Sciencemag.cz
Doporučujeme
Mirakulin sám o sobě je bez chuti. Pokud se nám však dostane na chuťové buňky na jazyku, budou nám po několik hodin všechny kyselé nápoje a pokrmy chutnat tak, jako kdyby obsahovaly velkou dávku cukru.
Hledání umělých sladidel má dlouhou historii. Zpočátku po nich vědci pátrali proto, že cukr byl poměrně drahý. Později hledali náhražku, která by neobsahovala takovou kalorickou nálož. Nebyla to zdaleka přímočará cesta. Sladce chutnají například soli olova, ale ty jsou pro konzumenty vysoce jedovaté. Ve starém Římě se vařily sirupy z ovocných moštů v olověných nádobách a ty se pak po zahuštění používaly ke slazení vín. Za sladkou chuť sirupu nebyly zdaleka zodpovědné jen ovocné cukry sirupů, ale také octan olovnatý vznikající reakcí kyseliny octové z moštu s olovem nádoby. Nevíme, jestli bylo množství octanu v tomto sirupu někdy tak vysoké, aby vyvolalo přímou otravu. Na zdraví ale tohle sladidlo nikomu nepřidalo.
První nejedovaté umělé sladidlo náhodou objevil původem ruský chemik Constantin Fahlberg pracující pro americkou společnost H. W. Perrot Import Firm v laboratoři významného chemika Iry Remsena z baltimorské Johns Hopkins University. Fahlberg tu kromě jiného zkoumal i látky obsažené v dehtu. Jednoho dne roku 1878 přišel z práce domů a zakousl se do žemle. S úžasem zjistil, že pečivo chutná sladce. Chvíli spekuloval, jestli se pekaři nespletli a místo soli nenasypali do těsta cukr. Pak ale došel k závěru, že si sladkou chuť přinesl na rukou z laboratoře. Nechal tedy žemli žemlí a chvátal zpátky na univerzitu. V laboratoři stály na stole všechny chemikálie, s kterými ten den pracoval. Fahlberg začal ochutnávat jednu po druhé. Nakonec se dostal ke kádince, ve které ten den vařil kyselinu sulfobenzoovou s čpavkem a chloridem fosforečným. Sloučeniny reagovaly na imid 2-sulfobenzoové kyseliny a právě ten měl silně sladkou chuť. Fahlberg tuhle sloučeninu dobře znal, ale nikdy předtím ho nenapadlo ji ochutnat.
Tak se zrodil sacharin, látka čtyřistakrát sladší než řepný cukr. Od samého začátku byl sacharin propagován jako nekalorická náhražka cukru, ale nebyl o něj větší zájem. Teprve během první světové války, kdy byl cukru nedostatek a prodával se na příděl, obliba sacharinu závratně stoupla a od té doby jeho hvězda nikdy nezapadla.
V roce 1937 student Michael Sveda při práci na novém léku proti horečce kouřil, a když se mu na cigaretu dostal z prstů cyklamát, ucítil silnou sladkou chuť. Tak spatřilo světlo světa další umělé sladidlo třicetkrát sladší než cukr. V roce 1965 přihrála náhoda vědcům pátrajícím po novém léku na vředy aspartam dvěstěkrát sladší než cukr. Jen o dva roky později si chemik Karl Clauss v laboratořích společnosti Hoechst AG olízl prsty, aby snáz sebral list papíru. Sladká chuť acesulfamu draselného, který předtím bral do ruky, ho přivedla na stopu umělého sladidla taktéž dvěstěkrát silnějšího oproti cukru.
Naopak, zcela najisto šli francouzští chemici, kteří v roce 1931 izolovali z jihoamerické rostliny stevie sladké (Stevia rebaudiana) látku zvanou steviol. Stevii využívali po tisíciletí ke slazení indiáni kmene Guarani a od nich se ji naučili přidávat do různých čajů i evropští osadníci. Bylo tedy jen otázkou času, kdy někdo odhalí tajemství sladké chuti steviového listí.
Bohatý zdroj sladkých látek necukerné povahy nabízí rostlina Pentadiplandra brazzeana rostoucí v Africe od Nigérie přes Kongo až po Angolu buď ve formě keře vysokého až pět metrů, nebo popínavé liány dlouhé až dvacet metrů. V tomto případě zajišťují sladkou chuť bílkoviny, např. brazein, pentadin, monelin či thaumatin. Francouzské vědce přivedla na stopu těchto sladidel vysoká obliba bobulí z Pentadiplandra brazzeana mezi gabunskými šimpanzi (Pan troglodytes). Ti mají pro červené plody s obsahem proteinů až dvoutisíckrát sladších než řepný cukr zjevnou slabost. Šimpanzi jsou sladkou chutí ošizeni, protože bobule zdaleka neobsahují tolik cukrů, kolik by odpovídalo jejich silně sladké chuti. Zajímavé je, že gorily (Gorilla gorilla) žádným zvláštním nadšením pro tyto plody nehoří. Rozdíl v gorilích a šimpanzích chutích odhalily až analýzy genů pro sladkou chuť. Šimpanz má geny podobné člověku. Brazein a další proteiny z Pentadiplandra brazzeana mu proto chutnají sladce. Gorila má však gen pro receptor sladké chuti na dvou místech pozměněný. Cukry jí i tak chutnají sladce. Proteiny, jako je brazein, jsou však pro ni bez chuti.
Umělá sladidla jsou v dráždění jazyka podstatně výkonnější než cukr. Chuť na sladké s nimi ale hasíme jen obtížně. Náš jazyk sice mezi cukrem a umělým sladidlem nepostřehne rozdíl, ale v jiných svých částech je lidské tělo spolehlivě odliší. V části mozku zvané hypotalamus se nachází nervové centrum, jehož neurony v reakci na přítomnost cukru zajistí uvolnění dopaminu v části mozku zvané striatum. Tím je zajištěn vznik příjemných pocitů. Mozkové centrum spustí příjemné pocity dokonce i v případě, kdy se cukr dostal do mozku, aniž se potkal s chuťovými buňkami jazyka. Neurony v hypotalamu nehodnotí látky podle chuti, ale podle kalorického obsahu. Řepný cukr správně vnímají jako kaloriemi nabitý. U umělých sladidel však mozek pozná, že jsou „kaloricky prázdná“. Zatímco po sladkém koláči hypotalamus dopaminovou pochvalu do striata pošle, konzumace pečiva oslazeného šestsetkrát sladší sukralózou stejně blahý pocit nevyvolá.
Ani buňky vnímající sladkou chuť ve střevě se umělým sladidlem ošidit nenechají. Střevo molekuly cukru umí rozpoznat a do mozku následně vyslat signály, jež nás uvedou do stavu sytosti. Molekuly umělého sladidla naopak střevní chuťové buňky ignorují, a proto se po konzumaci falešně oslazených potravin a nápojů pocit sytosti nedostaví. Taková jídla a nápoje vnímáme jako „hladové“. Umělá sladidla jsou nám proto v boji s cukrovým pokušením jen slabým spojencem.
V přírodě najdeme látky, které provádějí s našimi chutěmi ještě mnohem rafinovanější triky než umělá sladidla. K nejznámějším patří mirakulin obsažený v plodech západoafrické rostliny Synsepalum dulcificum. Už samotný název této látky odvozený od latinského slova miraculum čili zázrak napovídá, že její účinky jsou skutečně nevšední. Sama o sobě je bez chuti. Pokud se nám však dostane na chuťové buňky na jazyku, budou nám po několik hodin všechny kyselé nápoje a pokrmy chutnat tak, jako kdyby obsahovaly velkou dávku cukru. Mirakulin tedy zázračně mění kyselou chuť na sladkou.
Vysvětlit účinek mirakulinu není jednoduché, protože receptory pro sladké jsou zařízeny k zachycení poměrně velkých molekul, zatímco receptory pro kyselé chuti reagují na zvýšenou přítomnost volných iontů vodíku. Jen těžko si lze představit odlišnější nositele dvou různých chutí. Jak si je může jazyk splést? Mirakulin je tvořený řetězcem aminokyselin, na nějž jsou navázané molekuly cukrů. Jedno místo v řetězci slouží jako kotva k zachycení na povrchu chuťové buňky. Tak se dostane do blízkosti chuťového receptoru jiná část řetězce mirakulinu, z níž vyčnívají dva cukry – konkrétně xylóza a arabinóza.
Pokud se prostředí kolem řetězce okyselí, molekula mirakulinu se zkroutí. V tomto pozměněném tvaru už strká na buňku navázaný mirakulin své dva cukry přímo do receptoru pro sladké a vyvolává v chuťové buňce podráždění. Na jazyku sice cítíme kyselou chuť, ale současně vyvolané podráždění buněk vybavených pro vnímání cukrů ji přebije chutí sladkou.
Podobných „chuťových chameleonů“ najdeme v přírodě mnohem více. Například zizifin ze stromu cicimku asijského (Ziziphus jujuba), někdy také přezdívaného „čínské datle“, činí jazyk necitlivý ke sladké chuti cukrů. Ještě mocnější je proti sladké chuti kyselina gymnemová z listů byliny Gymnema sylvestre rostoucí v tropických oblastech Indie a Srí Lanky. Mirakulinu se svými účinky na chuťové receptory podobají kurkulin a neokulin z plodů malajské byliny Curculigo latifolia. Kurkulin je sám o sobě sladký a v oslazování kyselých chutí je ještě mnohem zdatnější než mirakulin.
Tento text je úryvkem z knihy:
Jaroslav Petr: Desatero smyslů: Jak lidé a zvířata vnímají okolní svět
Argo a Dokořán 2021
O knize na stránkách vydavatele
Kniha získala Magnesii Literu 2020 za naučnou literaturu.
