Sensorik: „Karamell“-Rezeptor identifiziert

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 als Aromastoff bei der Lebensmittelproduktion eine wichtige Rolle. Dennoch war bislang unbekannt, über welche(n) der etwa 400 verschiedenen Geruchsrezeptortypen Menschen diesen Geruchsstoff wahrnehmen.

Trotz intensiver Forschung ist bislang nur für etwa 20 % der menschlichen Geruchsrezeptoren bekannt, welches Duftstoffspektrum sie erkennen. Um zur Aufklärung der Erkennungsspektren beizutragen, nutzt das Team um Dietmar Krautwurst vom LSB eine Sammlung aller menschlichen Geruchsrezeptorgene und ihrer häufigsten genetischen Varianten, um ihre Funktion mittels eines Testzellsystems zu entschlüsseln.
„[…]. Wir haben die Testzellen genetisch so verändert, dass sie wie kleine Biosensoren für Geruchsstoffe fungieren. Dabei legen wir genau fest, welchen Geruchsrezeptortyp sie auf ihrer Zelloberfläche präsentieren. Auf diese Weise können wir gezielt untersuchen, welcher Rezeptor wie stark auf welchen Geruchsstoff reagiert“, erklärt Krautwurst. Im Rahmen der vorliegenden Studie überprüften die Forschenden 391 menschliche Geruchsrezeptortypen sowie 225 ihrer häufigsten Varianten.

Die Ergebnisse zeigen: Furaneol aktivierte lediglich den Geruchsrezeptor OR5M3. Dabei reichen ein Tausendstel Gramm des Geruchsstoffs pro Liter aus, um ein Signal zu erzeugen.

Weiter untersuchte das Team, ob der Rezeptor auch auf andere Geruchsstoffe reagiert. Hierzu überprüfte es weitere 186 Substanzen, die als sog. Schlüsselgeruchsstoffe maßgeblich das Aroma von Lebensmitteln prägen. Von diesen war nur Homofuraneol in der Lage, den Rezeptor signifikant zu aktivieren – ein Geruchsstoff der strukturell eng mit Furaneol verwandt ist. Frühere Untersuchungen des LSB zeigen, wie er Früchten wie Durian ein karamellartiges Aroma verleiht.

Laut Krautwurst sei davon auszugehen, dass der identifizierte Rezeptor OR5M3 ein sehr spezifisches Erkennungsspektrum für Lebensmittelinhaltsstoffe besitzt, die karamellartig riechen. Dieses Wissen könnte man sich zu Nutze machen, um neue Biotechnologien zu entwickeln, mit denen sich die sensorische Qualität entsprechender Lebensmittel entlang der gesamten Wertschöpfungskette schnell und einfach überprüfen lässt.

Literatur
1. Haag F, Hoffmann S, Krautwurst D: Key food furanones furaneol and sotolone specifically activate distinct odorant receptors. J Agric Food Chem 2021; DOI: 10.1021/acs.jafc.1c03314.

Quelle: Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie an der TU München, Pressemeldung vom 12.10.2021

⇒ Mehr zu Schlüssel-Aromastoffen lesen Sie in der 3-teiligen Serie in ERNÄHRUNGS UMSCHAU 5/2015, 1/2016 und 2/2017.

Diesen Artikel finden Sie auch in ERNÄHRUNGS UMSCHAU 11/2021 auf Seite M334.