[실험 보고서] 미각 인지 실험

1. 실험 목적

- 미각 실험을 통해 맛의 감각 인지 메커니즘을 이해한다.
- PTC 미맹의 개념 및 원인에 대해 이해한다.
- PTC 용액을 이용하여 미각 역치를 측정한다.

2. 실험원리

1) 맛 인지 메커니즘
인간은 타액과 혼합된 액체 상태의 음식물을 자극으로 인지한다. 맛은 혀 유두에 분포한 맛 수용기인 미뢰(taste bud)에 의해 감지된다. 미각의 전달 경로는 다음과 같다. 음식 섭취 시 귀밑샘, 턱밑샘, 혀밑샘 등에서 분비된 침이 음식과 혼합된다. 이 화학 물질이 혀 유두에 도달하면 미뢰가 이를 감지하고, 신호가 미각 신경을 통해 대뇌피질로 전달된다. 대뇌가 이를 인식함으로써 맛을 느끼게 된다. 과거에는 미각 수용 세포가 단맛, 짠맛, 신맛, 쓴맛의 4가지 기본 맛을 인식한다고 여겨졌으나, 현재는 감칠맛이 추가된 것으로 알려져 있다.

2) 혀의 구조와 기능
혀는 유두라는 구조로 구성되어 있으며, 유두는 미뢰가 분포하여 미각을 수용하는 기능을 담당한다. 유두의 종류에는 성곽유두(유곽유두), 잎새유두(엽상유두), 버섯유두(용상유두), 실유두(사상유두)가 있다.
성곽유두는 혀 후방부의 역 V자 형태로 위치하며, 크기가 가장 큰 유두이다. 잎새유두는 혀의 측면에 존재한다. 버섯유두는 실유두 다음으로 많은 유두로, 육안으로는 혀 가장자리와 끝에서 분홍색 점으로 관찰된다. 실유두는 미뢰를 포함하지 않아 맛을 감지하지 못하며, 유두 중 가장 많이 분포한다.

3) 미뢰(맛봉오리)
미뢰는 맛을 감지하는 세포들이 모여 있는 구조로, 맛봉오리라고도 불린다. 미뢰는 침에 용해된 음식물과 접촉할 때 맛을 인지할 수 있다. 약 30일의 주기로 재생되며, 형태와 기능이 다른 세 가지 세포로 구성되어 있다.
이 세포들은 기저세포(Basal cell), 지지세포(Supporting cell), 미각세포(Taste cell)로 구분되며, 미각신경과 연결되어 맛 신호를 전달하는 역할을 한다.

4) 미맹
미맹은 미각 신호의 전달에 장애가 생긴 상태로, 혀의 미뢰에서 대뇌의 미각 중추까지의 전달 경로에 문제가 있을 때 발생한다. 미맹 환자는 일반인과 다르게 맛을 느끼거나, 전혀 느끼지 못한다.
미맹의 원인은 다양하다. 첫째, 침 분비 감소로 인해 미뢰의 맛 감지 기능이 저하될 수 있다. 둘째, 방사선 치료로 인한 감각 신경 손상이나 편도 절제술과 같은 수술로 신경이 손상되어 미각 신호 전달이 어려워질 수 있다. 셋째, 항생제, 고혈압약, 이뇨제, 항우울제 등 특정 약물을 장기간 다량 복용할 경우 미각 신호 전달 경로에 문제가 생길 수 있다. 또한, 구강건조증과 후각 장애도 미각 신호 전달에 영향을 미치는 주요 요인이다.
미맹의 치료는 원인에 따라 달라진다. 방사선 치료로 인한 점막 손상이나 구강건조증은 인공침, 침 분비 자극제, 국소 항염증제를 사용하여 개선할 수 있다. 후각 장애가 동반된 경우 코 질환 치료를 병행하며, 구강 내 감염이나 염증이 있는 경우에는 점막 질환 치료를 통해 미맹을 완화할 수 있다.

5) PTC(phenylthiocarbamide) 미각 유전
PTC 미맹은 특정 쓴맛 화합물인 0.13% PTC(페닐티오카바마이드) 용액에 대해 쓴맛을 느끼지 못하는 상태로, 다른 맛 감각에는 이상이 없다. 이 현상의 원인은 맛 수용체 유전자인 TAS2R38의 변이에 있다.
PTC 미맹은 7번 상염색체의 유전에 의해 나타나며, PTC 용액의 쓴맛을 느끼는 유전자(T)는 우성 형질이고, 쓴맛을 느끼지 못하는 미맹 유전자(t)는 열성 형질이다. 이에 따라, TT 또는 Tt 유전형을 가진 사람은 쓴맛을 느끼지만, tt 유전형을 가진 사람은 PTC의 쓴맛을 감지하지 못한다.

3. 실험 재료 및 기기

1. 실험 재료
PTC 용액(6가지 농도), 증류수, 면봉, 생수
2. 실험 기기
eppen tube

4. 실험 방법

➀ 다양한 농도의 PTC 용액을 준비한다.
➁ 각 용액의 농도가 보이지 않도록 가린 후, 여러 농도의 PTC 용액을 실험 테이블 위에 무작위로 배치한다.
➂ 면봉에 PTC 용액을 적셔 혀에 대어 맛을 보면서 용액의 맛과 맛의 정도를 다른 용액과 비교해 가면서 기록한다.(다음 농도를 맛보기 전에, 물로 입을 헹구고 3분을 기다려 미각이 회복되도록 한다.)
➃ 용액을 맛본 후, 쓴 맛의 강도에 따라 순서를 기록한다.
➄ 미각 역치 농도값을 알아보고, 전체 실험자에 대해 미맹 여부를 조사한다.(0.13%에서 쓴맛을 느끼지 못하면 미맹으로 판정한다.)

5. 실험 결과 및 고찰

1) 실험 결과
5번 용액을 제외하고는 대부분 쓴맛을 감지하지 못했으나, 상대적 강도는 다음과 같이 나타났다. 전체 실험자의 미각/미맹 비율은 3/28로 확인되었다. 따라서 전체실험자 중 미맹은 10.7%이다.

PTC 용액의 농도를 0%는 2번, 0.08%는 1번, 0.016%는 3번으로, 0.032%는 4번, 0.065%는 6번, 0.13%는 5번으로 예측하였다. 답은 4번과 6번이 바뀐 것을 제외하고는 같았다. 맛을 느끼기 시작한 농도는 0.016%로 미각 역치 농도는 0.016%이다.

2) 고찰
본 실험은 맛 인지 메커니즘, 미뢰, 미맹에 대한 이해를 바탕으로, PTC 미각 유전 원리에 기반한 미각 인지 실험을 수행하였다.
미각 인지 실험은 방법이 간단하며, 특별히 주의해야 할 사항은 없었으나 실험의 정확성을 위해 다음 절차를 필수적으로 준수하였다. 맛을 본 후 물로 입을 헹구고 3분 뒤에 다음 농도를 시도해야 하며, PTC 용액은 무해하더라도 삼키지 않는 것이 권장된다. 또한, 면봉이 용액을 완전히 흡수해 맛을 느끼지 못할 가능성을 고려하여, 약간 빨아서 맛을 보는 것이 허용되었다.
실험 결과, 개인의 미각 역치 농도는 0.016%로 확인되었다. 전체 실험자의 미각/미맹 비율은 3/28로, 약 10.7%가 미맹으로 나타났다. 이는 1/27(약 3.7%)의 미맹 비율을 보인 다른 반의 결과와 비교했을 때 상대적으로 높은 수치였다.
본 실험은 절차와 원리가 단순하며, 성공과 실패를 명확히 구분할 필요가 없어 수행이 용이하였다. 그러나 실험의 정확성을 위해 단계별 규칙을 철저히 준수해야 하며, 간단한 실험이라도 주의사항을 지키지 않으면 정확한 결과를 얻을 수 없다는 점을 유의해야 한다.