Geschmacksver(w)irrung

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Der Geschmackssinn kann sich täuschen – zumindest, wenn afrikanischen Wunderbeeren im Spiel sind oder Forscher in ihre Trickkiste greifen. Dann schmecken saure Speisen plötzlich süß, Bitteres nicht mehr herb und fade Suppen werden salzig.

Wissenschaftliche Betreuung: Hanns Hatt

Veröffentlicht: 28.02.2012

Das Wichtigste in Kürze
  • Die fünf Geschmacksrichtungen süß, salzig, sauer, bitter und umami prüfen die Nahrungsqualität.
  • Eingangspforte für die gustatorische Information sind die Geschmacksrezeptoren auf der Zunge.
  • Forscher wollen diese Sinneszellen durch geeignete Substanzen blockieren oder empfänglicher machen. So kommt im Gehirn eine falsche Botschaft an: Bitteres wird beispielsweise ausgeblendet, Fades schmeckt viel salziger .
  • Wissenschaftler nutzen die molekularen Geschmacksverdreher, um den gustatorischen Sinn besser zu erforschen.
  • Auch für Pharma- und Nahrungsindustrie sind sie von Interesse, etwa um bittere Medikamente gefälliger zu machen und Fertignahrung aufzupeppen. Kritiker warnen, dass dadurch natürliche Schutzmechanismen ausgeschaltet werden könnten.
Fett ist kein Geschmack

Im Jahr 2011 entdeckten Wolfgang Meyerhof und seine Mitarbeiter vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung in Potsdam einen weiteren Rezeptor auf der Zunge. Er detektiert langkettige Fettsäuren, die für den typischen Fettgeschmack verantwortlich zeichnen. Viele Medien berichteten daraufhin, die Forscher hätten einen sechsten Geschmacksrezeptor entdeckt. Genau das ist aber nicht korrekt, wie der Biochemiker betont. Es handelt sich nicht um einen Geschmacksdetektor im wissenschaftlichen Sinne. Das macht auch die Studie deutlich: Damit im Gehirn die Botschaft “fettig” ankommt, bedarf es zusätzlich der passenden Textur des Moleküls. Befinden sich die Fettsäuren dagegen in einer wässrigen Lösung, erkennt sie das Denkorgan nicht. Anders als bei dem Geschmack süß oder salzig braucht das Gehirn für die Wahrnehmung von “fettig” also noch weitere Hinweise. Dennoch unterstreicht der Fettrezeptor die wichtige Rolle der Zunge beim Prüfen der Nahrungsqualität.

Rezeptor

Rezeptor/-/receptor

Signalempfänger in der Zellmembran. Chemisch gesehen ein Protein, das dafür verantwortlich ist, dass eine Zelle ein externes Signal mit einer bestimmten Reaktion beantwortet. Das externe Signal kann beispielsweise ein chemischer Botenstoff (Transmitter) sein, den eine aktivierte Nervenzelle in den synaptischen Spalt entlässt. Ein Rezeptor in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennt das Signal und sorgt dafür, dass diese Zelle ebenfalls aktiviert wird. Rezeptoren sind sowohl spezifisch für die Signalsubstanzen, auf die sie reagieren, als auch in Bezug auf die Antwortprozesse, die sie auslösen.

Geschmack

Geschmack/-/flavor

Der Sinneseindruck, den wir als „Geschmack“ bezeichnen, ergibt sich aus dem Zusammenspiel zwischen Geruchs– und Geschmackssinn. Sinnesphysiologisch ist „Geschmack“ jedoch auf den Eindruck begrenzt, den uns die Geschmacksrezeptoren auf der Zunge und in den umgebenden Schleimhäuten zuführen. Aktuell geht man davon aus, dass es fünf verschiedene Sorten von Geschmacksrezeptoren gibt, die auf die Geschmacksqualitäten süß, sauer, salzig, bitter und umami spezialisiert sind. 2005 haben Wissenschaftler zudem einen möglichen Geschmacksrezeptor für Fett identifiziert.

Wahrnehmung

Wahrnehmung/Perceptio/perception

Der Begriff beschreibt den komplexen Prozess der Informationsgewinnung und –verarbeitung von Reizen aus der Umwelt sowie von inneren Zuständen eines Lebewesens. Das Gehirn kombiniert die Informationen, die teils bewusst und teils unbewusst wahrgenommen werden, zu einem subjektiv sinnvollen Gesamteindruck. Wenn die Daten, die es von den Sinnesorganen erhält, hierfür nicht ausreichen, ergänzt es diese mit Erfahrungswerten. Dies kann zu Fehlinterpretationen führen und erklärt, warum wir optischen Täuschungen erliegen oder auf Zaubertricks hereinfallen.

Von der Zunge ins Gehirn

Gelangt eine Speise in unseren Mund, werden Aspekte des jeweiligen Geschmacks wie süß, sauer oder salzig über die Rezeptoren in den Geschmacksknospen wahrgenommen. Die Rezeptorzellen haben jeweils Synapsen ausgebildet, die an den Enden der Axone von Nervenzellen angedockt sind. Diese Axone sind in drei Hirnnerven gebündelt und reichen bis in den Hirnstamm. Die Informationen der vorderen zwei Drittel der Zunge sowie des Gaumens werden über Axone weitergeleitet, die im VII. Hirnnerv, dem Nervus facialis, zusammenkommen. Die Informationen aus dem hinteren Drittel der Zunge reichen über den Nervus glossopharygeus, dem IX. Hirnnerv, zum Hirnstamm. Auch der Zungengrund ganz hinten sowie der Kehldeckel leiten Geschmacksinformationen weiter, sie nutzen den X. Hirnnerv, den Nervus vagus.

Alle drei Hirnnerven reichen in die Medulla im Hirnstamm, genauer im Nucleus gustatorius. Von hier werden die Informationen weitergeleitet, bis in einen Bereich des Thalamus, den man Nucleus ventralis posteromedialis oder VPM-Kern nennt. Dessen Axone projizieren in den primären gustatorischen Cortex, der in der Inselrinde, aber auch an der unteren Oberfläche des Scheitellappens liegt. Hier wird der Geschmack letztlich bewusst wahrgenommen. Dabei wird er auch von anderen Sinneseindrücken wie Geruch oder Farbe beeinflusst.

Rezeptor

Rezeptor/-/receptor

Signalempfänger in der Zellmembran. Chemisch gesehen ein Protein, das dafür verantwortlich ist, dass eine Zelle ein externes Signal mit einer bestimmten Reaktion beantwortet. Das externe Signal kann beispielsweise ein chemischer Botenstoff (Transmitter) sein, den eine aktivierte Nervenzelle in den synaptischen Spalt entlässt. Ein Rezeptor in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennt das Signal und sorgt dafür, dass diese Zelle ebenfalls aktiviert wird. Rezeptoren sind sowohl spezifisch für die Signalsubstanzen, auf die sie reagieren, als auch in Bezug auf die Antwortprozesse, die sie auslösen.

Synapse

Synapse/-/synapse

Eine Synapse ist eine Verbindung zwischen zwei Neuronen und dient deren Kommunikation. Sie besteht aus einem präsynaptischen Bereich – dem Endknöpfchen des Senderneurons – und einem postsynaptischen Bereich – dem Bereich des Empfängerneurons mit seinen Rezeptoren. Dazwischen liegt der sogenannte synaptische Spalt.

Axon

Axon/-/axon

Das Axon ist der Fortsatz der Nervenzelle, der für die Weiterleitung eines Nervenimpulses zur nächsten Zelle zuständig ist. Ein Axon kann sich vielfach verzweigen, und so eine Vielzahl nachgeschalteter Nervenzellen erreichen. Seine Länge kann mehr als einen Meter betragen. Das Axon endet in einer oder mehreren Synapse(n).

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Hirnnerv

Hirnnerv/-/cranial nerve

Eine Gruppe von 12 paarigen Nerven, die direkt am Gehirn entspringen, meist am Hirnstamm. Sie werden mit römischen Ziffern (I – XII) nummeriert. Der erste und der zweite Hirnnerv (Riech– und Sehnerv) sind im eigentlichen Sinn keine Nerven sondern Teile des Gehirns.

Hirnstamm

Hirnstamm/Truncus cerebri/brainstem

Der „Stamm“ des Gehirns, an dem alle anderen Gehirnstrukturen sozusagen „aufgehängt“ sind. Er umfasst – von unten nach oben – die Medulla oblongata, die Pons und das Mesencephalon. Nach unten geht er in das Rückenmark über.

Nucleus

Nucleus/Nucleus/nucleus

Nucleus, Plural Nuclei, bezeichnet zweierlei: Zum einen den Kern einer Zelle, den Zellkern. Zum zweiten eine Ansammlung von Zellkörpern im Gehirn.

Parietallappen

Parietallappen/Lobus parietalis/parietal lobe

Wird auch Scheitellappen genannt und ist einer der vier großen Lappen der Großhirnrinde. Er liegt hinter dem Frontal– und oberhalb des Occipitallappens. In seinem vorderen Bereich finden somatosensorische Prozesse statt, im hinteren werden sensorische Informationen integriert, wodurch eine Handhabung von Objekten und die Orientierung im Raum ermöglicht werden.

Geschmack

Geschmack/-/flavor

Der Sinneseindruck, den wir als „Geschmack“ bezeichnen, ergibt sich aus dem Zusammenspiel zwischen Geruchs– und Geschmackssinn. Sinnesphysiologisch ist „Geschmack“ jedoch auf den Eindruck begrenzt, den uns die Geschmacksrezeptoren auf der Zunge und in den umgebenden Schleimhäuten zuführen. Aktuell geht man davon aus, dass es fünf verschiedene Sorten von Geschmacksrezeptoren gibt, die auf die Geschmacksqualitäten süß, sauer, salzig, bitter und umami spezialisiert sind. 2005 haben Wissenschaftler zudem einen möglichen Geschmacksrezeptor für Fett identifiziert.

Die fünfjährige Jana brüllt wie am Spieß. Sie dreht den Kopf weg und presst die Lippen zusammen, nur um gleich darauf wieder in ein herzerweichendes Schluchzen auszubrechen. So geht das schon seit Tagen. Die Mutter ist ratlos. Ihr kleines Mädchen leidet an einer Lungenentzündung und benötigt dringend Antibiotika. Doch sobald sie sich nur mit Medizin und Löffel nähert, geht das Theater los – keine Chance, Jana den heilenden, aber bitteren Saft einzuflößen.

Was für Janas Mutter ein nervenaufreibendes Ärgernis ist, entspricht letztlich nur dem genetischen Programm des Mädchens. Schon Babys sind geschmacklich genau gepolt: Von süßlicher Muttermilch verlangen sie schmatzend mehr, erwischen sie dagegen Bitteres, spucken sie es sofort wieder aus. Das ergibt Sinn, denn tatsächlich hilft der Geschmack, die Nahrungsqualität zu überprüfen, bevor sie in den Verdauungstrakt gelangt.

Fünf verschiedene gustatorische Noten reichen für diesen ersten Schnelltest: süß, salzig und umami (von japanisch “umai” für “herzhaft, wohlschmeckend”) signalisieren Kohlenhydrate, Mineralstoffe und Proteine, also lebenswichtige Nahrungsbestandteile. Sie regen außerdem den Appetit an. Sauer und bitter dagegen gelten als Warnsignale: Ausspucken – die Speise könnte unbekömmlich oder gar giftig sein!

Dieses archaische Testprogramm war für unsere Jäger– und Sammlervorfahren wahrscheinlich äußerst nützlich. Im modernen Alltag aber steht es einer gesunden Ernährung mitunter im Weg. Durch ein Zuviel an nahrhaften Speisen drohen Übergewicht, Diabetes und Herzkreislauferkrankungen. Übermäßiger Salzgenuss trägt bei einigen Menschen eine Mitschuld am Bluthochdruck. Wer dagegen Bitteres verabscheut, wird möglicherweise gesundes Gemüse wie Chicorré oder Rosenkohl auf den Tellerrand schieben. Und auch Heilmittel, egal ob Naturstoff oder Pharmaprodukt, haben oftmals einen galligen Beigeschmack.

Eingangspforten des Geschmacks

Wissenschaftler wie das Team um den Biochemiker Wolfgang Meyerhof vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung (DifE) in Potsdam tüfteln daher an molekularbiologischen Tricks, um den Geschmackssinn an der Nase herumzuführen. Mit speziellen Substanzen wollen sie die Sinneszellen der Zunge manipulieren – und damit, welche gustatorische Information im Gehirn ankommt.

Über die gesamte Zunge verteilt finden sich so genannte Geschmackspapillen, kleine warzenförmige Knubbel. Sie beherbergen die Geschmacksknospen, in denen wiederum bis zu 150 Rezeptorzellen für alle fünf gustatorischen Qualitäten sitzen. Dockt nun beispielsweise ein Süßstoff an seinen Empfänger an, wird die Sinneszelle aktiv und setzt chemische Botenstoffe frei. Die Meldung “süß” gelangt zu den sensorischen Nervenzellen der Geschmacksbahn und letztlich ins Gehirn, das sie verarbeitet und auswertet. Hierbei spielt der gustatorische Cortex eine wichtige Rolle, ein Bereich der Inselrinde. Zusammen mit weiteren Informationen zu Geruch, Aussehen und auch Konsistenz der jeweiligen Speise ergibt sich so im Gehirn letztlich der Geschmack. (siehe Info-​Box)

Die Geschmacksrezeptoren sind eine wichtige Eingangsstelle für diesen Prozess. Blockiert man einen Typus, wird das Gehirn regelrecht blind für die jeweilige Note. Vorbild ist dabei übrigens Mutter Natur. Denn auch einige Pflanzenstoffe sind in der Lage, die Geschmacksempfindung zu verdrehen und etwa Bitternoten auszublenden.

Besonders trickreich verwirrt die afrikanische Wunderbeere Richadella dulcifica den gustatorischen Sinn: Selbst eher fade, lässt sie Saures süß schmecken. Verantwortlich für die Konfusion ist ein Wirkstoff mit dem treffenden Namen Miraculin. Das Glykoprotein heftet sich an den Süßrezeptor, löst aber keine Reaktion aus – zumindest nicht bei neutralem pH-​Wert, wie japanische Forscher der University of Tokyo im Oktober 2011 berichteten. Isst man aber anschließend eine saure Speise, verschiebt sich das Milieu im Mund in den sauren Bereich – und Miraculin nimmt eine neue Form an. Als Folge knipst es den Süßrezeptor an, die nachgeschalteten Neuronen feuern und im Gehirn landet die Nachricht “intensiv süß” – obwohl man gerade zum Beispiel in eine Zitrone gebissen hat.

Nase

Nase/Nasus/nose

Das Riechorgan von Wirbeltieren. In der Nasenhöhle wird die Luft durch Flimmerhärchen gereinigt, im oberen Bereich liegt das Riechepithel, mit dem Gerüche aufgenommen werden.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Gustatorischer Cortex

Gustatorischer Cortex/-/gustatory cortex

Hier bearbeitet das Gehirn Informationen, die von den Geschmacksrezeptoren ausgehen. Werden letztere stimuliert, so geben die Sinneszellen in den Geschmacksknospen über verschiedene Zwischenstationen ein Signal an den Thalamus. Der Thalamus leitet dieses Signal wiederum an den Insellappen weiter. Hier liegt der primäre gustatorische Cortex, der die Informationen der Geschmacksbahnen mit weiteren Sinneseindrücken kombiniert. Das kombinierte Datenpaket gibt der primäre gustatorische Cortex anschließend an sein sekundäres Pendant weiter. Dieses befindet sich im orbifrontalen Cortex, wo auch die Endverarbeitung der Geruchsinformationen stattfindet.

Insellappen

Insellappen/Lobus insularis/insula

Der Insellappen ist ein eingesenkter Teil des Cortex (Großhirnrinde), der durch Frontal-​, Temporal– und Parietallappen verdeckt wird. Diese Überlagerung wird Opercula (Deckel) genannt. Die Insula hat Einfluss auf die Motorik und Sensorik der Eingeweide und gilt in der Schmerzverarbeitung als Verbindung zwischen kognitiven und emotionalen Elementen.

Geschmack

Geschmack/-/flavor

Der Sinneseindruck, den wir als „Geschmack“ bezeichnen, ergibt sich aus dem Zusammenspiel zwischen Geruchs– und Geschmackssinn. Sinnesphysiologisch ist „Geschmack“ jedoch auf den Eindruck begrenzt, den uns die Geschmacksrezeptoren auf der Zunge und in den umgebenden Schleimhäuten zuführen. Aktuell geht man davon aus, dass es fünf verschiedene Sorten von Geschmacksrezeptoren gibt, die auf die Geschmacksqualitäten süß, sauer, salzig, bitter und umami spezialisiert sind. 2005 haben Wissenschaftler zudem einen möglichen Geschmacksrezeptor für Fett identifiziert.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Hemmstoffe für Herbes

Ähnliche Wirkungen sollen auch künstlich hergestellte Substanzen entfalten. Bereits im Jahr 2004 brachte die US-​Firma Linguagen einen ersten Bitterblocker auf dem Markt: Adenosinmonophosphat, kurz AMP, das auch natürlicherweise im Körper vorkommt. Es soll die Signalübertragung der Rezeptorzelle unterbinden. Doch AMP hat einen Eigengeschmack, nämlich Umami, und lässt sich darum nur bedingt einsetzen. Zudem wirkt es auf breiter Fläche, würde so also auch einen möglicherweise erwünschten Bittergeschmack abschwächen. Gleichzeitig ist es zu schwach, um die extreme Bitterkeit mancher Medikamente auszuknipsen.

Die Potsdamer Forscher um Wolfgang Meyerhof fahnden darum nach Stoffen, die den galligen Gout nicht generell ausblenden, sondern nur einzelne Nuancen. Der Hintergrund: Die Zunge beherbergt etwa 30 verschiedene Bitter-​Detektoren für jeweils eine mehr oder weniger große Gruppe herber Stoffe. “Das könnte damit zusammenhängen, dass nicht alle bitteren Substanzen giftig sind”, sagt Biochemiker Meyerhof. “Und in Kaffee, Bier oder dunkler Schokolade schätzen wir die herbe Note ja durchaus.” Noch sei aber nicht endgültig geklärt, welche Rolle die einzelnen Rezeptoren spielen.

Im Jahr 2010 entdeckte er mit seinen Kollegen den ersten spezifischen Hemmstoff, der nur 6 von 18 untersuchten Rezeptoren ausknipst – darunter die Andockstellen für die Bitteranteile der künstlichen Süßmittel Saccharin und Acesulfam K. Das zeigten Versuchsreihen mit einem eigens hergestellten Testsystem. Der Bitterrezeptor, der das hochgiftige Strychnin erkennt, schlug dagegen weiterhin an.

Aktuell forschen die Potsdamer an Stellschrauben für den Salzgeschmack. Das soll den Salzkonsum drosseln und den Blutdruck schützen, ohne dass das kulinarische Erlebnis auf der Strecke bleibt. Noch allerdings gestaltet sich die Sache schwierig. Das Hauptproblem: Bislang ist nicht vollständig geklärt, wie der Salzrezeptor funktioniert. „Wir konzentrieren derzeit unsere Forschung auf den Rezeptor und seinen Mechanismus“, sagt Meyerhof. Danach könne man sich auf die Suche nach einem Salzverstärker machen.

Rezeptor

Rezeptor/-/receptor

Signalempfänger in der Zellmembran. Chemisch gesehen ein Protein, das dafür verantwortlich ist, dass eine Zelle ein externes Signal mit einer bestimmten Reaktion beantwortet. Das externe Signal kann beispielsweise ein chemischer Botenstoff (Transmitter) sein, den eine aktivierte Nervenzelle in den synaptischen Spalt entlässt. Ein Rezeptor in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennt das Signal und sorgt dafür, dass diese Zelle ebenfalls aktiviert wird. Rezeptoren sind sowohl spezifisch für die Signalsubstanzen, auf die sie reagieren, als auch in Bezug auf die Antwortprozesse, die sie auslösen.

Rezeptor

Rezeptor/-/receptor

Signalempfänger in der Zellmembran. Chemisch gesehen ein Protein, das dafür verantwortlich ist, dass eine Zelle ein externes Signal mit einer bestimmten Reaktion beantwortet. Das externe Signal kann beispielsweise ein chemischer Botenstoff (Transmitter) sein, den eine aktivierte Nervenzelle in den synaptischen Spalt entlässt. Ein Rezeptor in der Membran der nachgeschalteten Zelle erkennt das Signal und sorgt dafür, dass diese Zelle ebenfalls aktiviert wird. Rezeptoren sind sowohl spezifisch für die Signalsubstanzen, auf die sie reagieren, als auch in Bezug auf die Antwortprozesse, die sie auslösen.

Vielfältig einsetzbar, aber nicht unkritisch

Für den Forscher sind solche Verstärker und Hemmstoffe ohnehin vor allem Werkzeuge, um die Geheimnisse des gustatorischen Sinns zu lüften. Und natürlich ließe sich beispielsweise bittere Medizin gefälliger machen. Doch auch die Nahrungsindustrie könnte sich die Finger nach molekularen Geschmacksverdrehern lecken, um Tütensuppen und Fertiggerichte aufzupeppen – und einfach auszuknipsen, was dem Konsumenten nicht mundet. Eine neue Generation kalorien– und salzarmer Produkte ließe sich kreieren und für den Functional-​Food-​Bereich durch gesunde, aber geschmacklich unangenehme Nährstoffe anreichern.

Kritiker warnen, dass die Substanzen natürliche Schutzmechanismen austricksen. Ist der Bitter-​Geschmack ausgeblendet, greift man leichter zu Verdorbenem, so die Sorge. Panikmache sei aber nicht angezeigt, findet Meyerhof: “Der Geschmack dient zwar der Qualitätskontrolle, aber zumindest in der westlichen Zivilisation, wo die meisten Menschen ihre Lebensmittel mit Mindesthaltbarkeitsdatum versehen im Supermarkt kaufen, ist das Risiko, sich zu vergiften, vergleichsweise gering.” Die Wirkung der Bitterblocker lasse zudem nach wenigen Minuten nach, so dass man nicht stunden– oder gar tagelang geschmacksblind durch die Gegend laufe. Vor allem aber könnte die kritische Grundhaltung vieler Menschen für künstliche Geschmacksverdreher zum Problem werden: “Die Akzeptanz für künstliche Zusatzstoffe in der Nahrung wird immer geringer”, sagt Meyerhof.

Geschmack

Geschmack/-/flavor

Der Sinneseindruck, den wir als „Geschmack“ bezeichnen, ergibt sich aus dem Zusammenspiel zwischen Geruchs– und Geschmackssinn. Sinnesphysiologisch ist „Geschmack“ jedoch auf den Eindruck begrenzt, den uns die Geschmacksrezeptoren auf der Zunge und in den umgebenden Schleimhäuten zuführen. Aktuell geht man davon aus, dass es fünf verschiedene Sorten von Geschmacksrezeptoren gibt, die auf die Geschmacksqualitäten süß, sauer, salzig, bitter und umami spezialisiert sind. 2005 haben Wissenschaftler zudem einen möglichen Geschmacksrezeptor für Fett identifiziert.

zum Weiterlesen:

  • Koizumi, A. et al: Human sweet taste receptor mediates acid-​induced sweetness of miraculin. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2011; 108(40):16819 – 16824 (zum Text).
  • Slack, JP. et al: Modulation of bitter taste perception by a small molecule hTAS2R antagonist. Current Biology. 2010; 20(12):1104 – 1109 (zum Text).
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