AB 11_2.3

Thema: Proteine im Alltag (1) – Schmecken und Leckeres?!


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Züchter haben in den vergangenen Jahrzehnten immer neue Gemüse- und Obstsorten gezüchtet und die Lebensmittelindustrie verwendet immer mehr Zusatzstoffe, vor allem in Fertigprodukten. Damit sollen u.a. unser Geschmacks- und Geruchssinn gezielt angesprochen und letztendlich unser Konsumverhalten beeinflusst werden.
Die folgenden Ausführungen beschäftigen sich mit der Bedeutung der Proteine bzw. Aminosäuren bei der Geschmacksbildung und der Rolle einiger Aminosäuren als Geschmacksträger.

Proteine und Geschmacksbildung

Wie funktioniert das Schmecken und inwiefern spielen dabei auch Proteine eine Rolle?

Der Fachausdruck für den Geschmackssinn lautet gustatorischer Sinn (lat.: gustare „kosten, schmecken“).
Fünf verschiedene grundlegende Geschmacksrichtungen sind bekannt: sauer, salzig, süß, bitter und unami (= herzhaft-fleischiger Geschmack von Glutamaten). Neuere Forschungen gehen davon aus, dass außerdem auch bestimmte Fette geschmeckt werden können.
Der Geschmackssinn vermittelt dabei wichtige Informationen über die Art und die Qualität von Nahrungsmitteln. Süßes lässt uns ahnen, dass wir es mit Kohlenhydraten zu tun haben. Bitteres warnt uns vor eventuellen Giften – was natürlich nicht immer der Fall sein muss.
Die unterschiedlichen Orte der Geschmacksaufnahme befinden sich in erster Linie auf bzw. in der Zunge (Abb. AB 11_2.3-1), weitere im Mund- und Rachenraum.

Da das Schmecken bzw. der Geschmackssinn immer etwas mit dem Kontakt zwischen einer Sinneszelle und bestimmten Molekülstrukturen zu tun hat, spricht man in diesen Fall von einem „chemischen Sinn“.

Quelle: wikimedia

Abb. AB 11_2.3-1 Bereiche unterschiedlicher Geschmacksaufnahme

 

Die für das Schmecken notwendigen Sinneszellen befinden sich in speziellen Gebilden im Epithelgewebe (= obere Gewebeschichten) der Zunge (Abb. AB 11_2.3-2).
Erhebungen bilden dort die sogenannten Papillen. Zwischen diesen verlaufen kleinste Gänge in deren Seitenwänden sich die Geschmacksknospen befinden. Durch eine Öffnung, die Geschmackspore, gelangen die Moleküle an die fadenförmigen Enden der Sinneszellen. Diese Ausstülpungen werden Mikrovilli genannt. In ihren Membranen befinden sich die Rezeptoren (= Empfangsorte für Reize). Dabei handelt es sich um spezielle Proteine, die sogenannten G-Proteine.
Im Fall der Geschmacksentstehung „bitter“ docken entsprechende Geschmacksmoleküle kurzfristig an diese Rezeptoren an. Sie passen zum Rezeptor wie ein Schlüssel zum Schloss. Diese Bindung des Geschmacksmoleküls an den Rezeptor führt zu weiteren biochemischen Prozessen innerhalb der Sinneszelle und damit zur Erregung der Nervenendigungen. Die in diesem Zusammenhang entstehende elektrochemische Information wird über die ableitenden Nerven zum Geschmackszentrum im Gehirn geleitet. Dort entsteht die Wahrnehmung für „bitter“. Es gibt  30 – 50 verschiedene G-Proteine, die auf Bitterstoffe reagieren, teilweise auch in Kombination miteinander. Nur so können unzählig viele unterschiedliche Bitterstoffe registriert werden.

 

Abb. AB 11_2.3-2 Strukturen des Schmeckens

A Mundhöhle
B Zungenoberfläche mit Papillen
C Geschmackspore
D Geschmacksknospe
1 Sinneszelle
2 Mikrovilli mit Rezeptoren
3 Nervenendigungen
4 ableitende Nerven
5 Basalzelle (Reservezelle)
6 Stützzelle
7 Bindegewebszelle
  1. Es wir dir nicht schwer fallen, eine Hypothese darüber aufzustellen, wozu die Geschmackswahrnehmung von bitteren Stoffen für uns von Bedeutung ist.
    Schwieriger wird es, zu begründen, warum Vögel bestimmte Beeren, die für uns bitter schmecken, so nicht wahrnehmen.
    Suche die Antwort in der Funktion der Beere.
Lösung zu Aufg.1:

Viele giftige Stoff schmecken bitter. Von daher warnt uns der bittere Geschmack und lässt uns zunächst durch weitere Maßnahmen überprüfen, ob das Objekt essbar ist.
Beeren enthalten die Samen der betreffenden Pflanze. Wenn Vögel die Beeren fressen, scheiden sie die Samen unverdaut – häufig an einem anderen Ort – wieder aus.
Würden die Beeren für die Vögel bitter schmecken, würden sie nicht zur Verbreitung der entsprechenden Pflanze beitragen können.
Übrigens haben Versuche auch gezeigt, dass manche Samen nach der Passage durch den Vogeldarm besser keimen können.


Proteine / Aminosäuren als Geschmacksträger

Nicht nur die Vorgänge bei der Geschmacksentstehung haben etwas mit Proteinen bzw. Aminosäuren zu tun, sondern viele Aminosäuren tragen auch selbst als Geschmacksträger zur Geschmacksbildung bei. So werden z.B. kleinere Proteine oder bestimmte freie Aminosäuren in Gemüse, Obst, Käse und Fleisch oft als süßliche oder bittere Komponente wahrgenommen.

Eine dieser Aminosäuren ist Glutaminsäure (Glu) und kommt in allen proteinreichen Nahrungsmitteln vor.
Sie ist nicht nur ein wichtiger Baustein von Proteinen, sondern spielt im menschlichen Organismus u.a. auch als Neurotransmitter (= Informationsüberträger von Nervenzelle zu Nervenzelle) eine bedeutsame Rolle.
Als einzige Aminosäure erzeugt sie für uns die Wahrnehmung des Unami-Geschmacks, der als „fleischig“ oder „würzig“ beschrieben wird. Das daraus u.a. gewonnene Mononatriumglutamat – verkürzt Glutamat – wird in der Fertignahrungsindustrie als Zusatzstoff (E621) eingesetzt. Glutamat selbst schmeckt alleine nicht angenehm. In der richtigen Menge eingesetzt ist es jedoch in der Lage, andere geschmacksaktive Bestandteile hervorzuheben und den geschmacklichen Gesamteindruck bestimmter Gerichte zu verstärken (= Geschmacksverstärker). Glutamat ist z.B. eine typische Zutat in Tütensuppen.

Ein Geschmacksverstärker ist ein Erzeugnis, das als solches nicht zum Verzehr bestimmt ist und Lebensmitteln zugesetzt wird. Es soll die Wahrnehmung des Geschmackes oder des Geruches verstärken.
siehe auch:
http://www.lebensmittelklarheit.de/forum/geschmacksverstaerker (Zugriff: 2017-03-12)
https://www.lebensmittellexikon.de/g0001260.php (Zugriff: 2017-03-12)

Die Gewinnung von Glutamat erfolgt heutzutage auch über den Einsatz von Bakterien, die gentechnisch verändert wurden, um diesen Stoff vermehrt zu produzieren.
Wird eine zu hohe Dosis Glutamat konsumiert, können Anteile dieses Stoffes die Blut-Hirnschranke durchdringen. Dieses kann zu Kopfschmerzen und Unwohlsein führen.

Umstritten ist, wie der u.a. in Bioprodukten zugefügte Hefeextrakt zu bewerten ist. Auch er dient als Geschmacksbeeinflusser. Durch technische Prozesse entsteht in diesem Fall aus Hefe ein Produkt, das u.a. Glutaminsäure, aber auch Glutamat enthält. Aufgrund des Herstellungsweges zählt Hefeextrakt nicht zu den Lebensmittelzusatzstoffen und muss daher bei der Verwendung in Lebensmitteln nicht als Geschmacksverstärker angegeben werden.

Wissenschaftlich erwiesen ist, dass sowohl Glutaminsäure als auch Glutamat das Sättigungsgefühl verringern.

Quelle: wikimedia

Abb. AB 11_2.3-3 Natriumglutamat

Quelle: wikimedia

Abb. AB 11_2.3-4 Hefeextrakt, flüssig

Eine weitere, z.B. in vielen Gemüsen frei vorkommende Aminosäure ist die Asparaginsäure.
Sie selbst schmeckt zwar neutral, werden jedoch die Nahrungsmittel, in denen sie vorkommt zu stark erhitzt – insbesondere frittiert – bildet sich daraus das bitter schmeckende Acrylamid. Dieser Stoff ist krebserregend und wurde in früheren Jahren vor allem in Pommes Frites und Kartoffelchips gefunden. Heutzutage wird die Gefahr der Acrylamid-Bildung eher im Rahmen des häuslichen Frittierens und Grillens gesehen. Große Mengen der Asparaginsäure werden schließlich zur Herstellung von Aspartam (E951) eingesetzt. Dieses ist ein synthetischer Süßstoff, der als Lebensmittelzusatz verwendet wird. Er wird u.a. in Light-Getränken und Diät-Soft-Drinks verwendet. Aus gesundheitlicher Sicht ist dieser Stoff nicht unumstritten, wird jedoch bei normalem Konsum für unbedenklich gehalten.
(siehe auch: http://www.efsa.europa.eu/de/topics/topic/aspartame). Abschließend ist zum Alltagsbegriff „Schmecken“ zu sagen, dass sich nicht nur im Mund- und Rachenraum entscheidet, wie uns etwas schmeckt, es ist vielmehr das Ergebnis im Zusammenspiel von Geschmacks- und Geruchssinn. Geruchsmoleküle gelangen an die Rezeptoren der Riechschleimhaut in der Nase und lösen dort Prozesse aus, die denen im Rahmen der Geschmackswahrnehmung ähnlich sind.

Quelle: wikimedia

Abb. AB 11_2.3-5 Pommes Frites – teilweise zu stark erhitzt

In Zusammenhang mit der Ernährung bleibt anzumerken, dass der ständige Verzehr von Fertiggerichten dazu führt, dass man das Schmecken verlernt. Der Grund sind die dort häufig enthaltenen Aromen bzw. Geschmacksverstärker. Wer den Geschmack eines Erdbeerjoghurts kennt, weiß noch lange nicht, wie eine reife frische Erdbeere schmeckt.

Ein Aroma (griech: ároma „Gewürz, Duft“) ist ein Erzeugnis, das als solches nicht zum Verzehr bestimmt ist und Lebensmitteln zugesetzt wird. Es wird hinzugefügt, um einen besonderen Geruch und/oder Geschmack zu verleihen oder zu verändern.
siehe auch:
https://www.bll.de/de/lebensmittel/aromen (Zugriff: 2017-03-12)
https://www.lgl.bayern.de/lebensmittel/warengruppen/wc_54_aromastoffe/et_aromastoffe_rechtsgrundlagen.htm   (Zugriff: 2017-03-12)
http://www.lebensmittelklarheit.de/forum/aromen (Zugriff: 2017-03-12)

  1. Im Chemieunterricht lässt sich folgender Versuch durchführen:
    Gibt man bestimmte Mengen der Aminosäure Cystein und Glucose zusammen und erwärmt dieses Gemisch, riecht es im Raum sehr schnell nach einem gebratenen Stück Fleisch.

Informiere dich über den Einsatz von Cystein in Zusammenhang mit der Verarbeitung von Nahrungsmitteln.
Berücksichtige bei deiner Recherche folgende Begriffe (auch in Kombination):
Cystein – Cysteingewinnung (herkömmlich / Biotechnologie) – E-Nummer – Kennzeichnungspflicht – Backwaren – Fleischaroma

Sammle entsprechende Informationen und diskutiere den Einsatz dieser Aminosäure sachlich und kritisch.

Vermutlich wird es keine Fachbücher in deiner Umgebung zu diesem Thema geben. Du musst also im Internet recherchieren. Verwende dazu u.a. folgende Links und achte bei der Verwendung weiterer Links auf die Zuverlässigkeit der Aussagen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Cystein   (Zugriff: 2017-03-01)
https://www.lebensmittellexikon.de/l0001590.php     (Zugriff: 2017-03-01)
http://www.transgen.de/datenbank/zusatzstoffe/2025.cystein-cystin-e920.html   (Zugriff: 2017-03-01)
http://www.zds-bonn.de/aktuelles/gvcystein-in-backwaren-und-als-fleischaroma-fuer-v.html   (Zugriff: 2017-03-01)
https://www.wacker.com/cms/de/industries/food/foodsolutions/meat_flavorings.jsp (Zugriff: 2017-03-01)
https://www.bmel.de/GentechnikLebensmittelnFragenUndAntworten.html   (Zugriff: 2017-03-01)
http://www.lebensmittelklarheit.de/forum/kann-cystein-im-brot-aus-menschlichem-haar-stammen   (Zugriff: 2017-03-01)

 

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