Umami

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Mit dem Lehnwort umami (von japanisch うまみ umami ‚Schmackhaftigkeit‘, zu うまい umai ‚schmackhaft, würzig‘) wird in der Physiologie eine Empfindung des Geschmackssinnes bezeichnet,[1] die neben süß, sauer, salzig, bitter zu den grundlegenden Sinnesqualitäten der gustatorischen Wahrnehmung beim Menschen zählt und als „fleischig“, „würzig“ oder „wohlschmeckend“ beschrieben wird.[2] Nicht darunter fällt eine gesonderte Detektion von aus Fetten freigesetzten Fettsäuren.[3]

Der Geschmacksqualität Umami entsprechen in den Geschmacksknospen der Zunge bestimmte chemorezeptive Sinneszellen mit spezifischen Geschmacksrezeptoren. Die als Rezeptor in die Membran dieser Geschmackszellen eingebauten Proteinmoleküle sind mit denen für Süße verwandt, erkennen jedoch einige Nukleotide und Aminosäuren mit hoher Spezifität, neben Asparagin- insbesondere Glutaminsäure.

Ein Umami-Geschmack wird vornehmlich durch Salze der Glutaminsäure hervorgerufen, die als Aminosäure ein natürlicher Baustein verschiedener Proteine (Eiweiße) ist, und daher sowohl in fleisch-, fisch- und milchhaltigen Lebensmitteln vorkommt wie auch in Gemüse oder Algen. Dabei spricht das in den (zubereiteten) Speisen enthaltene freie Glutamat die Rezeptoren von Unami-Geschmackszellen an, indem es gebunden wird. Daneben wirken auch Purinnukleotide – wie Inosinmonophosphat (IMP), Guanosinmonophosphat (GMP) und Adenosinmonophosphat (AMP) –, bei synergistischer Aktion mit Glutamaten mit erheblicher Verstärkung.

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 Projektionen zu Arealen des Gyrus postcentralis und der Insula. Erst auf diesem Integrationsniveau des 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 in Lebensmitteln eingesetzt. Unter dem Stichwort „Umami“ wird verschiedentlich versucht, die Akzeptanz für diese sogenannten Geschmacksverstärker zu steigern. Insbesondere im westlichen Europa wünschen sich Verbraucher jedoch einen geringeren Einsatz solcher Stoffe,[4] beziehungsweise einen MNG-freien Umami-Geschmack[5] durch natürliche Produkte.

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.[6]

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.[7]

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.[8][9]

Glutamat

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.[10][11] 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.[12] 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.[13]

Der Weltmarkt für industriell hergestelltes Mononatriumglutamat betrug 2009 etwa 2 Millionen Tonnen.[7] Marktführer ist der börsennotierte japanische Würzmittelkonzern Ajinomoto mit Sitz in Tokyo und einem Jahresumsatz von etwa 12 Milliarden Euro.[14]

Glutamatrezeptoren

Zur gustatorischen Wahrnehmung von Glutamat können verschiedene Typen ähnlich gebauter Geschmacksrezeptoren in den Geschmackszellen der Zunge beitragen. Hierzu gehören auch die metabotropen Glutamatrezeptoren mGluR4 und mGluR1, neben einem aus den Rezeptortypen T1R1 + T1R3 zusammengesetzten Geschmacksrezeptor.[15][16] Bei letzterem 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.[9]

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.[17][18] Jedoch konnte in bisherigen Studien nicht nachgewiesen werden, dass mit der Nahrung zusätzlich zugeführte Glutamate zu den beschriebenen Symptomen führen können.

Einzelnachweise

  1. Stefan Silbernagl, Agamemnon Despopoulos: Taschenatlas Physiologie. 8. Auflage. Thieme, Stuttgart 2012, ISBN 978-3-13-567708-8, S. 360 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  2. Q. Chen, S. Alarcon, A. Tharp, O. Ahmed, N. Estrella, T. Greene, J. Rucker, P. Breslin: Perceptual variation in umami taste and polymorphisms in TAS1R taste receptor genes. In: American Journal of Clinical Nutrition. Band 90, Nr. 3, September 2009, S. 770–779; doi:10.3945/ajcn.2009.27462N, PMC 3136006 (freier Volltext).
  3. F. Laugerette u. a.: CD36 involvement in orosensory detection of dietary lipids, spontaneous fat preference, and digestive secretions. In: J Clin Invest. 115, Nr. 11, 2005, S. 3177–3184, ISSN 0021-9738 PMC 1265871 (freier Volltext).
  4. (Österreichisches) Bundesministerium für Gesundheit (Hrsg.): Entwicklung im Bereich von Zusatzstoffen, Aromen und Enzymen. Teil 2, März 2016, S. 8f und S. 14f; pdf
  5. Niamh Michail: Does MSG have a future in Europe as umami gains flavour favour?, Oktober 2015; abgerufen auf foodnavigator.com am 27. Februar 2017.
  6. K. Ikeda: New seasonings. (japan.) In: Journal of the Chemical Society of Tokyo. Band 30, 1909, S. 820–836. Englische teilweise Übersetzung in Chemical Senses. Band 27, Nr 9, November 2002, S. 847–849; doi:10.1093/chemse/27.9.847, (PMID 12438213).
  7. a b Chiaki Sano: History of glutamate production American Society for Nutrition. Report der American Society for Nutrition.
  8. S. Yamaguchi, K. Ninomiya: Umami and Food Palatability. In: Journal of Nutrition. 130, 2000, S. 921S-126S. PMID 10736353 (PDF)
  9. a b S. Shadan: A taste of umami. In: Nature. (News & Views) 457, 2009, S. 160.
  10. Thomas Vilgis: Kochuniversität – Geschmack. Tre Torri Verlag, Wiesbaden 2010, S. 75 f.
  11. C. Agostoni, B. Carratù, C. Boniglia, E. Riva, E. Sanzini: Free amino acid content in standard infant formulas: comparison with human milk. In: J Am Coll Nutr. Band 19(4), 2000, S. 434–438. PMID 10963461.
  12. Ian Humphery-Smith, Michael Häcker: Microbial proteomics: functional biology of whole organisms. Band 49, John Wiley and Sons, 2006, ISBN 0-471-69975-6, S. 138.
  13. Eva Derndorfer: Lebensmittelsensorik. Facultas Verlag, 2010, ISBN 978-3-7089-0588-4, S. 33.
  14. laut Website des Börsendienstes Ariva.de
  15. K. Yasumatsu, T. Manabe, R. Yoshida, K. Iwatsuki, H. Uneyama, I. Takahashi, Y. Ninomiya: Involvement of multiple taste receptors in umami taste: analysis of gustatory nerve responses in metabotropic glutamate receptor 4 knockout mice. In: Journal of Physiology. Band 593, Nr 4, Februar 2015, S. 1021–1034; doi:10.1113/jphysiol.2014.284703, PMC 4398535 (freier Volltext).
  16. X. Li u. a.: Human receptors for sweet and umami taste. In: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99(7), 2002, S. 4692–4696. PMID 11917125 (PDF)
  17. Hans-Dieter Belitz, Werner Grosch, Peter Schieberle: Lehrbuch der Lebensmittelchemie. Gabler Wissenschaftsverlage, 2001, ISBN 3-540-41096-1, S. 423.
  18. Michael Frühlingsdort: Kochen mit der Schere. In: Der Spiegel. 13. Oktober 2009.