今天小編分享的科技經驗：你想過沒：舌頭為什麼能嘗出鹹味？，歡迎閲讀。
我們都聽説過舌頭能嘗出的五味：酸甜苦鮮鹹。但實際上，我們能嘗到的是六味，因為我們有兩個獨立的鹹味味覺系統。一個系統檢測的是誘人的、相對低濃度的鹽，這種鹽量讓薯條變得美味可口；另一個系統檢測的是令人反感的、高濃度的鹽，讓夠鹹的食物引發我們的厭惡并減少攝入。
近四十年來的科學研究都在探索，人類味蕾究竟是如何感知這兩種鹹味的，但研究人員仍然尚未解決所有細節問題。事實上，他們關于鹹味的研究越深入，得出的結果就越離奇。
在過去的二十五年裏，味覺的很多其他細節已被揭開神秘面紗。例如，我們已經知道，對于甜味、苦味和鮮味，特定味蕾細胞上的分子受體能識别食物分子，當它們激活後，就觸發級聯反應，最終向大腦發出信号。酸味則略有不同，研究人員最近發現，它是由對酸度做出反應的味蕾細胞檢測。
就鹹味而言，雖然科學家們了解低鹽受體的許多細節，但對高鹽受體的全面描述卻是滞後的，在哪種味蕾細胞擁有何種味覺檢測器上，也存在這樣的問題。
" 我們的知識仍有很多空白，尤其是鹹味，而我認為鹹味是最大的空白之一。" 德國弗賴辛的萊布尼茨食品系統生物學研究所味覺研究員麥克 · 貝倫斯（Maik Behrens）説，" 拼圖中總是有缺失的部分。"
微妙的平衡
鈉是一種對肌肉和神經功能至關重要的元素，但大量攝入會造成危險，因此對鹹度的雙重感知幫助我們保持鈉平衡。人體會通過排尿帶走鈉，通過進食攝入鈉來嚴格控制身體中的鹽分水平。
" 這就是金發姑娘原則。" 佛羅裏達州邁阿密大學米勒醫學院的神經科學家斯蒂芬 · 羅珀（Stephen Roper）説，" 你不需要太多或太少，你需要的是恰到好處的量。"
譯者注：金發姑娘原則（Goldilocks principle），指來源于童話《三只熊》的一個典故，在童話中，金發姑娘誤入三只身材和喜好各不相同的熊家中，她嘗了熊的三碗粥、試了三把椅子和三張床，最後發現不冷不燙的粥、不大不小的椅子、不高不矮的床最适合自己。因此 " 金發姑娘原則 " 代表 " 合适的就是最好的 "。
如果一只動物攝入過多的鹽，身體就會試圖通過代償保留水分，使得血液不會變得含鹽量過高。對于許多人來説，額外的液體量會使血壓升高，對動脈造成壓力，久而久之則會損傷動脈，增加心髒病或中風風險。
我們的身體需要鈉來維持生存和機能。" 好鹽檢測系統 " 檢測的是适度的鈉含量，并反饋給大腦積極信号。而第二種 " 惡鹽檢測系統 " 則能檢測潛在有害的鹽量，其作用原理與前者不同——也許是通過檢測鈉的配對元素氯。
但一些鹽也是人體系統所必需的，例如，產生想法和感覺過程中的電信号需要鹽離子傳遞。因為鹽分過少會導致肌肉痙攣和惡心等症狀，所以運動員牛飲佳得樂（Gatorade）來補充汗液中流失的鹽分——如果缺鹽時間太長，還會導致休克或死亡。
科學家們在尋找鹹味受體時已經知道，我們的身體裏有些特殊的蛋白能作為通道，讓鈉離子穿過神經細胞膜，從而傳導神經衝動。但他們推測，對食物中的鈉，我們口腔中的細胞一定還有其他特殊的檢測途徑。
20 世紀 80 年代，科學家們在實驗一種可以阻止鈉進入腎細胞的藥物時，獲得了該機制的關鍵線索。這種藥物塗在老鼠的舌頭上時，老鼠嘗到鹹味的能力喪失了。有研究表明，腎細胞利用一種名為 ENaC（發音為 "ee-nack"）的分子結構，能從血液中吸取多餘的鈉，以此幫助維持适當的血鹽水平。而這一發現則表明，感知鹽分的味蕾細胞也使用 ENaC。
為了證明該結論，科學家們改造了小鼠，使其味蕾中缺少 ENaC 通道。2010 年，科學家們報告説，這些小鼠失去了對微鹹溶液的正常偏好，由此證實 ENaC 确實是 " 好鹽 " 受體。
研究人員通過記錄小鼠選擇舔食盛鹽溶液和盛白開水的瓶子的頻率，來測量小鼠對鹽的味覺偏好。左圖中，當鹽濃度相對較低時，正常小鼠會強烈偏好鹽水，而缺少 ENaC（作為好鹽傳感器的分子）的小鼠則不會。右圖中，當鹽濃度過高時，正常小鼠會失去對鹽水的偏好，但缺乏苦味和酸味系統（與高鹽味覺相關）的小鼠會繼續攝入。— Chandrashekar， J.， Kuhn， C.， Oka， Y. et al. The cells and peripheral representation of sodium taste in mice. Nature 464， 297 – 301 ( 2010 ) . https://doi.org/10.1038/nature08783
到這一步，研究還不賴。但要真正理解好鹽味覺是如何發揮作用的，科學家們還需要知道鈉進入味蕾後，如何轉化為 " 美味的鹹味 " 這一感覺的。馬裏蘭州貝塞斯達國家牙科和顱颌面研究所的神經科學家尼克 · 瑞巴（Nick Ryba）參與了 ENaC 與鹹味聯系的研究，他説：" 什麼被傳送到大腦才是重要的。"
為了了解該信号的傳輸過程，科學家們需要找到口腔中好鹽信号傳輸的起始位置。答案似乎顯而易見：含有 ENaC，且對好鹽範圍的鈉非常敏感的特殊味蕾細胞群，它們将是信号傳輸的起點。但事實上，要找到這些細胞并不容易。研究發現，ENaC 由三個不同的部分組成，雖然在口腔的很多位置都能找到單獨的組成結構，但是包含所有三個部分的細胞很難找到。
2020 年，日本京都府立醫科大學生理學家樽野明幸（Akiyuki Taruno）領導的研究小組報告，他們終于找到了鈉味覺細胞。研究人員最初立足于這種假設：當鹽出現時，鈉感細胞會發出電信号；但如果 EnaC 阻斷劑也存在，鈉感細胞則不會發出電信号。他們在小鼠舌頭中央區網域分離到的味蕾中，發現了這樣一群細胞，這些細胞有 ENaC 鈉通道的全部三個組成部分。
令人愉悦的鹹味感覺是由舌頭上味蕾中的鈉感應細胞檢測到的。鈉離子通過一種叫做 ENaC 的分子，即特殊鈉通道進入這些細胞。細胞内正電荷鈉離子的湧入，會導致味覺細胞興奮（或叫做去極化），由此向大腦發出神經信号。— Nomura K， Nakanishi M， Ishidate F， Iwata K， Taruno A. All-Electrical Ca2+-Independent Signal Transduction Mediates Attractive Sodium Taste in Taste Buds. Neuron. 2020 Jun 3;106 ( 5 ) :816-829.e6. doi: 10.1016/j.neuron.2020.03.006.
因此，科學家現在可以描述動物感知理想鹽分水平的部位和方式。當位于舌頭中央的關鍵味蕾細胞周圍，有足夠的鈉離子時，這些離子就能通過三亞基門控通道 ENaC 進入這些細胞，由此重新平衡了細胞内外的鈉離子濃度，同時使得細胞膜上的正負電荷水平重新分布。這一變化激活了細胞内的電信号，由此，味蕾細胞向大腦發送 " 嗯，鹹味兒 " 的信息。
太鹹了
但這套研究并不能解釋，為什麼通常在品嘗含鹽量高于血液中兩倍的食物時，人們也會收到 " 噫，太鹹了 " 的信号，這方面的故事就更撲朔迷離了。
一些研究表明，鹽的另一種成分氯化物，可能是關鍵所在。試着回想一下：鹽的化學結構是氯化鈉，溶于水後會電離成帶正電荷的鈉離子和帶負電荷的氯離子。氯化鈉會產生最鹹的高鹽感，而當鈉與更大、或多原子基團配對時，嘗起來則不那麼鹹。這提示我們，鈉的偶聯物可能是產生高鹽感覺的重要因素，有些偶聯物嘗起來比其他偶聯物更鹹。但至于氯化物究竟是如何導致高鹽味的，羅珀（Roper）説，" 大家都沒有頭緒 "。
裏巴（Ryba）及其同事對芥末油中的一種成分進行了研究，2013 年，他們報告，這種成分減少了小鼠舌頭上的高鹽信号，這提供了另外一種思路。奇怪的是，同樣的芥末油成分也幾乎消除了舌頭對苦味的反應，就好像高鹽感應系統捎帶着苦味系統。
甚至還有更奇怪的事兒：酸味細胞似乎也對高鹽有反應。苦味或酸味系統中任意一個有缺陷的小鼠，對極鹹水的厭惡較輕；而這兩種系統同時有缺陷的小鼠則會很高興地啜飲鹽水。
并非所有科學家都如此确信，但若是證實，這些發現将會引出一個有趣的問題：為什麼超鹹的東西吃起來不會同時有苦味和酸味？温哥華不列颠哥倫比亞大學的神經科學家邁克爾 · 戈登（Michael Gordon）説，這可能是因為太鹹的味道是多種信号的總和，而不僅僅是一種輸入信号。在 2023 年的《生理學年度評論》上，邁克爾 · 戈登與塔魯諾（Taruno）合作，讨論了鹹味的已知與未知問題。
雖然芥末油的研究取得了領先優勢，但迄今為止，人們仍未找到導致高鹽味覺的受體分子。2021 年，一個日本研究小組報導，培養皿中含有 TMC4（一種允許氯離子進入細胞的分子通道）的細胞在暴露于高濃度鹽分時會產生信号。但是，當研究人員設計出體内完全沒有 TMC4 通道的小鼠時，它們對極鹹水的厭惡并無明顯改變。戈登説：" 這個問題目前還沒有明确的答案。"
更復雜的是，我們沒法确定小鼠和人類感知鹹味的方式是否完全相同。戈登説：" 關于人類感受到的鹹味，我們的認知很有限。" 人是肯定能分辨令人不适的高鹽和誘人的低鹽，在小鼠身上發揮作用的 ENaC 受體，似乎同樣參與人的鹽味覺感知過程，結果卻令人困惑，在人體内使用 ENaC 鈉通道阻滞劑，有時會降低鹽味，有時卻會增強鹽味。
一種可能的解釋是，人類擁有齧齒類動物所缺乏的、第四種額外的 ENaC-δ 亞基。它可以替代其他部分，這或許使得該通道對 ENaC 阻滞劑不那麼敏感。
科學家們對鹹味的研究已經進行了 40 年，但對于人類的舌頭如何感知鹹味，以及大腦如何将這些感覺區分為 " 恰到好處 " 和 " 過多 "，我們依然存有疑問。這不僅僅是為了滿足科學的好奇心，鑑于高鹽飲食給一些人帶來心血管風險，了解這一過程非常重要而緊迫。
研究人員甚至夢想研發出更好的鹽替代品或增味劑，既能帶來 " 美味 "，又不會損害健康。但很顯然，在發明出一種沒有健康顧慮，可以零負擔灑在餐盤的調味品前，他們還有更多的工作要做。
