Basi molecolare e fisiologia del gusto

BASI MOLECOLARI E FISIOLOGIA DEL GUSTO

ESAME

5 domande aperte da sapere e da completare in 90 minuti.

OBIETTIVI DI STUDIO

Chiarire il concetto di “flavor” del cibo, ottenuto come combinazione di

 sensazioni chimiche, fisiche e chemestetiche.

Esplorare il ruolo del “flavor” nella determinazione delle scelte alimentari.

 Studiare l’organismo ed i suoi recettori, allo scopo di analizzare la

 complessa relazione tra uomo, genetica e ambiente, nella

determinazione delle scelte alimentari.

COSA È IL CIBO?

È considerato cibo qualsiasi cosa edibile (non tossica), naturale o trasformata,

che contiene nutrienti e che socialmente è accettata.

Il cibo è piacere ma anche necessità, in quanto tutti noi dipendiamo dal cibo, il

quale è in grado di influenzare enormemente il nostro organismo.

COMPOSIZIONE CHIMICA DEL CIBO

Il cibo è chimicamente composto da:

Macronutrienti: proteine, lipidi, carboidrati

 Micronutrienti essenziali: vitamine e minerali

 Micronutrienti non essenziali: nutraceutici e fitochimici

 Sostanze tossiche



SENSI CHIMICI

Dei cinque sensi che l’uomo possiede solo due sono chimici, il gusto e l’olfatto.

Ai sensi chimici si affiancano quelli fisici, ovvero vista e tatto, ed in mezzo ad

essi si collocano le sensazioni chemestetiche, estremamente importanti nella

determinazione delle decisioni alimentari.

Prima di decidere se consumare o meno un alimento, siamo soliti controllarlo

alla vista, per poi portarlo al naso e infine metterlo in bocca. Tutte queste scelte

vengono fatte attraverso il cervello, il quale risulta essere l’organo centrale del

gusto.

Infine, nel caso in cui l’alimento non sia gradito o salutare per l’organismo vi è

uno stimolo, il vomito, che in alcuni casi è in grado di farci espellere ciò che già

abbiamo ingerito.

Il cervello gestisce anche la sensazione delle fame.

Gusto vicinale, ultimo senso che permette di controllare cosa stiamo

 

ingerendo.

Olfatto distale, attivato da sostanze volatili in grado di legarsi ai

 

recettori del nostro naso.

Il piacere o non piacere di un alimento è collegato all’interazione dell’alimento

stesso con il nostro organismo e con i suoi recettori.

CIBO COME ARTEFATTO: EVOLUZIONE BIOLOGICA E CULTURALE

DELL’UOMO

L’uomo è un onnivoro e un buon onnivoro deve sapersi adattare a mangiare

cose diverse a seconda dell’habitat e della situazione. A partire dal Pliocene, in

risposta all’inaridimento del clima e alla frammentazione della copertura

forestale dell’Africa orientale, l’uomo ha integrato la sua dieta con quantità

crescenti di grassi e proteine animali, prima in forma cruda poi in forma cotta o

fermentata.

Le popolazioni di cacciatori-raccoglitori del Paleolitico erano estremamente

legate alla stagionalità e quindi la flessibilità alimentare era un requisito

fondamentale. Il passaggio dalla predazione alla produzione di cibo attraverso

l’agricoltura e la pastorizia si sarebbe avviato proprio per ridurre la dipendenza

dalla imprevedibilità della natura e dalla stagionalità.

Se da un lato la stagionalità poteva essere causa di carenze alimentari,

dall’altra le fluttuazioni nella disponibilità delle fonti edibili e del loro contenuto

calorico, garantivano l’introduzione nel nostro organismo di moltissimi

composti bioattivi, fondamentali per il corretto funzionamento dello stesso.

L’uomo ha iniziato a costruire un mondo attorno al cibo e a differenziarlo:

Per come è prodotto gli uomini non usano solo il cibo come lo

 

trovano in natura, ma lo elaborano, lo trasformano, lo fermentano e lo

coltivano.

Per come è preparato gli uomini trasformano i prodotti che hanno

 

selezionato in natura o che hanno processato usando il fuoco o altre

tecniche.

Per come è mangiato gli uomini mangiano diversi cibi secondo il

 

luogo dove sono, l’ora del giorno, le occasioni sociali. Essi hanno costruito

un’importante sistema di usi e costumi attorno al cibo.

Importantissima per l’uomo è la palatabilità degli alimenti, oltre alla

conoscenza dei medesimi.

Le risposte innate agli stimoli gustativi indicano come l’uomo preferisca

alimenti dal gusto dolce, umami e salato a discapito di quegli alimenti che

conferiscono sensazioni gustative amare e acide.

Fin dalla nascita, però, le preferenze innate vengono modificate dalla cultura

attraverso le esperienze individuali e di gruppo, a loro volta fortemente

dipendenti dall’ambiente naturale e sociale.

Il cibo ci consente di assolvere alla funzione vitale della nutrizione, ma

costituisce anche il legame più profondo che abbiamo con il mondo esterno e

con la comunità. Per questo la sua ricerca e la sua preparazione sono la

connessione più importante tra biologia e cultura.

Ed è proprio la cultura che ci differenzia dagli altri esseri viventi.

La componente genetica non è molto rilevante nella definizione dei gusti di

ogni singolo uomo, ma piuttosto il contesto, le abitudini e l’esperienza sono

importanti.

In passato il cambiamento, parallelamente alla crescita demografica e alla

modificazione delle abitudini umane, è sempre stato un processo lento e

graduale.

Negli ultimi anni invece si è registrata un’inversione di tendenza ed il

cambiamento è stato tanto rapido da provocare numerosi problemi nella

popolazione.

Il cambiamento della dieta umana ha portato verso un maggior consumo di

macronutrienti e di zuccheri semplici, modificando il rapporto sodio-potassio e

sbilanciando il consumo di alimenti acidi e basici, oltre ad uno squilibrio

nell’assunzione di fibre, grassi e carboidrati.

Il cibo come artefatto è diventato un problema ad oggi uno dei principali

problemi dell’umanità.

In passato ogni persona o famiglia si produceva il proprio cibo, mentre oggi

l’ingresso delle grandi aziende sul mercato, ha portato ad una centralizzazione

e ad un incremento della produzione di cibo.

Attorno al settore si è creato un enorme giro di denaro e si è andati incontro ad

una sovrapproduzione, che ha portato ad un incremento anche del cibo

consumato pro capite.

L’aumento di calorie nella dieta umana ha portato ad un incremento del peso

corporeo medio e ad un incremento delle malattie. Si pensi che dal 1960 al

2000, negli USA, il peso medio è aumentato di oltre 10kg sia tra le donne che

tra gli uomini.

Il numero di calorie pro capite è sconsideratamente aumentato soprattutto

perché le preparazioni più lunghe e caloriche, che impiegavano ingredienti

“ricchi”, erano una volta consumate di tanto in tanto durante le occasioni

speciali o le festività, mentre oggi è aumentata la disponibilità di questi

alimenti già pronti o riproducibili in breve tempo.

Es: la lasagna in passato era mangiata poche volte per costo delle materie



prime e per lunghezza di preparazione. Oggi la lasagna surgelata si trova

ovunque nei supermercati ed è pronta in 5 minuti.

COSA MANGIARE?

Mangiare è da sempre una necessità. L’uomo non può sopravvivere senza

introdurre alimenti e nutrienti.

La cosa che ci interessa studiare non è perché l’uomo mangia, ma cosa l’uomo

mangia e soprattutto perché lo sceglie. Numerosi sono infatti i fattori che

influenzano la scelta di un alimento da parte dell’uomo (costo, convenienza,

salute, sapore, ecc…). Il sapore è sempre stato uno dei fattori principali, a

discapito della dietetica.

In generale si consuma ciò che piace. Il piacere è connesso ad un complesso di

sensazioni generate dall’introduzione di un determinato alimento.

Piace:

 Dolce associato ai carboidrati, ottima fonte di energie, gusto

 

generalmente molto apprezzato.

Umami associato alle proteine e dunque agli amminoacidi, i quali

 

sono l’unica fonte di azoto per il nostro organismo, prodotto

solitamente da processi fermentativi o da cotture molto lunghe.

Salato associato al sodio, importante per il metabolismo.

 

Grasso associato ai lipidi, ottima fonte di energie.

 

Non piace:

 Amaro associato a qualcosa si velenoso e dunque molto spesso

 

rifiutato. La principale fonte di composti amari sono le piante, che li

producono come metaboliti secondari per la difesa.

Acido eccessiva acidità è spesso associata a cibo avariato, non

 

buono.

Attenzione: piccante, fresco, pungente, tingling.

 Altro: astringente, rancido, metallico.



CHEMORECEZIONE COME LINGUAGGIO

La chemorecezione è come un linguaggio che utilizza gli alimenti e i loro

composti come tramite.

È importantissimo infatti riconoscere le sostanze chimiche presenti

nell’ambiente esterno e che entrano i contatto con il nostro organismo.

Le molecole in questo senso sono sostanzialmente suddivise in tre categorie:

Molecole nutrienti: importanti per la determinazione del gusto.

 Molecole tossiche: importanti per il gusto e alcuni altri sensi

 Molecole sociali: ormoni e ferormoni, molto utilizzate dagli animali, in

 quanto fungono da modulatori di segnali.

La scelta del cibo non è solo una scelta edonica, ma anche una scelta biologica.

Le preferenze di un uomo cadranno sempre verso quegli alimenti in grado di

portare sensazioni gustative note e apprezzate (generalmente dolce, grasso e

salato), ma ad ogni modo non bisogna mai trascurare quegli alimenti (spesso

amari e acidi) che spesso non sono graditi al gusto, ma che sono molto

importanti per il nostro organismo.

Bisogna imparare a gestire ciò che si mangia. Gli alimenti che più ci aggradano,

molto spesso non sono totalmente sani per il nostro organismo, infatti se si

consumano troppi grassi o zuccheri si può andare incontro ad obesità e

diabete.

ad oggi queste malattie sono curate, ma se non lo fossero i diabetici e gli



obesi morirebbero mandando un segnale di allarme a tutta la popolazione.

COMPOSTI BIOATTIVI PRODOTTI DALLE PIANTE

Si suddividono in:

Metaboliti primari: sono prodotti dalle piante per uso interno.

 Nutrienti carboidrati, amminoacidi, proteine, lipidi, minerali,

 

vitamine, ecc…

Stoccaggio amido, proteine, ecc…

 

Struttura cellulosa, steroli, ecc…

 

Funzionali enzimi e coenzimi, ormoni, pigmenti, antiossidanti,

 

ecc…

Metaboliti secondari: sono dalle piante come risposta all’ambiente

 circostante, come “messaggeri”.

Difesa sono composti amari, astringenti, pungenti o irritanti e

 

sono: alcaloidi, glicosidi, terpeni, polifenoli, ecc…

Attrazione sono composti on sapore e odore: pigmenti, ormoni,

 

aromi, ecc…

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--------------------I metaboliti secondari sono stati differenziati in 4 grandi gruppi:

Composti fenolici e polifenolici (flavonoidi, acidi fenolici, tannini, lignani):

 hanno sapore amaro e tannico.

Terpenoidi (pigmenti e steroli): costituiti da diverse unità di isoprene,

 contribuiscono a conferire sapore amaro e pungente, oltre ad avere un

potere colorante.

Alcaloidi: hanno sapore amaro.

 Composti solforosi (glucosinolati, isotiocianati): hanno sapore amaro e

 pungente.

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CLASSIFICAZIONE DELLE SENSAZIONI GENERATE DAL CIBO

L’uomo è un organismo chemoeterotrofo, cioè si nutre attraverso l’ingestione e

la digestione di composti chimici. Perciò due dei nostri sensi sono sensi chimici

e si parla di chemorecezione: l’olfatto ci permette di identificare i composti

volatili, a distanza, mentre il gusto è determinante nella scelta finale di ingerire

o meno un certo alimento presente nella cavità buccale, a seconda che ci

piaccia o no.

In generale utilizziamo il termine “sapore” come risultato si un insieme di

sensazioni, tra loro connesse, che il cibo induce, e che possiamo suddividere in:

Sensazioni chimiche: gusto, olfatto.

 Sensazioni chemestetiche: freschezza, piccantezza, tingling,

 pungenza, ecc…

Sensazioni fisiche: temperatura, texture, umidità.



Le sensazioni chemestetiche si collocano in mezzo alle sensazioni chimiche e

alle sensazioni fisiche, in quanto sono indotte da determinati composti chimici

in grado di attivare determinati sensori fisici.

Per esempio il recettore dei vanilloidi TRPV1 è sensibile sia a temperature

maggiori di 43°C che alla capsaicina, il composto responsabile del sapore

piccante del peperoncino. Il TRPM8 è invece attivato sia da stimoli freddi

(temperature comprese tra 8 e 28°C) che dal mentolo. Il TRPA1 è un sensore

termico che può essere anche attivato da composti pungenti quali quelli

prodotti in seguito al taglio di aglio, cipolla e verdure della famiglia delle

Brassicacee.

I composti chimici possono essere già naturalmente presenti nell’alimento o

andarsi a formare all’interno dei processi di trasformazione dell’alimento. Essi

sono stati estremamente importanti durante il processo evolutivo dell’uomo, in

quanto quest’ultimo ha imparato a riconoscere le sensazioni olfattive o

gustative che i diversi composti chimici gli facevano percepire, andando a

fissarle nella memoria associate ad un alimento, potendo così in seguito

decidere se consumarlo o evitarlo.

Molti composti che conferiscono sapore particolare e caratteristico ad alimenti

quali le spezie o le verdure lo fanno attraverso l’attivazione di questo tipo di

recettori chemestetici.

Attenzione perché, se il gusto si sente solo in bocca, la chemorecezione è attiva

in tutto il corpo, specialmente lungo il tratto gastrointestinale e nell’apparato

respiratorio.

Se speziamo il peperoncino con le mani e poi ci tocchiamo gli occhi,

percepiremo un gran bruciore.

La lingua è 5 volte più sensibile delle dita.

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Es: se mangio il peperoncino, la capsaicina presente in esso è in grado di



attivare un sensore fisico della temperatura, andando a definire una sensazione

chemestetica.

Il sensore seguentemente all’attivazione provocherà una sudorazione, il corpo

infatti cercherò di espellere H2O sotto forma di vapore acqueo, per bilanciare la

temperatura, erroneamente percepita elevata.

Quando si suda per una sensazione chemestetica, ad esempio per aver

consumato un cibo molto piccante come il peperoncino, si bruciano un sacco di

grassi per liberare energia.

Diversi studiosi hanno provato ad approcciarsi a questi concetti per creare delle

nuove diete.

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I due sensi chimici, l’olfatto e il gusto, informano l’organismo sulla qualità del

cibo che siamo in procinto di ingerire. In questo modo il nostro organismo attiva

altri meccanismi che influenzeranno il nostro cervello nella scelta.

Es: passiamo davanti al kebabbaro e anche se magari abbiamo appena



mangiato ci viene lo stesso fame. Questo perché in passato la dieta discontinua

portava l’uomo ad approfittare di qualsiasi occasione per accaparrarsi cibo ed

energie; quindi sentire un odore a noi gradito ci rimanda alla sensazione di

dover mangiarlo per necessità, anche se magari non ne abbiamo veramente

bisogno.

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L’oleocantale è un polifenolo contenuto nell’olio extra vergine di oliva.

Tale molecola, responsabile del sapore pungente dell’olio appena spremuto, si

è scoperto che possiede lo stesso effetto antinfiammatorio dell’ibuprofene.

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I RECETTORI

In passato le sensazioni gustative che venivano ricondotte agli alimenti erano

numerose, mentre oggi si sono ridotte tantissimo e quelle riconosciute sono

associate a dei recettori presenti all’interno del nostro organismo.

I recettori del gusto non sono altro che dei sensori biologici, costituiti da

proteine transmembrana, ovvero che attraversano completamente la

membrana cellulare, connettendo l’esterno con l’interno della cellula gustativa,

cioè il luogo in cui avviene il riconoscimento delle sostanze contenute nel cibo

con il luogo in cui si innescano quella serie di reaziono a cascata che

porteranno alla generazione di uno stimolo nervoso.

Lo stimolo gustativo così generato viene trasmesso attraverso il tessuto

nervoso al cervello, il quale riceve informazioni e le rielabora.

Di questi recettori ne possediamo a migliaia, distribuiti in tutto il corpo.

Nonostante gli alimenti che ingeriamo contengano elementi chimici

completamente differenti, è stato stabilito che tutti questi, all’interno

dell’organismo umano, vanno a definire poche e distinte sensazioni: dolce,

amaro, acido, salato e umami.

Ognuna di queste diverse sensazioni è espressa da un limitato numero di

cellule, le quali presentano i recettori in grado di legare le molecole chimiche

presenti nell’alimento.

Nel nostro organismo sono presenti due famiglie di recettori transmembrana

rilevanti per il gusto, le quali differiscono nel modo in cui il segnale è trasmesso

all’inter