Womit schmecken wir?

Um das volle Aroma von Lebensmitteln schmecken zu können, brauchen wir sowohl unseren Geschmackssinn als auch unseren Geruchssinn – also Mund und Nase. Auf unserer Zunge sind kleine Knubbel, die man mit bloβem Auge sehen kann: die Papillen. Die Papillen bestehen aus Geschmacksknospen, in denen sich Geschmackszellen befinden. Die Geschmackszellen sind durch Nerven mit dem Gehirn verbunden. Unterschiedliche Geschmackzellen können unterschiedliche Geschmäcke wahrnehmen. Lange ging man davon aus, dass es Geschmackszellen nur für die Geschmäcke bitter, süβ, sauer und salzig gibt. Inzwischen wird auch der Geschmack umami angegeben. Umami-Geschmackszellen zeigen fleischige oder eiweißhaltige Lebensmittel an. Die Bezeichnung umami (jap. umai ‚schmackhaft, würzig‘ und jap. mi ‚Essenz‘) geht auf den japanischen Chemiker Kikunai Ikeda zurück, der aufgrund seiner Studien schon 1909 umami als Namen für eine fünfte Geschmacksrichtung vorschlug.

Die Geschmacksknospen auf der Zunge sind in Gruppen angeordnet, die unterschiedliche Formen haben. Diese Strukturen werden Papillen genannt. Je nachdem, was für eine Struktur eine Gruppe von Geschmacksknospen, also eine Papille annimmt, unterscheidet man zwischen Pilzpapillen, Blätterpapillen und Wallpapillen. Wallpapillen bilden am hinteren Ende der Zunge, am Zungengrund, einen Wall der quer zur gestreckten Zunge verläuft. Blätterpapillen kommen an den hinteren Zungenrändern vor, Pilzpapillen sind auf der Zungenoberfläche zu finden und gut zu sehen. Der weitaus größte Teil der Geschmacksknospen befindet sich auf der Zunge, aber auch am Gaumensegel (dem weichen hinteren Teil des Gaumens), im Nasenrachen, dem oberen Teil der Speiseröhre und dem Kehlkopf gibt es Geschmacksknospen.

In den Geschmacksknospen liegen die verschiedenen Geschmackszellen für die bekannten fünf Geschmäcke nebeneinander vor. Sie erhalten den Reiz, den sie an das Gehirn weiterleiten über die in der aufgenommenen Flüssigkeit oder Spucke gelösten Stoffe. Eine Geschmacksknospe ragt über eine Geschmackspore in den Mundraum. Die Geschmackspore ist eine Verengung, die die empfindlichen Geschmackszellen vor Hitze, Kälte und mechanischer Einwirkung schützt, gleichzeitig aber das Eindringen von Flüssigkeit ermöglicht. Geschmackszellen haben in etwa eine Lebensdauer von 10 Tagen, dann werden sie neu gebildet. Erhält eine Geschmackszelle über einen längeren Zeitraum denselben Reiz, adaptiert sie – innerhalb von Sekunden oder Minuten nimmt die Empfindung dann deutlich ab.  

Auf dieser Internetseite ist eine gute Grafik der Papillen, Geschmacksknospen und Geschmackszellen zu finden (auf Englisch): https://learn.genetics.utah.edu/content/basics/ptc/

Je mehr Geschmacksknospen wir besitzen, desto feiner ist unser Geschmackssinn. Säuglinge kommen mit etwa 10.000 Geschmacksknospen zur Welt. Im Laufe des Lebens reduziert sich ihre Anzahl auf 5.000, Senioren haben teils nur noch knapp 1.000. Die Anzahl der Geschmacksknospen ist artspezifisch: Pferde haben deutlich mehr Geschmacksknospen als Menschen, etwa 35.000. Katzen hingegen stehen nur etwa 400 Geschmacksknospen zur Verfügung. Katzen in freier Wildbahn fressen, wenn möglich, ausschließlich frisch gejagtes Fleisch oder Fisch – sie benötigen daher Geschmack nicht als Warnung vor Verdorbenem. Pferde hingegen können viele Pflanzen, die auf Weideflächen vorkommen, nicht vertragen. Sie müssen einen sehr feinen Geschmack haben, der sie vor dem Verzehr von für sie giftige Pflanzen wie Johanniskraut, Jakobskreuzkraut oder Eiben schützt. Menschen haben als Omnivoren (Allesfresser, ihre Kost kann aus verschiedenen pflanzlichen und tierischen Bestandteilen zusammengesetzt sein) einen vergleichsweise feinen Geschmack.

Das Wahrnehmen von verschiedenen Geschmäcken kann verschiedenen Funktionen zugeordnet werden: viele giftige Pflanzen oder Giftstoffe schmecken bitter, ein salziger Geschmack weist auf Mineralien (Natrium) hin, süßer Zucker ist ein gut verdauliches, energiereiches Kohlenhydrat, umami weist auf Proteine hin und ein saurer Geschmack kann Unreife anzeigen. Um von den Geschmackszellen als bitter, süß, salzig, sauer oder umami wahrgenommen zu werden, muss eine Substanz eine bestimmte Schwelle in der Konzentration aufweisen, ansonsten lösen die Geschmackszellen keinen Reiz aus. Für den Geschmack bitter ist dieser Schwellenwert viel niedriger als für die anderen Geschmäcke – etwa 10.000-mal geringer als für die Wahrnehmung des Süß-Geschmacks. Das Wahrnehmung des Bitter-Geschmacks kann in manchen Fällen sehr wichtig sein: beispielsweise können aus eigenen Samen selbstgezogene Zucchini bei ungünstigen Wachstumsbedingungen wie langanhaltende Trockenheit giftige Konzentrationen von bitterem Curcurbitacin bilden. Der bittere Geschmack sollte Menschen normalerweise davon abhalten, eine solche Zucchini zu essen. Es ist jedoch schon vorgekommen, dass ältere Menschen sich auf diese Art vergiftet haben. Aber Vorsicht! Nicht immer reicht der Geschmack aus, um uns vor giftigen Substanzen zu schützen. Blei(II)acetat ist eine weiße, kristalline Substanz, die süß schmeckt und sich gut in Wasser löst. Der sogenannte Bleizucker ist aber giftig. In Kriminalromanen spielt manchmal sogenanntes Arsen als Gift eine Rolle. Eigentlich handelt es sich dabei um geruchs- und geschmackloses Arsen-Trioxid, das bereits in geringen Dosen (<0,1g) zum Tod führen kann.

Auch der Geruch der Nahrung liefert Hinweise über ihre Bekömmlichkeit. Unangenehmer Geruch kann die Nahrungsaufnahme verhindern, wenn über den sogenannten orthonasalen Luftstrom – Luft, die durch die Nasenlöcher von außen nach innen fließt – ein unangenehmer Geruch wahrgenommen wird.

Beim (genussvollen) Schmecken spielt aber vor allem der retronasale Luftstrom eine Rolle. In diesem Fall strömt Luft aus der Mundhöhle über den Rachenraum in die Nasenhöhle. Diese Luft enthält den Geruch und das Aroma einer Speise, die im Mund zerkleinert und von der Zunge hin- und her bewegt wird. Die Riechschleimhaut, auch Riechepithel genannt, befindet sich im obersten Bereich der Nasenhöhle. Sie ist braun und sehr dünn (20-50 µm) und bedeckt zwischen 5-10 cm2 – das sind in etwa 3-5% der gesamten Nasenschleimhaut. Die Riechschleimhaut erneuert sich in etwa alle 10 Minuten. Sie dient der Beurteilung von Nahrung, aber auch zur sozialen Orientierung (Partnerwahl) und hat eine Warnfunktion (z. B. Brandgeruch). Geschmack oder Aroma, das differenzierter ist als die Grundgeschmäcke süß, sauer, salzig, bitter und umami, wird über die Riechschleimhaut wahrgenommen.

Auch das Riechen findet über das Lösen von Stoffen statt. Duftstoffe sind in der Regel hydrophil (wasserliebend) und lösen sich daher in dem Schleimfilm der Geruchsschleimhaut. Es gibt einige hundert verschiedene Geruchssinneszellen, die jeweils eine Duftmolekülgruppe erkennen können. Über Kombinationen von verschiedenen Geruchssinneszellen, die einen Reiz weiterleiten, können Menschen so um die 10.000 unterschiedliche Gerüche wahrnehmen. Der Geschmack von Früchten oder Zimtzucker wie in unserem Experiment kommt also vor allem durch den Reiz der Geruchssinneszellen und weniger durch den Reiz der Geschmackssinneszellen zustande. Vielleicht kennen die SchülerInnen spezielle Wasserflaschen, die sich genau dieses Prinzip zunutze machen. Diese Wasserflaschen werden mit Leitungswasser befüllt. In den Deckel der Flasche wird eine Aromakapsel eingelegt, an der beim Trinken Luft vorbei strömt, die mit in die Mundhöhle gelangt. Die Aromen aus der Kapsel gelangen so über den retronasalen Luftstrom an die Riechschleimhaut und das Wasser scheint nach dem Aroma der Kapsel wie Zitrone, Minze oder Orange zu schmecken.

Ähnlich wie beim Geschmack werden Grundgerüche unterschieden, allerdings korrespondieren sie nicht eins zu eins mit einer bestimmten Art von Geruchssinneszelle. Um Gerüche beschreiben und einteilen zu können, werden daher Grundgerüche definiert, aus denen sich alle anderen Gerüche zusammensetzen. Diese Einteilung ist aber willkürlich und es existieren unterschiedliche Listen. Eine ältere Klassifizierung ist Hennings Geruchprisma von 1915. Ein Prisma besteht aus zwei übereinander liegenden Dreiecken, die über die Ecken miteinander verbunden sind. Die sechs Ecken des Prismas repräsentieren die Gerüche blumig, fruchtig, harzig, würzig, faulig, brenzlig – alle anderen Gerüche sind Mischungen dieser sechs Grundgerüche und sind im Prisma lokalisiert.

Der Geruchssinn ist mit dem limbischen System im Gehirn verknüpft. Das limbische System spielt beispielsweise beim Lernen, Erinnern und bei Emotionen eine Rolle. Durch die Verknüpfung mit dem Geruchssinn können Menschen und Tiere sehr schnell unterschiedliche Informationen abrufen, die sie mit bestimmten Gerüchen oder Aromen verbinden. Auch die Farbwahrnehmung ist im limbischen System verortet. ‚Das Auge isst mit‘ – die Farbwahrnehmung gehört zu den gespeicherten Informationen bei der Nahrungsaufnahme. Über die Lebensspanne lernen wir dadurch, dass beispielsweise rote Früchte reifer sind als grüne, oder dass Lebensmittel generell bestimmte Farben haben. Kinder haben noch viel weniger Abneigung, strahlend blaue Lebensmittel zu sich zu nehmen, als Erwachsene.

Hunde haben einen sehr feinen Geruchssinn und bis zu 50-mal so viele Riechzellen wie Menschen. Sie können auch sehr gut die Intensität von Gerüchen unterscheiden, die durch das linke oder rechte Nasenloch zu ihrer Riechschleimhaut gelangen. Diese Fähigkeit wird beim sogenannten Mantrailing, dem Aufspüren von Menschen mit speziell ausgebildeten Hunden, eingesetzt. Hunde können über den Unterschied des Geruchs im linken und im rechten Nasenloch quasi dreidimensional riechen und so genau beurteilen, aus welcher Richtung ein bestimmter Duft kommt.

Manchmal lässt sich der Geschmackssinn durch den Sehsinn „beirren“.

Dazu kannst du eines dieser möglichen Anschlussexperimente auswählen:

1. Bereite im Voraus zwei Schalen mit Joghurt (Naturjoghurt oder mit Geschmack) vor. Die Schalen sollten verschieden oder farblich erkennbar sein. Z.B. rosafarbene und braune Plastikschalen. Die SchülerInnen sollten im Vorfeld natürlich nicht darauf aufmerksam gemacht werden, dass der Inhalt der beiden Schalen der Gleiche ist. Jede(r) einzelne SchülerIn soll nun mitteilen, welchen Joghurt er/sie bevorzugt. (Du kannst jedem Schüler/jeder Schülerin zwei kleine Schalen vorbereiten, oder – einfacher- zwei kleine Löffel für jeden Teilnehmer/jeder Teilnehmerin und zwei Schüsseln für die ganze Klasse.)
   
   Alternativ dazu könntest Du den Joghurt selbst mit zwei verschiedenen (geschmacksneutralen) Lebensmittelfarben einfärben. Die SchülerInnen sollen die beiden Joghurtsorten kosten und bestimmen, welche Sorte ihrer Meinung nach besser schmeckt.
   
   Wahrscheinlich werden viele SchülerInnen nicht bemerken, dass es sich zweimal um das gleiche         Produkt handelt und sie werden sich für eine der beiden „Sorten“ entscheiden.
   
   Teile ihnen nun mit, dass es sich zweimal um das gleiche Produkt gehandelt hat.
   
   Die SchülerInnen werden sich bewusst, dass sie durch die Präsentation des angebotenen     Produkts in die Irre geleitet wurden.
    
2. Biete den SchülerInnen ein Getränk an (z. B. Wasser mit Pfefferminzgeschmack, oder Wasser mit Zitronen- oder Himbeersirup), welches du im Voraus mit Lebensmittelfarbe eingefärbt hast, die nicht mit der Farbe des Obstes übereinander stimmt. Beispiele: grün eingefärbtes Himbeerwasser, rotes Zitronenwasser, blaues Pfefferminzwasser o.Ä.. Werden die SchülerInnen den Geschmack erkennen oder werden sie sich durch die Farbe in die Irre leiten lassen?

Die Rubrik „Ideen für naturwissenschaftlichen Unterricht in der Grundschule“ wurde in Kooperation mit dem Script (Service de Coordination de la Recherche et de l’innovation pédagogiques et technologiques) ausgearbeitet und wendet sich hauptsächlich an LehrerInnen der Grundschule. Das Ziel der Rubrik ist es, Dich als LehrerIn mit kurzen Beiträgen dabei zu unterstützen, die naturwissenschaftliche Methode zu vermitteln. Hierzu ist es nicht nötig, dass Du bereits alles über das jeweilige Naturwissenschafts-Thema weißt. Sondern vielmehr, dass Du ein Umfeld schaffst, in dem die SchülerInnen experimentieren und beobachten können. Ein Umfeld, in dem die SchülerInnen lernen Fragen und Hypothesen zu formulieren, Ideen zu entwickeln und durch Beobachtung Antworten zu finden.

Wir strukturieren unsere Beiträge daher auch immer nach demselben Schema (Frage, Hypothese, Experiment, Beobachtung/Fazit),* wobei das Experiment entweder selbständig in der Klasse durchgeführt wird oder durch Abspielen eines Videos vorgezeigt wird. Dieses Schema kann eigentlich für alle wissenschaftlichen Themen angewendet werden. 

Mit dem Hintergrundwissen liefern wir weiterführende Erklärungen, damit sich interessierte LehrerInnen informieren können und aufkommende Fragen beantworten können. Außerdem besteht so die Möglichkeit, dass die SchülerInnen selbständig auf science.lu die Erklärung recherchieren.

Wir hoffen, dass unsere Beiträge behilflich sind und von Dir in der Schule genutzt werden können. Wir freuen uns über Feedback und Anregungen und sind gerne bereit, unsere Beiträge stetig zu optimieren. Hier kannst Du uns kontaktieren.

*In der Praxis läuft der wissenschaftliche Prozess nicht immer so linear ab. Der Einfachheit halber gehen wir in dieser Rubrik jedoch immer linear vor.

« École du Goût » - Brandenburg

Eine gemeinsame Initiative der Gemeinde Tandel und der Naturparke Our, Sauer und Mëllerdall.

Webseite: https://www.naturpark-sure.lu/projects/geschmacksschule-ecole-du-gout/

Park Sënnesräich

30 Duarrefstrooss
L-9762 Lullange
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Bietet Deine Institution auch pädagogische Aktivitäten in diesem Bereich an und möchtest Du auf science.lu verlinkt werden? Dann nimm bitte hier Kontakt mit uns auf.

Im SciTeach Center können sich LehrerInnen Info-, Experimentier- und Expositionsmaterial ausleihen und sich mit dem schülerInnenzentrierten „forschend- entdeckenden“ Lernen vertraut machen.

Während unsere Rubrik darauf abzielt, den SchülerInnen die naturwissenschaftliche Methode anhand einer Anleitung näher zu bringen, geht es beim Konzept vom schülerInnenzentrierten forschend-entdeckenden Lernen darum, den SchülerInnen selbst mehr Gestaltungsmöglichkeiten zu geben. Du gibst als LehrerIn nur ein paar Materialien oder Fragen vor. Die SchülerInnen entscheiden dann selbst, für was sie sich interessieren oder was sie ausprobieren wollen. Als LehrerIn begleitest und unterstützt Du sie dabei.

Im SciTeach Center soll das Kompetenzlernen im naturwissenschaftlichen Unterricht gefördert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, bietet das SciTeach Center LehrerInnen die Möglichkeit, gemeinsam mit anderen LehrerInnen und dem wissenschaftlichen Personal des SciTeach Centers neue Ideen und Aktivitäten für ihren naturwissenschaftlichen Unterricht zu entwickeln. Durch diese Zusammenarbeit soll auch das Vertrauen in den eigenen Unterricht gestärkt und mögliche Ängste gegenüber freiem Experimentieren abgebaut werden. Betreut werden die Veranstaltungen von wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen der Universität Luxemburg sowie von zwei Lehrerinnen.