von C. Rose Kennedy
Zahlen von Kaitlyn Choi
Was ist in einem Geschmack?
Das Wort „Geschmack“ durchdringt unser tägliches Vokabular und ruft Assoziationen von reichen oder lebendigen Erfahrungen hervor, die über die Erfahrung des Essens hinausgehen. Selbst im wörtlichen Kontext beschreibt die Flavor Extract Manufacturers Association (FEMA) Geschmack als „die gesamte Bandbreite von Empfindungen, die wir wahrnehmen, wenn wir ein Lebensmittel essen oder ein Getränk trinken. Geschmack umfasst den Geschmack, den Geruch und alle körperlichen Merkmale einer Substanz, die wir wahrnehmen “ . Während Lebensmittel an sich Aromastoffe enthalten, enthalten 90% der Lebensmitteleinkäufe der Amerikaner auch Aromen . Diese Aromen werden verwendet, um die sensorische Erfahrung zu verstärken oder zu modulieren, die mit den vorhandenen Qualitäten eines Produkts verbunden ist. Darüber hinaus können sie auch verwendet werden, um gesunde, aber fade Optionen (wie diejenigen, die keinen Überschuss an Zucker oder Transfetten haben) attraktiver zu machen. Zum Beispiel können Aromastoffe fettreduzierte Lebensmittel reich und cremig erscheinen lassen oder natriumarmen Produkten salzige Würze hinzufügen. Es ist offensichtlich, dass Aromen eine immense Kraft haben, unsere Geschmackserlebnisse zu beeinflussen, aber was sind sie und woher kommen sie?
Alle Aromen, einschließlich derjenigen, die in Lebensmitteln intrinsisch vorhanden sind, sowie natürliche und künstliche Geschmackszusätze, sind kleine chemische Verbindungen oder Mischungen von Verbindungen (Abbildung 1). Während Chemikalien oft negative Assoziationen hervorrufen, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass alle Bestandteile unserer Nahrung, unseres Körpers und der Welt um uns herum tatsächlich Chemikalien sind. Sogar Dinge wie Wasser (Dihydrogenmonoxid), Haushaltszucker (Saccharose oder Alpha-D-glucopyranosyl- (1,2) -beta-D-fructofuranosid) und Backpulver (Natriumbicarbonat) sind chemische Verbindungen. Tatsächlich sind die chemischen Eigenschaften und Strukturen von Aromastoffen genau das, was es ihnen ermöglicht, während des Kochens miteinander zu reagieren (denken Sie an diesen unverwechselbaren Grillgeschmack) und mit den Geschmacksrezeptoren in unserem Mund zu binden.
Die FDA definiert natürliche Aromen im Großen und Ganzen als Aromen, die aus natürlichen Quellen wie Pflanzenmaterial (Früchte, Wurzeln, Rinde, Kräuter usw.) isoliert wurden.) oder tierischen Produkten (Fleisch, Milchprodukte, etc.) . Künstliche Aromen sind alle Aromen, die nicht als natürlich definiert sind, auch wenn sie genau die gleiche chemische Zusammensetzung haben wie Aromen, die direkt aus der Natur isoliert wurden . Diese Unterscheidung zwischen den Ursprüngen von Aromen hat keinen Einfluss darauf, wie sicher, gesund oder lecker sie sind. Tatsächlich werden Aromastoffe, die in einem kontrollierten Labor hergestellt werden, in jeder Phase einer strengen Qualitätskontrolle unterzogen und erfordern keinen langwierigen, arbeits- und ressourcenintensiven Extraktionsprozess oder den Erwerb von natürlich seltenen oder schwer zu kultivierenden Materialien. Daher sind viele naturidentische künstliche Aromen tatsächlich in höherer Reinheit als ihre natürlichen Kongenere erhältlich und können mit weniger Umweltschäden erhalten werden .
Diese künstlichen Aromen werden von einer elitären Gruppe von hochqualifizierten Fachleuten zubereitet, die als Flavoristen oder Flavor Chemists bekannt sind und eine strenge siebenjährige Ausbildung (nach Universitätsausbildung) durchlaufen müssen, bevor sie von der Society of Flavor Chemists zertifiziert werden können . Es wird geschätzt, dass es weltweit nur etwa 500 zertifizierte Flavoristen gibt . Flavoristen bereiten Geschmacksmischungen zu, um die Geschmackspräferenzen der Verbraucher zu erfüllen, und befolgen dabei strenge Sicherheits- und Effizienzrichtlinien. Da sie als Hersteller von Inhaltsstoffen gelten, müssen Flavoristen und Aromaproduktionsfirmen dieselben FDA- und USDA-Regeln einhalten, die für die Lebensmittelproduktion entwickelt wurden .
Um diesen Prozess zu unterstützen, hat ein Gremium wissenschaftlicher und medizinischer Experten (die Bereiche wie Chemie, Toxikologie, Pharmakologie, Medizin, Pathologie und Statistik vertreten) der Flavor Extract Manufacturers Association (FEMA) eine Liste gründlich geprüfter Aromastoffe zusammengestellt, die „allgemein als sicher (GRAS) anerkannt“ sind . Das FEMA-Expertengremium kommuniziert seine Ergebnisse und alle wissenschaftlichen Daten mit der FDA, mit internationalen Wissenschafts- und Aufsichtsbehörden sowie in der wissenschaftlichen Literatur . Aromaunternehmen sind nicht verpflichtet, die Anwendung von Aromastoffen offenzulegen, die diese strenge Überprüfung bereits bestanden haben, aber alle neuartigen Aromastoffe, die es noch nicht auf die Liste geschafft haben, erfordern strenge Tests und Genehmigungen, um die Sicherheit nachzuweisen, bevor sie in Verbraucherprodukte aufgenommen werden können.
Betrachten wir einige Fälle von Geschmackschemie in Aktion!
Vanillin Dreams
Vanille ist das beliebteste Aroma weltweit. Es wird nicht nur in Favoriten wie Eis, Süßigkeiten, Kuchen und Keksen verwendet, sondern Vanille verbessert auch die Wahrnehmung von Süße und anderen Aromen (wie in Schokolade, Kaffee, Obst und Nüssen) .
Natürlicher Vanilleextrakt wird durch Einweichen von Vanilleschoten in Alkohol erhalten, um eine Lösung von Vanillin und anderen Nebenkomponenten zu erhalten, die zum Kochen und Backen verwendet werden können. Während im Vanilleextrakt bis zu 250 Geschmacks- und Aromakomponenten nachgewiesen wurden, werden die meisten davon bei erhöhter Temperatur zerstört, wodurch die Komplexität des Vanillearomas beim Backen abnimmt. Darüber hinaus können Vanilleschoten nur von handbestäubten blühenden Orchideen in einer Handvoll tropischer Gebiete gewonnen werden, was sie zu wertvollen Rohstoffen macht, insbesondere angesichts der großen Nachfrage nach Vanille (über 16.000 Tonnen jährlich) weltweit . Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, Aromaunternehmen wie International Flavors and Fragrances, Inc. und Givaudan haben ganze Produktionslinien gewidmet Entwicklung von hochwertigen Ersatzstoffen für natürliche Vanilleextrakt, .
Einer dieser Substitute ist Castoreum-Extrakt. Castoreum ist ein Sekret aus den Analdrüsen und Rizinussäcken von Bibern, die damit ihre Gebietsansprüche markieren. Castoreum-Extrakt besitzt einen warmen, süßen Geruch und kann als Ersatz für Vanilleextrakt in vielen Milchprodukten und Backwaren verwendet werden . Nach strenger Bewertung haben sich Castoreum und seine Extrakte einen Platz auf der GRAS-Liste verdient; der weltweite Verbrauch ist jedoch relativ gering (nur etwa 300 Pfund pro Jahr). Es ist jedoch interessant festzustellen, dass Castoreum, da es aus einer tierischen Quelle gewonnen wird, als natürliches Aroma und nicht als künstliches Aroma angesehen wird.
Der Großteil der Vanilleersatzstoffe sind tatsächlich naturidentische Vanillin- und Vanillinderivate, die im Tonnenmaßstab aus Guajakol- oder Ligninextrakten synthetisiert werden, die aus Holzzellstoff isoliert werden können (Abbildung 2) , . Neben der Bereitstellung einer kostengünstigen Quelle für Vanillin – in höherer Reinheit als aus natürlichem Vanilleextrakt — ermöglicht diese Synthese die Herstellung von Vanillinderivaten mit wünschenswerten Eigenschaften wie erhöhter Geschmackskraft und thermischer Stabilität. Zum Beispiel liefert die Zugabe eines zusätzlichen Kohlenstoffatoms zu Vanillin Ethylvanillin, das 2-4 mal aromatischer ist als Vanillin selbst. Aufgrund dieser wünschenswerten Eigenschaft und seines langjährigen Status auf der GRAS-Liste wird Ethylvanillin seit den 1930er Jahren in einigen Vanillearomen verwendet. Vielleicht sollte es daher nicht überraschen, dass die Verkoster in blinden Geschmackstests das künstliche Vanillearoma (einschließlich industriell hergestelltem Vanillin und seinen Analoga) in Leckereien wie Keksen bevorzugten, die bei den hohen Temperaturen gebacken werden müssen, die dazu führen, dass sich viele der kleineren Bestandteile des natürlichen Vanilleextrakts zersetzen .
Butter Me Up
Der reichhaltige, geschmeidige Geschmack von Butter ist ein weiterer Favorit der Verbraucher und verleiht Kochsprays, Saucen, Backwaren und (natürlich) Popcorn Körper und Tiefe. Dieser Geschmack entsteht durch die Herstellung von Diacetyl und Acetoin als Nebenprodukte der Zuckerfermentation bei der Herstellung von kultivierten Milchprodukten wie kultivierter Butter, Buttermilch und Sauerrahm .
Während kleine Mengen dieser Verbindungen aus diesen verbraucherbasierten Milchprodukten isoliert werden können, schränkt die sehr geringe Effizienz der Extraktion ihre Praktikabilität ein. Stattdessen werden diese Aromazusätze im Allgemeinen durch chemische Synthese oder industrielle Fermentation in Spezialkulturen hergestellt, die für die Aromaproduktion optimiert sind, aber nicht die Art von Medien sind, die Menschen im Allgemeinen gerne essen (Abbildung 3) . Wenn sie durch diese Kultivierungstechnik hergestellt werden, werden Diacetyl und Acetoin als „natürliches Butteraroma“ aufgeführt, aber wenn sie durch kontrollierte Laborsynthese hergestellt werden, werden dieselben Komponenten als „künstliches Butteraroma“ aufgeführt .
Möglicherweise haben Sie Berichte über „Popcorn Worker’s lung“ gehört, in denen eine Handvoll Fälle von Lungenerkrankungen mit dem Einatmen sehr hoher Diacetylwerte in einigen Mikrowellen-Popcorn-Produktionsanlagen in Verbindung gebracht wurden . Sowohl Diacetyl als auch Acetoin sind jedoch langjährige Mitglieder der GRAS-Liste. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass eine hohe Dosis von allem giftig sein kann! Zum Beispiel gab es zahlreiche Fälle von Todesfällen im Zusammenhang mit einer Überdosierung von Wasser (nicht ertrinken, eigentlich nur viel zu viel trinken) , . Die FDA und die OSHA haben Bedenken in Bezug auf aerosolisiertes Diacetyl sorgfältig untersucht und neue Standards entwickelt, um die Exposition gegenüber Partikeln in der Luft am Arbeitsplatz zu begrenzen . Darüber hinaus bekräftigen ihre Berichte, dass das Niveau, dem die allgemeinen Verbraucher ausgesetzt sind, weit unter der Risikoschwelle liegt. Darüber hinaus leitet die Einnahme von Aromastoffen wie Diacetyl diese Substanzen in den Magen (und nicht in die Lunge), der perfekt für die Verarbeitung dieser Moleküle gerüstet ist. Also los, hab deine Butter (Geschmack) und iss sie auch!
Ein Geschmack, von dem Sie nie geträumt haben
Wie einige unserer klassischen Geschmacksfavoriten veranschaulichen, ist die Geschmackschemie sowohl eine Kunst als auch eine Wissenschaft, die sich der sicheren Herstellung robuster und ressourceneffizienter natürlicher und künstlicher Aromen für Ihren Genuss verschrieben hat. Der vielleicht aufregendste Aspekt ist jedoch die Möglichkeit, bekannte Aromen auf neuartige Weise zu kombinieren, um Aromen zu erforschen, die über das hinausgehen, was wir jemals erlebt haben. Flavoristen versuchen, „weiße Räume“ zu identifizieren und zu füllen, die Kombinationen von Geschmacksqualitäten sind, die Verbraucher genießen können, aber in Produkten auf dem Markt nicht vertreten sind. Wenn Sie also das nächste Mal einen außergewöhnlichen Leckerbissen wie Juicy Fruit ™ Gum, eine neuartige Jelly Bean oder Ihr Lieblingssportgetränk probieren, erinnern Sie sich an die Arbeit der Liebe, die in seine Entwicklung eingeflossen ist . Denn in den denkwürdigen Worten von Willy Wonka: „Erfindung, meine lieben Freunde, ist 93% Schweiß, 6% Elektrizität, 4% Verdunstung und 2% Butterscotch“.“
C. Rose Kennedy ist Doktorandin am Institut für Chemie und Chemische Biologie der Harvard University.
Geschmack Fakten. Flavor Extract Manufacturers Association (FEMA) http://www.flavorfacts.org (Zugriff August 23, 2015)
“ Die Tastemaker“ La Gorce, T.. New Jersey monatlich. 17. Januar 2011. http://njmonthly.com/articles/eat-drink/the-tastemakers/ (Zugriff August 23, 2015)
“ Abschnitt 101.22 Lebensmittel; Kennzeichnung von Gewürzen, Aromen, Farbstoffen und chemischen Konservierungsmitteln.“ Code der Bundesvorschriften. Titel 21 – Lebensmittel und Drogen. Food and Drug Administration, Ministerium für Gesundheit und menschliche Dienste. 1. April 2010. http://www.gpo.gov/fdsys/pkg/CFR-2010-title21-vol2/xml/CFR-2010-title21-vol2-sec101-22.xml (Zugriff August 23, 2015)
“ Was ist der Unterschied zwischen künstlichen und natürlichen Aromen?“ Reineccius, G. Wissenschaftlicher Amerikaner. 29. Juli 2002. http://www.scientificamerican.com/article/what-is-the-difference-be-2002-07-29/ (Zugriff August 23, 2015)
Die Gesellschaft der Geschmackschemiker. http://flavorchemists.com/ (Zugriff August 23, 2015)
“ Du bist ein was? Flavorist“ Green, K. Occupational Outlook vierteljährlich. Winter 2004-2005. US Bureau of Labor Statistics http://www.bls.gov/careeroutlook/2004/winter/yawhat.pdf
“ Die Geschmacksmacher“ Khatchadourian, R. Der New Yorker. 23. November 2009. http://www.newyorker.com/magazine/2009/11/23/the-taste-makers (Zugriff August 23, 2015)
“ Geschmackssicherheit: Mythos vs. Tatsache“ Mat. Geschmack Fakten. Flavor Extract Manufacturers Association (FEMA) 25. Juni 2015. http://www.flavorfacts.org/flavor-safety-myth-vs-fact/ (Zugriff August 23, 2015)
“ Wie U.S. Das GRAS-Benachrichtigungsprogramm der FDA funktioniert“ Gaynor, P. Food Safety Magazine, Dezember 2005 / Januar 2006. http://www.fda.gov/Food/IngredientsPackagingLabeling/GRAS/ucm083022.htm#authors (Zugriff August 23, 2015)
“ Vanilleextrakt“ Cook’s Illustrated. 1. März 2009. http://www.cooksillustrated.com/taste_tests/455-vanilla-extract (Zugriff August 23, 2015)
Immer Vanille. Internationale Aromen und Düfte, Inc. http://alwaysvanilla.com/ (Zugriff August 23, 2015)
Alles außer Plain Vanilla. Givaudan TasteEssentials Vanille. https://www.givaudan.com/flavours/world-flavours/tasteessentials/vanilla (Zugriff August 23, 2015)
“ Castoreum“ Klette, G. A. Fenarolis Handbuch der Aromastoffe. CRC Press, 2005. 276-278
„Vanillin: Synthetisches Aroma aus verbrauchter Sulfitlauge.“ Hocking, MB Journal of Chemical Education, 1997, 74, 1055. DOI: 10.1021/ed074p1055
„Vanillin“ Vidal, J.-P. Kirk-Othmer Enzyklopädie der chemischen Technologie, 2006, DOI: 10.1002/0471238961.2201140905191615.a01.pub2
„Ethylvanillin“ Klette, G. A. Fenarolis Handbuch der Aromastoffe. CRC Press, 2005. 639–640.
Pavia et al. Einführung in die organische Labortechnik (4. Aufl.). ISBN 978-0-495-28069-9.
„Produktion von Diacetyl und Acetoin durch Milchsäurebakterien“ Oberman, H., Piątkiewicz, A.; Libudzisz, Z. Nahrung, 1982, 26, 615. DOI: 10.1002/Lebensmittel.19820260706
„Biotechnologische Herstellung von Aromen und Duftstoffen“ Krings, C.; Berger, R. G. Angewandte Mikrobiol Biotechnologie. 1998, 49, 8.a
„Vorsicht vor Diacetyl: Der nächste rechtliche Sumpf“ Fama, R. Zeitschrift für Lebensmittelsicherheit. Oktober/November 2007. http://www.foodsafetymagazine.com/magazine-archive1/octobernovember-2007/beware-diacetyl-the-next-legal-quagmire/ (Zugriff August 23, 2015)
“ Hyponatriämie“ Adrogué, HJ; Madias, NE New England Journal of Medicine 2000, 342, 1581. DOI: 10.1056/NEJM200005253422107
„Tod durch Hyponatriämie infolge akuter Wasserintoxikation bei einem Grundpraktikanten der Armee.“ Garigan, T. P.; Ristedt, D. E. Militärmedizin, 1999, 164, 234.
„NIOSH Alert: Prävention von Lungenerkrankungen bei Arbeitern, die Aromen verwenden oder herstellen“, DHHS (NIOSH) Veröffentlichung Nr. 2004-110. http://www.cdc.gov/niosh/docs/2004-110/ (Zugriff August 23, 2015)
“ Süße Erinnerungen: Wie Jelly Belly Aromen erfindet“ Greenwood, V. Der Atlantik. 17. August 2010. http://www.theatlantic.com/health/archive/2010/08/sweet-memories-how-jelly-belly-invents-flavors/61477/ (Zugriff 23.August 2015)