RÜCKSTANDS- & SPURENANALYTIK SPECIAL Nachgeschmack - wissenschaftlich betrachtet

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Haben Wein und Mundwasser etwas gemeinsam? Auf jeden Fall hinterlassen beide einen mehr oder weniger intensiven Nachgeschmack. Mittels einer auf der Stir-Bar-Sorptive-Extraction (SBSE) basierenden Methode ist es einer Wissenschaftlerin der Deutschen Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie in Garching gelungen, zu jedem beliebigen Zeitpunkt nach dem Verzehr eines Lebensmittels selbst geringste Mengen geruchsverursachender Substanzen nachzuweisen.

Man kann sich auf unterschiedliche Art und Weise einem edlen Tropfen nähern. Jeder Weinkenner schwört auf seine ureigene Methode. Allerdings offenbaren sich auch dem Laien Prinzipien, die in der Natur der Dinge liegen. Auf den Punkt gebracht: Eine Weinprobe ist keine Angelegenheit für Spezialisten. Schon die alten Römer wussten: einen Wein beurteilt man kurzerhand nach seiner Farbe, seinem Geruch und seinem Geschmack. Allerdings birgt insbesondere letztgenannter Punkt, die geschmackliche Bewertung, der Gaumentest, noch so manches Geheimnis.

Der Geschmack eines Lebensmittels lässt sich nicht allein auf triviale Eindrücke wie süß oder sauer, salzig oder bitter reduzieren oder mit Gefühlen umschreiben wie cremig, scharf oder austrocknend. Ob eine Speise, ein Getränk oder anderweitig oral Appliziertes kurzfristig oder nachhaltig schmeckt und ob Genuss sich einstellt, hängt vor allem davon ab, in wie weit und wie lange charakteristische Aromen ihren Weg aus der Mundhöhle über den Rachenraum zum Riechkolben in der Nase finden. Geschilderter Vorgang wird als retronasale Geruchswahrnehmung bezeichnet; Gerüche, die wir im Gegensatz dazu erschnuppern und erschnüffeln, nehmen wir orthonasal wahr.

Wie nun aber gelangen die Aromastoffe eines Lebensmittels, bei denen es sich im Übrigen um flüchtige, geruchsintensive Substanzen handelt, wie Ester, Thiole, Aldehyde, Heteroaromaten oder Terpene, an ihren Bestimmungsort, die Nase? Um diese Frage hinreichend zu klären, bedarf es mehr als der in Augenscheinnahme eines Weinkenners bei der Weinverkostung. Wenngleich sich aus den Schmatz-, Schlürf- und Kehllauten während der Verkostung durchaus Rückschlüsse auf die Vorgänge hinter seinen gesenkten Lippen ziehen lassen, so bleibt dennoch im Verborgenen, wie Geruchstoffe zum Riechkolben gelangen. Unter Zuhilfenahme moderner Bild gebender Verfahren allerdings wird deutlich, dass es sich um einen präzise gesteuerten Vorgang handelt, der einen Aromatransfer nur zu ganz bestimmten Zeitpunkten zulässt.

Der Natur auf die Finger geschaut - so schmeckt der Mensch

Befindet sich ein Lebensmittel im Mundraum und sind Lippen und Kiefer geschlossen, bilden Gaumen und Zungengrund eine Barriere, die den Mundraum regelrecht abdichtet und verhindert, dass wir Teile der Speise unabsichtlich verschlucken oder, im Wortsinn, in den falschen Hals bekommen. Wie gut die natürliche Schleuse im Mund funktioniert, zeigt ein kleines Experiment. Man nehme einen Schluck Kaffee oder Wein und behalte ihn im Mund. Nun schließe man die Lippen. Der Kiefer bleibt während dieser Zeit völlig in Ruhe und unbewegt. Was lässt sich wahrnehmen? Alsdann beginne man, zu kauen. Was hat sich an der Wahrnehmung verändert? Und nun: schlucken. Wie ist Ihre Wahrnehmung jetzt?

„In der Regel sollten sich im ersten Teil des Selbstversuchs Geschmackseindrücke wie sauer, bitter, süß oder salzig feststellen lassen, nicht aber typische Aromanoten wie röstig, fruchtig oder blumig“, erklärt Dr. Andrea Büttner, Wissenschaftlerin an der Deutschen Forschungsanstalt für Lebensmittelchemie in Garching. Während des Kauens, also im Verlauf des zweiten Teils des Experiments, öffnet sich die natürliche Barriere im Mundraum kurzfristig und geringe Mengen Aromakomponenten gelangen über den Rachen zum Riechkolben. „Richtig nehmen wir das Wein- beziehungsweise Kaffeearoma allerdings erst unmittelbar nach dem Schlucken wahr, mit dem ersten Atemstoß.“

Ein Aromaimpuls lässt sich im Übrigen auch dann registrieren, führen wir ein Lebensmittel in den Mund ein. Andrea Büttner: „Ein wichtiger Schutzmechanismus, den Mutter Natur eingerichtet hat. Wir erhalten so einen ersten Eindruck davon, ob das, was sich in unserem Mund befindet, ess- oder ungenießbar ist.“ Das Phänomen hat physiologische Gründe: Sobald wir den Kiefer öffnen löst sich die Zungen-Gaumen-Sperre kurzfristig. Werden Mund und Kiefer wieder geschlossen, wird überschüssige Luft aus dem Mund- über den Rachenraum in die Nase gepumpt; Aromastoffe des Lebensmittels werden mitgerissen und lösen einen sensorisch wahrnehm- und messbaren Aromaimpuls aus. Das konnte die Wissenschaftlerin im Rahmen einer Echtzeitanalyse von Atemluft mit Hilfe der Protonentransferreaktions-Massenspektrometrie (PTR-MS) nachweisen:

Eine Testperson atmete über die Nase in einem speziellen Probeneingang aus, nachdem sie einen Schluck Wein in den Mund genommen und Lippen und Kiefer geschlossen hatte. Andrea Büttner: „Während der Online-PTR-MS-Messung zeigte sich ein deutlicher Initialpeak, der am Beispiel von Ethylacetat verfolgt wurde.“ Ethylacetat entsteht, wenn Alkohol und Säure unter Wasserabspaltung miteinander reagieren (Kondensationsreaktion), und ist bereits in relativ geringen Konzentrationen als Nagellackgeruch wahrnehmbar.

In Wein ist Ethylacetat natürlicherweise als flüchtige Koponente enthalten; sie dient als Markersubstanz zum Nachweis des Transfers flüchtiger Weinsubstanzen aus dem Mund- in den Nasenraum. Andrea Büttner: „Der Initialpeak bei der Weineinnahme ist mit 2,5 Sekunden vergleichsweise kurz, und obgleich die Testperson den Schluck Wein im Mund behält, wird im weiteren Verlauf nur Isopren im Atem detektiert, also ein Stoffwechselprodukt, das der Mensch kontinuierlich abatmet, nicht aber der Marker Ethylacetat.“

Mit vollem Mund riecht es sich schlecht

Wiewohl der erfahrene Weinkenner bei der Weinprobe selten schluckt, ist er in der Lage, einen Wein überaus umfangreich retronsal zu bewerten. Dafür bedient er sich kurzerhand einiger Tricks, mit denen er Mutter Natur und ihr physiologisches Wunderwerk der Sinneswahrnehmung überlisten kann: Durch gekonntes Öffnen und Schließen des Mundes beziehungsweise der Gaumensperre gepaart mit einer wirksamen Atemtechnik, die nicht selten mit einer für Laien sonderbar anmutenden Geräuschentwicklung einhergeht, pumpt er Aromastoffe aus dem Mund- in den Rachenraum. Ein Vorgang, der sich ebenfalls mittels PTR-MS untersuchen und verfolgen lässt. Am Rande bemerkt lässt sich hierbei die Qualifikation eines Weinverkosters feststellen: Wer nämlich den Mund zu voll nimmt, riskiert, sich einerseits zu verschlucken, anderseits wird der Luftraum im Mund eingeschränkt, was einen Übergang der Aromastoffe in die Gasphase beeinträchtigt.

Bei einer zu geringen Weinmenge wiederum wird die verfügbare Menge an Aromstoffen durch kontinuierlichen Speichelfluss verdünnt, was ebenfalls die Sinneswahrnehmung nicht unerheblich beeinflusst und das Urteil verfälscht. Sobald die Testperson den Wein geschluckt und geatmet hat, zeigt sich erneut ein deutliches Ethylacetat-Signal. Auch im weiteren Verlauf der Atmung wird ein Ausschlag sichtbar. „Obwohl sich kein Wein mehr im Mund befindet“, erklärt Andrea Büttner, werden flüchtige, für den verkosteten Wein aromatypische Verbindungen freigesetzt und sowohl sensorisch als auch messtechnisch nachweisbar.“

Die Dauer des „Nachgeschmacks“ sei laut der Lebensmittelchemikerin abhängig von unterschiedlichen Faktoren: Einerseits, in wie weit Aromastoffe durch den Speichel metabolisiert werden, was zu einer schwächeren Geruchswahrnehmung führen kann und zu einer Verschiebung des Aromaprofils. Andrea Büttner: „Thiole etwa, wie das 2-Furfurylthiol, das für den röstigen, kaffeetypischen Geruch verantwortlich ist, oder das für Weine der Marke Sauvignon-Blanc charakteristische 4-Mercapto-4-methyl-2-pentanon, werden von Speichel nachhaltig verstoffwechselt. Erdig-erbsige oder paprikaartige Noten hingegen, wie sie einige Pyrazine hervorrufen, sind in Speichel persistent.“

Mit dem Buccal-Odor-Screening-System Aromperistenz nachweisen

Die Wissenschaftlerin wies die hohe Aromapersistenz sowohl mittels sensorischer Untersuchungen nach, als auch mit dem sog. Buccal-Odor-Screening-System (BOSS), einer Analysenmethode, die auf der Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE) mit dem Gerstel-Twister basiert. Der Twister ist ein Rührstäbchen für Magnetrührer, das mit Polydimethylsiloxan (PDMS) ummantelt ist. Das PDMS dient als Sorptionsmedium für ein breites Spektrum unpolarer Verbindungen, unter anderem für Aroma- und andere Geruch verursachende Stoffe. Um den direkten Kontakt des Twisters mit der Mundschleimhaut zu verhindern, steckte Andrea Büttner den Twister in eine, vereinfacht ausgedrückt, perforierte Glaskapsel, die einen ungehinderten Kontakt des Twisters mit Speichel und Gasphase und den darin enthaltenen Aromastoffen gewährleistete, eine Extraktion möglicherweise an der Mundschleimhaut adsorbierter Stoffe aber verhinderte.

Die Probennahme erfolgte, indem ein Proband, nach Verkostung eines Lebensmittels, die Glaskapsel mit dem darin enthaltenen Twister für eine bestimmte Dauer in den Mund nahm. Die Lippen waren geschlossen, und die Atmung erfolgte ausschließlich über die Nase. Nach einer definierten Zeit wurde die perforierte Glaskapsel aus dem Mund entfernt, der Twister entnommen, trockengetupft und die im PDMS extrahierten Verbindungen nach Thermodesorption gaschromatographisch und olfaktometrisch untersucht. Dabei zeigten sich laut der Wissenschaftlerin eindeutige Übereinstimmungen der extrahierten Komponenten mit der Geruchswahrung des Probanden. Andrea Büttner: „Boss ermöglicht erstmals zu jedem beliebigen Zeitpunkt nach dem Verzehr eines Lebensmittels den Nachweis geringster Mengen geruchsaktiver Substanzen in der Mundhöhle.“

Mit anderen Worten lassen sich auch lange nach dem Schlucken Spuren von Verbindungen detektieren, die von der Mundschleimhaut adsorbiert wurden und die einen nachhaltigen Aromaeindruck hervorrufen, folglich für den Nachgeschmack verantwortlich sind. Deren Kenntnis erweist sich insbesondere für Hersteller und Verarbeiter von Lebensmitteln von besonderer Bedeutung, trägt doch der Genuss des Produkts, der durch Geschmack und Nachgeschmack beeinflusst wird, maßgeblich zum Markterfolg bei. Darüber hinaus sieht Andrea Büttner die Boss-Methode als vielversprechendes, überaus hilfreiches Instrument bei der Diagnose von Mundgeruch sowie zur Untersuchung der Wirkweise von Zahnpasta und Mundwässern.*G. Deussing, Science Communication, Uhlandstr. 16, 41464 Neuss

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