Digitaler Geschmackssinn

Spanische Forscher haben eine elektronische Zunge entwickelt, die verschiedene Schaumweinsorten auseinanderhalten kann.

Geschmäcker, so sagt man, sind verschieden. Dabei setzt sich das, was der Mensch als wohlschmeckend oder eher "bäh" erkennt, aus ganzen vier (mit Umami fünf) Grundelementen zusammen, wie Professor Hanns Hatt, der an der Ruhr-Universität Bochum auf dem Gebiet der Sinnes- und Neurophysiologie forscht, erklärt. "Der Geschmackssinn, der süß, sauer, salzig und bitter erkennt, ist bei allen Menschen relativ gleich ausgebildet. Jeder findet den Eindruck "bitter" angeborenerweise unangenehm und mag süße Sachen. "Geschmäcker sind verschieden" heißt eigentlich, dass jeder Mensch unterschiedliche Vorlieben für Gerüche hat."

Die grundlegende Sensorik, die beim Menschen in den Rezeptorzellen der Geschmacksknospen sitzen, befindet sich in den Geschmackspapillen der Zunge. In Verbindung mit dem Geruchssinn ergibt sich so ein Gesamtbild. "In der Nase gibt es etwa 350 Rezeptoren für 350 verschiedene chemische Klassen von Duftmolekülen. Die meisten Düfte wie Kaffee, Blumen oder Vanille sind Mischungen von bis zu 100 Duftmolekülen. Deshalb kann man mit diesen 350 Rezeptoren unendlich viele Kombinationen riechen", so Hatt.

Die Idee, die beeindruckende Geschmacksempfindlichkeit von Zunge und Nase elektronisch nachzubilden, existiert schon seit vielen Jahren. Anwendungszwecke gibt es viele: Von digitalen Hilfsmitteln, die Krebs und andere Krankheiten "erschnüffeln" können, bis hin zu optimierten elektronischen Kontrollen von Lebensmitteln auf Qualität und Geschmack – und sogar Echtheit.

Die Technik lässt sich dabei von der Biologie inspirieren: Die elektronischen Komponenten bilden eine sogenannte Sensormatrix, um chemische Informationen aus einer Probe zu beziehen, ähnlich wie Zunge und Nase mit natürlichen Rezeptoren-Arrays arbeiten. Das Auseinanderhalten der verschiedenen Geschmacksstufen bedarf dann Lebenserfahrung – und, wenn man Profi werden will, Training.

Cava, das katalanische Pendant zum Sekt, dient Forschern der Biosensor-Gruppe an der Universitat Autonoma de Barcelona (UAB) nun als Testobjekt zur Entwicklung ihrer eigenen Art von elektronischer Zunge. Ziel des Projektes ist es, ein Gerät zu entwickeln, das ähnlich gut wie ein Sommelier verschiedene Arten des Schaumweins auseinanderhalten und auch Fälschungen entdecken kann. Verschiedene Sorten und Verschnitte sollen zweifelsfrei detektiert werden – automatisiert und schnell.

Verschiedene Wissenschaftlergruppen hatten zuvor bereits versucht, neuartige Sensoren für die automatisierte Verkostung von Spirituosen einzusetzen. Da Wein und Sekt chemisch allerdings sehr komplex sind, mussten die Forscher bislang auch auf eher komplizierte Analyseverfahren wie die Gaschromatografie zurückgreifen. Die dauert lange und ist im Zweifelsfall teuer. Das müsste einfacher gehen, dachte sich das UAB-Team: Die Cava-Schaumwein-Varianten unterscheiden sich unter anderem durch ihren Zuckeranteil nach der zweiten Gärphase, der ja eigentlich als Indiz genutzt werden könnte.

Manel del Valle, Professor für analytische Chemie und Koordinator des Projekts, verwendete zusammen mit seinen Kollegen deshalb die wesentlich einfachere Voltammetrie-Methode, bei der fünf verschieden beschichtete Elektroden in den Sekt getaucht werden. Abhängig von der jeweiligen Spannung wird dann die Stromstärke gemessen. Die in einer Datenbank abgelegten Messwerte werden anschließend an ein künstliches neuronales Netz weitergereicht, das mit mehreren Algorithmen wie der Hauptkomponentenanalyse und der diskreten Wavelet-Transformation konkrete Unterscheidungsmerkmale ausfiltert. "Es kommt dabei auf das Training der Datenbank an", sagt del Valle.

21 verschiedene Schaumweine wurden dem System bislang vorgesetzt, die Anlage kann bislang aber nur Brut-, Brut-Nature. und Medium-Dry-Sekt unterschieden. Mit mehr Proben wollen die Forscher dem System beibringen, auch andere Sekt-Varianten zu erkennen. Außerdem sollen weitere Biosensor-Verfahren integriert werden, um die Erkennungsleistung zu optimieren.

Mit etwas Training könnte die künstliche Zunge in den nächsten Jahren nicht nur Cava, sondern auch andere Weinsorten und sogar Biere unterscheiden. "Das System braucht nur vier Minuten und man erhält eine automatische Klassifikation mit der gleichen Genauigkeit wie die eines Fachmanns", fasst del Valle die Zukunft der elektronischen Zunge zusammen, wie sie die UAB-Forscher gerne ausentwickelt sehen würden.

Mitarbeit: Veronika Szentpetery (bsc)