Vollmundiger Käsegeschmack - Vorhersage der Geschmacksentwicklung dank neuer Methode bald möglich
Peptide, die während der Käsereifung gebildet werden, sind entscheidend für den vollmundigen Geschmack von gereiftem Käse, dem so genannten Kokumi. Ein Forscherteam unter Leitung des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München hat nun eine neue Methode entwickelt, um diese geschmacksrelevanten Peptide präzise, schnell und effizient zu analysieren. Anhand von mehr als 120 Käseproben hat das Team zudem eine Datenbank erstellt, mit der sich künftig die Geschmacksentwicklung während der Käsereifung vorhersagen lässt.
Laden von Probenmaterial in ein Massenspektrometer.
J. Krpelan / Leibniz-LSB@TUM
Der Begriff kokumi stammt aus dem Japanischen und bezeichnet ein vollmundiges und lang anhaltendes Geschmackserlebnis. Der Geschmackseindruck ist bei gereiften Käsen besonders ausgeprägt, was vor allem auf die zunehmende Konzentration von Gamma-Glutamyl-Dipeptiden zurückzuführen ist. Das sind kleine Moleküle, die aus einer Verbindung zwischen Glutaminsäure und einer anderen Aminosäure bestehen.
Je nachdem, wie die beiden Aminosäuren verknüpft sind, unterscheiden die Forscher zwischen Gamma-, Alpha- und X-Glutamyl-Dipeptiden, wobei die beiden letzteren nicht zum Kokumi-Effekt beitragen. Die hohe Polarität der Glutamyl-Dipeptide sowie ihre große strukturelle Ähnlichkeit mit unterschiedlichen Geschmacksbeiträgen stellen eine große Herausforderung für die Lebensmittelanalyse dar.
Effiziente Analysemethode entwickelt
Dennoch ist es dem Team um Studienleiter Andreas Dunkel vom Leibniz-Institut gelungen, eine neue effiziente Analysemethode zu entwickeln, die auf der Ultra-Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie basiert. Mit ihr können erstmals die Konzentrationen aller 56 Gamma-Glutamyl-Dipeptid-Varianten in nur 22 Minuten präzise und selektiv bestimmt werden. Durch eine optimierte Probenvorbereitung ist es möglich, 60 Käseproben pro Tag zu analysieren.
"Das ist eine deutliche Verbesserung im Vergleich zu anderen Methoden. Unsere Tests haben gezeigt, dass unsere Methode schneller, effizienter und dennoch zuverlässig ist - sie liefert reproduzierbare Ergebnisse und detektiert auch kleinste Konzentrationen", sagt Erstautorin Sonja Maria Fröhlich, Doktorandin am Leibniz-Institut. Um den Einfluss der Reifezeit auf die Gamma-Glutamyl-Dipeptid-Konzentration weiter zu untersuchen, wendeten die Forscher die Methode nach der Testphase auf 122 Käseproben aus Europa und den USA an. Die Reifezeiten der Käse reichten von zwei Wochen bis zu 15 Jahren.
Schimmelpilzkulturen beschleunigen die Geschmacksentwicklung
Die Ergebnisse zeigen, dass die Konzentrationen von Glutamyldipeptiden erwartungsgemäß mit zunehmender Reife ansteigen. "Interessanterweise führte die Zugabe von Blauschimmel- und Weißschimmelkulturen zu deutlich höheren Gamma-Glutamyl-Dipeptid-Konzentrationen, auch bei kürzeren Reifezeiten", sagt Andreas Dunkel, Leiter der Forschungsgruppe Integrative Lebensmittelsystemanalyse am Leibniz-Institut.
Der Lebensmittelchemiker ergänzt: "Die Konzentrationsprofile, die wir für verschiedene Reifestadien und Käsesorten ermittelt haben, können in Zukunft als Datenbasis für Vorhersagemodelle genutzt werden. Letztere könnten beispielsweise dazu dienen, die Geschmacksentwicklung während der Käsereifung objektiv zu überwachen, Reifezeiten zu verkürzen oder neue Käseprodukte auf pflanzlicher Basis mit hoher Verbraucherakzeptanz zu entwickeln."
"Im Sinne eines interdisziplinären, lebensmittelsystembiologischen Forschungsansatzes ist es eines unserer Ziele, analytische Forschungsergebnisse mit bioinformatischen Methoden zu kombinieren, um Vorhersagemodelle zu entwickeln, die geeignet sind, eine nachhaltige Lebensmittelproduktion zu unterstützen. Hier setzt auch das von Andreas Dunkel geleitete Projekt an", fasst Veronika Somoza, Direktorin des Leibniz-Instituts, zusammen.
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Originalveröffentlichung
Sonja Maria Fröhlich, Manon Jünger, Verena Karolin Mittermeier-Kleßinger, Corinna Dawid, Thomas F. Hofmann, Veronika Somoza, Andreas Dunkel; "Towards prediction of maturation-dependent kokumi taste in cheese by comprehensive high throughput quantitation of glutamyl dipeptides"; Food Chemistry, Volume 463
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