Кислый вкус и органические кислоты

Кислый вкус и органические кислоты

Что такое кислый вкус? На описательном уровне знакомое ощущение – сводит язык и скулы, в больших количествах выделяется слюна, если продукт очень кислый, то хочется его выплюнуть. А что такое кислый вкус на химическом уровне? И какие группы веществ его вызывают?

Начнём со второго вопроса. Большая часть кислых веществ хорошо известна не только химику, но и обычному кулинару. Это уксусная кислота в уксусе, лимонная кислота в цитрусовых, молочная кислота в молочнокислых продуктах, винная кислота в винограде и вине. Все названия говорят сами за себя. С точки зрения химической номенклатуры мы будем рассматривать преимущественно вещества с карбоксильной группой.

В самом простом классе веществ содержится только карбоксильная функциональная группа (-COOH). Это карбоновые кислоты. К этому классу принадлежат уксусная и щавелевая кислоты. Здесь надо сделать оговорку – мы не будем рассматривать свойства концентрированных веществ, обычно они химически активны и опасны для организма, вызывают химический ожог, токсичны и т.д. Всё дело в концентрациях, мы будем говорить о природных концентрациях, встречающихся в привычной нам еде. В этих продуктах кислоты либо не опасны, либо мы привыкли обращаться с ними. Щавелевая кислота – один из примеров. В чистом виде это сильная кислота, которая ближе по своим свойствам к минеральным кислотам (серной, например), чем к органическим. Настолько сильная, что вызывает химический ожог, помимо этого она токсична. Однако в натуральных продуктах она содержится в небольших концентрациях, и потребляем мы эти продукты умеренно. Это шпинат, щавель, ревень, а также ряд фруктов и ягод, где щавелевая кислота содержится в ещё меньшей концентрации.

уксусная кислота

щавелевая кислота

Лимонная кислота, пожалуй, самая распространённая кислота в пищевых растениях. Лимонная кислота, строго говоря, не относится уже к группе карбоновых кислот, а относится к группе оксикислот. Всё потому, что содержит помимо карбоксильных групп гидроксильную. Помимо очевидного присутствия, притом довольно высокого, в цитрусовых, лимонная кислота придаёт кислый вкус ягодам – клубнике, малине, крыжовнику. Интересно, что лимонная кислота также проявляет свойства изомерии. Один из изомеров – изолимонная кислота - содержится в меньших, однако, ощутимых, количествах в цитрусовых. Соотношение между лимонной и изолимонной кислотой является лабораторным тестом для определения подлинности апельсинового сока. А в значительных количествах изолимонная кислота содержится в ежевике.

лимонная кислота

К этой же группе оксикислот относится молочная кислота. Молочная кислота – это кислый вкус всех продуктов молочнокислого брожения от простокваши до квашеной капусты. По ощущениям она довольно кислая, однако, не настолько, как ещё один родственник по группе – яблочная кислота.  Некоторые микроорганизмы способны превращать яблочную кислоту в молочную. Этот процесс носит название малолактической ферментации и часто применяется в виноделии для снижения ощутимой кислотности вина. Говоря более корректно, малолактическая ферментация производит ещё массу продуктов – углекислый газ, ароматические компоненты, глицерин и пр. Все они влияют на субъективное ощущение кислотности, тела и аромата вина. Но и отличия в восприятии кислотности самих органических кислот имеют место. Как понятно из названия, яблочная кислота определяет кислую ноту яблок, а ещё – вишни, айвы, маракуйи.

молочная кислота

Помимо яблочной и лимонной кислот в вине содержится ещё одна – винная. Винную кислоту мы можем наблюдать в виде кристаллов – она иногда кристаллизуется на внутренней стороне винной пробки или даже в винном осадке. Но пик популярности винной кислоты приходится на Юго-Восточную Азию, т.к. винная кислота определяет кислый вкус тамаринда. А тамаринд является популярной кислой средой в кухнях этого региона. 

Среди веществ с кислым вкусом мы также употребляем и неорганические соединения – угольную кислоту и фосфорную кислоту. Они придают кислый вкус газированным безалкогольным напиткам. Угольная кислота образуется из растворённого CO₂. А фосфорную кислоту добавляют как пищевую добавку, и в тех напитках, в которых она присутствует, а это пепси- и кока-колы, например, именно она определяют кислый вкус. И, как дополнительный бонус, препятствует размножению микроорганизмов.

Химическое строение имеет непосредственное отношение к тому, как кислый вкус воспринимается человеком. Интересно, что здесь мы находимся на переднем краю нейрофизиологических исследований. До сих пор нет однозначного объяснения, что такое кислый вкус, как он детектируется и чем вызван на молекулярном уровне. То, что диссоциация кислот на ионы водорода и анионы является причиной кислого вкуса уже установлено. Хотя определённую роль играют и недиссоциированные кислоты, пока непонятно какую. Предположение, что ионы водорода непосредственно вызывают деполяризацию сенсорных нейронов и, соответственно, физиологический ответ, также является упрощением. Не установлена связь между концентрацией ионов водорода и субъективным восприятием кислого. Только в 2006 году был обнаружен рецептор кислого вкуса у мышей, принадлежащий к широкой группе TRP (transient receptor potential). Однако, пока неизвестно, единственный ли это рецептор, одинаковый ли это рецептор у всех млекопитающих, такой ли рецептор у человека? Надо признать, что нейрофизиология вкуса ещё не может ответить даже на вопрос – а сколько вкусов всего существует. Так что доказательство существования хотя бы одного рецептора, воспринимающего кислый вкус, уже огромный прорыв.

Физиологические особенности кислого вкуса имеют двойственную природу. И также являются предметом дискуссий для физиологов. С одной стороны, эволюционно, кислый вкус может относиться к негативным вкусам. Ничего хорошего для приматов он не сулил – незрелые фрукты и ягоды не особо питательны, а иногда и пищеварение могут нарушить, прокисшие фрукты также не особенно привлекательны как еда. С другой стороны, кислая среда ничего хорошего не сулит и микроорганизмам – плесени, бактериям. Большая часть в кислой среде не выживает. Не удивительно, что консервация в уксусе - один из распространённых способов сохранения скоропортящихся продуктов. А молочнокислое брожение – это альтернатива протуханию и порче. Не отсюда ли и любовь к кислому вкусу? Но, если рассматривать кислый вкус как просто механизм детекции pH внешней среды, то никакой негативной коннотации он не несёт. А ещё, на уровне вкусовых ощущений кислая нота позволяет оттенить излишне насыщенный и жирный вкус.
Казалось бы, всем хорошо знакомый кислый вкус, но сколько ещё предстоит выяснить, чтобы узнать, что стоит за вкусом сметаны и лимона.