Umami

Mit dem Lehnwort umami (von japanisch うまみ umami ‚Schmackhaftigkeit‘, zu うまい umai ‚schmackhaft, würzig‘) wird in der Physiologie eine Qualität des Geschmackssinnes bezeichnet, die neben süß, sauer, salzig, bitter zu den grundlegenden Sinnesqualitäten der gustatorischen Wahrnehmung beim Menschen zählt und als „fleischig“, „würzig“ oder „wohlschmeckend“ beschrieben wird. Nicht darunter fällt eine gesonderte Detektion von aus Fetten freigesetzten Fettsäuren.

Eigenschaften

Zur gustatorischen Wahrnehmung von Glutamat können verschiedene Typen ähnlich gebauter Geschmacksrezeptoren in den Geschmackszellen der Zunge beitragen. Der Geschmacksqualität Umami entsprechen in den Geschmacksknospen der Zunge bestimmte chemorezeptive Sinneszellen mit einem spezifischen Geschmacksrezeptor, bestehend aus den beiden Proteinen T1R1 und T1R3 in der Membran der Geschmackszellen. Dabei handelt es sich um ein Heterodimer aus zwei verkürzten (trunkierten) Proteinen, ähnlich dem Rezeptor (T1R2 + T1R3) für die Geschmacksqualität süß. Alle genannten sind G-Protein-gekoppelte Rezeptoren der Klasse C (C-GPCR). In diesen Rezeptoren ist eine sogenannte Venusfliegenfalle-Domäne an eine Transmembrandomäne gebunden. Zu den Rezeptoren für den Umami-Geschmack gehören auch die metabotropen Glutamatrezeptoren GluR4 und GluR1. Der Komplex aus T1R1 und T1R3 erkennt einige Nukleotide und Aminosäuren mit hoher Spezifität, neben Asparagin insbesondere Glutaminsäure. Die eine Hälfte des Rezeptors für den Umami-Geschmack (T1R3) wird auch für den Rezeptor für Süße verwendet. Der Inhibitor Lactisol hemmt den menschlichen Süß- und Umamigeschmack durch Bindung an T1R3.

Ein Umami-Geschmack wird vornehmlich durch Salze der Glutaminsäure hervorgerufen, genauer durch das in wässriger Lösung vorkommende Anion der Glutaminsäure, die als Aminosäure ein natürlicher Baustein verschiedener Proteine (Eiweiße) in allen Lebewesen ist, und daher sowohl in fleisch-, fisch- und milchhaltigen Lebensmitteln vorkommt wie auch in Gemüse oder Algen. Dabei spricht die in den (zubereiteten) Speisen enthaltenen freie Glutamate die Rezeptoren von Umami-Geschmackszellen an, indem es gebunden wird. Umgangssprachlich vereinfachend wird von Glutamat gesprochen, jedoch handelt es sich dabei um verschiedene Salze und das Anion. Daneben wirken auch Purin-Ribonucleotide wie Inosinmonophosphat (IMP), Guanosinmonophosphat (GMP) und Adenosinmonophosphat (AMP) synergistisch verstärkend mit Glutamaten.

Die Signale der Geschmackszellen werden auf Endigungen zugeordneter Nervenzellen übertragen und über deren Fortsätze (Geschmacksfasern von Hirnnerven) zum Gehirn weitergeleitet. Die im Markhirn liegenden Kerngebiete (Nucleus tractus solitarii) dienen für den weiteren Verlauf als Umschaltstelle. Von hier aus bestehen Bahnen, über die zum einen via Pons der Hypothalamus und Regionen des limbischen Systems erreicht werden. Zum anderen führen via Thalamus Nervenfortsätze zu Arealen des Gyrus postcentralis und der Insula. Erst im Cortex cerebri sind nach gängiger Auffassung Wahrnehmungen möglich, die verbal mitgeteilt werden können, etwa als „schmackhafter“ Eindruck einer Speise.

Salze der Glutaminsäure wie Mononatrium-Glutamat (MNG) werden auch industriell produziert und verbreitet als Zusatzstoff aus der Gruppe der Geschmacksverstärker in Lebensmitteln eingesetzt. Insbesondere im westlichen Europa wünschen sich Verbraucher einen geringeren Einsatz solcher Stoffe, da sie von Verbrauchern nicht als natürlich angesehen werden, auch wenn sie nach der Definition der verschiedenen Gesetzgeber natürlich sind.

Umami-Geschmack

Der hauptsächliche Träger des Umami-Geschmacks ist die freie, durch Proteolyse aus den Proteinen herausgelöste Aminosäure Glutaminsäure. Sie bildet das physiologisch relevante wasserlösliche Glutamat-Zwitterion. Ihre Salze werden als Glutamate bezeichnet. Das Natriumsalz der Glutaminsäure heißt Mononatriumglutamat MNG (engl. Monosodium glutamate MSG) und dissoziiert in wässrigen Lösungen zu Natrium-Ionen und deprotonierter Glutaminsäure. Glutaminsäure kommt in allen proteinhaltigen Lebensmitteln vor. Die Freisetzung der Glutamate durch Risse in den Zellmembranen wird durch Garen, Trocknen oder Fermentieren verstärkt.

Der Schmackhaftigkeits-Eindruck von Glutaminsäure wird durch Purine, wie Inosinmonophosphat IMP, Guanosinmonophosphat GMP und Adenosinmonophosphat AMP, die ebenfalls am Glutamat-Rezeptor andocken, verstärkt.

Vorkommen

Glutaminsäure
bei pH von 7,4

Besonders reichlich sind Glutamate in vollreifen Tomaten, Fleisch, Shiitake, Käse (insbesondere Parmesan), Würzmitteln (z. B. Sojasauce, Fischsauce, Brühe, Fond, Fleischextrakt, Hefeextrakt, Maggi-Würze, Selleriesaat) sowie in der menschlichen Muttermilch vorhanden. Eine besondere Verwendung findet Glutaminsäure in der Nahrungsmittelindustrie, wo sie, biotechnisch hergestellt, als Geschmacksverstärker eingesetzt wird.

Künstlich zugefügte Glutaminsäure wird vor allem in der asiatischen Küche in Form von Sojasoße und Sojapaste sowie bei der industriellen Herstellung von vorgefertigten Lebensmitteln eingesetzt. Dort soll sie den Geschmacksverlust ausgleichen, der durch Kochen, Sterilisieren und Tiefgefrieren entsteht. Manche Salze der Glutaminsäure verstärken als Geschmacksverstärker bestimmte Geschmacksrichtungen in ihrer Intensität. Dadurch sind sie in der Lage, mögliche Geschmacksfehler zu überlagern, die durch zu lange Lagerung oder Verderbnis von Lebensmitteln zustande kommen können.

Der Weltmarkt für industriell hergestelltes Mononatriumglutamat betrug 2009 etwa 2 Millionen Tonnen. Marktführer ist der börsennotierte japanische Würzmittelkonzern Ajinomoto mit Sitz in Tokyo und einem Jahresumsatz von etwa 12 Milliarden Euro.

Nebenwirkungen von Glutamat

→ Hauptartikel: Glutamat-Unverträglichkeit

Mononatriumglutamat stand seit 1969 im Verdacht, in höheren Dosen Nebenwirkungen hervorzurufen, wie Kopfschmerzen oder Gliederschmerzen, das so genannte China-Restaurant-Syndrom. Jedoch konnte in bisherigen Studien nicht nachgewiesen werden, dass mit der Nahrung zusätzlich zugeführte Glutamate zu den beschriebenen Symptomen führen können.

Geschichte

Kikunae Ikeda (1864–1936)

Die Bezeichnung geht zurück auf den japanischen Chemiker Kikunae Ikeda, der aufgrund eigener Geschmackserlebnisse neben den vier Empfindungsvermögen für Ausprägungen des Süßen, Sauren, Salzigen und Bitteren einer Speise noch eine fünfte Grundqualität des Geschmacks vermutete. 1909 schlug er „Umami“ als Benennung für diese vor, nachdem er als deren wesentlichen Geschmacksträger Glutaminsäure identifiziert hatte, im Extrakt von Kombu, einer aus japanischem Blatttang (Laminaria japonica) hergestellten Komponente des traditionellen Dashi.

Noch im gleichen Jahr begannen Ikeda und ein Geschäftspartner mit der industriellen Produktion von Mononatrium-L-glutamat, gewonnen aus dem Hydrolysat von Weizenproteinen. Das Gluten wurde hierfür unter Einwirkung von Salzsäure hydrolysiert und in seine Aminosäuren aufgespalten, zu über einem Drittel Glutamin und Glutaminsäure. Das kristallisierte Salz der Glutaminsäure brachten sie als streufähiges Würzmittel auf den Markt unter dem Handelsnamen „Aji-no-moto“ (味の素 ‚Essenz des Geschmacks‘). Es fand im ostasiatischen Raum wachsenden Zuspruch, ähnlich wie zuvor „Maggi“ in Mitteleuropa; aus dem Unternehmen ging im Verlauf ein Konzern hervor, der seit 1946 Ajinomoto heißt und heute weltweit agiert.