人体舌头摩擦学：从生理机制到应用前景

人体舌头摩擦学：从生理机制到应用前景

人体舌头摩擦学是一门研究舌头与其他物体（如食物、口腔器械等）之间摩擦行为的科学。它不仅揭示了舌头在咀嚼、吞咽和品尝食物过程中的摩擦机制，还探讨了摩擦力对味觉体验的影响。本文将带你深入了解这一有趣的科学领域，并探讨其在食品加工、仿生制造、口腔护理和医学等领域的应用前景。

舌头作为我们人体的重要器官之一，其咀嚼和吞咽等生理功能由我们的脑神经进行控制。在这些生理过程中，舌头与食物之间的摩擦可推动进食过程，这些摩擦主要包括舌头和上颚的摩擦，食物颗粒和口腔表面的摩擦，食物颗粒在口腔内部的粘附[1]是摩擦学的一个研究分支，侧重于研究舌头与其他物体（如食物、口腔器械等）之间的摩擦行为。

图 1 舌头神经分布图

图 2 人体舌头结构图

我们的舌头在品尝食物的同时也会反馈食物的味道。感觉食物味道的味蕾按照酸、甜、苦、辣分布在舌头的各个区域，其实舌头上的味蕾可以感觉到各种味道，只是具有不同的敏感度罢了。例如，有些味蕾对甜味的敏感度比较大，这些味蕾主要分布在舌头的前部；有些味蕾对苦味的敏感度比较大，这些味蕾主要分布在舌头的后部；分布在舌头两侧前半部的味蕾对咸味非常敏感[2]。此外，唾液在味觉产生过程中起着必不可少的作用[3]，唾液不仅能够溶解食物中的味觉物质，使其更容易与味觉受体结合，还能润滑舌头表面，减少摩擦，增强味觉体验。

图 3 味蕾分布图

我们在品尝美食的时候，“味道”的传递会受到舌头与食物摩擦的影响。摩擦力的大小会让人产生不同的感受。比如在舌头上摩擦力较小的牛乳，当牛乳中脂肪的质量分数大于1%时，摩擦表面脂肪颗粒聚集形成脂肪球，导致界面摩擦系数降低，增强的油脂感 [1]让我们在喝的时候感到柔滑。此外，巧克力在口中融化时其丰富的可可脂会使巧克力与舌头间的摩擦减小。糖果中也因含有某种类型的脂肪让人们在吃糖果时感到顺滑。当舌头与食物之间摩擦力过大时，也会影响我们的味觉体验，过硬或过干的食物可能会导致舌头的不适和味觉的减弱，比如当人们吃饼干和肉干的时候，舌头就会感受到强烈的粗糙感，这是因为饼干（或肉干）与舌头的摩擦较大，从而带给人们粗糙的感觉。

人体舌头摩擦学在多个领域具有广阔的应用前景：(1)食品加工领域。摩擦学通过模拟食物在口腔内的加工过程和食物被舌头挤压至口腔表面时的润滑行为来客观表征食物在口腔加工中的感官属性[4]；(2)仿生制造领域。根据界面化学作用对口腔摩擦的影响，制备含有粘蛋白的高分子水凝胶，当其与单宁酸相互作用时摩擦力升高，很好地模拟了口腔舌头发涩过程[5]；(3)口腔护理产品领域。根据舌头摩擦学设计口腔护理舌头清洁器[6]、清洁液、漱口水等；(4)医学领域。根据舌头摩擦学制造出人工舌头，并将其用于手术和康复过程。

图 4《science》人造舌头