"Karamellrezeptor" identifiziert

14.10.2021 - Deutschland

Wer mag nicht den Geruch von Karamell? Doch der Geruchsrezeptor, der entscheidend zu diesem Sinneseindruck beiträgt, war bisher unbekannt. Forscher des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München (LSB) haben nun das Rätsel um seine Existenz gelöst und den "Karamellrezeptor" identifiziert. Die neuen Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis der molekularen Kodierung von Lebensmittelaromen bei.

Furaneol ist ein natürlicher Geruchsstoff, der zahlreichen Früchten wie Erdbeeren, aber auch Kaffee oder Brot einen karamellartigen Duft verleiht. Ebenso spielt die Substanz seit langem eine wichtige Rolle als Aromastoff in der Lebensmittelproduktion. Dennoch war bisher nicht bekannt, welche der rund 400 verschiedenen Typen von Geruchsrezeptoren der Mensch zur Wahrnehmung dieses Geruchsstoffes nutzt.

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Dies ist kein Einzelfall. Trotz intensiver Forschung ist bisher nur für etwa 20 Prozent der menschlichen Geruchsrezeptoren bekannt, welches Geruchsspektrum sie erkennen. Um die Erkennungsspektren aufzuklären, nutzt das Team um Dietmar Krautwurst am LSB eine Sammlung aller menschlichen Geruchsrezeptorgene und ihrer häufigsten genetischen Varianten, um deren Funktion mit Hilfe eines Testzellsystems zu entschlüsseln.

"Das von uns entwickelte Testsystem ist weltweit einzigartig. Wir haben die Testzellen genetisch so verändert, dass sie wie kleine Biosensoren für Geruchsstoffe wirken. Dabei spezifizieren wir genau, welche Art von Geruchsstoffrezeptor sie auf ihrer Zelloberfläche aufweisen. Auf diese Weise können wir gezielt untersuchen, welcher Rezeptor wie stark auf welchen Geruchsstoff reagiert", erklärt Dietmar Krautwurst. In der vorliegenden Studie untersuchten die Forscher insgesamt 391 menschliche Geruchsstoffrezeptortypen und 225 ihrer häufigsten Varianten.

Nur zwei Geruchsstoffe für einen Rezeptor

"Wie unsere Ergebnisse zeigen, aktivierte Furaneol nur den Geruchsrezeptor OR5M3. Schon ein Tausendstel Gramm des Geruchsstoffs pro Liter reicht aus, um ein Signal zu erzeugen", sagt Erstautorin der Studie Franziska Haag. Darüber hinaus untersuchte das Team, ob der Rezeptor auch auf andere Geruchsstoffe reagiert. Zu diesem Zweck untersuchte das Team 186 weitere Substanzen, die als Schlüsselgeruchsstoffe das Aroma von Lebensmitteln maßgeblich prägen. Von diesen konnte jedoch nur Homofuraneol den Rezeptor signifikant aktivieren.

Dieser Geruchsstoff ist strukturell eng mit Furaneol verwandt. Wie frühere LSB-Studien gezeigt haben, verleiht er Früchten wie Durian ein karamellartiges Aroma. "Wir stellen die Hypothese auf, dass der von uns identifizierte Rezeptor OR5M3 ein sehr spezifisches Erkennungsspektrum für Lebensmittelzutaten hat, die karamellartig riechen. Mit diesem Wissen könnten in Zukunft neue Biotechnologien entwickelt werden, mit denen sich die sensorische Qualität von Lebensmitteln entlang der gesamten Wertschöpfungskette schnell und einfach überprüfen lässt", sagt Dietmar Krautwurst. Das komplexe Zusammenspiel zwischen den rund 230 wichtigsten lebensmittelbezogenen Geruchsstoffen und den menschlichen Geruchsrezeptoren sei zwar noch lange nicht verstanden, aber ein Anfang sei gemacht, so der Molekularbiologe weiter.

Veronika Somoza, Direktorin des Leibniz-Instituts, ergänzt: "Wir werden auch in Zukunft unsere umfangreichen Geruchsstoff- und Rezeptorsammlungen am Institut nutzen, um die molekularen Grundlagen der menschlichen Geruchswahrnehmung zu erforschen. Schließlich beeinflusst diese maßgeblich unsere Lebensmittelauswahl und damit unsere Gesundheit."

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