Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Geruchscode von Lebensmitteln entschlüsselt

25.06.2014

Wissenschaftler kartieren molekulare Duftstoffsignaturen von Lebensmitteln

Erdbeeren, Kaffee, Grillfleisch oder frisch gekochte Kartoffeln: Wie kommt es, dass man diese Lebensmittel an ihrem Geruch erkennt? Mehr als 10.000 verschiedene flüchtige Stoffe kommen in Lebensmitteln vor. Doch nur etwa 230 davon prägen das Aroma unserer häufigsten Lebensmittel.


Die typische Duftnote von Lebensmitteln wird von wenigen Schlüsselaromen kodiert. (Bild: A. Dunkel, Ch. Sturz / TUM)

Den typischen Geruch eines einzelnen Lebensmittels wiederum kodieren nur drei bis 40 dieser Schlüsselaromen; dechiffriert werden diese Verbindungen von etwa 400 Geruchsrezeptoren in der Nase. Dies zeigen Wissenschaftler in einer Studie, die in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie erschienen ist.

Neben den fünf Geschmacksrichtungen süß, bitter, salzig, sauer und umami tragen viele verschiedene Geruchsnoten zum sensorischen Gesamteindruck eines Lebensmittels bei. In den letzten Jahrzehnten wurden etwa 10.000 flüchtige Verbindungen in Lebensmitteln identifiziert. Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) und der Deutschen Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie (DFA) führten eine Meta-Analyse der Geruchsstoffmuster von 227 Lebensmittelproben durch.

Cognac mit komplexer Duftnote

Dabei erhielten sie ein überraschendes Ergebnis: Die nahezu unbegrenzte Vielfalt an Lebensmittelaromen beruht auf 230 Schlüsselgeruchsstoffen. Außerdem gibt es für jedes Lebensmittel einen individuellen Geruchscode, der sich aus einer Kerngruppe von nur drei bis 40 der 230 Schlüsselaromen - in spezifischen Konzentrationen - zusammensetzt. Diese kleinen Gruppen an Geruchsstoffen verleihen verschiedensten Lebensmitteln, von Ananas über Wein bis hin zu gebratenem Fleisch, ihre unverwechselbare Duftnote.

„So ist zum Beispiel der Duft von Sauerrahmbutter durch eine Kombination aus nur drei Schlüsselmolekülen kodiert, bei frischen Erdbeeren sind es 12“, erklärt Prof. Peter Schieberle von der Deutschen Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie. Spitzenreiter ist Cognac: Für den Branntwein-Klassiker müssen 36 Schlüsselmoleküle zusammenspielen.

Gehirn verarbeitet Einzelinformationen zu einer neuen Duftgestalt

Die chemischen Geruchscodes werden beim Verzehr von Lebensmitteln in olfaktorische Reizmuster übersetzt. Dafür müssen die Schlüsselgeruchsstoffe mit einem oder mehreren der 400 Geruchsrezeptoren in der Nase interagieren. „Mit der Kombination von nur wenigen Schlüsselaromen lässt sich eine authentische Geruchswahrnehmung erzeugen. Dies ist umso erstaunlicher, da die Geruchsqualität der Kombinationen nicht von den Einzelkomponenten bestimmt wird“, sagt Prof. Thomas Hofmann vom TUM-Lehrstuhl für Lebensmittelchemie und molekulare Sensorik.

Wenn Menschen externe chemische Geruchsmuster wahrnehmen und neuronal verarbeiten, addieren sich die einzelnen Aromakomponenten nicht einfach. Vielmehr werden die olfaktorischen Einzelinformationen in eine neue Duftgestalt übersetzt. „Angesichts der kombinatorischen Natur des chemischen Aromacodes und der Vielzahl von circa 400 unterschiedlichen Geruchsrezeptoren scheint die Zahl der wahrnehmbaren Geruchsqualitäten nahezu unbegrenzt zu sein“, sagt Schieberle.

Optimierte Aromen in der Lebensmittelproduktion

Bislang kennt man 42 Rezeptoren, die auf Lebensmittelaromen ansprechen – wobei die meisten davon mehrere Geruchsmoleküle binden. „Mit der Geruchsstoffkartierung der 230 jetzt bekannten Schlüsselaromen können Wissenschaftler testen, welche Rezeptorkombinationen für Lebensmittelaromen ‚reserviert’ sind“, sagt Hofmann. „So können wir die biologische Relevanz von Aromen künftig noch genauer darstellen.“

Die Kartierung der Geruchscodes eröffnet neue Möglichkeiten für biotechnologische Anwendungen. So kann zum Beispiel bei der Züchtung hilfreich sein, dass die Aromacodes von Nutzpflanzen und Früchten auf molekularer Ebene bekannt sind: In der Vergangenheit war die Züchtung weniger auf die sensorische Qualität als vielmehr auf die Steigerung von Ertrag und Flächenleistung ausgerichtet. Die Erkenntnisse bilden auch die wissenschaftliche Grundlage für die nächste Generation einer Bioaromenproduktion, die das Potenzial von optimierten Biosynthesewegen in Pflanzen zur industriellen Herstellung hochwertiger Lebensmittelgeruchsstoffe nutzt.

Mit der aktuellen Geruchsstoffkartierung wird zudem die natürliche Nachbildung von Aromen mit zunehmender Präzision ermöglicht. Damit rücken neue Anwendungen in mobilen Kommunikationssystemen wie zum Beispiel das Senden von Geruchsnachrichten mit dem Smartphone oder auch bei der Entwicklung bioelektronischer Nasen in greifbare Nähe.

Publikation:
Andreas Dunkel, Martin Steinhaus, Matthias Kotthoff, Bettina Nowak, Dietmar Krautwurst, Peter Schieberle und Thomas Hofmann; Genuine Geruchssignaturen der Natur - Perspektiven aus der Lebensmittelchemie für die künftige Biotechnologie, Angewandte Chemie, DOI: 10.1002/ange.201309508


Kontakt:
Prof. Dr. Thomas Hofmann
Lehrstuhl für Lebensmittelchemie und molekulare Sensorik
Tel.: +49 8161 71-2902
thomas.hofmann@tum.de
www.molekulare-sensorik.de

Prof. Dr. Thomas Hofmann | Technische Universität München (TUM)
Weitere Informationen:
http://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/31621

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt
22.05.2018 | Technische Universität München

nachricht Designerzellen: Künstliches Enzym kann Genschalter betätigen
22.05.2018 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Im Focus: LZH showcases laser material processing of tomorrow at the LASYS 2018

At the LASYS 2018, from June 5th to 7th, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) will be showcasing processes for the laser material processing of tomorrow in hall 4 at stand 4E75. With blown bomb shells the LZH will present first results of a research project on civil security.

At this year's LASYS, the LZH will exhibit light-based processes such as cutting, welding, ablation and structuring as well as additive manufacturing for...

Im Focus: Kosmische Ravioli und Spätzle

Die inneren Monde des Saturns sehen aus wie riesige Ravioli und Spätzle. Das enthüllten Bilder der Raumsonde Cassini. Nun konnten Forscher der Universität Bern erstmals zeigen, wie diese Monde entstanden sind. Die eigenartigen Formen sind eine natürliche Folge von Zusammenstössen zwischen kleinen Monden ähnlicher Grösse, wie Computersimulationen demonstrieren.

Als Martin Rubin, Astrophysiker an der Universität Bern, die Bilder der Saturnmonde Pan und Atlas im Internet sah, war er verblüfft. Die Nahaufnahmen der...

Im Focus: Self-illuminating pixels for a new display generation

There are videos on the internet that can make one marvel at technology. For example, a smartphone is casually bent around the arm or a thin-film display is rolled in all directions and with almost every diameter. From the user's point of view, this looks fantastic. From a professional point of view, however, the question arises: Is that already possible?

At Display Week 2018, scientists from the Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP will be demonstrating today’s technological possibilities and...

Im Focus: Raumschrott im Fokus

Das Astronomische Institut der Universität Bern (AIUB) hat sein Observatorium in Zimmerwald um zwei zusätzliche Kuppelbauten erweitert sowie eine Kuppel erneuert. Damit stehen nun sechs vollautomatisierte Teleskope zur Himmelsüberwachung zur Verfügung – insbesondere zur Detektion und Katalogisierung von Raumschrott. Unter dem Namen «Swiss Optical Ground Station and Geodynamics Observatory» erhält die Forschungsstation damit eine noch grössere internationale Bedeutung.

Am Nachmittag des 10. Februars 2009 stiess über Sibirien in einer Höhe von rund 800 Kilometern der aktive Telefoniesatellit Iridium 33 mit dem ausgedienten...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Event News

Save the date: Forum European Neuroscience – 07-11 July 2018 in Berlin, Germany

02.05.2018 | Event News

Invitation to the upcoming "Current Topics in Bioinformatics: Big Data in Genomics and Medicine"

13.04.2018 | Event News

Unique scope of UV LED technologies and applications presented in Berlin: ICULTA-2018

12.04.2018 | Event News

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Mikroskopie der Zukunft

22.05.2018 | Medizintechnik

Designerzellen: Künstliches Enzym kann Genschalter betätigen

22.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics