Geruchssinn: Blick auf die „Duftkarte“ im Gehirn

26. Juni 2014
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Über den Geruchssinn erfassen wir das eigentliche Aroma eines Lebensmittels, nicht über die Zunge. Wissenschaftler konnten nun zeigen, dass der Geruchscode von Lebensmitteln nur auf wenigen flüchtigen Stoffen basiert.

Beim Essen und Trinken gelangen flüchtige Aromastoffe über den Rachen zu unseren ca. 30 Mio. Riechzellen. Spezielle Rezeptoren binden die Duftstoffe: Ein elektrisches Signal entsteht, das ins Gehirn weitergeleitet wird. Riecht man eine Mischung aus mehreren chemischen Komponenten, werden mehrere Riechsinneszelltypen erregt. Im Gehirn produzieren die Nervenzellen dann ein spezifisches Aktivierungsmuster in Form einer topographischen „Duftkarte“.

Thomas Hofmann und ein Team aus Wissenschaftlern der Technischen Universität München sowie der Deutschen Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie haben die Literatur zum Thema Geruchsstoffe jetzt systematisch durchforstet, analysiert und statistisch ausgewertet. Diese sogenannte Metaanalyse hat Erstaunliches ergeben: „Von den bislang etwa 10.000 in Lebensmitteln identifizierten flüchtigen Verbindungen zählen nur ca. 230 zu den genuinen Schlüsselgeruchsstoffen“, berichtet Hofmann, „und der typische Geruch der meisten, wenn nicht aller Lebensmittel wird durch das charakteristische Verhältnis von nur drei bis 40 dieser Verbindungen hervorgerufen.“ Die Wissenschaftler vermuten, dass sich die natürlichen Geruchsstoffmoleküle unserer Nahrung und unsere etwa 400 Geruchsrezeptorproteine während der Evolution gemeinsam entwickelt haben.

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Die verschiedenen Aromen von Lebensmitteln entstehen durch eine charakteristische Kombination von drei bis zu 40 von 230 relevanten Geruchsstoffen. © Wiley-VCH

Entstehung neuer  Geruchsempfindungen

Für den Geruchseindruck eines Lebensmittels ist die richtige Mischung von Geruchsstoffen entscheidend, denn in der Kombination entstehen völlig neue Geruchsempfindungen. „So stellt z.B. die Mischung eines nach Geranien und eines nach gekochten Kartoffeln riechenden Duftstoffes die molekulare Grundlage für den fischigen Geruch von gekochtem Dorsch und Sardinen“, erläutert Hofmann. „Bei einem Konzentrationsverhältnis von 1:100 verlieren sie ihren ursprünglichen Geruchseindruck zugunsten des fischartigen.“

Perspektiven für die Biotechnologie

Eine Entschlüsselung aller relevanten Geruchsstoffe und Riechrezeptoren eröffnet interessante neue Perspektiven für die Herstellung biomimetischer Aromamischungen, mit denen sich erstmals natürliche Geruchssignaturen authentisch rekonstruieren ließen, etwa für Lebensmittelaromen, Parfüms oder die olfaktorische Begleitung von Filmen, aber auch für biomedizinische Applikationen, z.B. zur Appetit- und Sättigungsregulation. So könnte sich Heißhunger durch Aromen mit authentischen Geruchsprofilen hochkalorischer Lebensmittel unterdrücken lassen. Die Kenntnis der Aromacodes von Nutzpflanzen und Früchten könnte zudem bei der Züchtung hilfreich sein. Statt wie bisher nur auf Ertrag und Lagerfähigkeit zu züchten, oft zu Lasten des Geschmacks, ließen sich gezielt aromatischere Sorten züchten. Künstliche Nasen auf Basis von Biosensoren könnten die Produktion von Lebensmitteln steuern oder in der Diagnostik Verwendung finden.

Originalpublikation:

Genuine Geruchssignaturen der Natur – Perspektiven aus der Lebensmittelchemie für die Biotechnologie
Andreas Dunkel et al.; Angewandte Chemie, doi: 10.1002/ange.201309508

; 2014

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