Neues zu Bitterstoffen aus Kaffee
Warum Koffein nicht allein zur Bitterkeit beiträgt
Freising, 17.06.2020
Weltweit ist Kaffee trotz oder auch wegen seines Bittergeschmacks sehr beliebt. Dabei tragen Kaffeeinhaltsstoffe wie Koffein unterschiedlich stark zur Bitterkeit bei. Eine aktuelle Studie des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie und der Technischen Universität München (TUM) gibt nun neue Einblicke in das molekulare Zusammenspiel zwischen Bitterstoffen und Bitterrezeptoren. Dies ist nicht nur für die Geschmackswahrnehmung relevant.
Koffein ist wohl der bekannteste Bitterstoff aus Kaffee. Jedoch ist die anregend wirkende Substanz für den Bittergeschmack des Getränks nicht allein verantwortlich. Dies belegen auch die neuen Studienergebnisse des Freisinger Wissenschaftlerteams. Mit Hilfe eines zellbasierten Testsystems ̶ einer Art künstlichen Zunge ̶ sowie mittels Docking-Analysen hat das Team fünf verschiedene Bitterstoffe aus Kaffee untersucht. Hierzu gehören der in Arabica-Bohnen identifizierte Bitterstoff Mozambiozid, dessen Röstprodukt Bengalensol sowie die schon länger bekannten Kaffeeinhaltsstoffe Cafestol, Kahweol und Koffein.
Wie das Forscherteam aufgrund seiner Ergebnisse annimmt, reagieren hauptsächlich zwei der 25 menschlichen Bitterrezeptortypen auf Inhaltsstoffe im Kaffee. Während von Koffein vergleichsweise hohe Konzentrationen notwendig sind, um die Rezeptoren TAS2R46 und TAS2R43 zu stimulieren, reichen von den vier anderen Substanzen deutlich geringere Mengen aus. So sei im Vergleich zu Mozambiosid oder Bengalensol eine etwa 30- bzw. 300-fach höhere Koffein-Konzentration erforderlich gewesen, um den Bitterrezeptor TAS2R43 in gleichem Maße zu aktivieren, berichtet Erstautorin Tatjana Lang vom Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie.
Bitterstoff vermindert Bittergeschmack?
Weitere Untersuchungen der Forschenden lassen annehmen, dass sich die im Kaffee enthaltenen Bitterstoffe in ihrer Wirkung beeinflussen. Wie sie belegen, weisen Kahweol und Mozambiosid ähnliche Bindungseigenschaften für den Bitterrezeptor TAS2R43 auf. Im Vergleich zu Mozambiosid aktivierte Kahweol den Rezeptor jedoch nur relativ schwach und war in der Lage, die Mozambiosid-induzierte Aktivierung des Bitterrezeptors dosisabhängig zu verringern. „Wir gehen daher davon aus, dass Kahweol den über den TAS2R43 ausgelösten Bittergeschmack abschwächen kann, indem es effektivere Bitterstoffe vom Rezeptor verdrängt“, erklärt Studienleiter Maik Behrens, der am Leibniz-Institut die Arbeitsgruppe Taste Systems Reception & Biosignals leitet.
Dieser Effekt könne bei filterlosen Kaffeezubereitungen wie Espresso oder türkischem Kaffee eine Rolle spielen, bei denen Kahweol ins Getränk gelangt, so der Wissenschaftler weiter.
Bitterrezeptor beeinflusst Ausschüttung von Magensäure
Die Ergebnisse seien aber auch noch aus anderer Sicht spannend, sagt Behrens und erläutert: „All unsere bisher gewonnenen Erkenntnisse weisen darauf hin, dass Bitterstoffe aus Kaffee relativ spezifisch zwei der 25 Bitterrezeptortypen aktivieren. Zudem wissen wir, dass sich beide Rezeptorarten nicht nur in Geschmackszellen finden. So findet sich der TAS2R43 auch im Magen und ist im Zusammenspiel mit Koffein an der Regulation der Magensäureausschüttung beteiligt. Nun stellt sich die Frage, welche Rolle Kaffeeinhaltstoffe wie Bengalensol hierbei spielen könnten, die den Rezeptor viel stärker aktivieren.“
Ebenso sei interessant, dass vielen Menschen der Bitterrezeptor TAS2R43 aufgrund einer Erbgutvariation fehlt. Ein Umstand, der zu individuellen Unterschieden hinsichtlich der Geschmackswahrnehmung von Kaffee oder dessen Verträglichkeit beitragen könne, ergänzt Veronika Somoza, Direktorin des Leibniz-Instituts für Systembiologie. Es bestünde daher noch sehr viel Forschungsbedarf, um das komplizierte Zusammenspiel von Bitterstoffen, Bitterrezeptoren sowie deren Effekte auf den menschlichen Organismus aufzuklären.
Publikation:
Lang T, Lang R, Di Pizio A, Mittermeier VK, Schlagbauer V, Hofmann T, Behrens M (2020) J Agric Food Chem, DOI: 10.1021/acs.jafc.0c01373. Numerous compounds orchestrate coffee’s bitterness
Link zur Publikation:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c01373
Ergänzende Literatur und Hintergrundinformationen:
Neuer Übersichtsartikel zur Rolle von Geschmacksstoffen und deren Rezeptoren bei der Modulation von Verdauungs- und Stoffwechselfunktionen. Lesen Sie weiter in: Behrens M, Somoza V (2020) Curr Opin Endocrinol Diabetes Obes, 27 (2): 110-114, DOI: 10.1097/MED.0000000000000531. Gastrointestinal taste receptors: could tastants become drugs? https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32073429/
Der anregend wirkende Bitterstoff Koffein kann die Freisetzung von Salzsäure im Magen sowohl stimulieren als auch verzögern, je nachdem, ob er Bitterrezeptoren im Magen oder im Mund aktiviert. Lesen Sie weiter in: Liszt KI, Ley JP, Lieder B, Behrens M, Stöger V, Reiner A, Hochkogler CM, Köck E, Marchiori A, Hans J, Widder S, Krammer G, Sanger GJ, Somoza MM, Meyerhof W, Somoza V (2017) Proc Natl Acad Sci, 114(30):E6260-E6269, DOI: 10.1073/pnas.1703728114. Caffeine induces gastric acid secretion via bitter taste signaling in gastric parietal cells. Open Access: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5544304/
Kontakt:
Dr. habil. Maik Behrens
Sektion II, Arbeitsgruppe Taste Systems Reception & Biosignals
Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie
an der Technischen Universität München (Leibniz-LSB@TUM)
E-Mail: m.behrens.leibniz-lsb(at)tum.de
Kurzprofil von Dr. habil. Maik Behrens: https://www.leibniz-lsb.de/institut/mitarbeiterinnen/kurzprofil-dr-habil-maik-behrens/
Tatjana Lang
Sektion II, Arbeitsgruppe Taste Systems Reception & Biosignals
Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie
an der Technischen Universität München (Leibniz-LSB@TUM)
E-Mail: t.lang.leibniz-lsb(at)tum.de
Pressekontakt:
Dr. Gisela Olias
Leibniz-LSB@TUM Wissenstransfer, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel.: +49 8161 71-2980
E-Mail: g.olias.leibniz-lsb(at)tum.de
Informationen zum Institut
Das Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München (Leibniz-LSB@TUM) besitzt ein einzigartiges Forschungsprofil. Seine Wissenschaftler kombinieren Methoden der biomolekularen Grundlagenforschung mit Analysemethoden der Bioinformatik und analytischen Hochleistungstechnologien. Ihr Ziel ist es, die komplexen Inhaltsstoffprofile von Rohstoffen bis hin zu den finalen Lebensmittelprodukten zu entschlüsseln und deren Wirkung auf den Menschen aufzuklären. Basierend auf ihrer Forschung entwickelte Produkte sollen dazu beitragen, die Bevölkerung auch in Zukunft nachhaltig und ausreichend mit gesundheitsfördernden, wohlschmeckenden Lebensmitteln zu versorgen. Darüber hinaus sollen die neu gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnisse dazu dienen, personalisierte Ernährungskonzepte zu entwickeln, die zum Beispiel Menschen mit einer Nahrungsmittelunverträglichkeit helfen, ohne dass die Lebensqualität eingeschränkt und die Gesundheit gefährdet ist.
Das Leibniz-LSB@TUM ist ein Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, die 96 selbständige Forschungseinrichtungen verbindet. Ihre Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute widmen sich gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevanten Fragen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Forschung, auch in den übergreifenden Leibniz-Forschungsverbünden, sind oder unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer, vor allem mit den Leibniz-Forschungsmuseen. Sie berät und informiert Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Leibniz-Einrichtungen pflegen enge Kooperationen mit den Hochschulen - u.a. in Form der Leibniz-WissenschaftsCampi, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 20.000 Personen, darunter 10.000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei mehr als 1,9 Milliarden Euro.