Сладкий вкус связан с восприятием углеводов, прежде всего моносахаридов (глюкоза, фруктоза) и дисахаридов (сахароза, лактоза). Основной механизм распознавания основан на специфических G-белок-связанных рецепторах T1R2/T1R3, расположенных на мембранах вкусовых клеток. Активация этих рецепторов приводит к каскаду внутриклеточных сигналов, включающему фосфолипазу C, увеличение уровня ионов кальция и деполяризацию мембраны, что в конечном итоге вызывает генерацию потенциала действия и передачу сигнала в мозг.
Сладкий вкус ассоциируется с источником энергии, что объясняет эволюционное предпочтение к сладкой пище. Различные сахароиды и искусственные подсластители активируют рецепторы с разной аффинностью. Например, аспартам и сахарин связываются с T1R2/T1R3, но индуцируют более сильный или более длительный ответ, чем обычная сахароза.
Кислый вкус возникает под воздействием водородных ионов (H⁺). Основными сенсорами выступают протон-зависимые ионные каналы, такие как PKD2L1 и OTOP1. Повышение концентрации ионов водорода в ротовой жидкости приводит к изменению мембранного потенциала вкусовых клеток и активации нейронных цепей, ответственных за распознавание кислоты.
Кислый вкус важен для биологической оценки пищи: он сигнализирует о наличии органических кислот, свежести фруктов или потенциальной порче продукта. Различные кислоты вызывают различное ощущение кислоты: органические кислоты (лимонная, яблочная) дают мягкий фруктовый вкус, минеральные кислоты (соляная, серная) – резкий, едкий.
Солёный вкус определяется присутствием катионов натрия (Na⁺) и других щелочных металлов. Основными рецепторами являются натриевые каналы ENaC, открывающиеся при взаимодействии с ионами натрия, что вызывает деполяризацию вкусовых клеток и передачу сигнала в центральную нервную систему.
Солёный вкус имеет критическое значение для поддержания ионного баланса и осморегуляции организма. Он также усиливает восприятие других вкусов, особенно сладкого, и маскирует горечь. Влияние различных солей зависит от их химической структуры: NaCl воспринимается как чистый солёный вкус, тогда как KCl часто вызывает горьковатые или металлические нотки.
Горький вкус служит защитным сигналом, предупреждая о возможной токсичности веществ. Он распознается рецепторами семейства T2R, представленного более чем 25 различными подтипами у человека. Каждый рецептор способен связываться с определённым классом химических соединений, включая алкалоиды, гликозиды и фенолы.
Активация T2R-рецепторов вызывает сложный внутриклеточный каскад, включающий G-белки, фосфолипазу C и увеличение концентрации ионов кальция. Горький вкус характеризуется высокой вариабельностью восприятия между людьми из-за генетических полиморфизмов T2R-рецепторов. Например, фенилтиокарбамид (PTC) воспринимается горьким лишь у части населения.
Умами — вкус, связанный с распознаванием аминокислот, особенно глутамата, а также некоторых нуклеотидов (ингибиторов деградации вкуса, например, инозината). Основные рецепторы — T1R1/T1R3 и метаботропные рецепторы mGluR4. Активация рецепторов запускает внутриклеточные сигнальные пути, аналогичные сладкому, но с отличием в профиле вторичных мессенджеров.
Умами усиливает воспринимаемость других вкусов и создаёт ощущение «насыщенности» блюда. Глутаматы присутствуют в зрелых сырах, мясных бульонах, соевых продуктах, морепродуктах и грибах, что объясняет их богатый, «мясистый» профиль вкуса.
Пять основных вкусов не действуют изолированно. Синергия и антагонизм между ними формируют сложные вкусовые впечатления. Например, добавление щепотки соли может смягчить горечь шоколада, а кислотность цитрусовых усиливает сладость фруктов. Умами усиливает интенсивность солёного и сладкого, создавая эффект глубины вкуса.
Химическая природа вкуса определяется не только отдельными молекулами, но и их концентрацией, растворимостью, рН среды и присутствием ионных компонентов. Распознавание и интеграция сигналов происходит на уровне вкусовых рецепторов, а затем обрабатывается центральной нервной системой, формируя индивидуальное восприятие пищи.