19.3: Geschmack

Der Geschmackssinn ist ein chemischer Sinn, der zusammen mit dem Geruchssinn zu unserer Geschmackswahrnehmung beiträgt. Er beginnt mit der Aktivierung von Rezeptoren durch chemische Verbindungen (Geschmacksstoffe), die im Speichel gelöst sind. Der Speichel und die fadenförmigen Papillen der Zunge verteilen die Geschmacksstoffe und erhöhen ihre Exposition zu den Geschmacksrezeptoren.

Die Geschmacksrezeptoren befinden sich sowohl auf der Oberfläche der Zunge als auch am weichen Gaumen, im Rachen und in der oberen Speiseröhre (Ösophagus). Auf der Zunge befinden sich die Geschmacksrezeptoren in den Geschmacksknospen. Die Geschmacksknospen sind in den Papillen eingebettet, die auf der Zungenoberfläche sichtbar sind. Es gibt drei Arten von Papillen, die Geschmacksknospen und ihre Rezeptoren enthalten. Wallpapillen (Papillae vallatae) sind die größten Papillen und befinden sich in der Nähe des Zungengrundes. Die Blätterpapillen (Papillae foliatae) ähneln den seitlichen Falten der Zunge. Pilzförmige Papillen (Papillae fungiformes) befinden sich auf den vorderen drei Vierteln der Zunge, sind aber in der Mitte der Zunge weniger stark konzentriert.

Es gibt fünf wesentliche Geschmacksrichtungen: salzig, sauer, süß, bitter und herzhaft bzw. schmackhaft (oder umami). Die Wahrnehmung des salzigen Geschmacks wird durch Geschmackstoffe verursacht, die bei ihrer Auflösung Natrium-Ionen freisetzen. Der saure Geschmack hingegen wird durch die Freisetzung von Wasserstoff-Ionen aus gelösten sauren Geschmacksstoffen hervorgerufen. Salzige und saure Geschmacksstoffe erzeugen durch Depolarisation der Membran (salzige Geschmacksstoffe) oder durch Veränderungen der Ionenkanäle (saure Geschmacksstoffe) eine neuronale Reaktion.

Süße, bittere und schmackhafte Verbindungen aktivieren G-Protein-gekoppelte Rezeptoren. Als süß empfundene Chemikalien, wie Glukose und Fruktose, weisen typischerweise Hydroxyl -und Carbonylgruppen auf. Zahlreiche verschiedene Moleküle stimulieren Bitterrezeptoren, wobei mittlerweile über 30 Rezeptoren für den Bittergeschmack identifiziert wurden. Die Aminosäure Glutamat aktiviert die Rezeptoren für den herzhaften Geschmack. Der Zusatz von Mononatriumglutamat, oder MSG, zu Lebensmitteln verstärkt diesen würzigen Geschmack.

Kraniale Nerven transportieren die Geschmacksinformationen der Rezeptoren in den Geschmacksknospen zu der Medulla oblongata im Hirnstamm. Von dort gelangen die Informationen zum Thalamus und werden dann an den primären gustatorischen Cortex weitergeleitet. Auch andere sensorische Informationen der Zunge, wie thermische und mechanische Erregungen, werden von dem gustatorischen Cortex aufgenommen. Die Einbeziehung der verschiedenen sensorischen Inputs sorgt für eine umfassende Qualität des Geschmacks, so dass er als angenehm oder unangenehm empfunden wird.

Gustation, der Geschmackssinn, wirkt zusammen mit Olfaktion (Geruchssinn), um den Geschmack wahrzunehmen. Damit Geschmack entsteht, muss sich ein Reiz zuerst im Speichel auflösen und auf die Papillen der Zunge verteilt werden. Die meisten Papillentypen enthalten Geschmacksknospen, die Bündel von Sinneszellen sind, die von Ästen der Hirnnerven stimuliert werden.

Bei gesalzenem Schokoladenkaramel werden Salzigkeit und sogar Säure wahrgenommen, da die Sinneszellen Ionenkanäle enthalten. Beispielsweise gelangt Natrium aus dem Salz durch Natriumkanäle, die sich auf einem Zelltyp befinden und initiiert ein Aktionspotential in der Zelle. Das Aktionspotential wandert durch die Sinneszelle und geht auf einen Nerv über.

Der Nerv leitet die Geschmacksinformationen an den Thalamus und dann an die Geschmacksrinde im Gehirn weiter, wo die Aromen wahrgenommen werden. Wenn sich mehr Karamell auflöst, werden Süße, Geschmack und sogar Bitterkeit wahrgenommen. Diese Geschmäcker rühren von verschiedenen Komplexverbindungen her, die an die Chemorezeptoren, die G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, binden und die Second-Messenger-Signalmechanismen aktivieren.

Beispielsweise binden funktionelle Gruppen wie die Carbonyle in Zucker und Glutamat, die Aminosäure in herzhaften Aromen, an eine Familie von Geschmacksrezeptoren. Eine andere Familie bindet und detektiert über 200 verschiedene Bittermoleküle wie die in Kakao vorkommenden Alkaloide. Somit werden Geschmacksrezeptoren, die für jedes Aroma spezifisch sind, auf den gleichen Geschmacksknospen, auf der gesamten Zunge ausgedrückt und sind nicht vollständig in bestimmten Regionen gebunden.