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Zucker, Süßstoffe und ihre Wahrnehmung!

Es hat etwas gedauert, jetzt ist „ChemieUnser“ zurück, mit einem Ausflug in unsere Sinneswelt!

Dazu schreibt Nature so schön[1]:

Our sensory systems are responsible for generating an internal representation of the outside world, including its chemical (taste and olfaction) and physical (mechanical, sound, vision and temperature) features.

Hier soll es um den „Geschmack“ gehen! Wissenschaftlich anerkannt ist, dass wir Menschen in der Lage sind, zwischen fünf grundsätzlichen Geschmacksrichtungen zu unterscheiden: süß, sauer, salzig, bitter und umami (oft auch als herzhaft oder würzig beschrieben), wobei es auch Hinweise auf weitere gibt. Wir wollen uns hier auf den „süßen“ Geschmack beschränken.

Obwohl es eine Vielzahl an süßen Stoffen gibt, angefangen bei den gängigen C6-Zuckern über manche Aminosäuren (Bausteine der Proteine) zu kompletten Proteinen, sekundären Pflanzenmetaboliten und auch synthetischen Chemikalien wie z.B. Sucralose, Saccharin und Cyclamat, ist für deren Wahrnehmung lediglich ein einziger Rezeptor, bestehend aus zwei Untereinheiten verantwortlich (T1R2-T1R3).[2] An dieser Stelle muss man auch festhalten, dass chemische Reize wie beim Schmecken und Riechen keinesfalls auf physikalisch-chemischen Eigenschaften beruhen, wie Nature bemerkt[1]:

The sweetness of sugar and the pleasure it evokes are so familiar to us
that they almost seem to be physical properties of sucrose rather than
a representation of neuronal firing in the brain.

Im Gegensatz zu Licht oder Schall, die wir mit den Augen bzw. Ohren, aber auch mit Messgeräten nachweisen können, ist Geschmack und Geruch lediglich eine Zuschreibung unseres Gehirns. Tatsächlich kann  man extern auf Süßkraft testen, allerdings nur durch Züchtung von menschlichen (u.a.) Geschmacksrezeptoren im Reagenzglas.[2] Bei Katzen (von der Hauskatze bis zum Tiger) ist durch eine Mutation eine der Untereinheiten defekt, was zur Folge hat, dass sie nicht auf süße Nahrung ansprechen.[1]

Die entscheidende Frage aber bleibt: Wie kann ein Rezeptor mit so vielen unterschiedlichen Stoffen reagieren? Und warum besitzen verschiedene Stoffe so stark unterschiedliche Süßkraft? Beispielsweise ist Sucralose, bekannt auch als E955,  500-mal süßer als Zucker. Die erste Frage kann dadurch beantwortet werden, dass unterschiedliche Moleküle an verschiedenen Stellen des Rezeptors binden. Die zweite Frage ist komplex und noch nicht endgültig beantwortet: Die Bindungsstärke ist definitiv ein Hauptkriterium, aber es gibt auch Hemmungs- bzw. Synergieeffekte durch Bindung mehrerer Moleküle.[2]

Das Thema „Süßstoffe“ verdient nochmals gesonderte Aufmerksamkeit. Diese Stoffe, gekennzeichnet durch süßen Geschmack und keinen oder im Vergleich zur Süßkraft geringen Nährwert, werden heutzutage immer häufiger als Zusatzstoffe unserem Essen beigefügt. Nach Meinung der Verbraucherzentrale ist allerdings für keinen der als E950 bis E968 zugelassenen Stoffe die Unbedenklichkeit schlussendlich bewiesen und vom ständigen Verzehr wird abgeraten.[3] Außerdem muss beachtet werden, dass solche Stoffe auch andere Geschmacks- (z.B. Bitter)rezeptoren ansprechen können, was die Süßstoffe im Vergleich zu Zucker anders schmecken lässt.

Ein weiterer Punkt in der Forschung sind „Super-Geschmacksverstärker“.[4] Solche Stoffe sollen – ohne selbst z.B. als Süßstoff zu wirken – den süßen Geschmack vorhandener Inhaltsstoffe/Zusatzstoffe verstärken oder negative Komponenten wie Bittergeschmack ausblenden. Dieser Gedanke klingt verlockend: Gleicher Geschmack, weniger Kalorien. Wir essen, wie es uns schmeckt, allerdings gesünder. Anstatt unsere Ernähungsgewohnheiten zu ändern, zielen wir auf die Geschmackswahrnehmung ab. Ein weiteres Beispiel ist die weitergehende Nutzbarmachung der Sojapflanze durch Ausblenden ihres Nachgeschmacks. Ein Milliardenmarkt könnte entstehen für Firmen wie Senomyx und Redpoint Bio! Allerdings muss der Zusatz weiterer Stoffe zum Essen wegen möglicher gesundheitlicher Gefahren kritisch gesehen werden und auch die generelle, dann fortschreitende Entfremdung des Geschmacks vom Inhalt des Essens, was die Funktion der Sinne zur Wahrnehmung unserer Welt weiter untergraben, ja ad absurdum führen würde. Nicht zu vergessen die Wirkung des Geschmacks auf diverse vegetative Funktionen wie Sättigung und Insulinproduktion (Inkretin-Effekt), was teils noch nicht mal verstanden ist. Die Industrialsierung der Nahrungsmittelproduktion ist nicht immer gut, nur weil sie möglich ist.

[1] J. Chandrashekar et al.Nature, 2006, 444, 288.

[2] M. Behrens et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 2220.

[3] Anonymus, Was bedeuten die E-Nummern?, Verbraucherzentrale Hamburg e.V., 66. Aufl. 2011.

[4] M. Wenner, Spektrum der Wissenschaft, Oktober 2008, Seite 58.

Als Nachtrag hier noch der Link zu einem kurzen Artikel des Discover Magazines aus dem Jahr 2005 zum Thema: The Chemistry of . . . Artificial Sweeteners.

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