mint a cukroké, de lassabban szívódnak fel, ezért a cukorbetegek szervezete jobban tûri ezeket a vegyületeket. A cukrok valószínûleg opioid hatást is kifejtenek és hozzájárulnak a fájdalom csökkentéséhez. Az intenzív édesítõszereknek nincs érzékelhetõ fiziológiai hatásuk. Lehet jelentéktelen tápértékük (ilyen például az aszpartám), de felszívódásuk után változatlan formában is távozhatnak (mint például az aceszulfam-K). A szacharin jórészt felszívódik a véráramba, majd gyorsan kiürül. Sokáig engedélyezett ízesítõ volt például Nagy-Britanniában. Nem rákkeltõ, de nagy mennyiségben elõsegítheti a daganatok kialakulását. A ciklamát az Amerikai Egyesült Álamokban, Nagy-Britanniában és sok más országban tiltólistára került, mert a szervezetben ciklohexilaminná alakul át, amely mérgezõbb az eredeti vegyületnél. Több országban, például Svájcban azonban használják a vegyületet.
Az ízérzékelés felderítésében a vegyészek, biológusok, biokémikusok, orvosok együttmûködése már eddig is gyümölcsözõ volt. Az eredmények gyakorlati, például élelmiszer-technológiai szempontból is nagy érdeklõdésre tartanak számot.