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Bitterstoffe Bitter ist better – mehr als nur schlechter Geschmack

Warum nehmen manche Menschen bitteren Geschmack stärker wahr als andere? Wie misst man Bitterkeit? Und haben Bitterstoffe einen praktischen Nutzen? Das und mehr beantworten wir in diesem Beitrag zu den zu Unrecht verkannten Geschmacksstoffen.

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Geschmackstest des Bitterstoffes Denatonium-Benzoat – bekannt unter dem Herstellernamen Bitrex (mehr dazu im Tiktok-Video unten im Beitrag).
Geschmackstest des Bitterstoffes Denatonium-Benzoat – bekannt unter dem Herstellernamen Bitrex (mehr dazu im Tiktok-Video unten im Beitrag).
(Bild: LABORPRAXIS)

Mit unserer Zunge nehmen wir fünf unterschiedliche Geschmacksrichtungen wahr: süß, sauer, salzig, bitter und umami (fleischig/würzig). Und obwohl jede ihren Teil zum Gesamterlebnis beiträgt, werden sie längst nicht alle gleich wertgeschätzt. Besonders „bitter“ kommt bei den meisten Menschen, gerade bei Kindern, nicht gut an. Dabei sind Bitterstoffe spannende Chemikalien, die mehr zu bieten haben, als man zunächst glaubt.

Bitterstoffe docken an die entsprechenden Rezeptoren unserer Zunge an. Diese sind nicht nur hinten auf der Zunge angesiedelt, sondern auch auf der übrigen Zungenoberseite, wenngleich nicht überall in gleich großer Dichte. Als „bitter“ nehmen wir eine Vielzahl an Substanzklassen wahr, darunter verschiedene Glykoside, Alkaloide und Terpene. Ein verbreitetes Bitteraroma ist beispielsweise im Wermut enthalten und trägt seinen Namen „Absinthin“ in Anlehnung an die daraus gewonnene Spirituose.

Bitterkeit lässt sich nicht aus dem Molekülaufbau ablesen

Ob ein Stoff bitter ist oder nicht, lässt sich allerdings nicht anhand seiner Molekülstruktur voraussagen. Selbst nahezu identisch aufgebaute Moleküle können unterschiedliche Geschmackswirkung haben. So ist etwa die L-Form der Aminosäure Tryptophan ein Bitterstoff, während die D-Form ein Süßstoff ist – dabei unterscheiden sich diese beiden Stereoisomere nur in der räumlichen Anordnung einer einzigen Aminogruppe voneinander [1].

Es gibt also keine typische „Bitter-Struktur“. Das macht es schwierig, Substanzen objektiv zu bewerten. Die einzige Chance ist hier ein klassischer Geschmackstest. Der setzt zum einen voraus, dass die Substanzen gesundheitlich unbedenklich sind, zum anderen, dass die Testpersonen einen geschulten Geschmackssinn haben oder aber, dass ein möglichst großes Sensorik-Panel einbezogen wird, um ein durchschnittliches Geschmacksempfinden zu ermitteln.

Bei einer wissenschaftlichen Geschmacksprüfung wird der so genannte Bitterwert ermittelt. Dazu verdünnen die Prüfer eine Lösung des Bitterstoffes so weit, dass dieser gerade noch wahrgenommen wird. Für die als Referenz festgelegte Substanz Chininhydrochlorid ist so beispielsweise ein Bitterwert von 200.000 ermittelt worden. Dass bedeutet, dass 1 Gramm Chininhydrochlorid in 200.000 Gramm Wasser (200 Liter) gerade noch als bitter wahrnehmbar ist. Je höher also der Bitterwert, desto bitterer ist der Stoff [1].

Unterschiedliche Wahrnehmung

In der Natur wartet der Gelbe Enzian mit einem der bittersten Stoffe der Welt auf. Das in seinen Wurzeln angereicherte Amarogentin erreicht einen Bitterwert von 58 Millionen. Kaum fünf Gramm würden also ausreichen, um in einem Olympiabecken voll Wasser bereits eine Bitterkeit zu schmecken [2]. Das bedeutet längst nicht, dass jeder den bitteren Geschmack bei einer Kostprobe auch bemerken würde. Denn so unterschiedlich wie die Bitterstoffe selbst, so verschieden ist auch die Wahrnehmung ihres Aromas durch die Menschen. Dies kommt durch zwei Effekte zustande:

Erstens: die persönliche Gewöhnung an Bitterkeit. Während gerade Kinder noch sehr empfindlich auf bitteren Geschmack in Lebensmitteln reagieren, wie sie in vielen Gemüsen wie Brokkoli oder Rosenkohl enthalten sind, finden Erwachsene häufig sogar Gefallen an Bitterstoffen und genießen nicht nur bitteres Gemüse sondern auch trockenen Rotwein, Espresso oder Grapefruitsaft.

Zweitens: die genetische Komponente. Dazu muss man zunächst wissen, dass es auf der Zunge nicht nur einen sondern gleich 25 verschiedene Rezeptortypen für „bitter“ gibt. Insgesamt sind es sogar 150 Subtypen an Bitterrezeptoren. Wenn durch einen Gendefekt ein Rezeptortyp ausfällt, nimmt die Person mit diesem fehlenden „Bitter-Gen“ den Geschmack der zugehörigen Bitterstoffe nicht mehr so stark wahr – oder gar nicht, wenn der verkostete Bitterstoff nur mit diesem einen Rezeptor interagiert. Dies ist etwa bei Phenylthiocarbamid (PTC) so, einer Substanz, die durch einen Zufall zu einem der besterforschten Bitterstoffe aller Zeiten wurde.

Wenn die Gene den Geschmack blind machen

1932 veröffentlicht der amerikanische Chemiker Arthur L. Fox einen Bericht über eine seltsame Entdeckung [4]. Er und ein Labor-Kollege waren wohl etwas unachtsam beim Einfüllen einer PTC-Probe in eine Flasche, sodass etwas der pulverigen Substanz in die Luft staubte. Fox‘ Kollege beschwerte sich sofort – nicht über die unvorsichtige Arbeitsweise, sondern über den unangenehm bitteren Geschmack auf seiner Zunge, den er auf den eingeatmeten Staub zurückführte. Diese Schlussfolgerung zweifelte Fox an, da er selbst überhaupt nichts schmeckte, nicht einmal, als er ein paar Kristalle der Substanz probierte, welche mittlerweile übrigens mit dem Warnhinweis H300 versehen ist: „Lebensgefahr bei Verschlucken“. Nichtsdestotrotz führte dieses Missgeschick dazu, dass die Geschmackswahrnehmung von PTC in den folgenden Jahrzehnten intensiv erforscht wurde, sodass man heute weiß, dass rund 30 % der Menschen geschmacksblind für diesen Bitterstoff sind [5-6].

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Der Grund liegt in den Genen. Die „Schmecker“ haben eine intakte Genvariante des Bitterrezeptors TAS2R38, die „Nichtschmecker“ nicht. Genetische Faktoren sorgen auch dafür, dass etwa ein Viertel der Menschen den Bitterstoff Grosheimin aus Artischocken schwächer wahrnehmen als der Rest – einfach, weil die Gene für die Hauptrezeptoren zu diesem Signalmolekül auch in einer unempfindlichen Variante vorkommen, die bei manchen Menschen die einzige Genvariante ist. Bei Absinthith, dem Bitterstoff aus Absinth, gibt es hingegen keine individuellen Geschmacksunterschiede. Hier fanden Forscher des Deutschen Instituts für Ernährungsforschung (DIfE) heraus, dass es zwar ebenfalls unempfindliche Rezeptorgene auf den Chromosomen gibt, diese aber immer zusammen mit einer sensitiven Variante vererbt werden, sodass es für Absinthith keine genetische Geschmacksblindheit gibt. Genetische Geschmacksblindheit ist tatsächlich ein seltenes Phänomen, da üblicherweise eben mehrere Rezeptortypen für einen Bitterstoff funktionieren, sodass der Ausfall eines einzelnen Gens nicht bemerkt wird [7].

Bitterstoffe können Magen und auch Krebszellen beeinflussen

Bitterstoffe sind aber nicht nur im Mund relevant, sondern können auch an anderen Stellen im Körper von Bedeutung sein. Denn nicht nur die Zunge hat Rezeptoren, die auf Bitterstoffe ansprechen. Auch im Magen finden sich Bitterrezeptoren, z. B. der Rezeptor TAS2R43. Er reagiert auf Bitterstoffe von Kaffee und beeinflusste in Experimenten die Freisetzung von Magensäure [8].

Bitterstoffe könnten sogar bei der Behandlung von Krebs helfen. Denn auf Tumorzellen wurden ebenfalls Bitterrezeptoren gefunden, die als Andockstellen für künftige Therapeutika genutzt werden könnten – eine bittere, aber womöglich hochselektiv wirksame Medizin.

Tatsächlich werden Bitterstoffe schon heute zu medizinischen Zwecken eingesetzt. So sind Extrakte des Gelben Enzians in Präparaten enthalten, die als Appetitanreger bei Magersucht (Anorexie) verschrieben werden. Auch als Schleimlöser– beispielsweise bei einer Nasennebenhöhlenentzündung – helfen die Bitterstoffe der Pflanzenwurzel [9].

Und selbst wenn Bitterstoffe keine eigene medizinische Wirkung haben, helfen sie in der Medizin. Denn als Zugabe zu Placebos, also in Pillen ohne medizinische Wirkstoffe, verstärken Bitterstoffe den Placebo-Effekt: Die Patienten glauben dabei, ein Medikament mit Wirkstoff zu erhalten, und fühlen sich allein dadurch besser als ohne Behandlung. So können beispielsweise Schmerzen oder Erkältungssymptome gelindert werden, und sogar die Symptome von Parkinson lassen sich durch Placebos verbessern [10].

Die Evolution machte uns empfindlich auf bitteren Geschmack

Dass Menschen so stark auf Bitterstoffe reagieren, ist vermutlich ein Effekt der Evolution. Eine gängige Annahme ist, dass unsere Bitter-Empfindlichkeit ein Schutz vor dem Verzehr von giftigem Essen ist – etwa cyanidhaltige Bittermandeln oder Maniok-Knollen. Hier fungierte der Geschmackssinn vermutlich als evolutionärer Vorteil.

Diesen Effekt macht man sich noch heute gezielt zu Nutze: Mit Bitterstoffen werden z. B. technische Ethanolgebinde vergällt, um sie ungenießbar zu machen. Und auch vielen Reinigungsmittel sind Bitterstoffe zugesetzt, damit Kinder sie beim versehentlichen Trinken sofort wieder ausspucken. Eine verbreitet genutzte Substanz ist hier Denatonium-Benzoat. Die unter dem Markennamen Bitrex verwendete Substanz ist an sich völlig harmlos, gilt aber als bitterste Substanz der Welt; Bitterwert: 100.000.000. Ein Gramm ist also selbst in 100.000 Litern Wasser verdünnt noch wahrnehmbar. Zur Vergällung von Alkohol wird ein Gramm in 100 Liter Wasser aufgelöst – was ein extrem bitteres Resultat ergibt.

Der Bitterstoff kommt mittlerweile auch auf Knopfzellen zum Einsatz und ist als unsichtbarer Überzug auf den Softwarekarten von Nintendo-Switch-Spielen aufgebracht. Hier soll er ein Verschlucken dieser Teile verhindern. Manchmal kommt es eben darauf an, wie man sich die vermeintlich negativen Eigenschaften einer Substanz zunutze macht.

Wie bitter Denatonium-Benzoat tatsächlich ist, haben übrigens meine Kollegen und ich selbst probiert.

Quellen:

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