Wie funktioniert der Geschmackssinn?

Ausgehend von den Informationen, die von der Zunge an das Gehirn weitergegeben werden, geht man von mindestens fünf Grundqualitäten für Geschmack aus. Die meisten Gerichte setzen sich allerdings aus einer Mischung verschiedener Geschmacksrichtungen zusammen. So schmecken einige Speisen süß-sauer, andere salzig und herzhaft. Die Grundqualitäten für Geschmack sind:

Dass wir etwas als süß wahrnehmen, wird vor allem von Zucker und Abkömmlingen wie Fruchtzucker oder Milchzucker ausgelöst. Es können aber auch andere Stoffklassen die Sinneszellen für süß anregen. Dazu gehören etwa einige Eiweißbausteine wie Aminosäuren, aber auch Alkohole in Fruchtsäften oder alkoholhaltigen Getränken.

Sauer schmecken vor allem saure Lösungen wie Zitronensaft oder organische Säuren. Verantwortlich für den Reiz sind sogenannte Wasserstoff-Ionen, chemisch als „H+“ bezeichnet, die eine Säure in wässriger Lösung abspaltet.

Salzig schmecken vor allem Nahrungsmittel, die mit Speisesalz versetzt sind. Chemisch ist dafür das Kristallsalz bestehend aus Natrium und Chlorid verantwortlich. Auch Mineralsalze etwa aus Kalium oder Magnesium können die Salzempfindung auslösen.

Bitterer Geschmack wird durch zahlreiche, sehr unterschiedlich gebaute Stoffe ausgelöst. Insgesamt gibt es etwa 35 unterschiedliche Eiweiße in den Sinneszellen, die auf bittere Geschmacksstoffe ansprechen. Entwicklungsgeschichtlich lässt sich dies durch die vielen bitteren Pflanzenarten erklären, die teilweise giftig waren. Sie zu erkennen, war lebenswichtig.

Der an Fleischbrühe erinnernde Geschmackseindruck „umami“ (aus dem Japanischen) wird vor allem durch Glutamin- oder Asparaginsäure ausgelöst. Diese zwei Aminosäuren sind Bestandteil vieler Eiweiße in der Nahrung, aber auch einiger Pflanzen. Reichlich Glutaminsäure findet sich etwa in reifen Tomaten, Fleisch und Käse, Asparaginsäure beispielsweise in Spargel. Manchmal wird Glutamat, das Salz der Glutaminsäure, als Geschmacksverstärker eingesetzt. Damit soll der herzhaft-würzige Geschmack von Gerichten unterstrichen werden.

Übrigens: Sehr häufig wird die Empfindung „scharf“ als Geschmacksrichtung beschrieben. Genau genommen ist dies nur ein Schmerzsignal der Nerven, die Tast- und Temperaturempfindung weiterleiten. Mit Chili gewürzte Speisen rufen durch den Stoff „Capsaicin“ eine Schmerz- und Heißwahrnehmung hervor.

Neben den mittlerweile fünf nachgewiesenen Grundqualitäten wird zurzeit nach weiteren speziellen Sinneszellen geforscht. Neueren Erkenntnissen zufolge gibt es vermutlich eigene Rezeptoren, die auf Fett reagieren. Fettig wäre dann die sechste Grundqualität für den Geschmack. Außerdem werden diese Geschmacksqualitäten derzeit erforscht:

• alkalisch (das Gegenteil von sauer)
• metallisch
• wasserartig

Hartnäckig hält sich die Vorstellung, dass es je nach Geschmacksrichtung bestimmte Zonen auf der Zunge gibt, durch die man besonders gut beispielsweise süß oder sauer schmecken könne. Doch diese Annahme beruht darauf, dass eine Abbildung falsch interpretiert wurde. Diese Zonen werden in vielen Lehrbüchern noch immer abgebildet.

Tatsächlich können die Geschmäcke süß, sauer, salzig, bitter und würzig von allen Bereichen der Zunge wahrgenommen werden. Einzig die seitlichen Bereiche der Zunge sind insgesamt empfindlicher als die mittleren. Das gilt für alle Geschmacksrichtungen – mit einer Ausnahme: Vor allem die Empfindung „bitter“ wird sehr empfindlich im hinteren Bereich der Zunge wahrgenommen. Dies ist anscheinend eine Schutzfunktion, damit wir giftige oder verdorbene Lebensmittel oder Stoffe rechtzeitig ausspucken können, bevor sie in den Rachen gelangen und geschluckt werden.

Der gelöste chemische Stoff, der für den Geschmack verantwortlich ist, trifft im Mund auf eine Nervenzelle. Diese kann er aktivieren, indem er in der Zellwand der Sinneszelle spezielle Eiweiße verändert. Durch diese Veränderung schüttet die Sinneszelle Nervenbotenstoffe aus, die weitere Nervenzellen aktivieren und Informationen für eine bestimmte Geschmackswahrnehmung an das Gehirn weiterleiten.

In den zahlreichen warzenähnlichen Erhebungen der Zungenschleimhaut findet die Umwandlung des Geschmacksstoffs in ein Nervenzellsignal statt. Die als Geschmackspapillen bezeichneten Wärzchen enthalten viele Sinneszellen mit besonderem Aufbau: Gemeinsam mit anderen Zellen bilden sie eine Knospe, die einer Orange und ihren rund um die Mitte angeordneten Orangenschnitzen ähnelt.

In der Mitte auf der oberen Seite befindet sich eine kleine Vertiefung, die mit Flüssigkeit gefüllt ist. In diesen flüssigkeitsgefüllten Trichter werden die chemischen Stoffe hineingespült, die den Geschmack ausmachen. So ist gewährleistet, dass die Stoffe von möglichst vielen Sinneszellen erkannt und ausgewertet werden, bevor sie geschluckt werden und sich wieder verflüchtigen.

Zahlreiche warzenähnliche Erhebungen unter der Schleimhaut bilden die Geschmackspapillen. Sie vergrößern die Oberfläche der Zunge um ein Vielfaches und sorgen dafür, dass die einzelnen Geschmacksqualitäten verstärkt wahrgenommen werden. Dies wird auch als „Lupenwirkung der Zunge“ bezeichnet. In den Papillen sind mehrere Geschmacksknospen mit Sinneszellen eingelagert.

Nach der Form unterscheidet man drei Typen:

Pilzpapillen kommen am häufigsten vor: 200 bis 400 Erhebungen sind über die gesamte Zungenoberfläche verstreut. Vor allem an der Zungenspitze und am Zungenrand sorgen sie dafür, dass dort die Geschmacksempfindung besonders sensibel ist. Die Pilzpapillen können nicht nur Geschmack erkennen, sondern enthalten auch Sinneszellen für den Tast- und Temperatursinn. In den Papillen sind jeweils 3 bis 5 Geschmacksknospen eingelagert.

Wallpapillen sind sehr groß und liegen an der Grenze zum Rachen am Zungengrund. Jeder Mensch hat nur 7 bis 12 Wallpapillen, doch in diesen Papillen sind jeweils mehrere Tausend Geschmacksknospen eingelagert. Wallpapillen sind rundlich, erhaben und mit bloßem Auge sichtbar. Sie sind V-förmig im hinteren Zungenbereich angeordnet. Diese Papillen heißen Wallpapillen, weil sie von einem Wallgraben mit vielen Drüsen umgeben sind, die die Geschmacksstoffe zu den Sinneszellen „spülen“.

Blätterpapillen kann man ebenfalls mit bloßem Auge am hinteren Seitenrand der Zunge sehen. Erkennbar sind dort mehrere dicht hintereinander liegende Falten. Unsere Zunge zählt circa 20 Blätterpapillen, jede von ihnen besitzt einige hundert Geschmacksknospen.

Die Geschmacksknospen sind das eigentliche Geschmacksorgan mit zahlreichen Sinneszellen, die wiederum mit vielen Geschmacksnerven verbunden sind.

Jede Knospe hat etwa 10 bis 50 Sinneszellen. Diese formen eine Kapsel ähnlich einer Blumenknospe oder einer Orange. An der Spitze dieser Kapsel befindet sich ein flüssigkeitsgefüllter Trichter, der sogenannte Porus. In diesen Trichter ragen feine, fingerförmige Fortsätze der Sinneszellen, auch Geschmacksstiftchen genannt. An deren Oberfläche dienen Eiweiße zur Bindung des chemischen Geschmacksstoffs an die Zelloberfläche.

Die Knospen liegen in den Wänden und Gräben der Papillen. Insgesamt haben Erwachsene zwischen 2000 und 4000 Geschmacksknospen. Die Sinneszellen einer Geschmacksknospe erneuern sich wöchentlich.

Die meisten Geschmacksknospen liegen auf der Zunge. Doch auch im restlichen Mundraum befinden sich „geschmackserkennende“ Zellen: im Rachen, Kehldeckel, Nasenraum und sogar in der oberen Speiseröhre. Säuglinge und Kleinkinder haben zusätzlich noch Sinneszellen auf dem harten Gaumen, in der Zungenmitte sowie in der Lippen- und Wangenschleimhaut.

Der letzte Schritt für die Geschmackswahrnehmung ist die Weiterleitung an das Nervensystem. Diese Aufgabe übernehmen mehrere Hirnnerven. Alle Informationen werden von den Hirnnerven an ein Gebiet im verlängerten Rückenmark geleitet. Von dort erfolgt eine Aufteilung: Ein Teil der Fasern wird mit anderen Sinneswahrnehmungen wie Schmerz, Temperatur oder Berührung über mehrere Schaltstellen an das Bewusstsein weitergeleitet.

Der andere Teil umgeht die Schaltzentrale der bewussten Wahrnehmungen und gelangt direkt zu Hirngebieten, die mit Sinneswahrnehmungen verbunden sind und die das Überleben sichern sollen. Dort treffen die Geschmackseindrücke auf verschiedene Riecheindrücke.

Ungefähr die Hälfte der Sinneszellen reagiert auf mehrere der fünf Grundqualitäten. Sie unterscheiden sich nur darin, dass sie für die Grundqualitäten unterschiedlich empfindlich sind. Dadurch hat jede Zelle ein spezielles Geschmacksmuster mit einer festen Rangordnung.

So reagiert zum Beispiel eine bestimmte Zelle am empfindlichsten auf süß, gefolgt von sauer, salzig und bitter, eine andere Zelle auf die ihr eigene Reihenfolge. Erst die Kombination aller Sinneszellprofile in den verschiedenen Regionen der Zunge ergibt zusammen den Gesamteindruck einer Geschmacksqualität.

Die andere Hälfte der Sinneszellen und Nervenfasern ist spezialisiert und reagiert nur auf einen Geschmack. Die Aufgabe dieser Zellen: Mit ihnen wird die Information über die Stärke des Reizes weitergegeben – wie salzig oder sauer etwas schmeckt.

Geht man von 5 Grundqualitäten und 10 möglichen Intensitätsstufen aus, macht dies schon 100.000 verschiedene Geschmacksrichtungen möglich. Kombiniert mit dem Tast-, Temperatur- und Geruchssinn, ergibt sich dann eine gigantische Zahl denkbarer Geschmackswahrnehmungen.