Создан искусственный язык, который может определять остроту пищи: помогло обычное молоко
Каждый раз, покупая острый соус, мы немного играем в лотерею. Наверное, все сталкивались с тем что этикетка обещает «лёгкую пикантность», а внутри оказывается что-то сродни расплавленной лаве. Или, наоборот, «экстремально острый» по обещаниям, лишь слегка жжёт язык. Проблема в том, что острота — это крайне субъективное ощущение. То, что для одного человека едва заметно, у другого перехватывает дыхание и вызывает рвотные позывы.
Долгое время у пищевой промышленности было всего два способа измерить этот параметр. Первый — группа дегустаторов, чьи оценки, опять же, субъективны. Второй — сложные и медленные лабораторные анализы, такие как жидкостная хроматография. Оба метода далеки от идеала.
Нужен был объективный, быстрый и надёжный инструмент. И недавно группа исследователей его создала — искусственный язык, способный точно определять концентрацию «жгучих» молекул. А вдохновение для этой технологии они нашли в обычном стакане молока.
В чём на самом деле проблема с остротой?
Нужно сначала разобраться, что такое острота. Это не вкус, как сладкое, солёное или кислое. Это болевой сигнал.
За жжение, например, в перце чили отвечает молекула под названием капсаицин. Когда она попадает к нам в рот, она связывается с рецепторами TRPV1 на поверхности нервных клеток. Эти рецепторы в норме реагируют на высокую температуру и предупреждают мозг об ожоге. Капсаицин, по сути, обманывает их, заставляя посылать ложный сигнал «горячо!». Мозг получает это сообщение и запускает соответствующую реакцию: прилив крови, пот, ощущение жара.
Так как же заставить прибор почувствовать то, что не является вкусом в привычном смысле? Ответ пришёл со стороны биохимии. Исследователи задались вопросом: что происходит, когда мы пьём молоко, чтобы нейтрализовать ощущение жжения от острой пищи?
Решение из молочного белка
Молоко содержит белки казеины. Эти крупные молекулы имеют свойство эффективно связывать капсаицин, буквально отрывая его от наших болевых рецепторов. Это простое явление стало ключом к созданию сенсора.
Идея простая: превратить реакцию нейтрализации в измеримый электрический сигнал.
Команда учёных создала гибкую плёнку, имитирующую язык. Её основа — электропроводящий гель, состоящий из акриловой кислоты и хлорида холина. Но главный компонент — это обычное сухое обезжиренное молоко, источник того самого казеина. Что происходит дальше?
- В спокойном состоянии гель-«язык» проводит стабильный электрический ток.
- На плёнку наносят образец пищи, содержащий капсаицин.
- Молекулы казеина в геле немедленно вступают в реакцию и связывают капсаицин.
- Это взаимодействие меняет структуру геля, и его электропроводность падает.
Вот и весь механизм. Чем больше в образце капсаицина, тем активнее он связывается с казеином и тем заметнее падает сила тока. Прибор регистрирует химическую реакцию и переводит её результат в числовое значение.
Насколько точно это работает?
Лабораторный прототип — это одно. Но сможет ли он справиться с реальными продуктами?
Искусственный язык показал чувствительность в огромном диапазоне: от концентраций капсаицина, которые человек даже не заметит, до уровней, вызывающих сильную боль. Более того, сенсор оказался универсальным. Он успешно распознал не только капсаицин, но и другие молекулы, отвечающие за остроту: пиперин из чёрного перца и аллицин из чеснока и лука.
Финальным экспериментом стала прямая сверка с людьми. Исследователи протестировали на приборе восемь видов перца и восемь коммерческих острых соусов. Параллельно эти же образцы оценивала группа профессиональных дегустаторов по стандартной шкале остроты. В итоге, показания машины и оценки людей практически полностью совпали. Технология доказала свою эффективность.
Где это может пригодиться?
Это быстрый и недорогой инструмент для контроля качества в пищевой промышленности. Производители смогут гарантировать, что каждая партия их продукта имеет строго заданный уровень остроты.
В будущем могут появиться и портативные гаджеты, которые помогут избегать неприятных инцидентов для особо чувствительных потребителей. Ещё одно перспективное направление — робототехника. Оснащение роботов такими сенсорами позволит им анализировать химический состав продуктов. Наконец, прибор может быть полезен в медицине, например, для людей с нарушениями вкусового восприятия (агевзией), помогая им определять свойства пищи.
Источник: ACS Sensors