Alquimia de los sentidos: ¡el futuro olfativo del caramelo finalmente determinado!

Investigadores del Instituto Leibniz de Biología Dietética, afiliado a la Universidad Técnica de Munich, estudiaron el tema y finalmente lograron identificar el famoso «receptor de caramelo». Sus estudios, publicado este otoño en Revista de agricultura y química alimentaria, contribuye a mejorar nuestra comprensión de la codificación molecular de los sabores de los alimentos.

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Receptores olfativos codificados por aproximadamente 400 genes

Los aspectos moleculares de la recepción química son muy complejos. Dependiendo de la estructura de la molécula transmitida al nervio olfatorio, el mensaje enviado al cerebro se identifica como un olor específico, pero los científicos no pueden hacer una clasificación lógica. A menudo, las moléculas con estructuras similares exhiben olores similares. Pero a veces una pequeña diferencia es suficiente para provocar el olor opuesto.

Por ejemplo, la molécula de limoneno, que se encuentra en muchas frutas cítricas, existe en dos formas (dos idénticas): una con olor a limón y la otra con olor a naranja. Asimismo, el hinojo y el eneldo deben su aroma a una de las variantes isomorfas de la molécula de carvona. Por otro lado, el otro homólogo desprende un aroma a menta.

Nuestra percepción de los volátiles generalmente comienza cuando los olores llegan a sus receptores olfativos, ubicados en los cilios de las neuronas sensoriales nasales. Estos receptores están codificados por aproximadamente 400 genes funcionales. La identificación de los olores más eficaces (para la activación del receptor), así como los patrones de actividad del receptor para diferentes compuestos, es un requisito previo para comprender la codificación de la calidad del olor a nivel molecular.

Es decir, el interés de este tipo de estudios es que pueden conducir al desarrollo de nuevas biotecnologías que permitan verificar de forma rápida y sencilla la calidad sensorial de los alimentos a lo largo de la cadena de valor.

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El olor a caramelo está presente en muchos alimentos.

El olor característico del caramelo se debe a una molécula llamada furanol (4-hidroxi-2,5-dimetil-3 (2H) -furanona), que se encuentra en muchas frutas como fresas, moras o frambuesas. , sino también en el café. o pan. Este compuesto orgánico natural es probablemente uno de los compuestos aromáticos más importantes para la industria alimentaria. ¡El consumo anual de furanol en el mercado mundial es de aproximadamente 7 toneladas!

El furanol le da a las fresas y otros alimentos un aroma a caramelo. Sotolon, similar en composición, tiene un olor típico de fenogreco. Créditos: F. Haag et al., J. Agric. Alimentos químicos. (2021).

El furanol también es un producto de la reacción de Maillard, una reacción química que ocurre cuando se calienta una mezcla de azúcares y proteínas. Los productos de esta reacción, que se producen ante nuestros ojos casi todos los días (apenas se cuecen los alimentos, se tuestan, etc.), son en su mayor parte compuestos que determinan el aroma de muchos alimentos.

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El sotolon, que es relativamente similar al furanol, es otra furanona que se usa ampliamente en la industria alimentaria (para hacer productos de panadería, condimentos, salsas, sopas, etc.). En alta concentración, el sotolon tiene el aroma típico de fenogreco, una planta especia que se usa particularmente en la cocina india, mientras que en baja concentración se parece al caramelo.

Ya se ha identificado un receptor olfatorio para sotolon: es el receptor OR8D1. Pero hasta ahora, no se sabía cuál de los más de 400 tipos de receptores olfativos que poseen los humanos se usaba para percibir el olor específico del furanol. Sin embargo, las distintas cualidades olfativas de furanol y sotolon sugirieron que al menos un receptor respondería selectiva o incluso específicamente a cualquiera de estas dos sustancias.

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Es decir, a pesar de varios años de investigación exhaustiva, aproximadamente el 20% de nuestros receptores olfativos aún no están asociados con un espectro olfativo específico.

Olores que influyen en nuestra elección de alimentos.

Para determinar los espectros de reconocimiento olfativo, Dietmar Krautwurst y su equipo utilizaron un conjunto de todos los genes de receptores olfativos humanos y sus variantes genéticas más comunes, para decodificar su función utilizando un sistema de células de prueba.

En su estudio, los investigadores examinaron un total de 391 tipos de receptores olfativos humanos y 225 de las variantes más comunes. El sistema que desarrollaron es único en el mundo: las células de prueba utilizadas están modificadas genéticamente para actuar como pequeños biosensores de sustancias olorosas. » Determinamos exactamente qué tipo de receptores de olores aparecen en la superficie celular. De esta forma, podemos identificar los receptores que reaccionan con más fuerza a cualquier olor. «,» Dietmar Krautorst explica.

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El furanol (A) y el sotolon (B), así como sus análogos estructurales, homofuraneol (C) y abhexona (D), activan exclusivamente los receptores olfativos OR5M3 y OR8D1, respectivamente. Créditos: F. Haag et al., J. Agric. Alimentos químicos. (2021)

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La experiencia ha demostrado que el furanol activa solo el receptor OR5M3. » Incluso una milésima parte de un gramo de olor por litro es suficiente para generar una señal. «,» define Franziska Haag, coautora del estudio. Luego, los investigadores examinaron si este receptor interactúa con otras sustancias que huelen. De los otros 186 compuestos probados, todos los cuales desempeñaron un papel clave en la creación de sabores alimentarios, solo el homofuranol emitió una señal.

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Sin embargo, estructuralmente este olor está muy cerca del furanol; También da aroma a caramelo a algunas frutas. El equipo concluyó que el receptor OR5M3 es un receptor altamente selectivo para los alimentos con sabor a caramelo. De manera similar, se ha demostrado que el receptor OR8D1 es bastante selectivo hacia sotolon y su contraparte estructural, abhixone. » La activación del receptor específico del compuesto podría servir como parámetro de control de calidad en el futuro. »Escribe a los investigadores.

según uno Un metaanálisis publicado en 2014A lo que más ha contribuido Dietmar Krautwurst, hay más de 10.000 sustancias volátiles en los alimentos; Hasta ahora, solo 230 aromas principales son suficientes para formar una variedad ilimitada de sabores. Se necesita más investigación para comprender completamente la compleja interacción entre estas 230 sustancias y los receptores olfativos humanos. » Después de todo, afecta en gran medida nuestras elecciones de alimentos y, por lo tanto, nuestra salud. ”, Confirma Verónica Somoza, directora del Instituto Leibniz.

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