Retronasale Aromawahrnehmung

Die retronasale (lat. retro: ‚zurück‘, ‚wieder‘, ‚hinten gelegen‘; nasal: ‚die Nase betreffend‘) Wahrnehmung beschreibt den Transport flüchtiger, aromatischer Verbindungen aus der Mundhöhle über den Rachenraum zu den Rezeptoren im Nasenraum. Die Aromen werden beim Verzehr von Speisen und Getränken freigesetzt und lösen einen olfaktorischen Reiz aus.^[1][2]

Allgemeine Aromawahrnehmung

Aromawahrnehmung findet am olfaktorischen Zentrum statt. Dort befinden sich etwa 10 Mio. Geruchssinneszellen, darunter 400 verschiedene mit unterschiedlichen Rezeptoren.^[3] Diese Sinneswahrnehmung liefert nicht nur Informationen darüber, wie etwas schmeckt oder riecht sondern sie dient auch als Warnsystem (ungenießbare, giftige Nahrungsmittel) und zur Kommunikation (Pheromone). Darüber hinaus werden an Gerüche auch emotionale Erinnerungen geknüpft.^[4]

Duftstoffe bzw. Aromen können über zwei Wege das Riechorgan erreichen:

Weg der orthonasalen (violett) und retronasalen (blau) Wahrnehmung zum olfaktorischen Zentrum (rot)

1) orthonasal

Dies ist die Sinneswahrnehmung, die allgemein als „Riechen“ bekannt ist z.B. dem Riechen an Blumen oder an einer Tasse Kaffee. Duftstoffe in der Luft werden beim Einatmen durch die Nasenlöcher in die Nasenhöhle zu den olfaktorischen Rezeptorzellen transportiert und wahrgenommen.^[5]

2) retronasal

Beim Verzehr von Lebensmitteln werden die freigesetzten, flüchtigen Aromastoffe über den Rachenraum in die Nasenhöhle zu den olfaktorischen Rezeptorzellen transportiert. Da der Vorgang mit dem Essprozess verbunden ist, wird das wahrgenommene Aromaprofil oft fälschlicherweise als Geschmack bezeichnet. Dass es sich dabei vielmehr um eine Geruchswahrnehmung handelt, lässt sich vor allem bei Schnupfen veranschaulichen. Hierbei werden die typischen Aromastoffe eines Lebensmittel nur noch begrenzt oder gar nicht mehr wahrgenommen (man hat das Gefühl, das Essen „schmeckt“ nicht mehr).^[6]

Das retronasale Aromaprofil kann sich aufgrund verschiedener Faktoren (z.B. Kauen oder Speichel) vom orthonasalen Profil unterscheiden.^[2]

Beispiel: Aromastoffe in frischem Orangensaft der Sorte Valencia late ^[7]

Verbindung	Konzentration [g/kg]	orthonasaler Aromawert	retronasaler Aromawert
(R)-Limonen	85 598	228	1 339
Acetaldehyd	8 305	332	831
Buttersäureethylester	1 192	1 192	11 920
3-Hydroxyhexansäureethylester	1 136	4	18
3-Methylbutanol	639	<1	2,6
Myrcen	594	42	36
(R)-α-Pinen	308	62	9
Hexanal	197	19	19
(Z)-3-Hexenal	187	747	6 227
Vanillin	67	3	2
(S)-2-Methylbuttersäureethylester	48	8 000	12 000
Octanal	25	3,2	<1
trans-4,5-Epoxy-(E)-2-decenal	4,3	36	287
1-Octen-3-on	4,1	4,1	410
Methional	0,4	<1	10

Anatomie und Funktionsweise

Verzehr eines Lebensmittels

Beim Genuss von Nahrung laufen mehr Vorgänge ab als nur die sinnliche Wahrnehmung der fünf Grundgeschmacksqualitäten (süß, salzig, sauer, bitter und umami) auf der Zunge. Der weitere Aromaeindruck erfolgt über die retronasale Wahrnehmung. Hierbei spielt der Schluckakt, mit seinen Schutz- und Lenkungsvorgängen eine zentrale Rolle.^[5][6]

Zunächst wird die Nahrung zerkaut, eingespeichelt und ein schluckfähiger Bolus geformt. Der Zungengrund schließt mit dem weichen Gaumen den Mundraum ab, um vorzeitiges Schlucken zu verhindern. Dadurch gelangen selbst flüchtige Substanzen nicht in den Nasen- Rachenraum (Nasopharynx) (a).^[5][6]

Der Schluckvorgang wird über Berührungsrezeptoren der Gaumenbögen, der Rachenhinterwand oder des Zungengrundes reflexartig eingeleitet. Damit der Bolus nicht in die kreuzende Luftröhre (Trachea) gelangt, wird diese vom Kehlkopf (Larynx) und Kehl(kopf)deckel (Epiglottis) verschlossen. Zeitgleich dichtet das Gaumensegel (Velum palatum) mit der Rachenwand den Nasen-Rachenraum (Nasopharynx) ab, so dass keine Nahrung durch den Druck der Zunge hineingepresst werden kann (b).^[5][6]

Der Bolus wird über peristaltische Muskelkontraktion weitergeleitet, die Verschlussmechanismen entspannen sich, Trachea und Nasopharynx sind geöffnet.^[5][6] Geruchsintensive, flüchtige Substanzen (z.B. Ester, Thiole etc.) gelangen mit der Atemluft des ersten Atemzugs nach dem Schlucken (dem sog. swallow-breath) in die Nasenhöhle (Cavum nasi). Im oberen Nasengang (Meatus nasi superior), wo das Geruchsorgan (Organum olfactus) beherbergt ist, findet schließlich Aromawahrnehmung statt (c).^[6]

Die Wahrnehmung von Grundgeschmacksqualitäten und Aromaeindrücken folgt allerdings keiner strikten zeitlichen Abfolge. Wird Nahrung in den Mund genommen, können flüchtige Substanzen orthonasal sowie retronasal (Velum und Epiglottis sind noch geöffnet) in die Nasenhöhle gelangen. Auch bei Nahrung, die stark gekaut werden muss, ist dies möglich, da Velum und Epiglottis für kurze Zeit willkürlich geöffnet werden. Ein bewusstes Steuern des Velums ist erlernbar und wird z.B von Weingustatoren angewandt, um einen besseren Aromaeindruck zu erhalten.^[5][6]

Einflüsse auf die retronasale Aroma-Wahrnehmung

Geschwindigkeit des Aromaabbaus

Aromastoffe werden von Speichelinhaltsstoffen unterschiedlich schnell abgebaut und werden daher nicht zeitgleich wahrgenommen.^[6]

Depoteffekt

Aromatische Substanzen, die vom Speichel nicht abgebaut werden können (wie z.B. Pyrazine) werden an die Mundschleimhaut adsorbiert und erst im Laufe der Zeit wieder freigesetzt. Die Freisetzung erfolgt entweder direkt in die Gasphase der Mundhöhle oder indem der Speichel die Substanzen kontinuierlich ablöst. Diese Aromen sind noch lange wahrnehmbar und führen zu langanhaltenden Eindrücken, wie z.B. der Nachgeschmack von Kaffee.^[6]

Coating Effekt

Die Lebensmittelmatrix (z.B. Quark oder Schokolade) bildet einen länger anhaltenden Film und wird direkt an die Mund- und Rachenschleimhaut adsorbiert. Aromastoffe werden daraus kontinuierlich freigesetzt und können noch lange wahrgenommen werden.^[6]

Sensorische Schulung

Menschen mit geschulter Wahrnehmung, nehmen manche Aromen stärker wahr als Laien, z.B. durch bewusstes Öffnen des Velums oder stärkere Freisetzung der Aromen durch kontinuierliche Bewegung im Mundraum.^[1]

Temperatur des Nahrungsmittels

Aromen gehen bei unterschiedlichen Temperaturen in den gasförmigen Zustand über, wobei höhere Temperaturen eine Freisetzung fördern. Das Riechen an einem Eis liefert beispielsweise keinen signifikanten Aromaeindruck. Im Mund wird das Eis erwärmt und die dadurch freigesetzten Aromen retronasal wahrgenommen.^[1]

Individualität des Menschen

Geschmacksvorlieben unterscheiden sich je nach Alter, Geschlecht, Kultur, Herkunft und Erziehung.^[1]

Analytik von retronasal wahrnehmbaren Aromen

Retronasale Aromen können in der ausgeatmeten Luft mittels Protonentransferreaktions-Massenspektroskopie (PTR-MS; in vivo aroma analysis) bestimmt werden. Bei diesem System trägt die Testperson einen Nasenaufsatz, der aus zwei Glasröhrchen besteht und leicht in den Nasenlöchern befestigt ist. Die ausgeatmete Luft wird von diesem aufgenommen und durch eine weitere Röhre zur PTR-MS weitergeleitet. Dort werden die einzelnen Komponenten aufgetrennt und identifiziert. Dieses Verfahren ist schnell, hoch sensitiv und lässt es zu, eine große Anzahl an flüchtigen Komponenten gleichzeitig zu überwachen.^[1]

Eine alternative Methode stellt der Retronasal Aroma Headspace simulator („künstlicher Mund“) dar. Mit diesem Gerät kann die Freisetzung flüchtiger Komponenten aus Nahrungsmitteln beim Kauen und Schlucken simuliert werden. Zudem können die Aromastoffe identifiziert werden. Dabei werden Nahrungsmittel in einem luftdicht verschlossenen Gefäß mit künstlichem Speichel versetzt und durch Messer zerkleinert (dies simuliert das Kauen). Der Simulator arbeitet außerdem bei Körpertemperatur, um realitätsnahe Betriebsbedingungen zu schaffen. Die flüchtigen Komponenten werden aus der Gasphase entnommen und zur Gaschromatographie (GC) eingesetzt (Prinzip einer Headspace-GC). Die getrennten Substanzen können entweder mit einem entsprechenden Detektor identifiziert und quantifiziert werden (z.B. Flammenionisationsdetektor) oder von einem Menschen „abgerochen“ und so identifiziert werden. Die Voraussetzung hierfür ist die Aromaaktivität der flüchtigen Komponenten.^[2]

Bedeutung

Da die genauen Abläufe noch nicht vollständig aufgeklärt sind und sich dies für eine Weiterentwicklung der Nahrungsmitel nutzen ließe, ist die retronasale Wahrnehmung besonders für Wissenschaft und Industrie von Bedeutung.^[1][6]

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e f} C. Yeretzian, P. Pollien, C. Lindinger, S. Ali: Individualization of flavour preferences: toward a consumer-centric and individualized aroma science. In: Comprehensive reviews in food science and food safety Band 3, 2004.
2. ↑ ^{a b c} L. McCandless: Acree's Artificial Mouth Takes the Guesswork Out of Tasting. In: New York State Agricultural Experiment Station 20. August 1997.
3. ↑ M. Steinhaus, U. Arzberger: Aromastoffe - Ein wichtiges Stück Lebens(mittel)qualität. Abgerufen am 17.Oktober 2011.
4. ↑ S. Raisig: Fühlen, Schmecken, Riechen - die versteckten Sinne. Abgerufen am 17. Oktober 2011.
5. ↑ ^{a b c d e f} R. Huch, K. D. Bauer: Mensch Körper Krankheit. Urban & Fischer, 4. Auflage
6. ↑ ^{a b c d e f g h i j k} A. Büttner: Spaß an Essen und Trinken – Retronasale Geruchswahrnehmung. In: Nachrichten aus der Chemie Nr. 52, Mai 2004.
7. ↑ H.-D. Belitz, W. Grosch, P. Schieberle: Lehrbuch der Lebensmittelchemie. Springer Verlag, 6.Auflage, 2008