NỀN TẢNG TÂM LÝ HỌC VÀ SINH LÝ HỌC CỦA CHỨC NĂNG CẢM GIÁC

Cơ thể con người có thể nhận biết được các kích thích hóa học, vật lý hay cơ học thông qua 5 giác quan : vị giác, khứu giác, thị giác, thính giác và xúc giác.. Các bộ phận thụ cảm này nằ

CHƯƠNG 2 NỀN TẢNG TÂM LÝ HỌC VÀ SINH LÝ HỌC CỦA

CHỨC NĂNG CẢM GIÁC

2.1 CÁC GIÁC QUAN VÀ CHỨC NĂNG TRONG ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN

Cảm giác mà con người nhận được là thông qua các cơ quan cảm giác Những tác động của các chất hóa học hay của một đại lượng vật lý lên các cơ quan cảm giác gọi là những kích thích Cơ thể con người có thể nhận biết được các kích thích hóa học, vật lý hay cơ học thông qua 5 giác quan : vị giác, khứu giác, thị giác, thính giác và xúc giác Kỹ thuật đánh giá cảm quan sử dụng các giác quan của con người như các công cụ phân tích Vì vậy, việc hiểu rõ cấu tạo

và cơ chế hoạt động của các cơ quan cảm giác là cơ sở của đánh giá cảm quan

2.1.1 Vị và vị giác

Vị giác là giác quan cho phép con người có cảm giác về vị Vị là một cảm giác hóa học được cảm nhận bởi các trung tâm cảm nhận vị đặc trưng Ở người, những trung tâm này tập trung chủ yếu trên bề mặt lưỡi, sau đó là vòm miệng và yết hầu, các cơ quan này chứa các bộ phận thụ cảm về vị Các bộ phận thụ cảm này nằm trên màng tế bào của một nhóm khoảng 30 đến 50 tế bào tạo thành cụm có cấu trúc hình cầu phân lớp gọi là chồi vị giác Các chồi vị giác có thời gian sống khoảng 7 – 10 ngày Trên lưỡi, các chồi vị giác được nằm trong các gai vị giác

Có 4 loại gai vị giác phân bố trên những phân khu riêng biệt trên lưỡi Gai hình nấm (fungiform papilla) phân bố chủ yếu ở phần đầu lưỡi Các gai hình nấm chứa khoảng vài trăm chồi vị giác Gai hình lá (foliate papilla) và gai hình sợi (filiform papilla) phân bố chủ yếu ở 2 bên mép lưỡi Gai hình đài (circumvallate papilla) có kích thước to nhất với số lượng rất ít, tập trung phía cuống lưỡi tạo thành hình chữ V Những gai này có thể chứa tới 1.000 chồi vị giác Các chồi vị giác cũng có trên phần vòm họng mềm ngay sau nơi kết thúc của phần vòm họng cứng, vốn là một vùng quan trọng nhưng thường không

được chú ý trong quá trình cảm nhận vị Phần gốc lưỡi và phần trên của cổ họng cũng nhạy cảm với vị

Ở người trưởng thành bình thường có khoảng 10.000 chồi vị giác, trẻ em

có ít hơn Người nào có độ nhạy cảm vị cao thì có nhiều chồi vị giác hơn.Từ trên 45 tuổi thì các chồi vị giác bị thoái hóa một cách nhanh chóng khiến cho khả năng cảm nhận vị kém đi

Hình 2.1 Cấu tạo của vị giác

Các trung tâm cảm nhận vị trên vị giác được kích thích khi tiếp xúc với các tác nhân kích thích có bản chất hóa học như các chất hòa tan hoặc các ion trong dung dịch Các kích thích này được hệ thống 4 cặp dây thần kinh khác nhau phân bố trên lưỡi truyền dẫn và khuyếch đại tín hiệu lên não tạo ra các cảm giác vị Có hàng trăm cảm giác vị khác nhau Tuy nhiên, có 4 vị được coi

là các vị cơ bản gồm : vị ngọt, vị mặn, vị chua và vị đắng Gần đây, người ta đề xuất bổ sung thêm vị cơ bản thứ năm là vị umami (hay vị bột ngọt, vị thịt) thường được biết đến ở các nước phương Đông Các vị cơ bản được tạo nên bởi các tác nhân kích thích khác nhau

- Vị ngọt : có nhiều chất tạo nên vị ngọt, phần lớn là các chất hữu cơ như đường, một số protein và một số hợp chất khác như các aldehit và xeton

- Vị mặn : vị mặn do các muối phân ly tạo ra Vị mặn của các muối khác nhau cũng khác nhau Các ion dương gây ra cảm giác mặn là chính, các ion âm vai trò yếu hơn

- Vị chua : vị chua do các axit tạo ra, cường độ cảm giác chua tỷ lệ với logarit nồng độ ion H+ Nồng độ ion này càng mạnh thì cảm giác chua càng nhiều

- Vị đắng : vị đắng gây ra bởi nhiều chất, hầu hết là các chất hữu cơ, trong

đó có các chất mạch dài chứa nitơ và các alcaloid (như cafein, quinin, strychnin, nicotin…) Vị đắng là vị nhạy cảm nhất trong các vị Ngưỡng kích thích vị đắng của quinin trung bình là 0,000008 mol/L Ngưỡng cảm nhận vị của các hợp chất đắng khác được so sánh tương đối với quinin (độ đắng của quinin được coi là 1)

- Vị umami : vị umami được tạo nên bởi các axit amin như axit glutamic hoặc các glutamate (như natri glutamate)

Theo các nghiên cứu trước đây, các vị cơ bản được cảm nhận ở các khu

vực khác nhau trên lưỡi (Hình 2.2) Vị ngọt được cảm nhận chủ yếu ở khu vực

đầu lưỡi (4), vị mặn được cảm nhận ở hai mép lưỡi phía đầu (3), vị chua ở hai mép lưỡi phía cuống lưỡi (2) và vị đắng được cảm nhận chủ yếu ở phần cuống lưỡi (1) Tuy nhiên, ngày nay có nhiều quan điểm bác bỏ sơ đồ vị giác trên, cho rằng bất kỳ vị nào trong số các vị cơ bản đều có thể được nhận biết trên một vùng bất kỳ của lưỡi

1- Cuống lưỡi : Vị đắng 2- Hai mép lưỡi phía cuống : vị chua 3- Hai mép lưỡi phía đầu : vị mặn 4- Đầu lưỡi : vị ngọt

Hình 2.2 Sơ đồ vị giác cổ điển

Ngoài các vị cơ bản, vị giác còn cảm nhận được nhiều cảm giác vị khác như vị chát, vị cay, vị the, vị tê, vị kim loại, vị béo… Mặc dù chỉ được hình thành từ tổ hợp khác nhau của các thành phần vị cơ bản, song cảm giác vị đóng một vai trò đặc biệt quan trọng trong đánh giá cảm quan thực phẩm Trong thực hành cảm quan, các câu hỏi về vị được đặt ra khá nhiều Cảm nhận vị còn giúp

cơ thể quyết định có tiêu dùng hay không các loại thực phẩm, loại trừ các thực phẩm ôi thiu, có vị lạ, độc hại cho cơ thể

2.1.2 Mùi và khứu giác

Khứu giác là giác quan cho phép cảm nhận mùi, hương Mùi là một cảm giác hóa học được tạo ra do sự tương tác giữa các phân tử mang mùi với các cơ quan thụ cảm khứu giác Các cơ quan thụ cảm khứu giác nằm trong mũi Ở vị trí rất cao trong khoang mũi có hai phần biểu mô thần kinh có diện tích khoảng

2 – 3 cm2 gọi là màng nhày khứu giác Màng nhày này có màu vàng – nâu, chứa các tiên mao chuyển động và các hạch tiết nước nhày đặc biệt Ở màng nhày khứu giác có 3 loại tế bào : tế bào thụ cảm, tế bào đỡ và tế bào thể đáy Tổ chức màng nhày thứ cấp là tập hợp các sợi axon của các cơ quan thụ cảm thần kinh,

từ đó hình thành nên chùm dây thần kinh khứu giác Trên mỗi cánh mũi cũng chứa đến vài triệ cơ quan thụ cảm và chúng được phủ đầy lông tơ mịn Chức

năng của các lông tơ này là tăng cường tối đa bề mặt tiếp xúc của các bộ phận thụ cảm với các tác nhân kích thích

Không giống các cơ quan thụ cảm về vị, các cơ quan thụ cảm về mùi là những tế bào thần kinh thật sự, nhưng chúng là những tế bào thần kinh « bất thường » vì chúng có khoảng thời gian sống giới hạn Các tế bào này chết và được thay thế trong khoảng 1 tháng Một tổn thương có thể xảy ra khi có một chấn động mạnh ở đầu làm đứt các sợi thần kinh khỏi các cơ quan thụ cảm khứu giác Tổn thương này đôi khi có thể tự khắc phục, nhưng thường thì không, khiến cho người bị tổn thương không còn chức năng cảm nhận mùi, gọi là chứng « mất khứu giác » Trong phân tích cảm quan, việc tuyển chọn thành viên hội đồng cần dựa trên các phép thử về khứu giác như phép thử nhận biết mùi

Cơ chế tác động của các phân tử mang mùi :

Các lông mao khứu giác tạo thành một mạng lưới hoàn chỉnh cho việc đón nhận các phân tử mang mùi khi chúng hòa tan trong dung dịch nhày Với số lượng đông đảo, các lông mao khứu giác làm tăng đáng kể bề mặt tiếp nhận của màng nhày khứu giác Ngoài ra, chúng còn dao động theo một chu trình không đồng bộ nên càng tăng mạnh được khả năng tiếp cận được với các phân tử mang mùi Các phân tử mang mùi sẽ được hấp thụ lên bề mặt lông mao, sau đó tiếp xúc với dịch nhày trên màng khứu giác Ở đây diễn ra sự tách các phân tử mùi ở pha khí vào pha lỏng của niêm dịch mũi Các tế bào thụ cảm trong màng nhày tiếp nhận và truyền dẫn tín hiệu đến các dây thần kinh khứu giác, rồi truyền thông tin lên não tạo nên cảm giác về mùi

Hình 2.3 Cơ quan khứu giác

Như vậy, chức năng của khứu giác chủ yếu là để phân tích các hợp chất mang mùi Đối tượng của quá trình phân tích này ngoài các hợp chất bay hơi từ thực phẩm còn là tất cả các phân tử bay hơi có mặt trong không khí Hầu hết các hợp chất vô cơ hay hữu cơ có trọng lượng từ 30 – 300 đvc đều là những chất mang mùi Trong quá trình nếm ngửi, khứu giác có thể nhận biết được các hợp chất mang mùi bằng đường ngửi trực tiếp từ mũi, nhưng cũng có thể cảm nhận các hợp chất này sau khi sản phẩm được đưa vào miệng qua đường sau mũi, còn gọi là “ngửi sau mũi” Vì vậy, trên thực tế nhiều khi người ta thường nhầm lẫn mùi trong miệng là vị mà thực chất khứu giác mới là cơ quan chịu trách nhiệm cảm nhận nó Ví dụ người ta thường nói « vị chanh » nhưng thực tế đây là mùi của các hợp chất terpen bốc lên từ trong miệng và xông lên khoang mũi theo hướng từ phía sau Có thể nói khứu giác vừa là hệ thống cảm giác ngoài, vừa là

hệ thống cảm giác trong Trong đánh giá cảm quan, hai cảm giác mùi và vị đôi khi được dùng chung để chỉ cảm giác mùi – vị

2.1.3 Hình ảnh và thị giác

Thị giác là giác quan cho phép xác định cảm giác về hỉnh ảnh : màu sắc, hình dạng và chuyển động Cảm giác về màu sắc nhận biết được là do tác động của chùm tia sáng lên mắt Đó là dòng photon với bản chất sóng và hạt, truyền

đi với vận tốc 3.108 m/s Tác nhân kích thích thị giác có bản chất vật lý (khác với tác nhân kích thích vị giác và khứu giác có bản chất hóa học) Mắt người nhìn thấy ánh sáng có bước sóng từ 380 – 740nm (còn gọi là phổ ánh sáng khả kiến) Ngoài giới hạn đó mắt không nhìn thấy được, đó là vùng tia cực tím với năng lượng cao ( < 380 nm) và vùng hồng ngoại với năng lượng thấp ( > 740 nm)

Mắt có cấu tạo cơ bản gồm 3 lớp màng, ngoài cùng là màng cứng gọi là củng mạc, giữa là màng trạch và trong cùng là võng mạc Võng mạc chứa các tế

bào cảm nhận, có 2 loại tế bào là tế bào hình nón và tế bào hình que (Hình 2.4)

Các tế bào này chứa các sắc tố nhạy cảm với ánh sáng Có 3 loại sắc tố: đỏ, xanh lục và xanh lam Các sắc tố này nằm trong các đĩa ở bên trong các tế bào cảm nhận Bởi vậy, ba màu đỏ, lục, lam được xem là các màu cơ bản vì chúng

là cơ sở cho sự nhìn của con người Tất cả các màu của phổ ánh sáng khả kiến,

từ tím tới đỏ, có thể được tạo ra bằng cách cộng hoặc trừ những kết hợp khác nhau của ba màu cơ bản này

Hình 2.4.

Hình 2.5 Cấu tạo của mắt và sự truyền ánh sáng

Quá trình cảm nhận ánh sáng như sau : Ánh sáng đưa vào trước mắt tại giác mạc Sau giác mạc có một chất lỏng trong suốt được gọi là thủy dịch Thấu kính được đặt sau thủy dịch Hình dạng và chỉ số khúc xạ của nó được điều khiển bởi cơ mi Thấu kính hội tụ ánh sáng hoàn toàn, bắt đầu từ giác mạc, lên trên võng mạc Giữa thấu kính và võng mạc là buồng thủy tinh thể, chứa đầy chất gel trong suốt gọi là thủy tinh thể Trung tâm của ảnh thị giác được hội tụ trên võng mạc tới hố mắt, là nơi độ chính xác thị giác là cao nhất Võng mạc chứa các tệ bào nhạy sáng và một vài lớp tế bào thần kinh Tại đây, ánh sáng được hấp thu bởi các sắc tố quang trong tế bào võng mạc, các tế bào thần kinh tạo ra xung nhịp liên quan tới ảnh thị giác đi qua mắt và truyền tới não trên vùng thần kinh thị giác

Màu của sản phẩm là sự bức xạ ánh sáng chiếu vào nó Mắt người rất nhạy, có thể phân biệt được những chùm tia có bước sóng khác nhau rất ít Điều đặc biệt là mắt nhận được màu không chỉ phụ thuộc vào thành phần phổ của chùm tia sáng mà còn phụ thuộc vào nguồn gốc và môi trường truyền qua của chùm ánh sáng ấy Đây là tính ưu việt của mắt so với các thiết bị đo bước sóng Khi nghiên cứu đánh giá cảm quan, cần đặt sản phẩm trong môi trường đồng nhất (nền màu trắng)

Trong 5 giác quan của con người, thị giác là một giác quan đặc biệt, bởi

vì các đặc tính sau :

- Thị giác là nguồn cung cấp thông tin chính cho con người từ thế giới bên ngoài (riêng thị giác chiếm 40% lượng thông tin)

- Thị giác tham gia vào hầu hết các hoạt động sống của con người

- Thị giác là giác quan được sử dụng đầu tiên khi con người tiếp xúc với mọi vật

- Thị giác đưa ra ngay những so sánh về các đối tượng khi chúng được đưa

ra cùng lúc với số lượng không quá lớn

Cũng chính vì vậy, đôi khi người ta quá tin tưởng vào những thông tin do thị giác mang lại Do đó, trong thực hành đánh giá cảm quan, điều cần lưu ý là việc trình bày mẫu cho người thử cần tránh sự khác nhau về hình dạng, màu sắc nếu không muốn người thử bị ảnh hưởng bởi vẻ bề ngoài của sản phẩm Thông thường, người ta hay làm biến đổi thông tin thị giác khi nó làm ảnh hưởng đến kết quả của quá trình đánh giá bằng cách sử dụng đèn màu để làm nhiễu thông tin về màu của sản phẩm, dùng các dụng cụ đựng sản phẩm tối màu hoặc thậm chí bịt mắt người thử

2.1.4 Âm thanh và thính giác

Thính giác là giác quan cho phép cảm nhận âm thanh bằng cách phát hiện

và tiếp nhận những dao động của sóng âm Sóng âm được tiếp nhận ở tai con người, cụ thể là trên màng nhĩ có diện tích khoảng 55 mm2 Những kích thích

âm thanh là nguồn sóng áp suất truyền thẳng trong môi trường đàn hồi và đồng nhất (như không khí, nước) Con người có thể tiếp nhận âm ở tần số từ 20 –

20000 Hz Ngoài giới hạn đó, nếu tần số f < 20 Hz gọi là hạ âm, f > 20000 Hz gọi là sóng âm cao, siêu âm Trong không khí, ở nhiệt độ và áp suất thường, tốc

độ truyền âm là 332 m/s Các sóng âm này tác động lên tai người và được đặc trưng bởi tần số và biên độ

Hệ thống thính giác bao gồm 3 phần : tai ngoài, tai giữa và tai trong

- Tai ngoài : gồm vành tai và ống dẫn để định vị nguồn gốc âm thanh, hướng âm thanh và tách âm thanh này với âm thanh khác Vành tai có nhiệm vụ nhận và hứng âm thanh vào ống tai Ống tai là ống thính giác bên ngoài, nó kéo dài đến màng nhĩ Phía ngoài ống tai có chứa các sợi lông nhỏ, có tác dụng ngăn bụi và đẩy ráy tai và da bong ra cửa tai Ống tai có chức năng cộng hưởng âm thanh và dẫn âm thanh tới màng nhĩ

- Tai giữa : tai giữa là phần giới hạn từ màng nhĩ đến cửa sổ bầu dục Tai giữa là ống hình trụ có đường kích 1 cm, dài 4 – 5 cm, trong đó có 3 xương nhỏ : một xương búa nối với màng nhĩ và xương đe nối với cửa sổ bầu dục qua xương bàn đạp Hệ thống này cho phép năng lượng âm học truyền từ màng nhĩ tới cửa sổ bầu dục, chuyển đổi năng lượng âm học từ màng nhĩ thành năng lượng cơ học trong chuỗi xương nhỏ và tăng áp suất

âm thanh

- Tai trong : « ốc tai » là phần cơ bản nhận và truyền thông tin lên não Nó

là một ống màng cuộn hình ốc, chứa dịch Ốc tai còn có các tế bào lông thụ cảm âm thanh nằm trên màng đáy của ốc tai Kích thích âm thanh truyền từ cửa sổ bầu dục đi vào ốc tai làm rung động dịch trong ốc tai, các tế bào lông trên màng đáy chuyển động tạo nên tín hiệu điện Dây thần kinh thính giác mang những tín hiệu điện này tới não, tạo nên cảm giác âm thanh