Обоняние и вкус и их органолептические характеристики



©Короткевич Игорь Геннадьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение……………………………………………………………………..... 3

  1. Органолептика как наука…………………………………………………...... 4
    1. Органолептика и ее вклад в научно-исследовательский прогресс….... 4
    2. Электронные аналоги носа и языка человека как анализаторы

будущего………………………………………………………………............ 5

  1. Обоняние: морфология и биохимический механизм……………………..... 6
    1. Морфология обонятельного эпителия…………………………………. 6
    2. Рецепция одоранта и дальнейшее функционирование

хеморецепторов…………………………………………………………. 7

  1. Биохимический механизм обоняния………………………………….... 7
  1. Вкус: морфология рецепторов и биохимический механизм рецепции……. 10  3.1 Морфология рецепторов вкуса…………………………………………... 10

3.2 Биохимический механизм рецепции вкусовых рецепторов…………… 11

Выводы………………………………………………………….................... 12

Список использованных источников……………………………………….. 13

ВВЕДЕНИЕ

Роль наших сенсорных органов несомненно велика. Весь период жизни наши сенсорные органы помогают нам в преодолении разноплановых препятствий. В процессе эволюции вкус сформировался как механизм выбора или отвержения пищи. Биологическое значение вкусовых ощущений заключается в определении качественных свойств пищи и в регуляции процессов пищеварения. Вкусовые ощущения – необходимый компонент регуляции секреции пищеварительных желез, причем они влияют не только на интенсивность секреторного процесса, но и на состав секретов.

Обоняние же предостерегало многих млекопитающих от возможных опасностей, являлось стимулом к движению в отношении пищи, а также к потенциальному партнеру для спаривания. Несомненно, с помощью обоняния можно определить также свежесть продукта и пригодность его к употреблению.

В процессе эволюции все эти органы имели место эволюционировать, приобретая новые качества. С зрения совершенствования, человек создал и улучшил механизмы, позволившие открыть и детально изучить анатомические, физиологические и биохимические особенности каждой из этих систем, углубить свои знания и создать цикл наук, изучающих строение и функционирование органов и их систем.

В данной работе даются основные принципы функционирования двух систем восприятия нашего организма: обоняние и вкус. Для простоты описания, характеристика дается животным класса Млекопитающие (лат.Mammalia).

ГЛАВА 1 ОРГАНОЛЕПТИКА КАК НАУКА

1.1 Органолептика и ее вклад в научно-исследовательский прогресс

Органолептика– (гр.organon – инструмент, орудие и leptikos – способный взять, воспринять) – определение свойств объектов внешней среды (воды, пищи и т.п.) с помощью органов чувств (по вкусу, запаху и т.д.) [1]. Сформировалась как наука во второй половине XX в. [2]

К достоинствам органолептики как науки относятся доступность и быстрота определения значений показателей качества, а также отсутствие дорогостоящего оборудования при измерениях. Большинство людей обладают достаточными сенсорными возможностями для проведения органолептической оценки внешнего вида, вкуса, запаха и консистенции. Однако встречаются люди, которые не воспринимают и (или) не различают или цвет или вкус или запах. Проведенные М.А. Николаевой и Т.Н. Парамоновой обследования на вкусовую чувствительность более 250 человек показали, что правильное ощущение вкуса было лишь у 70% проверяемых. Около 25% обследованных путали соленый вкус с кислым. Как правило, с возрастом органолептические возможности притупляются [3].

Сенсорная оценка, проводимая с помощью органов чувств человека, – наиболее древний и широко распространенный способ испытания качества пищевых продуктов. Современные методы лабораторного анализа более сложны и трудоемки в сравнении с приемами органолептической оценки и позволяют характеризовать частные признаки качества. [2]. Естественно спорным является вопрос о простоте органолептических методов, так как достоверность результатов при этих методах зависит в значительной мере от обученности экспертов [3].

Научно организованный органолептический анализ по чувствительности превосходит многие приемы лабораторного исследования, особенно в отношении таких показателей, как вкус, запах и консистенция. Ошибки возникают при непрофессиональном подходе к сенсорным методам оценки продуктов. Существующее мнение о субъективности и невоспроизводимости органолептических оценок вызвано главным образом тем, что не учитываются индивидуальные особенности дегустаторов, не ведутся их специальная подготовка и обучение приемам сенсорного анализа, не соблюдаются основные правила и условия научно обоснованных органолептических методов. В частности, не проводится испытание сенсорных способностей дегустаторов, не выполняются требования, предъявляемые к помещению, в котором проводятся сенсорные испытания, не уделяется должного внимания выбору метода оценки. Последнее обстоятельство – одно из наиболее важных для получения надежных и сопоставимых результатов [2].

1.2 Электронные аналоги носа и языка человека как

анализаторы будущего

Несмотря на доступность использования вышеописанного метода, иногда возникают ситуации, когда, по понятным причинам, определить запах и вкус нам не предоставляется возможным.

В 1982 году Персод и Додд первыми обозначили эту проблему и сконструировали электронный «нос», который состоял из трех полупроводниковых сенсоров на основе оксидов металлов и мог различать до 20 одорантов (отдельных пахучих веществ). А в 1995 году был представлен и первый электронный «язык» – совместная разработка российских и итальянских ученых, – способный качественно и количественно оценивать состав жидкой смеси [4]. Механизм заключается во взаимодействии химических сенсоров, взаимодействуя с газообразной смесью, создавая определенный «ароматный» профиль, который сравнивается с уже существующим стандартом (рисунок 1). Суть же всего метода заключается в вычленении спектров веществ при нормальном и нежелательном состояниях, а затем сравнения опытного образца с этими стандартами [5].

В

А                                                                  С

А: «Ароматный» профиль для определения рака легких;

В: Электронный нос для определения различных одорантов, в т.ч. и ядовитых; С: Электронный принтер, определяющий и передающий запахи.

Рисунок 1 – Различные области применения электронных аналогов[5-7]

ГЛАВА 2 ОБОНЯНИЕ: МОРФОЛОГИЯ И БИОХИМИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ

Количественные характеристики обоняния человека исследует наука ольфактометрия. Восприятие запахов нельзя измерить непосредственно. Вместо этого используют непрямые методы, такие как оценка интенсивности, определение порога восприятия (при какой силе запах начинает ощущаться) и сравнение с другими запахами. Обычно наблюдается прямая зависимость между порогом восприятия и чувствительностью [8]. Обоняние зависит от сенсорных рецепторов, улавливающих химические вещества из воздуха. Хеморецепторы локализованы в обонятельном эпителии, который располагается в носовой полости на верхней носовой раковине [9].

2.1 Морфология обонятельного эпителия

Как было отмечено выше, хеморецепторы находятся в обонятельном эпителии. Существует 3 типа клеток, формирующих обонятельный эпителий:

  1. биполярные нейроны с одним неветвящимся дендритом – обонятельные рецепторы;
  2. опорные клетки; 3.базальные клетки [9].

Дендрит обонятельного рецептора проходит между базальными клетками и оканчивается небольшим вздутием – обонятельной булавой. Из неё выходят до 20 длинных ресничек, которые представляют собой сенсорную поверхность обонятельной клетки. Они, как правило, погружены в слой слизи, покрывающей эпителий, и образуют с ним плотный матрикс. Длина обонятельных волосков нейрона составляет 16-30 мкм, диаметр у основания 0,25-0,3 мкм.

Обонятельная клетка имеет двойную функцию: восприятие стимула и передача нервного импульса в мозг, поэтому она является нейросенсорной клеткой (сенсорным нейроном). Аксоны, выполняющие передачу сигналов в ЦНС, собраны в пучки – обонятельные нити (рисунок 2). В структуре обонятельной выстилки важную роль играют специальные секреторные железы Боумена, генерирующие слизь, первой воспринимающию запаховые молекулы. Обонятельные нейроны способны к замещению путём деления базальных клеток – клеток, которые, подобно стволовым клеткам, способны делиться и давать начало новым функциональным нейронам в течение всей жизни животного. Опорные же клетки,секретирующиеслизь, по свойствам близкие кглиальнымклеткам [10].

Рисунок 2 – Модель обонятельного эпителия и его  улавливания одорантов (по[11])

2.2 Рецепция одоранта и дальнейшее функционирование

хеморецепторов

Железа Боумена, как видно из рисунка, выделяет слизь, а, значит, чтобы произошла рецепция нашего одоранта, требуется его переход в жидкую фазу.

Количества биологически значимых молекул, вызывающих хеморецепторный сигнал, поразительно малы. Растворению одоранта в слизи способствует постоянный процесс перемешивания, осуществляемый волосками, но этого недостаточно. Белок, растворенный в слизи, играет роль транспортного, особенно, если одорант является нерастворимым соединением. После появления ответа на сигнал, рецепторные белки должны быть очищены для дальнейшего функционирования. В удалении молекул, заполняющих белки-рецепторы, принимают участие такие ферменты, как, например, цитохром Р450 2G1, который содержится в обонятельной слизи млекопитающих. Он катализирует реакции окисления молекулярным кислородом, при котором органический субстрат гидролизуется, повышая свое растворение в воде [11].

2.3 Биохимический механизм обоняния

Путь передачи обонятельного сигнала можно представить следующим образом (таблица 1).

Таблица 1 – Компоненты пути передачи обонятельного сигнала в нейронах обонятельного эпителия

Вещества в стадии пути

Названия веществ

Первичные стимулы

Различные одоранты

Рецепторы

Рецепторы, сопряженные с G-белками

Передатчик сигнала

G-белок

Первичный посредник

Аденилатциклаза

Вторичный стимул

ц-АМФ

Вторичные посредники

Ионные каналы Na+

Схематически, путь можно описать следующим образом:

  1. Растворение одоранта в слизи с обонятельными ресничками;
  2. Связывание лигандов с одорантами с рецепторами, сопряженными с Gбелками и изменение конформационной ориентации комплекса;
  3. Измененная конформационная ориентация, в свою очередь, активирует G-белок, заменяя ГДФ на ГТФ;
  4. Активированный G-белок диссоциирует на β-, γ- и α-ГТФ-субъединицы, последняя из которых активирует аденилатциклазу;
  5. Аденилатциклаза увеличивает образование ц-АМФ из АТФ;
  6. Ц-АМФ открывает Na+-каналы, меняющие внутриклеточную концентрацию Na+, изменяющую.
  7. Приток ионов Na+ обуславливает так называемую деполяризацию;
  8. Когда достигается критический уровень деполяризации, возникает

сигал;

  1. Потенциал действия распространяется по всему биполярному обонятельному нейрону, достигает синапсов, где открываются каналы Ca++, обуславливающие приток ионов Ca;
  2. Увеличение внутриклеточной концентрации ионов Ca инициирует кальций-опосредованный экзоцитоз нейромедиаторов в везикулах через взаимодействие кальция с компонентами микрофиламентов цитоскелета;
  3. Молекулы нейротрансмиттеров высвобождаются внутри синаптической щели и диффундируют у постсинаптической мембране гломерул митральных клеток обонятельной луковицы (рисунок 3);
  4. Медиаторы связываются с постсинаптической мембраной и вызывают открытие насосов Na+;
  5. Последующий приток ионов натрия вызовет митральную

деполяризацию и, в конечном итоге, потенциал действия;

  1. Потенциал действия распространяется на протяжении длинных аксонов митральных клеток непосредственно к обонятельной области мозга.

Рисунок 3 – Графическое изображение пути передачи сигнала  к митральным клеткам (по[12]с изменениями)

ГЛАВА 3 ВКУС: МОРФОЛОГИЯ РЕЦЕПТОРОВ И БИОХИМИЧЕСКИЙ МЕХАНИЗМ РЕЦЕПЦИИ

Вкус – один из видов хеморецепции; ощущение, возникающее при действии различных веществ преимущественно на рецепторы вкуса (расположенные на вкусовых луковицах языка, а также задней стенки глотки, мягкого неба, миндалины, надгортанника). Информация от рецепторов вкуса передается по афферентным волокнам лицевого, языкоглоточного и блуждающего черепных нервов к ядру одиночного тракта продолговатого мозга, затем переключение происходит в ядрах таламуса и далее в постцентральную извилину и островок (лат. insula) коры больших полушарий, где формируются вкусовые ощущения [13].

3.1 Морфология рецепторов вкуса

У человека вкусовые почки в количестве около 2000 находятся в слизистой оболочке языка, а также неба, зева, надгортанника. Каждая вкусовая почка состоит из вкусовых и вспомогательных клеток. На вершине почки имеется вкусовое отверстие (пора), открывающаяся на поверхность слизистой оболочки. Существуют различные типы вкусовых сосочков, так как все они отвечают за определение основных вкусов: сладкого, соленого, кислого и горького. На поверхности языка вкусовые сосочки расположены неравномерно, поэтому разные зоны языка имеют различную вкусовую чувствительность (рисунок 4)

[14].

Рисунок 4 – Зоны вкусовой чувствительности и различные  типы вкусовых сосочков (по[14] с изменениями)

3.2 Биохимический механизм рецепции вкусовых рецепторов

Вкусовые рецепторы способны возбуждаться только при непосредственном соприкосновении с источником раздражения (как и остальные хеморецепторы) [15].

Молекулярные основы вкусовой хеморецепции у всех видов животных одинаковы. Чувствительная клетка имеет белок-рецептор, который избирательно соединяется со «своим» вкусовым веществом, в результате чего возникает специфическая афферентация (рисунок 5).

Рисунок 5 – Схема афферентации чувствительной клетки языка (по[16])

Если согласиться с наличием четырех белков-рецепторов у первичных нейронов вкусовых почек, то в результате координации только вкусовой афферентации в нервных центрах можно получить широчайшую палитру вкусовых ощущений [17].

ВЫВОДЫ

Исходя из вышеописанного, роль обоняния и вкуса у животных эволюционно оправдана временем. Эти две системы совершенствовались на всем пути. В процессе эволюции вкус сформировался как механизм выбора или отвержения пищи. Биологическое значение вкусовых ощущений заключается в определении качественных свойств пищи и в регуляции процессов пищеварения. Вкусовые ощущения – необходимый компонент регуляции секреции пищеварительных желез, причем они влияют не только на интенсивность секреторного процесса, но и на состав секретов.

Сенсорный аппарат полости рта является не просто пассивным аппаратом констатации действующих на рецепторные образования сигналов. Его функция осуществляется на основе активного взаимодействия с находящимися в ротовой полости объектами, они осуществляют фактически извлечение информации из анализируемых объектов.

Обоняние же обладает не меньшей важностью в организме. Обоняние стимулирует слюноотделение в процессе подготовки к приему пищи, играет важную роль в сексуальном влечении, предупреждает об опасности и собирает информацию об окружающем нас мире.В наше время это чувство утратило для человека свою бытовую важность, так как в ходе эволюции наша зависимость от него становилась все слабее и слабее. По мере своего совершенствования зрение, слух и осязание начали поставлять развитому человеческому разуму более детальную, чем обоняние, информацию об окружающем мире, однако пренебрегать им никак нельзя. Например, яблоки, картофель и лук имеют одинаковый вкус, но совершенно иные запахи.

В работе даны основные принципы работы двух сенсорных систем организма, их морфология и функционирование. Системы разбиты в реферате на главы, однако, следует отметить, что они очень важны для функционирования друг друга, оказывают различные эффекты.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. Комлев, Н.Г. Словарь иностранных слов / Н.Г. Комлев // Москва: Издат. Эксмо. – 2008. – 669 с.
  2. Общие сведения об органолептике [Электронный ресурс]. – 2016.  – Режим доступа: http://studopedia.org/3-96113.html. – Дата доступа: 19.03.2016.
  3. Научные основы сенсорных (органолептических) исследований, используемые термины, системы и методы органолептического анализа пищевых продуктов. [Электронный ресурс]. – 2016. – Режим доступа: http://helpiks.org/7-20731.html. – Дата доступа: 19.03.2016.
  4. Solid-state gas sensors for breath analysis: A review / C. Di Natale [et al.] // Analytica Chimica Acta. – 2014. – Vol. 824, – P. 1–17.
  5. Биомолекула.ру: В основе вкуса газировки [Электронный ресурс].

– 2016. – Режим доступа: http://biomolecula.ru/content/574. – Дата доступа:

19.03.2016.

  1. События в мире парфюмерии | Презентации | Коллекции и новые бренды [Электронный ресурс]. – 2016. – Режим доступа: http://aromo.ru/events/ pishchevoy_printer_unikalnoe_ustroystvo_pozvolyayushchee_peredavat_aromaty_ku linarnykh_blyud_pri_pom. – Дата доступа: 24.03.2016.
  2. Building an e-Nose [Electronic resource]. – 2016. – Mode of access: http://enose.blogspot.com.by/2008/08/blog-post_22.html. – Date of access: 22.03.2016.
  3. Olfaction // Wikipedia, the free encyclopedia [Electronic resource]. – 2016. –

Mode of access: https://en.wikipedia.org/wiki/Olfaction. – Date of access: 22.03.2016.

  1. Biochemistry of olfaction – WikiLectures [Electronic resource]. – 2016. – Mode of access: http://www.wikilectures.eu/index.php/Biochemistry_of_ olfaction#googtrans(cs|en). – Date of access: 22.03.2016.
  2. Зоология позвоночных: учебник для студ. учреждений выш. проф.

образования / Ф.Я. Дзержинский [и др.] – // Издательский центр “Академия.”  – Москва, 2013. – С. 390.

  1. Полторак, О.М. Химические и биохимические механизмы обоняния и усиления первичных запаховых сигналов/ О. М. Полторак // Соросовский образовательный журнал. – 1996. №11. – С. 13–19.
  2. Map Formation in the Olfactory Bulb by Axon Guidance of Olfactory Neurons / B. Auffarth, B. Kaplan, A. Lansner // Frontiers in Systems Neuroscience. – 2011. – Vol. 5. P. 22–30.
  3. Purves, D. Neuroscience – 3rd ed. / D Purves // Sunderland, Mass: Sinauer Associates, Publishers. – 2004. – 697 p.
  4. Атлас по анатомии. Пер. с исп. // – Москва: ОЛМА-ПРЕСС Экслибрис, 2003. – С. 65.
  5. Физиология человека и животных [Электронный ресурс].  – 2016. – Режим доступа: http://edu.grsu.by/physiology/?page_id=1329. – Дата доступа: 19.03.2016.

  1. Физиология органов чувств [Электронный ресурс]. – 2016.  Режим доступа: https://ru.wikibooks.org/wiki/Физиология_органов_чувств/ Одностраничная_версия. – Дата доступа: 19.03.2016.
  2. Механизм вкусовой рецепции [Электронный ресурс]. –  2016. – Режим доступа: http://www.activestudy.info/mexanizm-vkusovoj-recepcii/. – Дата доступа:

24.03.2016.




Похожие работы, которые могут быть Вам интерестны.

1. Типологічні характеристики іменника (розряди, морфологічні характеристики, функції іменника в порівнюваних мовах)

2. Энергетические характеристики

3. Сварка и ее характеристики

4. Фізичні характеристики Зір

5. Венгрия и ее характеристики

6. Ожидаемые характеристики ЦЛТ и ПЦП

7. Землетруси та їх характеристики

8. Антиоксиданты и их характеристики

9. Характеристики интеллектуальной иммиграции в США

10. Институциональные характеристики деятельности