Anatomie und Physiologie

Gustation (Geschmack)

Es gibt nur wenige anerkannte Submodalitäten des Geschmackssinns, oder Gustation. Bis vor kurzem wurden nur vier Geschmacksrichtungen anerkannt: süß, salzig, sauer und bitter. Forschungen zu Beginn des 20. Jahrhunderts führten Mitte der 1980er Jahre zur Anerkennung des fünften Geschmacks, umami. Umami ist ein japanisches Wort, das „köstlicher Geschmack“ bedeutet und oft mit „wohlschmeckend“ übersetzt wird. Jüngste Forschungen deuten darauf hin, dass es auch einen sechsten Geschmack für Fette oder Lipide geben könnte.

Der Geschmackssinn ist der besondere Sinn, der mit der Zunge verbunden ist. Die Oberfläche der Zunge ist, wie der Rest der Mundhöhle, mit einem geschichteten Plattenepithel ausgekleidet. Erhabene Erhebungen, die Papillen (Singular = Papille) genannt werden, enthalten die Strukturen für die Geschmacksweiterleitung. Es gibt vier Arten von Papillen, basierend auf ihrem Aussehen (Abbildung 15.1.1): zirkumvallat, blattförmig, fadenförmig und pilzförmig. In der Struktur der Papillen befinden sich Geschmacksknospen, die spezialisierte Geschmacksrezeptorzellen für die Weiterleitung von Geschmacksreizen enthalten. Diese Rezeptorzellen reagieren empfindlich auf die in den aufgenommenen Lebensmitteln enthaltenen Chemikalien und setzen je nach Menge der in der Nahrung enthaltenen Chemikalien Neurotransmitter frei. Neurotransmitter aus den Geschmackszellen können sensorische Neuronen in den Gesichts-, Glossopharyngeal- und Vagus-Hirnnerven aktivieren.

Salziger Geschmack ist einfach die Wahrnehmung von Natriumionen (Na+) im Speichel. Wenn Sie etwas Salziges essen, dissoziieren die Salzkristalle in die Komponenten Na+ und Cl-, die sich im Speichel in Ihrem Mund auflösen. Die Na+-Konzentration wird außerhalb der Geschmackszellen hoch, wodurch ein starker Konzentrationsgradient entsteht, der die Diffusion des Ions in die Zellen fördert. Der Eintritt von Na+ in diese Zellen führt zu einer Depolarisierung der Zellmembran und zur Erzeugung eines Rezeptorpotenzials.

Sauerer Geschmack ist die Wahrnehmung der H+-Konzentration. Genau wie bei Natriumionen in salzigen Geschmacksrichtungen dringen diese Wasserstoffionen in die Zelle ein und lösen eine Depolarisation aus. Saure Geschmacksrichtungen sind im Wesentlichen die Wahrnehmung von Säuren in unserer Nahrung. Steigende Wasserstoffionenkonzentrationen im Speichel (Senkung des Speichel-pH-Wertes) lösen in den Geschmackszellen immer stärker abgestufte Potenziale aus. Ein Beispiel: Orangensaft – der Zitronensäure enthält – schmeckt sauer, weil er einen pH-Wert von etwa 3 hat. Natürlich wird er oft gesüßt, damit der saure Geschmack überdeckt wird.

Die ersten beiden Geschmacksrichtungen (salzig und sauer) werden durch die Kationen Na+ und H+ ausgelöst. Die anderen Geschmacksrichtungen entstehen durch die Bindung von Lebensmittelmolekülen an einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor. Ein G-Protein-Signaltransduktionssystem führt schließlich zu einer Depolarisierung der Geschmackszelle. Der süße Geschmack entsteht durch die Empfindlichkeit der Geschmackszellen auf die Anwesenheit von im Speichel gelöster Glukose. Andere Monosaccharide wie Fruktose oder künstliche Süßstoffe wie Aspartam (NutraSweet™), Saccharin oder Sucralose (Splenda™) aktivieren ebenfalls die Süßrezeptoren. Die Affinität für jedes dieser Moleküle ist unterschiedlich, und einige schmecken süßer als Glukose, weil sie sich auf unterschiedliche Weise an den G-Protein-gekoppelten Rezeptor binden.

Bitterer Geschmack ähnelt insofern dem süßen, als sich Lebensmittelmoleküle an G-Protein-gekoppelte Rezeptoren binden. Allerdings kann dies auf unterschiedliche Weise geschehen, da es eine große Vielfalt an bitter schmeckenden Molekülen gibt. Einige Bittermoleküle depolarisieren die Geschmackszellen, während andere die Geschmackszellen hyperpolarisieren. Ebenso erhöhen einige Bittermoleküle die G-Protein-Aktivierung innerhalb der Geschmackszellen, während andere Bittermoleküle die G-Protein-Aktivierung verringern. Die spezifische Reaktion hängt davon ab, welches Molekül an den Rezeptor bindet.

Eine Hauptgruppe der bitter schmeckenden Moleküle sind Alkaloide. Alkaloide sind stickstoffhaltige Moleküle, die häufig in bitter schmeckenden Pflanzenprodukten wie Kaffee, Hopfen (in Bier), Gerbstoffen (in Wein), Tee und Aspirin vorkommen. Durch den Gehalt an giftigen Alkaloiden ist die Pflanze weniger anfällig für Mikrobeninfektionen und weniger attraktiv für Pflanzenfresser.

Die Funktion des bitteren Geschmacks könnte daher in erster Linie darin bestehen, den Würgereiz anzuregen, um die Aufnahme von Giften zu vermeiden. Aus diesem Grund werden viele bittere Lebensmittel, die normalerweise verzehrt werden, oft mit einer süßen Komponente kombiniert, um sie schmackhafter zu machen (z. B. Sahne und Zucker in Kaffee). Die höchste Konzentration von Bitterrezeptoren scheint sich im hinteren Teil der Zunge zu befinden, wo ein Würgereflex giftige Nahrung noch ausspucken könnte.

Der Geschmack, der als umami bekannt ist, wird oft als Bohnengeschmack bezeichnet. Wie süß und bitter beruht er auf der Aktivierung von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren durch ein bestimmtes Molekül. Das Molekül, das diesen Rezeptor aktiviert, ist die Aminosäure L-Glutamat. Daher wird der Umami-Geschmack häufig beim Verzehr von eiweißhaltigen Lebensmitteln wahrgenommen. Es überrascht nicht, dass Gerichte, die Fleisch enthalten, oft als schmackhaft bezeichnet werden.

Wenn die Geschmackszellen durch die Geschmacksmoleküle aktiviert werden, geben sie Neurotransmitter an die Dendriten der sensorischen Neuronen ab. Diese Neuronen sind Teil der Gesichts- und Glossopharyngeus-Hirnnerven sowie einer Komponente des Vagusnervs, die für den Würgereflex zuständig ist. Der Nervus facialis ist mit den Geschmacksknospen im vorderen Drittel der Zunge verbunden. Der Nervus glossopharyngeus ist mit den Geschmacksknospen in den hinteren zwei Dritteln der Zunge verbunden. Der Vagusnerv ist mit den Geschmacksknospen im hinteren Zungendrittel verbunden, die an den Rachen grenzen und empfindlicher auf schädliche Reize wie Bitterkeit reagieren.