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  • 17.08.2017
  • von Frank Ufen

Grundlagenforschung für Gourmets: Die Biologie des Geschmacks

von Frank Ufen

Nass und wässrig. Mit rund 10 000 Geschmacksknospen schmeckt die Zunge erstaunlich genau, was ein Mensch isst und trinkt. Sogar salzfreies Wasser. Foto: picture alliance / dpa / Nuno Veiga

Süß, sauer, salzig, bitter, und umami – all das nimmt die menschliche Zunge wahr. Und mehr. Sogar pures Wasser.

Sind Menschen imstande, destilliertes Wasser zu schmecken – also Wasser, das überhaupt keine Mineralsalze mehr enthält? Das ist tatsächlich möglich, schreiben Mediziner der Universität Duisburg-Essen und des California Institute of Technology im Fachblatt „Nature Neuroscience“. Als die Wissenschaftler nacheinander die fünf Geschmacksrezeptoren für Süßes, Salziges, Bitteres, Saures und Umami lahmgelegt hatten, stellten sie fest, dass nur eine einzige Rezeptorart aktiviert wird, wenn man Wasser trinkt: nämlich diejenige, die auf die saure Geschmacksrichtung spezialisiert ist.

Enzym hilft beim Schmecken von Wasser

Diese Sauer-Rezeptoren ermöglichen es, Wasser im Mundraum zu identifizieren – auch wenn es streng genommen nach gar nichts schmeckt. „Aber diese Rezeptoren sind es nicht allein. Wir konnten auch zeigen, dass ein bestimmtes Enzym – die Carboanhydrase IV, die wir bisher nur mit der Spermienbewegung in Verbindung brachten – wichtig ist für die Wassererkennung“, erklärt Gunther Wennemuth, Direktor des Instituts für Anatomie des Universitätsklinikums Duisburg-Essen.

Dieses Enzym wird freigesetzt, wenn Wasser den Speichel von den Rezeptoren weggespült hat. „Dass die klare Flüssigkeit je nach Herkunft einen unterschiedlichen Geschmack hat, liegt daran, dass darin meist viele verschiedene Mineralsalze und Spurenelemente enthalten sind“, sagt Wennemuth. All das nehmen Menschen wahr, weil die Geschmackssinne auf diese Substanzen reagieren.

Katzen haben einen erbärmlichen Geschmackssinn

Katzen hingegen sind arm dran – zumindest wenn es um das Schmecken geht. Sie haben nur 400 Geschmacksknospen, mit denen sie erbärmlich wenig schmecken. Süßes nehmen sie überhaupt nicht wahr. Das können Katzen allerdings leicht verschmerzen. Weil sie Raubtiere mit einer Vorliebe für Frischfleisch sind, ist die Gefahr von vornherein gering, dass sie verdorbenes oder vergiftetes Fleisch zu sich nehmen. Pflanzenfresser hingegen haben den differenziertesten Geschmackssinn überhaupt, und manche unter ihnen sind regelrechte Gourmets. Pferde beispielsweise sind mit 35 000 Geschmacksknospen ausgerüstet. Sie können ohne weiteres Hunderte von Grasarten unterscheiden.

Allesfresser stehen irgendwo zwischen den Pflanzen- und den Fleischfressern, was das Geschmacksvermögen betrifft. Der Mensch ist ein typischer Repräsentant dieser Gruppe. Er kommt mit immerhin 10 000 Geschmacksknospen auf die Welt, hat aber das Pech, im Lauf des Lebens einen beträchtlichen Teil davon wieder einzubüßen.

Auch der Dünndarm schmeckt Süßes

Bis vor Kurzem galt der menschliche Geschmackssinn als primitiv, grobschlächtig und bloß für weniges zu gebrauchen. Doch die Forschung der letzten Jahre hat zutage gefördert, dass sein Leistungsvermögen in Wahrheit erstaunlich groß ist. Denn ein ausgefeilter Geschmackssinn war für die Spezies Mensch überlebenswichtig. So ist alles, was süß schmeckt, in der Regel reich an Kohlenhydraten, liefert also Energie. Außerdem ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass es frei von giftigen Stoffen ist. Übrigens kann sogar der Dünndarm Süßes schmecken. Wie die Zunge ist auch er mit dem dafür erforderlichen Rezeptor T1R3 ausgerüstet.

Dass Menschen imstande sind, Saures zu schmecken, hat hingegen den Sinn, sie vor unreifem Obst und verdorbener Nahrung zu warnen. Unlängst hat der Biologe Charles Zuker von der Universität von Kalifornien in La Jolla herausgefunden, dass ein einziges Protein namens PKD2L1 für die Wahrnehmung von Saurem sorgt. Auf dieses Protein ist Zuker später auch in bestimmten Nervenzellen des Rückenmarks gestoßen. Möglicherweise soll es dort den Säurehaushalt des Körpers überwachen.

Für den menschlichen Stoffwechsel ist die ständige Versorgung mit Kochsalz unbedingt notwendig, das der Körper nicht speichern kann und das er durch Schwitzen dauernd verliert. Nahrung, die salzig schmeckt, verspricht, Salz oder andere Mineralstoffe zu enthalten.

Die Zunge ist ein Giftdetektor

Um zu verhindern, dass sie von Tieren verspeist werden, stellen etliche Pflanzen Gifte her, darunter auch cyanogene Glucopyranoside. Doch Menschen können diese Substanzen, die im Magen- Darm-Trakt Blausäure freisetzen, leicht identifizieren, denn sie schmecken bitter. Viele der für Bitterstoffe zuständigen Rezeptoren reagieren 10 000-mal empfindlicher als die auf Süßes spezialisierten. Eine erhöhte Empfindlichkeit für cyanogene Glucopyranoside ist unter anderem das Ergebnis einer genetischen Mutation, die irgendwann in der Altsteinzeit stattgefunden hat. Zu diesem Befund sind vor einiger Zeit Wolfgang Meyerhof und Bernd Bufe vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung in Potsdam-Rehbrücke gelangt. 13,8 Prozent der Afrikaner fehlt allerdings diese Genvariante, sodass sie cyanogene Glucopyranoside erst in höheren Konzentrationen schmecken. Doch vermutlich ist das für sie ein Vorteil. Wenn sie nämlich häufiger cyanogenhaltige Nahrung essen, leiden sie zwar häufiger an Sichelzellenanämie. Aber dafür sind sie einigermaßen dagegen gefeit, sich mit Malaria zu infizieren.

„Forscher vermuten, dass Bitterstoffe vor einer ganzen Reihe von Krankheiten schützen, gleichzeitig weisen epidemiologische Studien aber darauf hin, dass ein hoher Gemüseverzehr das Risiko für bestimmte Krebs- oder Kreislauferkrankungen senken kann. Viele Menschen lehnen jedoch bestimmte Gemüse ab, weil sie bitter schmecken“, erklärt Meyerhof. „Um vermeintlich geschmackvollere Produkte anbieten zu können, ist die Agrar- und Lebensmittelindustrie bemüht, den Bitterstoffanteil in der Nahrung zu reduzieren. Ob dies dazu beitragen kann, den Gemüsekonsum zu erhöhen, bleibt abzuwarten.“

Umami - der Geschmack der Köstlichkeit

Im Jahre 1908 entdeckte der japanische Chemiker Kikunae Ikeda einen fünften Grundgeschmack, den er „Umami“ (das japanische Wort für „wohlschmeckend“ oder „köstlich“) nannte. Die evolutionäre Bedeutung des Umami-Geschmacks ist noch nicht völlig geklärt. Doch offenbar dient er in erster Linie dazu, eiweißreiche Nahrung anzuzeigen. Jedenfalls ist er für Milch, Käse oder Sojaprodukte nicht weniger typisch als für hochreife Früchte oder Fisch und Fleisch überhaupt. Umami ist nichts anderes als der Geschmack des Glutamats, der in Lebensmitteln am häufigsten vorkommenden Aminosäure. Das Glutamat verstärkt den jeweiligen Eigengeschmack der Nahrung.

Lange hatte es den Anschein, als ob die Evolution vergessen hätte, den Menschen mit der nützlichen Fähigkeit auszurüsten, mit der Zunge Fettsäuren in der Nahrung aufzuspüren. Denn immer wieder schien sich die Hypothese der Ernährungswissenschaft zu bestätigen, dass reines Fett nach gar nichts schmecken würde. Doch vor Kurzem ist es dem französischen Physiologen Philippe Besnard (Université de Bourgogne in Dijon) offenbar gelungen, einen Rezeptor ausfindig zu machen, der auf die Wahrnehmung von Fetten im Mundraum spezialisiert ist. Hierbei handelt es sich um das Glycoprotein CD36. Sobald man bei Säugetieren diesen Rezeptor lahmlegt, vergeht ihnen der Appetit auf fettreiche Nahrung.

Auch Konsistenz, Wärme und Kälte beeinflussen den Geschmack

Gelegentlich wird darüber spekuliert, ob der menschliche Geschmackssinn noch mehr im Repertoire haben könnte – Alkalisches etwa oder auch Metalle. Das ist möglich, aber die Wissenschaft hat hierfür noch keine Indizien entdeckt. „Bestimmte Salze, die Eisen-, Zink- oder Kupferionen enthalten, können Geschmacksempfindungen hervorrufen, die mit metallisch, pfennig-ähnlich, rostig oder astringent beschrieben werden“, sagt Gisela Olias, ebenfalls vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung. Ebenso wie beim Süß- und Umamigeschmack spiele wohl auch hier der T1R3-Rezeptor eine wesentliche Rolle. „Doch auch der Geruchssinn trägt zur metallischen Geschmackswahrnehmung von beispielsweise Eisensulfat bei. Neueste Untersuchungen lassen zudem vermuten, dass gleichzeitig auch noch Ionenkanäle sowie andere Rezeptoren involviert sind, die durch Hitze, Säure und positiv geladene Ionen aktiviert werden“, sagt Olias.

Nicht nur die primären Geschmacksqualitäten der Nahrung, sondern auch ihre Konsistenz, ihr Geruch und ihre Temperatur tragen einiges zum Geschmackserlebnis bei. Die für die Temperaturmessung und für Schmerzempfindungen zuständigen Sensoren haben eine merkwürdige Eigenschaft: Sie werden auch dann aktiv, wenn sie mit scharf gewürzter Kost in Berührung kommen. So genügt schon etwas Senf oder Meerrettich, um den Kälterezeptor auf den Plan zu rufen. Der Hitzerezeptor hingegen reagiert auf das Capsaicin, das in Chilifrüchten jeglicher Art enthalten ist. Das Capsaicin hilft nicht nur dabei, den Körper zu kühlen, indem es die Absonderung von Schweiß steigert. Es bekämpft noch dazu Parasiten. Der Mensch ist das einzige Säugetier, das den Geschmack von Chilifrüchten nicht als scheußlich empfindet. Man hat deshalb früher oft darüber gerätselt, wie die Samen der Capsaicin produzierenden Pflanzen verbreitet werden. Mittlerweile hat sich herausgestellt, dass sich darum allein die Vögel kümmern. Doch das ist eine andere Geschichte.

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