Bakterien für die Aromafabrik

Wer heutzutage in ein Fruchtgummi beißt, kann allerlei Dinge schmecken, die da eigentlich nur in geringen Mengen drinstecken - Apfelgeschmack beispielsweise oder Birne. Doch besonders aromatisch sind diese Geschmacksstoffe eher selten.

Forscher in Neuseeland haben ein neues Verfahren entwickelt, industriell gefertigte Nahrungsmittel authentischer schmecken zu lassen - und bessere Aromen für Kosmetikprodukte zu erzeugen. Dazu verwenden sie genetisch veränderte Mikroorganismen, die Genmaterial aus Früchten enthalten. Dieses lässt sich dann ähnlich brauen, wie man das von Bier kennt, was im Endergebnis große Mengen Geschmacksstoffe erzeugen soll.

Die Aromastoffindustrie sucht ständig nach neuen Wegen, Geschmack und Geruch besser nachzubilden - sei es nun der Säureanteil eines Apfels oder das Erfrischende an einer Kiwi.

"Wenn man immer die gleichen Aromen verwendet, schmeckt auch immer alles gleich", meint Alan Gabelman, Forschungsdirektor beim internationalen Aromen- und Parfüm-Hersteller Givaudan.

Fruchtgummi und andere Süßwaren werden mit einer Kombination aus natürlichen und künstlichen Geschmacksstoffen hergestellt. "Grüner Apfel" bedeutet dabei beispielsweise, dass man ein Extrakt aus Apfelschalen mit synthetischen Alkohol- und Ester-Stoffen mischt, die die Geschmackschemie der Frucht nachbilden. Der Extraktionsprozess für natürliche Geschmacksverstärker ist aber recht teuer und selbst manch künstliches Aroma lässt sich schwer preiswert herstellen.

Die Wissenschaft hat die Zusammensetzung komplexer Aromen und Gerüche zudem bislang noch nicht vollständig entschlüsselt. Sie bestehen zum Teil aus mehreren Hundert Einzelbestandteilen. Chaim Frenkel, Aromenexperte an der Rutgers University, hält die Kreation authentischer Geschmackserlebnisse denn auch für enorm kompliziert. "Erst muss der Forscher herausfinden, welche Stoffe hier zusammenwirken, dann muss er sich überlegen, wie er sie herstellen und kombinieren kann."

Dank neuer Technologien, bei denen Genetik und Gärprozesse kombiniert werden, könnte das bald leichter werden. Richard Newcomb und sein Team beim neuseeländischen Unternehmen HortResearch haben eine Datenbank zusammengestellt, die Gene enthält, die bei Geschmack und Geruch von Früchten eine Rolle spielen. Der Industrie-Biotechniker will mit diesen Informationen bakterielle "Aromafabriken" entwickeln. Ein erster Mikroorganismus wurde bereits gezüchtet: Er gibt das Molekül ab, das für den Säuregeschmack der Schale eines grünen Apfels verantwortlich ist.

Um das Bakterium herzustellen, isolierten die Forscher zunächst Gene aus Apfelpflanzen, die am Ende des Reifeprozesses standen - dann ist die Frucht geschmacklich am stärksten. Aus dem Genmaterial wurden dann verschiedene Bakterien gebildet - Hefestoffe funktionierten auch. Dann suchte man den Mikroorganismus heraus, der den charakteristischen Geruch am stärksten produzierte.

Bis der richtige Aromenproduzent gefunden war, mussten die Forscher zahlreiche Versuche durchführen. Den Mikroorganismen wurden dabei verschiedene Chemikalien vorgesetzt, um herauszufinden, mit welcher Mahlzeit sie das beste Geschmacks- oder Geruchserlebnis generieren. Spezialsensoren über den Mikroorganismen fingen flüchtige Stoffe auf, die von ihnen abgegeben wurden. Anschließen wurde das Ergebnis in einem Massenspektrometer untersucht.

Sondert ein Bakterienstamm die gewünschten Duft- oder Aroma-Stoffe ab, bedeutet dies, dass das eingesetzte Gen ein Enzym anregt, das aus dem chemischen Vorläufer im Bakterium ein aromatisches Molekül macht. Isoliert man dieses Enzym, erhält man später eine neue Methode, große Mengen des gewünschten Geschmacksstoffes zu produzieren.

Der neue Apfelgeschmack von Newcomb und Kollegen ließe sich nahezu überall einsetzen - vom Shampoo über Kosmetika bis hin zu Fertiggerichten, wenn die Kunden hier keine Bedenken haben.

Das Team aus Neuseeland hat bereits 15 weitere Gene identifiziert, die mit der Duft- und Aromen-Produktion bei mehreren Früchten korrelieren, darunter Kiwi und Blaubeere. Der Herstellungsprozess soll mittelfristig im industriellen Maßstab erfolgen - mit Hilfe eines Gärprozesses, wie man ihn von Bier oder Wein kennt. Während beim Bier Hefe zum Einsatz kommt, nutzen manche Pharmahersteller bereits biotechnologisch hergestellte Mikroorganismen, wie sie von HortResearch entwickelt wurden.

Die Traumvorstellung ist es, Geschmackszusammensetzungen produzieren zu können, die sich bislang nur schwer chemisch nachbilden lassen - grüner Apfel gehört dazu. Forscher könnten außerdem ganz neue Aromen und Düfte kreieren, mit denen sich komplexere Geschmacks- und Geruchserlebnisse erzielen ließen. Rutgers-Mann Frenkel glaubt allerdings, dass es schwer werden dürfte, Bakterien zu züchten, die tatsächlich komplexe Geschmacksstoffe erzeugen können.

Industrievertreter Gabelmann hält den neuseeländischen Ansatz jedenfalls für die Zukunft. Es könne allerdings noch Jahre dauern, bis Gärprozesse und gentechnisch hergestellte Mikroorganismen es bis in die kommerzielle Aromenherstellung schafften.

"Geschmacksstoffe sind nicht so teuer wie Medikamente, da sind solche teuren Techniken schwerer zu rechtfertigen", meint er. Seine Firma und ihre Konkurrenten würden aber wohl sicher auf den Zug aufspringen, wenn zwei Voraussetzungen erfüllt seien: Geringere Investitionen und die Möglichkeit, komplexe Aromen zu erzeugen.

Übersetzung: Ben Schwan. (nbo)