Cierto tipo de moléculas poseen la característica de activar los receptores sensoriales de los distintos gustos localizados en las papilas de la lengua y de la cavidad bucal (fig. 1). De esta manera se inicia una serie de reacciones bioquímicas que inducen una cierta actividad neuronal. Como resultado de este proceso el córtex cerebral nos permite tomar conciencia de los diferentes tipos de gustos. Un equipo de investigadores alemanes encabezados por Thomas Hofmann, ha publicado recientemente un trabajo en la revista Angewandte Chemie (www.angewandte.org) que resume los últimos descubrimientos científicos relativos a dos de los gustos: dulce y umami.¹

Figura 1. Receptores gustativos en la lengua

La atracción por el gusto dulce es innata en los humanos. La percepción de este gusto ha ayudado a nuestros antepasados a identificar los alimentos ricos en carbohidratos, asegurando su aprovisionamiento de energía. Las fuentes naturales de azúcares como la miel, la caña de azúcar o la remolacha presentan, sin embargo, algunos efectos secundarios no deseados como la caries dental, el riesgo de enfermedades cardiovasculares, obesidad, etc. Por este motivo los seres humanos hemos buscado fuentes alternativas del gusto dulce en edulcorantes sintéticos como la sacarina, el aspartame o el acesulfame.

Thomas Hofmann y sus colaboradores han estudiado exhaustivamente también moléculas con potentes propiedades edulcorantes procedentes del mundo vegetal. De las plantas examinadas se puede destacar Stevia Rebaudiana (Bert), procedente del Paraguay y utilizada desde hace siglos por la población autóctona del país sudamericano. Contiene principios activos edulcorantes conocidos como steviol glucósidos. Stevia es una planta que se puede cultivar en casa y sus hojas son aptas, por ejemplo, para endulzar el té o el café.

En el artículo citado, los autores resaltan que es interesante observar las diferencias genéticas que existen entre distintas especies de animales frente al gusto dulce. Varios edulcorantes sintéticos como la taumatina o la neohesperidina dihidrocalcona no son percibidos por los roedores. Otro ejemplo interesante es que los felinos no captan el gusto dulce debido a la carencia del gen T1R2.

El gusto dulce no sólo responde a las necesidades metabólicas de los seres vivos, ayudándoles al control de la ingesta adecuada de alimentos, sino que además también regula la homeostasis energética. Los receptores del gusto se hallan presentes también en el tracto intestinal y contribuyen a un buen funcionamiento del necesario equilibrio entre los cientos de reacciones bioquímicas que se activan constantemente en los seres vivos.

El mecanismo umami y moléculas compartidas con el dulce

Por lo que respecta al gusto umami proporciona sabrosidad o palatabilidad a los alimentos y contribuye a realzar en general los sabores asociados a las preparaciones culinarias en las que interviene la sal como elemento indispensable. El uso de saborizantes umami se inició en la antigüedad en Grecia y Roma con la elaboración de salsa de pescado fermentada (garum). Actualmente es una práctica común en Asia la utilización de salsa de soja para exaltar el sabor de las preparaciones culinarias. En Japón, se utilizan algas y bonito seco para que las sopas sean más apetitosas. Alimentos como los tomates maduros, los caldos de carne, el queso parmesano o las anchoas también poseen el distintivo gusto umami.

Las moléculas características del gusto umami son el ácido L-glutámico y sus derivados, otros aminoácidos y ciertos péptidos de cadena corta. Thomas Hofmann explica que precisamente al glutamato se le atribuyó el ser el causante del síndrome del restaurante chino, caracterizado por dolor de cabeza, náuseas y vómitos. Por esta razón, a lo largo de los últimos años, investigadores de todo el mundo se han dedicado a estudiar en profundidad la química de las «moléculas umami» y los mecanismos por los que se activan los correspondientes receptores gustativos, con la finalidad de encontrar las bases fisiológicas del citado síndrome.

En el artículo citado, los autores exponen cómo a principios del siglo XX, el profesor japonés Kikunae Ikeda identificó un nuevo gusto en una clase de caldo conocido como dashi, preparado con un tipo de alga llamado Laminaria japónica, utilizada tradicionalmente en la cocina de su país. El profesor Ikeda llamó a este nuevo gusto « umami», que significa delicioso, y posteriormente identificó como principal descriptor del mismo un aminoácido, el ácido L-glutámico, y su correspondiente sal sódica (MSG).

También se descubrió que el ácido L-aspártico y otros ácidos orgánicos como el L-láctico contribuían al gusto umami, prolongando el tiempo de su percepción. Además, se encontró que ciertos ribonucleótidos como el inosín 5´monofosfato (IMP), el adenosín 5´monofosfato (AMP) y el guanosín 5´monofosfato (GMP) mostraban una clara sinergia con el MSG, potenciando el gusto umami. Estos hechos concordaban con la tradición culinaria nipona, acostumbrada a utilizar salsas de pescado o de soja, ricas en glutamato, en conjunción con alimentos como el bonito o ciertas setas, ricos en ribonucleótidos.

Se comprobó igualmente que algunos procesos térmicos o de secado aplicados a algunos vegetales como tomates maduros y determinadas especies de setas contribuían también a incrementar notablemente su perfil umami. En el artículo citado, los autores revelan que ese fenómeno radica en el desarrollo de reacciones de Maillard entre el ácido L-glutámico y azúcares como la glucosa que originan moléculas con interesantes propiedades sápidas. Como ejemplo se puede citar la alapiridina, una molécula capaz de resaltar tanto el gusto dulce como el umami. Adicionalmente, se encontró que un derivado de la alapiridina resultaba ser un inhibidor del gusto amargo, posiblemente porque competía con determinadas sustancias amargas por el mismo punto de anclaje de los receptores de ese gusto. En este caso se producía una inhibición del gusto amargo debido a un fenómeno de antagonismo por bloqueo del punto de activación del «bolsillo proteico» del correspondiente receptor.

Familias de quimiorreceptores gustativos y parentesco genético

Las moléculas asociadas a los gustos salado y ácido actúan directamente sobre los canales iónicos de las células o receptores gustativos. En cambio, las moléculas responsables de los gustos amargo, dulce y umami se unen a un tipo de receptores asociados a proteínas G, al igual que sucede con los receptores olfativos. Estos receptores formados por siete cadenas helicoidales de aminoácidos se encuentran enclavados en la membrana de la célula olfativa.

Hofmann y sus colaboradores explican que los receptores del gusto dulce y umami están íntimamente relacionados. La familia T 1R de los receptores de los gustos dulce y umami está vinculada a los genes T1R1, T1R2 y T1R3 . Se pueden expresar distintas combinaciones de estos genes para producir receptores que respondan a un sabor específico. Así, por ejemplo , T1R2 y T1R3 se combinan para formar el receptor del gusto dulce. La familia de los receptores del gusto amargo se denomina T2R y está regulada por unos 30 genes (fig. 2).

Figura 2. Receptores del gusto

Respecto a su estructura, la parte externa de los receptores moleculares del gusto forma un «bolsillo de aminoácidos», situado fuera de la membrana, en el que las moléculas sápidas interaccionan alterando la conformación del receptor. Esta alteración molecular desencadena una cascada de reacciones neuroquímicas que finalmente transmiten a la corteza cerebral la información sobre los distintos gustos: como es sabido, nuestro cerebro es quien crea, en última instancia, las sensaciones y los gustos dulce y umami no son ninguna excepción. Las moléculas sápidas en realidad no tienen gusto, son únicamente las llaves que dan paso al complejo proceso de la percepción.

En el caso del gusto umami las moléculas de glutamato se sitúan en el interior del bolsillo de aminoácidos del receptor gustativo distorsionando su estructura. Este cambio conformacional se ve favorecido por la presencia de las moléculas de ribonucleótidos IMP, AMP y GMP, las cuales operan cerrando el bolsillo proteico y estabilizando el cambio de conformación que desencadena la percepción del gusto umami. Este modelo de actuación se conoce como Venus atrapamoscas (Venus Flay Trap domain, en inglés), en referencia al mecanismo de la planta carnívora Dionaea muscipula cuya habilidad para cerrase sobre sí misma y atrapar a los insectos recuerda al «bolsillo de aminoácidos» (fig. 3).

Figura 3. Dominio molecular en conformación Venus atrapamoscas

La búsqueda de nuevos edulcorantes capaces de aportar contribuciones interesantes a la salud o a la ciencia alimentaria, o de nuevas moléculas relacionadas con el gusto umami mantienen vivo el interés por seguir elucidando el mecanismo molecular de activación de los receptores del gusto. Como apunta Hofmann, el papel que juegan los receptores del gusto situados en partes del organismo distintos de la cavidad bucal² a bre un sinfín de incógnitas relativas al complejo funcionamiento de los seres vivos y representa un estímulo para seguir profundizando en este tipo de cuestiones.