Molekulare Sensorik für Pils-Fans

01.07.2009: "Bäh, bitter" - diese instinktive Reaktion haben wir der Evolution zu verdanken. Denn viele giftige Substanzen schmecken auf der Zunge bitter. Allerdings auch viele Genussmittel: Campari, Bitterschokolade oder Bier wären ohne Bitterstoffe einfach langweilig. Ein Forscherteam um Lebensmittelchemiker Prof. Thomas Hofmann von der Technischen Universität München (TUM) hat jetzt herausgefunden, wie ein kühles Blondes, ein rassiges Pils oder ein süffiges Weizen auf der Zunge ihren spezifischen, feinen Bittergeschmack entfalten.

Ob im Biergarten oder zum frisch gegrillten Fleisch - ein kühles Bier ist gerade im Sommer ein Hochgenuss. Mit dafür verantwortlich sind die Bitterstoffe des Bieres: Sie bilden sich nach der Zugabe von Hopfen während des Würzekochens und tragen zum Geschmack des Gerstensaftes bei. 15 dieser chemischen Verbindungen aus Hopfen und Bier haben Lebensmittelchemiker der TUM jetzt genauer unter die Lupe genommen: Dabei konnten Prof. Thomas Hofmann vom Lehrstuhl für Lebensmittelchemie und Molekulare Sensorik und seine Mitarbeiter die drei Rezeptoren auf unserer Zunge identifizieren, die den Bittergeschmack des Bieres erst ans Gehirn melden - und so für den Genusseffekt sorgen.

Dazu haben die TUM-Forscher in Kooperation mit dem Deutschen Institut für Ernährungsforschung (Prof. Wolfgang Meyerhof) das Zusammenspiel der Bier-Bitterstoffe und der dazugehörigen Rezeptorproteine sowohl im Reagenzglas als auch über Geschmackstests untersucht. Um die für den Bittergeschmack von Bier verantwortlichen Rezeptoren zu identifizieren, haben die Forscher Nierenzellen gezüchtet, in denen jeweils einer der 25 menschlichen Bitterrezeptoren zur Expression gebracht wurde. Diese Spezialzellen dienen im Laborversuch als Biergeschmacks-Sensor: Nacheinander gaben die Forscher verschiedene Hopfenbitterstoffe jeweils einzeln sowie in Kombinationen zu den Zellen. Genau drei der Bitterrezeptoren - hTAS2R1, hTAS2R14 und hTAS2R40 - reagierten passgenau auf einzelne Hopfenbitterstoffe. Nur diese Rezeptoren werden also selektiv beim Biertrinken aktiviert, während die anderen 22 möglichen Bitterrezeptoren unberührt bleiben.

Was dabei im Mund des Biertrinkers passiert, konnte dieses Laborexperiment allein jedoch noch nicht beantworten. Deswegen setzte das Wissenschaftlerteam im zweiten Schritt geschulte Gaumen in einem wissenschaftlich evaluierten Geschmackstest ein. Die Testpersonen haben ihren Geschmack mindestens zwei Jahre lang trainiert und speziell ihr Bitter-Empfinden an drei Vergleichsproben standardisiert. So ist die sensorische Analyse objektiv und reproduzierbar. Vor dem Test bekamen die Prüfer eine Nasenklammer aufgesetzt, die die Wahrnehmung von Geruchsstoffen unterdrückt, damit wirklich nur die Zunge beim Schmecken beteiligt ist.

Dann mussten die Probanden antreten: Doch anstatt einer Mass Bier oder wenigstens einem Glas Pils bekamen die Geschmackstester nur die 15 verschiedenen Bitterstoffe aus dem Hopfen serviert, hochrein und einzeln aufgelöst in einer alkoholischen Lösung. Immerhin durften sie die bitteren Proben - ähnlich wie bei einer Weinverkostung - gleich wieder ausspucken. Von allen Substanzen wurden stufenweise ansteigende Konzentrationen evaluiert, denn Prof. Hofmann wollte die Wahrnehmungsschwelle sowie die Konzentrationsabhängigkeit der einzelnen Bitterstoffe beim Menschen aufdecken und diese mit den Daten der Zellexperimente vergleichen.

Dabei zeigte sich, dass die Zungen der Geschmackstester unempfindlicher auf die Bitterstoffe reagierten als die Sensorzellen im Reagenzglas. Massenspektrometrische Analysen aus Proben des Mundraums nach Biergenuss erklären es: Offenbar wird beim Verzehrvorgang ein Teil der Bitterstoffe von Mundschleimhaut und Speichelproteinen absorbiert. Das senkt die effektive Bitterstoffkonzentration im Mund, auf der die Aktivierung der Bitterrezeptoren beruht. "Auf jeden Fall sind an der Wahrnehmung der Bierbitterkeit die identifizierten Geschmacksrezeptoren sowie Adsorptionsphänomene im Mund maßgeblich verantwortlich", sagt Prof. Hofmann.

Originalveröffentlichung: Intelmann, D. et al.; "Three TAS2R Bitter Taste Receptors Mediate the Psychophysical Responses to Bitter Compounds of Hops (Humulus lupulus L.) and Beer"; J. Chemosensory Percept 2009, in press