Süße - Wikipedia

Grundgeschmack

Süße ist ein Grundgeschmack, der am häufigsten wahrgenommen wird, wenn er zuckerreiche Lebensmittel isst. Süßer Geschmack wird als angenehmes Erlebnis angesehen, außer vielleicht im Übermaß. ^{[ Zitat erforderlich ]}

Neben Zuckern wie Saccharose sind viele andere chemische Verbindungen süß, einschließlich Aldehyde, Ketone und Zuckeralkohole. Einige sind in sehr geringen Konzentrationen süß, sodass sie als kalorienfreie Zuckerersatzstoffe verwendet werden können. Solche Nichtzuckersüßstoffe umfassen Saccharin und Aspartam. Andere Verbindungen, wie beispielsweise Miraculin, können die Wahrnehmung der Süße selbst verändern.

Die chemosensorische Basis für die Erkennung der Süße, die zwischen Individuen und Arten variiert, ist erst seit dem späten 20. Jahrhundert zu verstehen. Ein theoretisches Modell der Süße ist die Mehrpunkt-Bindungstheorie, bei der mehrere Bindungsstellen zwischen einem Süße-Rezeptor und einer süßen Substanz beteiligt sind.

Untersuchungen haben gezeigt, dass die Empfindlichkeit gegenüber Zuckern und Süße sehr alte evolutionäre Anfänge hat und sich sogar in beweglichen Bakterien als Chemotaxis manifestiert, wie E. coli . ^[1] Neugeborene Säuglinge weisen auch Präferenzen für hohe Zuckerkonzentrationen auf und bevorzugen Lösungen, die süßer als Laktose sind, der Zucker, der in der Muttermilch zu finden ist. ^[2][3] Die Süße scheint die höchste Erkennungsschwelle für Geschmack zu haben etwa 1 Teil von 200 Saccharose in Lösung. Im Vergleich dazu scheint die Bitterkeit die niedrigste Erkennungsschwelle von etwa 1 von 2 Millionen für in Lösung befindliches Chinin zu haben. ^[4] In der natürlichen Umgebung, in der sich die Vorfahren menschlicher Primaten entwickelt haben, sollte die Intensität der Süße die Energiedichte anzeigen, während die Bitterkeit dazu neigt, darauf hinzuweisen Toxizität. ^[5][6][7] Die Erkennungsschwelle für hohe Süsse und die Erkennungsschwelle für niedrige Bitterkeit hätten unsere Vorfahren vor Primaten dazu veranlasst, süß schmeckende (und energiedichte) Nahrungsmittel zu suchen und bitter schmeckende Nahrungsmittel zu vermeiden. Selbst unter blattfressenden Primaten besteht die Tendenz, unreife Blätter zu bevorzugen, die tendenziell einen höheren Eiweißgehalt aufweisen und weniger Ballaststoffe und Gifte enthalten als reife Blätter. ^[8] Der "süße Zahn" hat also ein uraltes evolutionäres Erbe Die Lebensmittelverarbeitung hat die Konsummuster verändert ^[9][10] . Die Physiologie des Menschen bleibt weitgehend unverändert. ^[11]

Beispiele süßer Substanzen ]

Eine große Vielfalt chemischer Verbindungen wie Aldehyde und Ketone sind süß. Unter den üblichen biologischen Substanzen sind alle einfachen Kohlenhydrate mindestens zu einem gewissen Grad süß. Saccharose (Tafelzucker) ist das prototypische Beispiel für eine süße Substanz. Saccharose in Lösung hat eine Süßwahrnehmungsbewertung von 1, und andere Substanzen werden relativ dazu bewertet. ^[12] Zum Beispiel ist ein anderer Zucker, Fruktose, etwas süßer und wird mit dem 1,7-fachen der Süße von Saccharose bewertet. ^[12] Die Aminosäuren sind mild süß: Alanin, Glycin und Serin sind die süßesten. Einige andere Aminosäuren werden als süß und bitter wahrgenommen.

Eine Reihe von Pflanzenarten produzieren Glykoside, die in Konzentrationen, die viel niedriger als Zucker sind, süß sind. Das bekannteste Beispiel ist Glycyrrhizin, die süße Komponente der Süßholzwurzel, die etwa 30-mal süßer als Saccharose ist. Ein weiteres kommerziell wichtiges Beispiel ist Steviosid aus dem südamerikanischen Strauch Stevia rebaudiana . Es ist ungefähr 250 mal süßer als Saccharose. Eine weitere Klasse potenter natürlicher Süßstoffe sind die süßen Proteine ​​wie Thaumatin, die in der westafrikanischen Katemfe-Frucht gefunden werden. Süss ist auch Hühnerei-Lysozym, ein in Hühnereiern gefundenes Antibiotikum-Protein.

Sogar einige anorganische Verbindungen sind süß, einschließlich Berylliumchlorid und Blei (II) acetat. Letzteres mag zu einer Bleivergiftung unter der alten römischen Aristokratie beigetragen haben: Die römische Delikatesse sapa wurde hergestellt, indem saurer Wein (der Essigsäure enthielt) in Blechtöpfen gekocht wurde. ^[18]

Hunderte von synthetische organische Verbindungen sind bekanntermaßen süß. Die Anzahl derer, die gesetzlich als Lebensmittelzusatzstoff zugelassen sind, ist jedoch viel geringer. Zum Beispiel sind Chloroform, Nitrobenzol und Ethylenglykol süß, aber auch toxisch. Seit 2005 ^[update] sind sieben künstliche Süßstoffe weit verbreitet: Saccharin, Cyclamat, Aspartam, Acesulfam-Kalium, Sucralose, Alitam und Neotam.

^[19]

Sweetness-Modifikatoren [ edit ]

Einige Substanzen verändern die Art und Weise, wie süßer Geschmack wahrgenommen wird. Eine Klasse davon hemmt die Wahrnehmung süßer Geschmacksrichtungen, sei es von Zuckern oder von hochwirksamen Süßungsmitteln. Kommerziell ist das wichtigste davon Lactisol, ^[20] eine Verbindung, die von Domino Sugar hergestellt wird. Es wird in einigen Gelees und anderen Fruchtkonserven verwendet, um ihre Fruchtaromen hervorzuheben, indem sie ihre ansonsten starke Süße unterdrücken.

Es wurde dokumentiert, dass zwei Naturprodukte ähnliche süßehemmende Eigenschaften aufweisen: Gymnemiasäure, extrahiert aus den Blättern der indischen Rebe Gymnema sylvestre und Ziziphin, aus den Blättern der chinesischen Jujube () Ziziphus jujuba ). ^[21] Gymnemiasäure ist in der Kräutermedizin als Mittel gegen Zuckerweh und Diabetes mellitus weit verbreitet.

Andererseits verursachen zwei Pflanzenproteine, Miraculin ^[22] und Curculin, ^[23] dass saure Nahrungsmittel süß schmecken. Sobald die Zunge einem dieser Proteine ​​ausgesetzt wurde, wird die Säure bis zu einer Stunde danach als Süße empfunden. Während Curculin einen angeborenen süßen Geschmack hat, ist Miraculin an sich ziemlich geschmacklos.

Der Süße-Rezeptor [ edit ]

Süße wird von den Geschmacksknospen wahrgenommen.

Trotz der großen Vielfalt an chemischen Substanzen, die bekanntermaßen süß sind, und des Wissens dazu süßen Geschmack wahrnehmen muss in Geschmacksknospen auf der Zunge liegen, der biomolekulare Mechanismus des süßen Geschmacks war hinreichend schwer fassbar, dass noch in den 1990er Jahren einige Zweifel bestanden, ob es tatsächlich einen einzigen "Süßigkeitsrezeptor" gibt.

Der Durchbruch für das heutige Verständnis von Süße erfolgte 2001, als Experimente mit Labormäusen zeigten, dass Mäuse, die unterschiedliche Versionen des Gens T1R3 besitzen, Süßspeisen in unterschiedlichem Ausmaß bevorzugen. Nachfolgende Forschungen haben gezeigt, dass das T1R3-Protein einen Komplex mit einem verwandten Protein, T1R2 genannt, bildet, um einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor zu bilden, der der Süssigkeitsrezeptor in Säugetieren ist. ^[24]

Humanstudien haben gezeigt, dass dies süß ist Geschmacksrezeptoren finden sich nicht nur in der Zunge, sondern auch in der Auskleidung des Gastrointestinaltrakts sowie in Nasenepithel, Pankreasinselzellen, Spermien und Hoden. ^[25] Es wird vorgeschlagen, dass das Vorhandensein von süßen Geschmacksrezeptoren im GI-Trakt kontrolliert wird Hungergefühl und Sättigung.

Eine weitere Untersuchung hat gezeigt, dass die Schwelle der süßen Geschmackswahrnehmung in direktem Zusammenhang mit der Tageszeit steht. Es wird angenommen, dass dies die Folge von oszillierenden Leptinwerten im Blut ist, die die allgemeine Süße von Lebensmitteln beeinflussen können. Die Wissenschaftler vermuten, dass dies ein evolutionäres Relikt von Tagestieren wie dem Menschen ist. ^[26]

Die Wahrnehmung der Süße kann sich zwischen den Arten erheblich unterscheiden. Zum Beispiel ist selbst die Süße der Primaten ziemlich variabel. Affen der Neuen Welt finden Aspartam nicht süß, während Affen und Menschenaffen der Alten Welt (einschließlich Menschen) dies alle tun. ^[27] Feliden wie Hauskatzen können überhaupt keine Süße wahrnehmen. ^[28]
Die Fähigkeit, Süße zu schmecken, atrophiert häufig bei Arten von Fleischfressern die keine süßen Speisen wie Früchte essen, darunter Große Tümmler, Seelöwen, Hyänen und Fossas. ^[29]

Süßer Rezeptorweg

Die Zelle depolarisieren und letztendlich erzeugen Als Reaktion verwendet der Körper unterschiedliche Zellen in der Geschmacksknospe, die jeweils einen Rezeptor für die Wahrnehmung von süß, sauer, salzig, bitter oder umami ausdrücken. Stromabwärts des Geschmacksrezeptors haben die Geschmackszellen für süß, bitter und umami den gleichen intrazellulären Signalweg. ^[30] Eingehende süße Moleküle binden an ihre Rezeptoren, was zu einer Konformationsänderung im Molekül führt. Diese Änderung aktiviert das G-Protein gustducin, das wiederum Phospholipase C aktiviert, um Inositoltrisphosphat zu erzeugen (IP ₃ ), wodurch der IP ₃ -Rezeptor geöffnet und die Calciumfreisetzung aus induziert wird das endoplasmatische Retikulum. Diese Erhöhung des intrazellulären Kalziums aktiviert den TRPM5-Kanal und induziert die zelluläre Depolarisation. ^[31][32] Der ATP-Freisetzungskanal CALHM1 wird durch die Depolarisation aktiviert und setzt einen ATP-Neurotransmitter frei, der die afferenten Neuronen aktiviert, die die Geschmacksknospe innervieren. [19659905] Cognition edit ]

Die Farbe von Lebensmitteln kann die Wahrnehmung von Süße beeinflussen. Das Hinzufügen von mehr roter Farbe zu einem Getränk erhöht die wahrgenommene Süße. In einer Studie wurden dunkler gefärbte Lösungen um 2–10% höher bewertet als leichtere, obwohl die Saccharosekonzentration um 1% niedriger war. ^[35] Man nimmt an, dass der Effekt der Farbe auf kognitive Erwartungen zurückzuführen ist. ^[36] Einige Gerüche riechen süß und das Gedächtnis verwirrt ob Süße geschmeckt oder gerochen wurde. ^[37]

Historische Theorien [ edit

Die Entwicklung der organischen Chemie im 19. Jahrhundert brachte viele neue chemische Verbindungen und Methoden zur Bestimmung ihrer molekularen Strukturen mit sich. Frühe Bio-Chemiker haben viele ihrer Produkte entweder absichtlich (zur Charakterisierung) oder aus Versehen (aufgrund schlechter Laborhygiene) probiert. Einer der ersten Versuche, systematische Zusammenhänge zwischen den Molekülstrukturen und ihrem Geschmack zu ziehen, wurde 1914 von einem deutschen Chemiker, Georg Cohn, unternommen. Er vermutete, dass ein Molekül ein Strukturmotiv enthalten muss, das einen bestimmten Geschmack hervorruft (genannt 19459011) ] Sapophor ), der diesen Geschmack erzeugt. In Bezug auf die Süße stellte er fest, dass Moleküle, die mehrere Hydroxylgruppen enthalten, und solche, die Chloratome enthalten, oft süß sind, und dass unter einer Reihe strukturell ähnlicher Verbindungen diejenigen mit geringeren Molekulargewichten oft süßer waren als die größeren Verbindungen.

1919 schlugen Oertly und Myers eine ausführlichere Theorie vor, die auf einer damals aktuellen Farbtheorie in synthetischen Farbstoffen beruhte. Sie stellten die Hypothese auf, dass eine Verbindung, um süß zu sein, eine von zwei Klassen von strukturellen Motiven enthalten muss, einen Glucophor und einen Auxogluc . Basierend auf den Verbindungen, die zu diesem Zeitpunkt als süß bekannt waren, schlugen sie eine Liste von sechs Kandidatenglucophoren und neun Auxoglucen vor.

Seit diesen Anfängen im frühen 20. Jahrhundert genoss die Theorie der Süße wenig wissenschaftliche Beachtung, bis 1963 Robert Shallenberger und Terry Acree die AH-B-Theorie der Süße vorschlugen. Vereinfacht gesagt, schlugen sie vor, dass eine Verbindung einen Wasserstoffbrücken-Donor (AH) und eine Lewis-Base (B) enthalten muss, die um etwa 0,3 Nanometer voneinander getrennt ist. Gemäß dieser Theorie bindet die AH-B-Einheit eines Süßstoffs mit einer entsprechenden AH-B-Einheit an dem biologischen Süße-Rezeptor, um das Gefühl der Süße zu erzeugen.

Die BX-Theorie wurde 1972 von Lemont Kier vorgeschlagen. Während frühere Forscher festgestellt hatten, dass zwischen einigen Gruppen von Verbindungen ein Zusammenhang zwischen Hydrophobie und Süße zu bestehen schien, formalisierte diese Theorie diese Beobachtungen, indem sie vorschlug, dass es sich um eine süße Verbindung handeln müsse haben eine dritte Bindungsstelle (markiertes X), die über London-Dispersionskräfte mit einer hydrophoben Stelle am Süßheitsrezeptor interagieren kann. Spätere Forscher haben die Abstände zwischen den vermuteten AH-, B- und X-Stellen in mehreren Familien süßer Substanzen statistisch analysiert, um die Abstände zwischen diesen Interaktionsstellen auf dem Süßheitsrezeptor abzuschätzen.

MPA-Theorie [ edit ]

Die bis heute ausführlichste Theorie der Süße ist die von Jean-Marie Tinti und Claude Nofre 1991 vorgeschlagene Multipoint-Bindungstheorie (MPA). Diese Theorie Es umfasst insgesamt acht Wechselwirkungsstellen zwischen einem Süßstoff und dem Süßstoffrezeptor, obwohl nicht alle Süßstoffe mit allen acht Stellen interagieren. ^[38] Dieses Modell hat erfolgreich die Suche nach hochwirksamen Süßstoffen, einschließlich der bekanntesten Süßstofffamilie, gelenkt Datum, die Guanidin-Süßstoffe. Das stärkste davon, Lugduname, ist etwa 225.000 mal süßer als Saccharose.

a. ^{^} Einige Abweichungen der Werte sind zwischen verschiedenen Studien nicht ungewöhnlich. Solche Variationen können sich aus einer Reihe methodologischer Variablen ergeben, von der Probenahme bis zur Analyse und Interpretation. Tatsächlich ist der Geschmacksindex von 1, der Referenzsubstanzen wie Saccharose (für die Süße), Salzsäure (für die Säure), Chinin (für Bitterkeit) und Natriumchlorid (für Salzigkeit) zugeordnet ist, für praktische Zwecke selbst willkürlich. ^[17]

Einige Werte, z. B. für Maltose und Glukose, variieren wenig. Andere, wie Aspartam und Natriumsaccharin, weisen eine viel größere Variation auf. Unabhängig von der Variation bleibt die wahrgenommene Intensität der Substanzen relativ zu jeder Referenzsubstanz für Zwecke der Geschmacksbewertung gleich. Die Indextabelle für McLaughlin & Margolskee (1994) zum Beispiel ^[15] ist im Wesentlichen die gleiche wie die von Svrivastava & Rastogi (2003), ^[14] Guyton & Hall (2006), ^[17] und Joesten et al (2007). ^[16] Die Rankings sind alle gleich, mit eventuellen Unterschieden liegen sie in den Werten der Studien, aus denen sie abgeleitet sind.

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