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Neuer hochwirksamer Bitterstoff identifiziert Pilzstudie erweitert Wissen über natürliche Bitterstoffe

Quelle: Pressemitteilung Leibniz-LSB@TUM, Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB) 4 min Lesedauer

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Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie an der TU München
Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB)
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Was macht Moleküle bitter? Dieser Frage gehen Forscher des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie nach und haben dabei eine der bittersten Verbindungen der Welt entdeckt. Die Studie an dem Bitteren Saftporling erweitert das Grundlagenwissen zu Bitterstoffen und -rezeptoren für Anwendungen in der Lebensmittel- und Gesundheitsbranche.

Der Bittere Saftporling (Amaropostia stiptica) enthält eine der bittersten bekannten Verbindungen.(Bild: Postia stiptica /Jerzy Opioła / CC BY-SA 3.0)
Der Bittere Saftporling (Amaropostia stiptica) enthält eine der bittersten bekannten Verbindungen.
(Bild: Postia stiptica /Jerzy Opioła / CC BY-SA 3.0)

Die molekulare Welt der Bitterstoffe ist bisher nur lückenhaft erforscht. Wissenschaftler haben nun drei neue Bitterstoffe aus der Pilzart Amaropostia stiptica isoliert und ihre Wirkung auf menschliche Bitterrezeptoren untersucht. Dabei entdeckten sie eine der potenziell bittersten bisher bekannten Verbindungen. Die Studienergebnisse erweitern das Wissen über natürliche Bitterstoffe und ihre Rezeptoren und leisten so einen wichtigen Beitrag zur Lebensmittel- und Gesundheitsforschung. Die Arbeit entstand in Kooperation von Teams des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie (LSB) an der Technischen Universität München (TUM) in Freising und des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie (IPB) in Halle an der Saale.

Die komplexe Welt der Bitterstoffe

In der Datenbank „BitterDB“ sind derzeit über 2.400 Bitterstoffmoleküle erfasst. Ein eindeutiges Merkmal, um ein Molekül anhand seiner Struktur als bitter zu identifizieren, lässt sich dabei nicht ausmachen. Für etwa 800 dieser chemisch sehr unterschiedlichen Substanzen ist mindestens ein zugehöriger Bitterrezeptor angegeben. Die erfassten Bitterstoffe stammen allerdings überwiegend aus Blütenpflanzen oder synthetischen Quellen. Bitterstoffe tierischen, bakteriellen oder pilzlichen Ursprungs sind dagegen noch selten in der Datenbank vertreten.

Bitterstoffe aus Pilzen

Obwohl Pilze wie Amaropostia stiptica die stärksten natürlichen Bitterstoffe der Welt hervorbringen, sind ungiftig und prinzipiell essbar. Im Gegensatz dazu schmeckt der tödlich giftige Knollenblätterpilz angenehm und nussig. Menschen können sich also nicht auf den (Bitter)Geschmack verlassen, um giftige von ungiftigen Pilzen zu unterscheiden. Allerdings sind Menschen auch nicht die „Hauptfraßfeinde“ von Pilzen; zahlreiche andere Wirbeltiere und Wirbellose verzehren Pilze viel häufiger, und ihre Rezeptoren sind möglicherweise besser darauf eingestellt, Giftstoffe zu erkennen.

Die Forschung geht davon aus, dass sich Bitterrezeptoren entwickelt haben, um vor dem Verzehr potenziell schädlicher Substanzen zu warnen. Jedoch: Nicht alle Bitterstoffe sind giftig oder schädlich, und nicht jeder Giftstoff schmeckt bitter, wie das Beispiel des Knollenblätterpilzgiftes zeigt. Doch warum ist das so? Wie mittlerweile entdeckt wurde, befinden sich Sensoren für Bitterstoffe nicht nur im Mund, sondern auch in Organen wie Magen, Darm, Herz und Lunge sowie auf bestimmten Blutzellen. Da wir mit diesen Organen und Zellen nicht „schmecken“, stellt sich die Frage, welche physiologische Bedeutung die Rezeptoren dort haben.

Daten sammeln für ein besseres Verständnis von Bitterkeit

„Umfassende Datensammlungen zu Bitterstoffen und ihren Rezeptoren, könnten uns helfen, Antworten auf diese offenen Fragen zu finden“, sagt Maik Behrens, Arbeitsgruppenleiter am Freisinger LSB. „Je mehr fundierte Daten zu den verschiedenen Bitterstoffklassen, Rezeptortypen und -varianten vorliegen, desto besser können wir mit systembiologischen Methoden Vorhersagemodelle entwickeln, um neue Bitterstoffe zu identifizieren und Bitterrezeptor-vermittelte Wirkungen vorherzusagen. Dies gilt sowohl für Inhaltsstoffe von Lebensmitteln als auch für körpereigene Substanzen, die extraorale Bitterrezeptoren aktivieren.“

Das Team um Behrens und Norbert Arnold vom IBP in Halle hat deshalb den Bitteren Saftporling (Amaropostia stiptica) untersucht. Der Pilz ist ungiftig, aber, wie der Name schon vermuten lässt, extrem bitter.

Hochwirksamer Bitterstoff identifiziert

Mithilfe moderner Analysemethoden ist es der Arbeitsgruppe um Arnold gelungen, drei bisher noch unbekannte Substanzen zu isolieren und deren Strukturen aufzuklären. Wie die Freisinger Forschenden anschließend mit einem zellulären Testsystem zeigten, aktivieren die Substanzen mindestens einen der rund 25 menschlichen Bitterrezeptortypen. Besonders hervorzuheben ist dabei der neu entdeckte Bitterstoff Oligoporin D, der bereits in geringsten Konzentrationen (ca. 63 µg/l) den Bitterrezeptortyp TAS2R46 stimuliert. Zur Veranschaulichung: Die Konzentration entspricht einem Gramm Oligoporin D, gelöst in rund 106 Badewannenfüllungen Wasser.

Exkurs: Was macht die Grapefruit bitter?

In Grapefruits sorgt vor allem das Flavonoid Naringin für die Bitterkeit. Die Geschmacksschwelle für Naringin liegt bei etwa 20 Milligramm pro Liter, wobei die individuelle Empfindlichkeit stark variiert (1,5 bis über 50 mg/l). Während Bitterstoffe in den meisten Lebensmitteln und Säften unerwünscht sind, gehören sie bei Grapefruit dazu und werden von den Konsumenten auch so erwartet. Für Grapefruitsaft gilt z. B. ein Naringin-Gehalt von 300 mg/l gilt als ideal. Hohe Konzentrationen (1.500 bis 1.900 mg/l) werden aber selbst in Grapefruit-Getränken als zu bitter empfunden.

Quelle: Bitterness in Citrus Juices (Part 1) – Naringin

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„Unsere Ergebnisse tragen dazu bei, das Wissen über die molekulare Vielfalt und Wirkungsweise natürlicher Bitterstoffe zu erweitern“, erklärt Behrens und fügt hinzu: „Langfristig könnten Erkenntnisse auf diesem Gebiet neue Anwendungen in der Lebensmittel- und Gesundheitsforschung ermöglichen, zum Beispiel bei der Entwicklung sensorisch ansprechender Lebensmittel, die die Verdauung und das Sättigungsgefühl positiv beeinflussen.“

Originalpublikation: Schmitz, L.M., Lang, T., Steuer, A., Koppelmann, L., Di Pizio, A., Arnold, N., and Behrens, M.: Taste-Guided Isolation of Bitter Compounds from the Mushroom Amaropostia stiptica Activates a Subset of Human Bitter Taste Receptors, J. Agric. Food Chem. 73(8), 4850-4858 (2025); DOI: 10.1021/acs.jafc.4c12651

Diese Meldung ist zuvor auf unserem Schwesterportal www-foodtec-insider.de erschienen.

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