Over smaak valt wel te twisten

Eerst maar eens een misverstand uit de wereld. Overal op je tong proef je zoet, zuur, zout, bitter en umami, sinds enkele jaren de vijfde smaak. Het is dus niet zo dat je zoet op het puntje van je tong proeft en bitter aan de zijkant. Overal op je tong liggen smaakpapillen en die kunnen alle smaken waarnemen, want één papil bevat alle smaakreceptoren. Sterker nog, je proeft niet alleen met je tong, ook je gehemelte geeft smaak door. Doe maar eens wat zout of suiker op het puntje van je vinger en duw het tegen je gehemelte.

Het misverstand is misschien wel representatief voor het mysterie dat smaak omgeeft. Smaak is er, en helemaal begrijpen doen we het toch niet. Immers, over smaak valt niet te twisten, zoals de dooddoener luidt. De voedingsindustrie denkt daar anders over, wereldwijd verrichten bedrijven gigantische inspanningen om smaak te begrijpen. Het doel: ons voor de gek houden, maar wel voor onze eigen bestwil.

Wat is het geval? We eten ongezond maar vinden dat enorm lekker. Vet, zout en zoet zijn de verleidingen van de inerte beeldschermwerker die daardoor overgewicht, hoge bloeddruk en suikerziekte op zich af ziet komen. Met moleculaire kennis van smaak hoopt de voedingsindustrie etenswaren te bedenken die bijvoorbeeld wel zout of zoet smaken, maar dat niet zijn. Kennis over geurmoleculen en -receptoren en de beschikbaarheid van high throughput assays hebben het vakgebied een stimulans gegeven. De ene smaak is echter een stuk makkelijker te vervangen dan de ander. Om dat te begrijpen is enige kennis nodig van de manier waarop de tong de vijf smaken waarneemt.

Smaak is niets meer dan een geprikkelde smaakzenuw. In papillen op de tong liggen cellen die elektrisch aanschurken tegen uitlopers van de smaakzenuw. Op het oppervlak van de cellen zitten receptoren waar smaakstoffen aan kunnen binden. Zodra dat gebeurt, treedt een cascade in werking, ionkanalen openen zich, de smaakzenuw vuurt en de hersenen weten wat er aan de hand is. Een zure appel!

De hersenen zijn echter te foppen. Zo kunnen we suiker al lang vervangen, denk maar aan het simpele aspartaam (twee gekoppelde aminozuren). De suikerreceptor bestaat uit twee subunits van de T1R-familie, T1R2 en T1R3. De receptor reageert normaalgesproken op een glucosemolecuul, maar hij is niet bepaald eenkennig. Er bestaan duizenden ‘zoete’ moleculen die allemaal zo’n driedimensionale vorm hebben dat ze de suikerreceptor prikkelen. Deze zoetstoffen verschillen echter wel van suiker in osmotische sterkte en de snelheid waarmee ze hun smaak leveren en weer kwijtraken. Het vervangen van suiker door zoetstoffen is dus niet eenvoudig, maar gebeurt aan de lopende band. In frisdrank, ijs, snoep en gebak, om maar wat te noemen, zijn kunstmatige zoetstoffen als aspartaam en sacharine te vinden. Het beperkt tandbederf en verlaagt de energieinhoud van het eten.

Lekkere pijn

Het toevoegen van wasabi en sambal aan het eten heeft niets met smaak te maken, het is culinair masochisme. Deze ingrediënten prikkelen namelijk geen smaakreceptoren, ze grijpen aan op een bijzondere categorie ionkanalen die ook pijn, tast en temperatuur waarnemen, de superfamilie mechanosensitieve TRP-kanalen.
Mechanosensitief wil zeggen dat de kanalen niet zoals smaak- en geurreceptoren reageren op liganden die eraan binden. Dit sleutel-slot-model kan niet verklaren hoe we krachten waarnemen zoals tast, gehoor, druk of pijn, of koude en hitte. Hiervoor bestaan mechanosensatieve ionkanalen die reageren op de wisselwerking tussen membraanlipiden en het kanaal.

Dat werkt als volgt. Stel dat een cel water opneemt en opzwelt, dan zullen de lipiden in de dubbellaag verder van elkaar af komen te staan. Ze trekken hierdoor harder aan elkaar én aan de mechanosensitieve kanalen in de membraan. Het kanaal reageert hierop door open te gaan, ionen stromen de cel in of uit en het signaal is een feit.

Eencelligen meten op deze manier osmotische druk, zoogdieren gebruiken veranderende membraanspanning om pijn, tast en temperatuur waar te nemen. Wat smaak betreft is het intrigerende dat chemische stoffen TRP-kanalen, die voorkomen in uiteinden van de trigeminale zenuw in de mondholte, rechtstreeks kunnen stimuleren. Zo beïnvloedt menthol het TRP-kanaal dat koude waarneemt en prikkelt capsaïcine uit hete pepers het warmtegevoelige TRP-kanaal.
Smaakonderzoeker Tareilus van Unilever wil vanuit dit gegeven wel verder speculeren. Hij wijst erop dat ook onze beleving van de textuur van eten, hoe stevig is de soep, een vorm is van mechanoperceptie die waarschijnlijk doorgegeven wordt door TRP-kanalen. Met een hypothetisch ingrediënt dat deze ‘textuur-kanalen’ stimuleert, zou je een waterig soepje een romige beleving kunnen geven. Culinaire science fiction.

Probleem

Zout en zuur zijn lastiger te vervangen. Wat je tong betreft is een zoute smaak niets meer dan natriumionen die een ionkanaal passeren (vermoedelijk ENaC, het epitheel natriumkanaal). Dit eenvoudige principe maakt het onmogelijk een zoutvervanger te ontwerpen. Een ionkanaal laat geen gigantische moleculen door maar precies passende, individuele, geladen atomen. Een vervangend ion dat genoeg lijkt op een natriumion om het kanaal te foppen is… een natriumion.

Dit is een fundamenteel probleem voor de voedingsindustrie, zegt biochemicus dr. Erwin Tareilus van Unilever Research & Development in Vlaardingen. Hij werkt aan smaakverbetering en schreef in 1999 het boek ‘De smaak van zout’ over de zoektocht naar zoutvervangers. Maar het zoeken is dus niet naar zoutvervangers maar naar zoutboosters. Componenten die de zoute smaak versterken zodat voedingsmiddelen met minder zout toekunnen. Te denken valt aan moleculen die het natriumkanaal gevoeliger maken.

‘We zijn hier volop mee bezig, we gebruiken al onze kennis van ionkanalen. Maar het zal niet morgen resultaat opleveren, het duurt nog minstens drie jaar’, verklaart Tareilus. Meer wil hij er niet over kwijt, want Unilevers concurrenten lezen mee. Een dieet rijk aan natriumchloride wordt in verband gebracht met een hoge bloeddruk en een verhoogde kans op hart- en vaatziekten. Het bedrijf dat echt kan bezuinigen op zout bij de bereiding van zijn etenswaren, zou zijn etiketten kunnen uitrusten met geweldige gezondheidsclaims.

Zuur is ook lastig. Verantwoordelijk voor de perceptie van zuur is óf een ionkanaal dat protonen doorlaat óf een ionkanaal dat gestuurd wordt door de pH. In beide gevallen is het de – niet na te bootsen – concentratie H⁺-ionen die het ‘m doet. Ingewikkeld aan zuur is verder dat de relatie tussen zuur proeven en de protoncentratie verre van eenduidig is. Buffers in het speeksel en zuren van verschillende sterkte maken dat het ene zuur het andere niet is. Vervangen of aanpassen van zuren in ons voedsel is dus zeer lastig. Bovendien is een lage zuurgraad van belang bij het conserveren van voedingsmiddelen, bijvoorbeeld frisdranken, zuren weglaten kan dus vaak niet.

Resteren de smaken bitter en umami. Gezonde voedingswaren zoals spruitjes en thee bevatten vaak bittere ingrediënten. Maar hoewel kaliumzouten een bittere, metallische smaak hebben, zijn bitterreceptoren geen kaliumkanalen maar G-eiwit-gekoppelde receptoren, T2R genaamd, waar momenteel 36 varianten bekend van zijn. Tot de bitterste stoffen op aarde behoren sucrose-octa-acetaat en het kunstmatige denatonium, dat lijkt op het verdovende middel lidocaïne. Onderzoek naar bitterwaarneming zou kunnen leiden tot componenten die de bitterreceptor ongevoelig maken voor bittere voedingsstoffen. Groente wordt misschien wel gezond én lekker.

Tomaat

Umami mag zich pas sinds enkele jaren een echte smaak noemen. Pas met het identificeren van de bijbehorende receptoren zijn de laatste sceptici overtuigd. Wat de Chinezen ve-tsin noemen, beschrijven wij als MSG of mononatriumglutamaat, een aminozuur. Ook sommige ribotides (bijvoorbeeld inosine-monofosfaat, IMP) stimuleren de receptor. Rijpe tomaten, parmezaanse kaas en champignons zijn allemaal rijk aan umami. De smaak nemen we waar via de glutamaatreceptor mGluR4. Die lijkt op de NMDA-receptor uit het centraal zenuwstelsel en is daar betrokken bij synaptische plasticiteit. Later bleek umami vooral receptoren uit de T1R-familie te prikkelen, namelijk het team van T1R1 en T1R3. De combinatie van verschillende T1R-subunits kan verschillende smaakreceptoren opleveren.

Umami heeft geen schadelijke gezondheidseffecten. Het zou verantwoordelijk zijn voor het ‘Chinese Restaurant Syndroom’, waarbij na al dan niet Chinees eten hoofdpijn, zweterigheid en andere vage klachten optreden. Een grootscheeps Amerikaans onderzoek liet eind jaren negentig geen spaan heel van de claim. Het vervangen van umami is dan ook niet medisch maar economisch ingegeven. Het Amerikaanse bedrijf Senomyx ontwikkelt smaakvervangers. Het probeert onder meer een goedkoop alternatief te maken voor de dure umami-smaak IMP.

Ondanks de hausse aan moleculair smaakinzicht, verwacht smaakonderzoeker Tareilus dat Unilever noch concurrenten op de korte termijn echte smaakvervangers op de markt zullen brengen, daarvoor is het onderzoek nog te pril. Unilever richt zich daarom op tussenstappen. De bitterheid van kalium als zoutvervanger maskeren; minder zout in etenswaren stoppen en dit compenseren met een slimme voedingssamenstelling; door slim te mengen producten te maken met een gezonde natrium/kalium-balans met meer kalium die toch zout en niet bitter smaken.

Bovendien is smaak meer dan pure stimulatie van een receptor, relativeert Tareilus. ‘De beleving van de consument heeft vaak niks te maken heeft met de prikkeling van smaakreceptoren.’ Geur en kleur beïnvloeden de smaakbeleving, net als de ‘metabole situatie’: honger maakt rauwe bonen zoet. Maar, wil Tareilus wel principieel stellen, in de toekomst kunnen we elke smaak nabootsen. ‘De hersenen zijn immers blind.’ Of het nou om kaviaar of spruitjes gaat, uiteindelijk is smaak niets meer dan een ionenstroompje.