Když se zmíní těžká voda, snad každému vytane na mysl jaderný reaktor, ve kterém se využívá jako moderátor štěpné reakce. Díky tomu dostala punc zdánlivě nebezpečné chemikálie, snad i termonukleárně obohacené a určitě radioaktivní. Nic z toho není pravda. Těžká voda se ve skutečnosti svými fyzikálními a chemickými vlastnostmi od lehké „normální“ vody moc neliší.
V molekulách těžké vody jsou oba atomy vodíku nahrazeny jeho stabilním isotopem – deuteriem. Deuterium obsahuje oproti běžnému vodíku ve svém jádře kromě protonu i neutron. Právě díky tomu pohlcuje méně neutronů než běžná „lehká“ voda a je proto vhodnějším moderátorem štěpných reakcí. Protože atom deuteria obsahuje dvakrát více nukleonů, než atom lehkého vodíku, má těžká voda asi o 10 % vyšší hustotu, z čehož také pramení její název. V ostatních fyzikálně-chemických vlastnostech jsou si obě sloučeniny velmi podobné. Náhrada vodíku za deuterium také zvyšuje pevnost vodíkových vazeb mezi molekulami a mírně tak zvedá teplotu varu a teplotu tání. Těžká voda se vaří zhruba při 101 °C a tuhne v led při 3,8 °C. Přestože jsou si tak podobné, nelze v našem jídelníčku běžnou vodu tou těžkou nahradit. Samozřejmě je to kvůli tomu, že vyšší podíl zastoupení deuteria je pro organismus fatální. Ale mnohem zajímavější je, že by nám asi v běžných pokrmech ani nechutnala.
První zmínky o chuti těžké vody najdeme krátce po jejím objevení ve třicátých letech minulého století. Ačkoli vysoký podíl deuterace v celkovém obsahu vody vede k úmrtí organismu, těžká voda je v nízkých koncentracích pro organismus zcela neškodná. V přírodě je dokonce 1 z každých 6400 atomů vodíku přítomný ve formě deuteria a tzv. „dvakrát značená voda“ – voda obsahující kromě deuteria ještě izotopicky značený kyslík – se využívá při klinických studiích. Nic tedy nestálo v cestě poodhalení chuti těžké vody.
První výzkumy z třicátých let označily těžkou vodu za chuťově nerozpoznatelnou od destilované vody a uzavřely tak slibnou kapitolu jejího výzkumu. Až nedávná spolupráce vědců z českých a izraelských pracovišť prokázala, že oxid deuteria – jak se v řeči chemiků těžká voda nazývá – má jemně nasládlou chuť.
Prvním krokem výzkumu byla samozřejmě purifikace vzorků těžké vody, protože organické nečistoty by mohly značně zkreslit výsledky. Čistota vody byla ověřena pomocí moderních chromatografických a spektrometrických technik. Následně byly prováděny slepé testy, ve kterých účastníci výzkumu rozpoznávali vzorek těžké vody. V jednom kole pouze podle vůně, následně podle chuti (s kolíčkem na nose) a poté podle chuti s volným nosem. Právě v testu s volným nosem byli respondenti nejúspěšnější a 22 z 28 správně označili rozdílně chutnající vzorek. Naopak pouze podle čichu správně odhadlo těžkou vodu pouhých 9 z 25 účastníků a pouze podle její chuti 14 z 26 subjektů. Z výsledků vyplývá, že lidé rozpoznávají těžkou vodu právě na základě její chuti.
Ale jaké chuti? Vědci následně zkoumali efekt stupně deuterace vody na výslednou chuť vzorku a podle očekávání zvyšující obsah těžké vody zvyšoval i sladkou chuť. Těžká voda také zvyšovala sladkost běžných sladidel.
Vědci následně nabídli vzorky těžké vody i myším, ty je ale nevyhledávaly. Proč lidé označili těžkou vodu za mírně sladkou, ale myši nikoli? Za schopnost cítit sladkou chuť je nejčastěji zodpovědný receptor TAS1R2/TAS1R3, který je pomocí těžké vody aktivovány, je ale inertní vůči vodě lehké. Tato hypotéza byla následně ověřena pomocí inhibice těchto receptorů. Subjekty dostaly k ochutnání čistou těžkou vodu a její směs s inhibitorem těchto receptorů. 18 z 25 panelistů označilo vzorek čisté těžké vody za sladší než její směs s inhibitorem receptoru.
Těžká voda se sladidlem nestane, stejně tak nebudeme přidáváním kyanidu imitovat chuť mandlí. Ale díky této studii jsme zase blíž k pochopení úžasných tajů světa kolem nás.
Zdroj: Redakční článek CZECHSIGHT
Foto: Izzy Gibson, Unsplash
Více z chemie na CZECHSIGHT:
Zuzana Osifová
Michaela Novotná
Vstup do diskuze