Douceur - Sweetness

Les aliments sucrés, comme ce shortcake aux fraises , sont souvent au dessert .

La douceur est un goût de base le plus souvent perçu lors de la consommation d' aliments riches en sucres . Les goûts sucrés sont généralement considérés comme agréables , sauf lorsqu'ils sont excessifs. En plus des sucres comme le saccharose , de nombreux autres composés chimiques sont sucrés, notamment les aldéhydes , les cétones et les alcools de sucre . Certains sont sucrés à de très faibles concentrations, permettant leur utilisation comme succédanés non caloriques du sucre . Ces édulcorants non sucrés comprennent la saccharine et l' aspartame . D'autres composés, tels que la miraculine , peuvent altérer la perception de la douceur elle-même.

L'intensité perçue des sucres et des édulcorants puissants, tels que l'aspartame et la néohespéridine dihydrochalcone, est héréditaire, l'effet génique représentant environ 30 % de la variation.

La base chimiosensorielle pour détecter la douceur, qui varie entre les individus et les espèces, n'a commencé à être comprise que depuis la fin du 20e siècle. Un modèle théorique de douceur est la théorie de l'attachement multipoint , qui implique de multiples sites de liaison entre un récepteur de douceur et une substance sucrée.

Des études indiquent que la réactivité aux sucres et à la douceur a des débuts évolutifs très anciens, se manifestant par une chimiotaxie même chez les bactéries mobiles telles que E. coli . Les nouveau-nés humains montrent également des préférences pour les concentrations élevées de sucre et préfèrent des solutions plus sucrées que le lactose , le sucre présent dans le lait maternel. La douceur semble avoir le seuil de reconnaissance du goût le plus élevé, étant détectable à environ 1 partie sur 200 de saccharose en solution. Par comparaison, l' amertume semble avoir le seuil de détection le plus bas, à environ 1 partie sur 2 millions pour la quinine en solution. Dans les milieux naturels dans lesquels les ancêtres des primates humains ont évolué, l'intensité de la douceur devrait indiquer la densité énergétique , tandis que l'amertume a tendance à indiquer la toxicité . Le seuil de détection de douceur élevé et le seuil de détection d'amertume faible auraient prédisposé nos ancêtres primates à rechercher des aliments au goût sucré (et à forte densité énergétique) et à éviter les aliments au goût amer. Même parmi les primates mangeurs de feuilles, il existe une tendance à préférer les feuilles immatures, qui ont tendance à être plus riches en protéines et moins riches en fibres et en poisons que les feuilles matures. La « dent sucrée » a donc un héritage ancien, et tandis que la transformation des aliments a modifié les modes de consommation, la physiologie humaine reste largement inchangée.

Exemples de substances sucrées

Une grande diversité de composés chimiques , tels que les aldéhydes et les cétones , sont sucrés. Parmi les substances biologiques courantes, tous les glucides simples sont sucrés au moins dans une certaine mesure. Le saccharose (sucre de table) est l'exemple prototypique d'une substance sucrée. Le saccharose en solution a une note de perception sucrée de 1, et d'autres substances sont classées par rapport à cela. Par exemple, un autre sucre, le fructose , est un peu plus sucré, étant évalué à 1,7 fois la douceur du saccharose. Certains acides aminés sont légèrement sucrés : l' alanine , la glycine et la sérine sont les plus sucrées . Certains autres acides aminés sont perçus à la fois comme sucrés et amers.

La douceur d'une solution à 20 % de glycine dans l'eau se compare à une solution à 10 % de glucose ou à 5 % de fructose.

Un certain nombre d'espèces végétales produisent des glycosides sucrés à des concentrations bien inférieures aux sucres courants. L'exemple le plus connu est la glycyrrhizine , le composant sucré de la racine de réglisse , qui est environ 30 fois plus sucré que le saccharose. Un autre exemple commercialement important est le stévioside , de l' arbuste sud-américain Stevia rebaudiana . Il est environ 250 fois plus sucré que le saccharose. Une autre classe d'édulcorants naturels puissants sont les protéines sucrées telles que la thaumatine , que l'on trouve dans le fruit katemfe d' Afrique de l' Ouest . Le lysozyme d' œuf de poule , une protéine antibiotique présente dans les œufs de poule , est également sucré.

Douceur de divers composés
Nom Type de composé Douceur
Lactose Disaccharide 0,16
Maltose Disaccharide 0,33 – 0,45
Sorbitol Polyalcool 0,6
galactose Monosaccharide 0,65
Glucose Monosaccharide 0,74 – 0,8
Saccharose Disaccharide 1,00 ( référence )
Fructose Monosaccharide 1,17 – 1,75
cyclamate de sodium Sulfonate 26
Glycoside de stéviol Glycoside 40 – 300
Aspartame Ester méthylique de dipeptide 180 – 250
Acésulfame de potassium Dioxyde d'oxathiazinone 200
Saccharine sodique Sulfonyle 300 – 675
Sucralose Disaccharide modifié 600
thaumatine Protéine 2000
Lugduname Guanidine 300 000 (estimation)

Une certaine variation des valeurs n'est pas rare entre les diverses études. De telles variations peuvent provenir d'une gamme de variables méthodologiques, de l'échantillonnage à l'analyse et à l'interprétation. En effet, l'indice de goût de 1, attribué aux substances de référence telles que le saccharose (pour le goût sucré), l'acide chlorhydrique (pour l'acidité), la quinine (pour l'amertume) et le chlorure de sodium (pour le goût salé), est lui-même arbitraire à des fins pratiques. Certaines valeurs, comme celles du maltose et du glucose, varient peu. D'autres, comme l'aspartame et la saccharine sodique, présentent des variations beaucoup plus importantes.

Même certains composés inorganiques sont sucrés, notamment le chlorure de béryllium et l' acétate de plomb (II) . Ce dernier a peut-être contribué à l'empoisonnement au plomb chez l' aristocratie romaine antique : la délicatesse romaine sapa était préparée en faisant bouillir du vin aigre (contenant de l'acide acétique ) dans des pots en plomb.

Des centaines de composés organiques synthétiques sont connus pour être sucrés, mais seuls quelques-uns d'entre eux sont légalement autorisés en tant qu'additifs alimentaires. Par exemple, le chloroforme , le nitrobenzène et l' éthylène glycol sont sucrés, mais aussi toxiques. La saccharine , le cyclamate , l' aspartame , l' acésulfame potassium , le sucralose , l' alitame et le néotame sont couramment utilisés.

Modificateurs de douceur

Garçons pillant la mélasse - Sur les quais, La Nouvelle-Orléans , 1853 peinture de George Henry Hall

Quelques substances modifient la perception du goût sucré. Une classe de ceux-ci inhibe la perception des goûts sucrés, qu'ils proviennent de sucres ou d'édulcorants très puissants. Commercialement, le plus important d'entre eux est le lactisole , un composé produit par Domino Sugar . Il est utilisé dans certaines gelées et autres conserves de fruits pour faire ressortir leurs saveurs de fruits en supprimant leur douceur par ailleurs forte.

Deux produits naturels ont été documentés pour avoir des propriétés anti -douceur similaires : l'acide gymnémique , extrait des feuilles de la vigne indienne Gymnema sylvestre et le ziziphin , des feuilles du jujube chinois ( Ziziphus jujuba ). L'acide gymnémique a été largement promu en phytothérapie comme traitement des envies de sucre et du diabète sucré .

D'autre part, deux protéines végétales, la miraculine et la curculine , donnent aux aliments acides un goût sucré. Une fois que la langue a été exposée à l'une ou l'autre de ces protéines, l'acidité est perçue comme une douceur jusqu'à une heure après. Alors que la curculine a un goût sucré inné, la miraculine est en elle-même assez insipide.

Le récepteur de douceur

La douceur est perçue par les papilles.

Malgré la grande variété de substances chimiques connues pour être sucrées et le fait de savoir que la capacité de percevoir le goût sucré doit résider dans les papilles gustatives de la langue , le mécanisme biomoléculaire du goût sucré était suffisamment insaisissable pour qu'aussi récemment que les années 1990, il y ait un doute. si un seul "récepteur de douceur" existe réellement.

La percée pour la compréhension actuelle de la douceur s'est produite en 2001, lorsque des expériences avec des souris de laboratoire ont montré que les souris possédant différentes versions du gène T1R3 préfèrent les aliments sucrés à des degrés divers. Des recherches ultérieures ont montré que la protéine T1R3 forme un complexe avec une protéine apparentée, appelée T1R2 , pour former un récepteur couplé à la protéine G qui est le récepteur de douceur chez les mammifères.

Des études humaines ont montré que les récepteurs du goût sucré ne se trouvent pas seulement dans la langue, mais aussi dans la muqueuse du tractus gastro-intestinal ainsi que dans l'épithélium nasal, les cellules des îlots pancréatiques, le sperme et les testicules. Il est proposé que la présence de récepteurs du goût sucré dans le tractus gastro-intestinal contrôle la sensation de faim et de satiété.

Une autre recherche a montré que le seuil de perception du goût sucré est en corrélation directe avec l'heure de la journée. On pense que cela est la conséquence des niveaux oscillants de leptine dans le sang qui peuvent avoir un impact sur la douceur globale des aliments. Les scientifiques émettent l'hypothèse qu'il s'agit d'une relique évolutive d'animaux diurnes comme les humains.

La perception de la douceur peut différer considérablement d'une espèce à l'autre. Par exemple, même parmi les primates, la douceur est assez variable. Les singes du Nouveau Monde ne trouvent pas l' aspartame sucré, alors que les singes et les singes de l' Ancien Monde (y compris la plupart des humains) le font tous. Les félins comme les chats domestiques ne peuvent pas du tout percevoir la douceur. La capacité de goûter la douceur s'atrophie souvent génétiquement chez les espèces de carnivores qui ne mangent pas d'aliments sucrés comme les fruits, y compris les grands dauphins , les lions de mer , les hyènes tachetées et les fosses .

Voie des récepteurs sucrés

Pour dépolariser la cellule, et finalement générer une réponse, le corps utilise différentes cellules de la papille gustative qui expriment chacune un récepteur pour la perception du sucré, de l'acide, du salé, de l'amer ou de l' umami . En aval du récepteur du goût , les cellules gustatives du sucré, de l'amer et de l'umami partagent la même voie de signalisation intracellulaire. Les molécules sucrées entrantes se lient à leurs récepteurs, ce qui provoque un changement de conformation de la molécule. Ce changement active la protéine G, la gustducine, qui à son tour active la phospholipase C pour générer l'inositol triphosphate ( IP 3 ), ce qui ouvre ensuite le récepteur IP 3 et induit la libération de calcium du réticulum endoplasmique. Cette augmentation du calcium intracellulaire active le canal TRPM5 et induit une dépolarisation cellulaire . Le canal de libération d' ATP CALHM1 est activé par la dépolarisation et libère le neurotransmetteur ATP qui active les neurones afférents innervant les papilles gustatives.

Cognition

La couleur des aliments peut affecter la perception de la douceur. Ajouter plus de couleur rouge à une boisson augmente sa douceur perçue. Dans une étude, les solutions de couleur plus foncée ont été évaluées de 2 à 10 % plus haut que les plus claires malgré une concentration de saccharose inférieure de 1 %. On pense que l'effet de la couleur est dû aux attentes cognitives. Certaines odeurs sentent bon et la mémoire ne sait pas si la douceur a été goûtée ou sentie.

Théories historiques

Lugduname est le produit chimique le plus doux connu.

Le développement de la chimie organique au 19ème siècle a introduit de nombreux nouveaux composés chimiques et les moyens de déterminer leurs structures moléculaires . Les premiers chimistes organiques ont goûté bon nombre de leurs produits, soit intentionnellement (comme moyen de caractérisation) soit accidentellement (en raison d'une mauvaise hygiène de laboratoire ). L'une des premières tentatives pour établir des corrélations systématiques entre les structures des molécules et leurs goûts a été faite par un chimiste allemand, Georg Cohn, en 1914. Il a émis l'hypothèse que pour évoquer un certain goût, une molécule doit contenir un motif structurel (appelé sapophore ). qui produit ce goût. En ce qui concerne la douceur, il a noté que les molécules contenant plusieurs groupes hydroxyle et celles contenant des atomes de chlore sont souvent sucrées, et que parmi une série de composés structurellement similaires, ceux avec des poids moléculaires plus faibles étaient souvent plus sucrés que les composés plus gros.

En 1919, Oertly et Myers ont proposé une théorie plus élaborée basée sur une théorie alors en vigueur de la couleur dans les colorants synthétiques . Ils ont émis l'hypothèse que pour être sucré, un composé doit contenir chacune des deux classes de motifs structurels, un glucophore et un auxogluc . Sur la base de ces composés connus pour être sucrés à l'époque, ils ont proposé une liste de six glucophores candidats et neuf auxoglucs.

Depuis ces débuts au début du 20e siècle, la théorie de la douceur a bénéficié de peu d'attention académique jusqu'en 1963, lorsque Robert Shallenberger et Terry Acree ont proposé la théorie AH-B de la douceur. En termes simples, ils ont proposé que pour être sucré, un composé doit contenir un donneur de liaison hydrogène (AH) et une base de Lewis (B) séparés d'environ 0,3 nanomètres . Selon cette théorie, l'unité AH-B d'un édulcorant se lie à une unité AH-B correspondante sur le récepteur biologique de douceur pour produire la sensation de douceur.

Théorie BX proposée par Lemont Kier en 1972. Alors que des chercheurs précédents avaient noté que parmi certains groupes de composés, il semblait y avoir une corrélation entre hydrophobie et douceur, cette théorie a formalisé ces observations en proposant que pour être sucré, un composé doit avoir un tiers site de liaison (marqué X) qui pourrait interagir avec un site hydrophobe sur le récepteur de douceur via les forces de dispersion de London . Des chercheurs ultérieurs ont analysé statistiquement les distances entre les sites présumés AH, B et X dans plusieurs familles de substances sucrées pour estimer les distances entre ces sites d'interaction sur le récepteur de douceur.

Théorie de l'AMP

La théorie de la douceur la plus élaborée à ce jour est la théorie de l'attachement multipoint (MPA) proposée par Jean-Marie Tinti et Claude Nofre en 1991. Cette théorie implique un total de huit sites d'interaction entre un édulcorant et le récepteur de douceur, bien que tous les édulcorants n'interagissent pas avec les huit sites. Ce modèle a dirigé avec succès des efforts visant à trouver des édulcorants très puissants, y compris la famille d'édulcorants la plus puissante connue à ce jour, les édulcorants à base de guanidine . Le plus puissant d'entre eux, le lugduname , est environ 225 000 fois plus sucré que le saccharose.

Les références

Cité

Général

Lectures complémentaires