Dentre os cinco sentidos, o paladar tem uma relação estreita com os objetos da Química, por ser um dos sentidos especializados em detectar determinadas características de substâncias químicas. Os receptores do paladar, em geral, detectam substâncias dissolvidas.
O paladar é o sentido que está diretamente relacionado aos alimentos, daí entender a composição dos mesmos passa a ser importante. Além disso, para entender esta questão vale a pena retomar conceitos anteriormente estudados, como materiais e substâncias, e o respectivo aprendizado que os alunos possuem sobre eles, permitindo que os conceitos evoluam.

Conceituação Inicial

- Como se pode reafirmar a idéia da diferenciação entre materiais e substâncias?

A discussão deve ser direcionada sobre a possibilidade de ser uma única substância ou um conjunto de substâncias.

Para dar uma resposta argumentada sobre isso, pensemos sobre o seguinte: o leite contém: (esperar que os alunos possam citar materiais/substâncias encontradas no leite, tendo lido e estudado o rótulo e por outros conhecimentos).
Se houver respostas como:

1. sais minerais. Novamente cabe a pergunta: quais? Somente então serão citadas substâncias individualmente;
2. vitaminas. Quais? Os alunos poderão dizer o nome de algumas.
3. gorduras. Quais?

Pode haver respostas como:

1. ferro, cálcio, sódio... Neste caso estão sendo citados elementos que constituem alguma substância composta presente no leite, como bicarbonato de cálcio, cloreto de ferro, fosfato de cálcio, cloreto de sódio e muitas outras possibilidades. Estes elementos (metais) compõem, geralmente, substâncias que são denominadas sais minerais. 
2. água. Neste caso os alunos terão citado pela primeira vez uma substância, pois água é representada por H2O, tem características conhecidas (físicas, químicas, organolépticas, isto é, pelos sentidos, como a transparência, a cor, o gosto). Ou seja, a água é uma substância que não tem cheiro e nem gosto especial. A sua característica, nas condições normais de pressão, é líquida para o sentido do tato, é incolor para o da visão e é inodora para o olfato.

A interação da água com certas substâncias fixas

O sentido do paladar proporciona a percepção dos sabores dos alimentos e a distinção das características das substâncias alimentares. Mas como isso é possível se os alimentos são materiais que se encontram, em geral, nas formas líquida e sólida?
Para que o sabor de um alimento possa ser sentido, as substâncias moleculares responsáveis pelo gosto necessitam interagir com as células especializadas existentes no órgão específico do paladar. Isso é facilitado porque substâncias presentes no alimento dissolvem-se no meio aquoso que constitui a saliva.
Pense no principal receptor do paladar: a língua. Quando nos alimentamos, ela se encontra bem seca ou umedecida?
Para compreender esse fenômeno físico-químico, propõe-se o estudo sistemático do tópico a seguir.

Para compreender melhor esse assunto pode-se mencionar exemplos como o açúcar e o sal de cozinha, que são substâncias cujas partículas constituintes estão fortemente ligadas umas às outras.

 Pode-se quebrar as ligações do sal de cozinha (essencialmente, cloreto de sódio, NaCl(s)) e do açúcar comum (sacarose: C12H22O11(s)) dissolvendo-se essas substâncias em água. A água transfere energia para as moléculas de açúcar e para as partículas do sal de cozinha e elas conseguem se desprender, isto é, se espalham na água.

Ao se volatilizarem ou se dissolverem em água ou outro solvente são rompidas as ligações que as partículas possuem entre si. Desta forma passam a estar livres e se difundem no meio (no ar ou no líquido).
Na alimentação são ingeridos metais que participam de compostos. Se algum alimento é descrito como tendo um metal, fica subentendido que este metal participa de um composto.

Assim, o ferro é ingerido na forma de um composto, bem como o cálcio, sódio, potássio e qualquer outro metal. Uma prescrição nutricional deve ser entendida desta forma. Alguns metais estão presentes em grande número de substâncias, como o sódio (Na), que aparece no cloreto de sódio NaCl(s), no carbonato de sódio Na2CO3(s), no bicarbonato de sódio NaHCO3(s), no fosfato de sódio Na3PO3(s), e em muitos outros.

Muitos compostos de metais, especialmente os metais dos grupos 1 e 2 da tabela periódica, são solúveis em água ou em materiais com forte presença de água, como o leite, o suco de frutas. Nessa forma solúvel esses compostos estão dissociados na forma de íons, isto é, cargas elétricas, em que o metal é sempre o cátion (íon positivo).
É nessa forma de íons, positivos e negativos, que os compostos de metal agem nas papilas gustativas para os sabores salgado e amargo, por exemplo. No caso do sabor azedo, temos a presença de substâncias denominadas ácidas. Neste caso também há dissociação em íons, sendo o cátion o elemento H na forma de H+.

Mecanismo do Paladar

A língua é um órgão que apresenta muitas saliências denominadas papilas gustativas. Nas papilas estão localizados os botões gustativos, que são formados por muitas células (em torno de 25 a 40). Além disso, a língua é um importante órgão para a articulação das palavras.
            A sensação do paladar depende da ativação de quimiorreceptores localizados nas papilas gustativas ou linguais . Em cada papila são encontradas células quimiorreceptoras (em torno de 50 a 150), células de sustentação e células basais.
            Os receptores que indicam diferentes tipos de estímulos químicos podem ser chamados de botões gustativos. Como outros tipos de células “superficiais” do corpo, os botões gustativos são continuamente desgastados e substituídos.
            As células que passam a ocupar seus lugares se originam do processo de divisão celular que ocorre com as células basais localizadas próximo à base da papila gustativa.
A maioria dos botões gustativos localiza-se nas papilas da língua. Alguns botões, em menor quantidade, situam-se no palato mole (superfície da epiglote voltada para a laringe). Cada botão gustativo apresenta uma pequena abertura: o poro gustativo, que pode ser visto na figura ao lado.
                                    

Para desempenhar suas funções, a língua conta com a cooperação de outros sentidos: do olfato, muito mais sensível, para reconhecer as propriedades químicas de um alimento, e do tato que informa sobre a textura, a temperatura e a consistência daquilo que é colocado na boca.

Sabores básicos do paladar

Segundo Guyton e Hall (1996), o ser humano pode perceber centenas de diferentes gostos, no entanto os estímulos conhecidos como paladar são misturas de quatro sabores básicos: salgado, doce, azedo e amargo, que são assim estimulados:
Azedo – O gosto azedo é causado pela ação dos ácidos, e a intensidade da sensação gustativa depende da concentração do íon hidrogênio. Isto é, quanto mais azedo o ácido, mais forte é a sensação.
Salgado – O salgado é provocado por sais ionizados. Sua qualidade varia um pouco de um sal para outro, porque os sais provocam outras sensações gustativas além do salgado. Os cátions dos sais são os principais responsáveis pelo gosto salgado, mas os ânions também participam dessa sensação.
Doce – O doce não é causado por alguma categoria única de substância química. Alguns tipos de substâncias que causam o gosto incluem açúcares, álcoois, aldeídos, glicídios, cetonas, amidas, ésteres, aminoácidos e outros.
Amargo – O sabor amargo, a exemplo do doce, não é causado por uma única substância química. As substâncias que dão um gosto amargo são quase que inteiramente orgânicas, como as substâncias orgânicas de cadeia longa que contêm nitrogênio e os alcalóides.

            A sensibilidade da língua varia conforme a região. Podemos distinguir certas regiões da língua que captam mais determinados sabores: doces são mais detectados na ponta da língua; gostos salgados e azedos ao longo dos lados e os amargos, na base.

A sensibilidade do centro da língua é maior em relação ao tato e à temperatura. Confira o quadro e o mapa da língua.

            As papilas gustativas existentes na língua classificam-se em circunvaladas, fungiformes e foliáceas. As papilas contêm os corpúsculos gustativos que são constituídos por células basais, células de sustentação e células sensoriais.
            Quanto ao número, os corpúsculos gustativos nos três tipos de papilas estão assim distribuídos:

1. um grande número de corpúsculos encontram-se nas paredes das depressões em torno das papilas circunvaladas, que formam um V e encontram-se na superfície superior da língua;
2. em menor número, são encontrados nas papilas fungiformes, sobre a superfície plana anterior da língua;
3. em número moderado, encontram-se sobre as papilas foliáceas, localizadas nas pregas existentes ao longo da superfície lateral da língua.

Além desses, também existem os corpúsculos adicionais localizados no palato, alguns nos pilares das amígdalas, na epiglote e no esôfago proximal.
A língua é o principal órgão responsável pela gustação (percepção do sabor dos alimentos). Isso ocorre porque é nela que iremos encontrar a maior concentração de quimiorreceptores responsáveis pela gustação.
Muitas vezes, no entanto, o termo gustação é usado no sentido de paladar, embora represente algo mais complexo. Por exemplo, quando alguém come um sanduíche milhares de substâncias químicas diferentes que o compõe entram em contato com a boca. Algumas dessas substâncias são voláteis e estimulam o olfato.
Além disso, na cavidade bucal existem termorreceptores e mecanorreceptores que avaliarão também a temperatura e a textura do sanduíche. Assim, o paladar é a união de todas essas informações que chegam ao mesmo tempo ao cérebro, no momento em que é dada a mordida no sanduíche.
O sabor dos alimentos não é produzido apenas pela estimulação das células gustativas, mas também pelas células olfativas. É por isso que o sentido do olfato, em geral, é prejudicado por um forte resfriado, com diminuição da percepção do paladar.
Durante a mastigação as substâncias químicas do alimento dissolvem-se na saliva (ver tópico a seguir) e entram em contato com os botões gustativos presentes nas papilas. As substâncias alimentares interagem com as proteínas receptoras presentes na superfície das células sensoriais, causando mudanças elétricas na membrana plasmática.
Os impulsos elétricos são transmitidos às terminações nervosas em contato com os botões gustativos e levados até regiões específicas do cérebro, onde são interpretados, produzindo a sensação de sabor.

Saliva

A saliva é um líquido incolor constituído por água, sais, muco e uma enzima denominada ptialina. É, portanto, um conjunto de substâncias na forma de solução.
A solução, em Química, é sempre uma mistura de substâncias. Quando ela se apresenta na forma líquida temos uma substância solvente líquida, que no caso da saliva e de todas as soluções do nosso corpo é água. As outras substâncias presentes, como os sais, o muco e a ptialina, são considerados solutos ou substâncias dissolvidas no solvente água.
As dissoluções de solutos são possíveis quando as estruturas moleculares solvente/soluto têm interação adequada e suficiente para produzir uma boa dispersão. Isso exige ruptura de ligações intermoleculares próprias dos solutos e estabelecimento de ligações entre solvente/soluto.
A saliva, como solução líquida aquosa, tem capacidade de dissolver outras substâncias que se encontram nos alimentos. Isso facilita o contato com os quimiorreceptores das papilas gustativas, produzindo a sensação do sabor. Ao se dissolver, por exemplo, os açúcares dão a sensação de doce; ao se dissolver o cloreto de sódio (um sal) dá a sensação de salgado; outras substâncias parecerão azedas, amargas ou um conjunto de todos os sabores.
É fundamental que essas substâncias tenham uma boa interação com o mesmo solvente que constitui a saliva, a água, para sentir o sabor. As substâncias que dão sabor são hidrossolúveis, isto é, dissolvem-se na água.
A ptialina, enzima presente na saliva, exerce uma função química catalítica, isto é, ela permite uma transformação química do amido em moléculas menores, comumente denominadas de açúcares, como a glicose. A ação catalítica das enzimas, em geral, extremamente importante no funcionamento dos organismos, é um mecanismo químico de grande aplicação prática na indústria, muito estudado em Química.
De forma simplificada pode-se dizer que uma substância catalisadora facilita a transformação química das substâncias, produzindo outras. No caso da ptialina, proporciona a transformação do amido em glicose. O amido é um polímero natural que precisa ser decomposto em estruturas moleculares menores, a glicose, para poder ser aproveitado pelo organismo.
É por isso que a boa ensalivação das massas em geral é essencial para a digestão do pão, das bolachas e de outras formas de massas. Estas são constituídas, essencialmente, de amido. A ação da saliva sobre o amido e sua conversão em glicose pode ser demonstrada em um experimento simples, provavelmente realizado no estudo dos alimentos e sua digestão.

Exercícios:
1. O ser humano, por meio da língua, percebe quatro tipos de sensações de sabores. Quais são?
2. Desenhe uma língua, localize os sabores e nomeie as papilas gustativas.
3. Existe relação entre o paladar e o olfato? Pense numa situação vivida (ou num experimento a realizar) em que essa relação fica evidente.
4. Gustação e olfação são sentidos que permitem perceber a presença de moléculas. Como são denominadas as células que percebem sabores e cheiros?

Tópico complementar: ampliando significações

No estudo sobre olfato e paladar ressaltou-se a importância de alguns conceitos para a compreensão da interação com o ambiente por meio desses dois sentidos. Nesse tópico complementar busca-se retomar/ampliar as relações entre material, substância e elemento.

Material e substância
O que é denominado de material pode ser pensado em termos de substâncias que o compõe. Uma única substância já é um material. Normalmente o material é constituído por mais de uma substância. Assim, material é um conjunto de substâncias com determinada característica que nos permite identificá-lo: leite, perfume, água mineral.
Essa característica é devida ao conjunto de substâncias presentes no material e que interagem entre si. A própria marca pode ser identificada, pois é água mineral de tal marca; é leite de tal cooperativa ou empresa; é perfume de tal tipo e marca. Mas cada material desses, por ser uma mistura complexa de substâncias, não pode ser representado com uma fórmula química e nem terá todas as características definidas, pois as proporções em quantidade das substâncias podem variar. Pode-se apresentar a composição quantitativa de um material em porcentagem ou a massa em determinada porção.
No mundo real as pessoas estão sempre em contato com misturas de substâncias, mais conhecidas como materiais. Isso acontece com os materiais com os quais lidam os mais diferentes profissionais:
- biólogos: animais e plantas são materiais sob o ponto de vista da Química, isto é, um conjunto de substâncias em interação para manter a vida;
- nutricionistas: alimentos são materiais que contêm os mais diversos conjuntos de substâncias, como carboidratos, glicídios, proteínas, sais minerais, vitaminas, substâncias aromáticas, substâncias corantes, etc.;
- farmacêuticos(as): medicamentos são constituídos de muitas substâncias, entre as quais uma ou outra que apresenta o princípio ativo que age no organismo com vistas à cura de doença e/ou à prevenção de doença;
- agrônomos(as): defensivos agrícolas com seus princípios ativos para fins específicos, composição do solo em que olha para a presença e/ou ausência de substâncias essenciais para o desenvolvimento das plantas;
- dona ou dono de casa: quando lida com o preparo da comida e pensa sobre o equilíbrio nutricional, ou quando pensa na limpeza e higiene.
Este exercício poderia continuar para outras profissões ou atividades humanas.
Nas atividades rotineiras sempre há o contato com materiais que são identificados pelas suas características:
- Há os que desprendem substâncias na forma de partículas de suas substâncias constituintes (as moléculas) e, dependendo de suas características, pode-se sentir o seu odor;
- Alguns liberam substâncias que ao entrar em contato com a pele podem causar irritação, corrosão, queimaduras;
- Os alimentos possuem substâncias que ao entrarem em contato com a língua permitem sua identificação pelo paladar.

É importante compreender que o odor característico de um material, mel, por exemplo, deve-se à presença de alguma substância volátil (passa facilmente ao estado gasoso) e é capaz de interagir com o sentido do olfato, na forma como se verá adiante.

O mesmo vale para o paladar, que permite identificar a presença dos açúcares no mel, por exemplo, ou outra substância (ou um conjunto delas) presente em alguma fruta. O paladar de uma fruta ou o cheiro associado a ela deve-se à presença de substâncias das quais consegue-se captar alguma característica.

Substância sozinha é material?

Uma substância única, denominada pura na linguagem química, dificilmente é encontrada dessa forma isolada na natureza. Pode-se denominá-la também como material, mas material bem especificado, especial, constituído de uma única substância. Nesse caso, como substância pura, tem nome, representação química e características bem definidas, ao passo que um material genérico é constituído, normalmente, de várias substâncias.
Um exemplo típico de material genérico é o ar atmosférico. Ele é constituído de várias substâncias, como nitrogênio (78% em número de partículas), oxigênio (21%, em número de partículas) e, em quantidades menores, dióxido de carbono (CO2), vapor d’água e outros gases. Ao pensar sobre uma porção de material em termos de sua composição, um pensamento químico sobre o mundo está sendo exercido.
Pode-se dizer o mesmo sobre as substâncias. Estas são constituídas por elementos químicos. Os elementos mais abundantes em nosso meio, inclusive na composição do corpo humano, são: hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), carbono (C), cálcio (Ca), sódio (Na), enxofre (S), ferro (Fe), potássio (K), flúor (F). Esses e outros elementos compõem as sustâncias e, por extensão, o material.
Os elementos químicos são sempre os constituintes fundamentais de qualquer material. Pode-se, inclusive, determinar quais são os elementos presentes, mesmo que seja uma mistura de substâncias e sem identificar qualquer das substâncias que a compõem. Nos rótulos de alimentos vem expressa a quantidade de um elemento químico presente, como sódio, potássio, cálcio, ferro, e outros, além de grupos de materiais, como carboidratos, vitaminas, lipídeos.
Os rótulos de águas minerais também trazem a composição elementar, sem fazer referência às substâncias que constituem. Também se faz a mesma coisa quando se analisa o solo, por exemplo. Nesse caso se descreve a quantidade de fósforo, potássio, nitrogênio e material orgânico. Material orgânico, por sua vez, é constituído de C, H, O, N, S e outros.
De alguma forma, o elemento químico só existe como constituinte das substâncias. Estas podem ser elementares (constituídas de um só elemento) ou compotas (constituídas de dois ou mais elementos). Exemplos: no ar atmosférico temos várias substâncias elementares: O2 (g); N2 (g); Ar (g) (argônio) e vários compostos, como: CO2 (g), CH4 (g) (metano), NO (g) (óxido de nitrogênio).
Cada elemento químico (entre os 90 encontrados na natureza) pode formar pelo menos uma substância elementar estável. Os metais constituem a grande maioria dos elementos, seguidos dos ametais, entre eles os seis gases nobres.
Os gases nobres só formam compostos em condições muito especiais, sendo então encontrados apenas como substâncias elementares, na forma gasosa e como átomos isolados, como Ar (g), He (g). Nas outras substâncias gasosas elementares no ar, como O2 (g) e N2 (g), 2 átomos ligam-se fortemente, formando a molécula diatômica.
Os metais, nas condições ambientais (pressão = 1 atm e temperatura aproximada de 20ºC), são conhecidos na forma de sólidos, constituindo um agregado grande de átomos: ferro Fe(s), alumínio Al(s), cobre Cu(s), e todos os outros. Na natureza, porém, eles estão na forma de composto, como Fe2O3 (s) (óxido de ferro); Al2O3 (s) (óxido de alumínio), Ca3(PO4)2 (fosfato de cálcio); CuS (s) (sulfeto de cobre). Há um metal líquido, o mercúrio Hg(s) nas condições ambiente.
Todos os outros metais também podem ser líquidos, dependendo da temperatura em que estejam. Em temperaturas ainda mais elevadas podem passar ao estado gasoso. Na crosta terrestre os metais não existem como substâncias elementares, somente como constituintes de compostos, a não ser o ouro (Au (s)) e a platina (Pt (s)).