Reif fürs Käseregal Käsegeschmack per Analytik vorhersagen

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Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie an der TU München

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Deftig herber Geruch macht manchen Käse zu einer Delikatesse. Die chemische Analytik des typischen Aromas gestaltet sich dabei als Herausforderung. Mithilfe einer neuen Methode lassen sich geschmacksrelevante Peptide schneller und effizienter als bislang untersuchen und perspektivisch eine bessere Geschmacksvorhersage realisieren.

Ein guter Käse muss reifen. Dabei entstehen Peptide, die entscheidend für den als kokumi bezeichneten, vollmundigen Käsegeschmack. Ein Forschungsteam unter Leitung des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie (LSB) an der Technischen Universität München (TUM) hat nun eine neue Methode entwickelt, um diese geschmacksrelevanten Peptide präzise, schnell und effizient zu analysieren. Anhand von mehr als 120 Käseproben hat das Team zudem eine Datenbasis geschaffen, die sich künftig zur Vorhersage der Geschmacksentwicklung bei der Käsereifung nutzen lässt.

Rasterkraftmikroskopie

Das Mundgefühl von Lebensmitteln – biophysikalisch betrachtet

Chemische Signatur von Käsegeschmack

Der Begriff kokumi kommt aus dem Japanischen und ist keine eigenständige Geschmacksqualität wie süß, sauer, bitter, salzig oder umami, sondern steht für ein vollmundiges und langanhaltendes Geschmackserlebnis. Besonders ausgeprägt ist der Geschmackseindruck bei gereiften Käsesorten und ist vor allem auf die zunehmende Konzentration von Gamma-Glutamyl-Dipeptiden zurückzuführen. Das sind kleine Moleküle, die aus einer Verknüpfung zwischen Glutaminsäure und einer weiteren Aminosäure bestehen.

Je nachdem wie die beiden Aminosäuren verknüpft sind, unterscheiden Forschende zwischen Gamma-, Alpha- und X-Glutamyl-Dipeptiden, wobei die beiden letzteren nicht zum Kokumi-Effekt beitragen. Die hohe Polarität der Glutamyl-Dipeptide sowie ihre große strukturelle Ähnlichkeit bei unterschiedlichem Geschmacksbeitrag stellen eine große Herausforderung für die Lebensmittelanalytik dar.

HPLC-MS für hohen Probendurchsatz

Dem Team um Studienleiter Andreas Dunkel vom Leibniz-Institut ist es gelungen, eine neue effiziente Analyse-Methode zu entwickeln, die auf Ultrahochleistungs-Flüssigkeitschromatographie-Massenspektrometrie (UHPLC-MS) basiert. Mit ihr lassen sich erstmals die Konzentrationen aller 56 Gamma-Glutamyl-Dipeptid-Varianten präzise und selektiv in nur 22 Minuten bestimmen. Eine optimierte Probenvorbereitung ermöglicht dabei die Analyse von 60 Käseproben pro Tag.

„Das ist eine deutliche Verbesserung im Vergleich zu anderen Methoden“, sagt Erstautorin Sonja Maria Fröhlich, Doktorandin am Leibniz-Institut. „Unsere Tests haben gezeigt, dass unsere Methode schneller, effizienter und trotzdem zuverlässig ist – sie liefert reproduzierbare Ergebnisse und erfasst bereits kleinste Konzentrationen.“

Schimmelkulturen beschleunigen Geschmacksentwicklung

Um den Einfluss der Reifezeit auf die Gamma-Glutamyl-Dipeptid-Konzentrationen genauer zu untersuchen, wandten die Forschenden die Methode nach der Testphase auf 122 Käseproben aus Europa und den USA an. Die Reifezeiten der Käse lagen dabei zwischen zwei Wochen und 15 Jahren.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Konzentrationen von Glutamyl-Dipeptiden erwartungsgemäß mit zunehmendem Reifegrad ansteigen. „Interessanterweise führte die Zugabe von Blau- und Weißschimmelkulturen zu deutlich höheren Gamma-Glutamyl-Dipeptid-Konzentrationen, selbst bei kürzeren Reifezeiten“, sagt Andreas Dunkel, der am Leibniz-Institut die Arbeitsgruppe Integrative Food Systems Analysis leitet. „Die von uns ermittelten Konzentrationsprofile für verschiedene Reifestadien und Käsesorten lassen sich zukünftig als Datenbasis für Vorhersagemodelle verwenden. Letztere könnten beispielsweise dazu dienen, die Geschmacksentwicklung während der Käsereifung objektiv zu überwachen, Reifezeiten zu verkürzen oder neue pflanzliche Käseprodukte mit hoher Verbraucherakzeptanz zu entwickeln“, ergänzt der promovierte Lebensmittelchemiker.

Mit der neuen Analysemethode will das Forschungsteam Vorhersagemodelle entwickeln, die geeignet sind, eine nachhaltige Lebensmittelproduktion zu unterstützen.

Originalpublikation: Fröhlich, S.M., Jünger, M., Mittermeier-Kleßinger, V.K., Dawid, C., Hofmann, T.F., Somoza, V., and Dunkel, A.: Towards prediction of maturation-dependent kokumi taste in cheese by comprehensive high throughput quantitation of glutamyl dipeptides, Food Chemistry, Volume 463, Part 1, 15 January 2025; DOI: 10.1016/j.foodchem.2024.141130

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