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„Künstliche Zunge“ leuchtet den Geschmack aus

Potsdamer Ernährungsforscher „Künstliche Zunge“ leuchtet den Geschmack aus

Die Wahrnehmung von Bitterstoffen ist unterschiedlich ausgeprägt, was sich darin zeigt, dass manche Kinder partout Kohlgemüse nicht ausstehen können. Eine „künstliche Zunge“, wie Ernährungswissenschaftlerin Anne Brockhoff sie nennt, hilft dem Deutschen Institut für Ernährungsforschung (Dife) bei der Forschung.

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Mit der künstlichen Zunge „Flipr“ vertraut: Anne Brockhoff.
 

Quelle: DIFE

Potsdam.  Geschmack ist eine höchst sinnliche Erfahrung. Die Rezeptoren dafür in unserem Gaumen sollen aber beileibe nicht nur für Genuss sorgen. Es sind Sensoren, die uns bei der Auswahl aber auch Ablehnung lebensnotwendiger und manchmal eben auch gefährdender Nahrungsmittel unterstützen. Sie signalisieren uns, ob Zucker als Energielieferant enthalten ist, Proteine oder Aminosäuren zu den Inhaltsstoffen zählen oder Mineralien und Fette vorhanden sind.

Den komplexen Empfindungsapparat jeweils anhand von Tests mit Probanden zu erkunden, wäre zum Teil viel zu aufwendig. Dem Deutschen Institut für Ernährungsforschung (Dife) in Potsdam-Rehbrücke steht dafür ein selbst international sonst selten vorhandenes Hand- oder eher Gaumenwerkzeug zur Verfügung: In den Laboren findet sich eine „künstliche Zunge“, wie die promovierte Dife-Ernährungswissenschaftlerin und Molekulargenetikerin Anne Brockhoff sie vorsichtig nennt. Ein Kühlschrank großer Block, ausgerüstet mit Pipettierroboter, Platten mit Zellkulturen, Spezialkamera, Computer und Monitor simuliert den mit Schleimhaut überzogenen und unzähligen sensorischen Zellen ausgerüsteten humanen Geschmacksapparat.

„Flipr“ (übersetzt in etwa: Fluoreszenz-Plattenmessgerät) heißt das Modellsystem für die menschliche Zunge, das Geschmäcker quasi in Leuchtsymbole umwandelt. Zentrales Element sind Kulturen menschlicher Zellen, mit Chemikalien oder Mikroorganismen „unsterblich gemacht“, wie Brockhoff sagt. Außerhalb des Körpers würden sie sonst ihre Zellteilung einstellen und verenden. Die kleinsten Einheiten des Organismus, die nicht unbedingt aus dem Gaumenraum kommen müssen, werden mit spezieller DNA zu Geschmackszellen umprogrammiert und auf Smartphone große Platten mit insgesamt 96 Vertiefungen verteilt. Erst dort erhielten sie ebenfalls mittels Erbinformationen die Eigenschaften menschlicher Geschmacksrezeptoren, schildert Brockhoff. Beigemischt wird zudem ein Fluoreszenzstoff.

 Allgemein in der Ernährungswissenschaft und Biologie anerkannt, sind bislang fünf unterschiedliche Geschmacksrezeptoren für süß, sauer, salzig, bitter und umani für einen vollmundig würzigen Geschmack, der vor allem durch Glutaminsäure hervorgerufen wird. Als sehr wahrscheinlich gilt mittlerweile auch ein spezieller Sensor für fettig. Auf einem nach links und rechts sowie oben und unten fahrenden, mit einer ähnlichen Platte wie für die Rezeptoren ausgestatteten Pipettierroboter sind die Geschmacksstoffe verteilt.

 Kommt der Geschmacksstoff mit den präparierten Rezeptoren in Verbindung wird nach der Identifizierung je nach Konzentration Kalzium freigesetzt, das mit dem Fluoreszenzstoff reagiert. Blitzendes LED-Blaulicht lässt die Fluoreszenzstoffe gelb-grün strahlen. Das Licht wiederum wird von der Spezialkamera aufgefangen und die Daten an den Computer zur Analyse wie etwa der Intensität weitergeleitet. Die „künstliche Zunge“ biete „eine ganze Reihe von Anwendungsmöglichkeiten“, so Brockhoff. Anhand von Veränderungen der in den Zellkulturen verarbeiteten Erbinformationen der humanen Rezeptoren könnten Rückschlüsse über die bislang noch nicht vollständig verstandene Funktionsweise gezogen werden. Festellbare Unterschiede der DNA zwischen einzelnen Menschen wiederum hätten ebenso darauf Einfluss.

 Die anhand des Geräts untersuchbare Wahrnehmung von Bitterstoffen ist zudem höchst unterschiedlich ausgeprägt, was sich etwa darin zeigt, dass manche Kinder partout Kohlgemüse nicht ausstehen können. Auch für die Entwicklung neuartiger Modulatoren für Süße leiste die „künstliche Zunge“ wichtige Dienste. „All das anhand von Tests mit Probanden zu machen, wäre viel zu kompliziert“, weiß Brockhoff um die unaufwiegbare Hilfe des Handwerkszeugs.

Von Gerald Dietz

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