Geschmacksgebenden Fragmenten auf der Spur – Damit Käse & Co. noch besser schmecken
Forschende der Technischen Universität München (TUM), des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie und der Universität Hohenheim haben einen neuen methodischen Ansatz entwickelt. Er ermöglicht es, geschmacksgebende Eiweißfragmente in Lebensmitteln wie Käse oder Joghurt schneller zu identifizieren und damit Produktionsprozesse zu optimieren.
Weltweit ist der Geschmack fermentierter Lebensmittel wie Käse, Joghurt, Bier, Hefeteig oder Sojasoße bei Verbrauchern sehr beliebt. Neben flüchtigen Aromastoffen tragen auch nicht-flüchtige Substanzen wesentlich zu ihrem charakteristischen Geschmacksprofil bei. Hierzu zählen vor allem Bruchstücke von langen Eiweißmolekülen, die zum Beispiel bei der mikrobiellen oder enzymatischen Umwandlung (Fermentation) von Milch- oder Getreideeiweiß entstehen.
Derzeit ist jedoch noch unklar, welche der über tausend verschiedenen Eiweißfragmente in fermentierten Milchprodukten geschmacksentscheiden sind. Eine Ursache hierfür ist, dass bisher eingesetzte analytische Methoden sehr arbeitsaufwendig und zeitintensiv sind.
Neue analytische Vorgehensweise schafft Abhilfe
Um hier Abhilfe zu schaffen, hat ein Wissenschaftlerteam um Thomas Hofmann, Leiter des Lehrstuhls für Lebensmittelchemie und molekulare Sensorik an der TUM, eine neue analytische Vorgehensweise entwickelt. Innovativ an dem Ansatz ist, dass die Forschenden bereits etablierte Methoden der Proteomforschung mit Methoden der Sensorikforschung kombinieren, um in der Lage zu sein, die entscheidenden geschmacksgebenden Eiweißfragmente aus der Vielzahl aller Bruchstücke effizient und schnell zu identifizieren.
Käse aus der Schweiz
„Wir haben daher für diese Art der Vorgehensweise den Begriff ‚Sensoproteomics‘ geprägt“, sagt Andreas Dunkel vom Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie, der federführend an der Studie beteiligt war.
Das Wissenschaftlerteam testete die Effektivität der neuentwickelten Vorgehensweise erstmals an zwei verschiedenen Sorten Frischkäse, die sich in ihrer Bitterkeit unterscheiden. Das Ziel war, diejenigen Eiweißfragmente zu identifizieren, die für eine bittere Fehlnote im Käse verantwortlich sind, die unter bestimmten Produktionsbedingungen entsteht.
Der Ansatz, der 1.600 Möglichkeiten auf 17 reduziert
Zunächst führten die Forschenden eine umfangreiche Literaturanalyse durch. Nach dieser kamen theoretisch ca. 1.600 verschiedene Eiweißfragmente in Frage, die in Milchprodukten enthalten sind. Anschließende durch In-silico-Methoden unterstützte Flüssigchromatographie-gekoppelte Massenspektrometer-Untersuchungen verringerten die Zahl der in Frage kommenden Eiweißbruchstücke auf 340. Am Ende engten vergleichende spektrometrische, sensorische und quantitative Analysen die Zahl der für den bitteren Käsegeschmack verantwortlichen Fragmente auf 17 ein.
Hofmann, der auch Direktor des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie ist, ist überzeugt: „Der von uns entwickelte ‚Sensoproteomics‘-Ansatz wird künftig dazu beitragen, geschmacksgebende Eiweißfragmente verschiedenster Lebensmittel im Hochdurchsatzverfahren schnell und effizient zu identifizieren – eine nicht-unwesentliche Hilfe, um Produkte geschmacklich zu optimieren.“
Publikation:
Sebald K, Dunkel A, Schäfer J, Hinrichs J, Hofmann T (2018) J Agric Food Chem, DOI: 10.1021/acs.jafc.8b04479. Sensoproteomics: A New Approach for the Identification of Taste-Active Peptides in Fermented Foods
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.8b04479
Förderung:
Das o.g. Forschungsprojekt der Forschungsvereinigung Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. wurde über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Prof. Thomas Hofmann: Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie an der TUM