Lese - Glossar

Der Geruchssinn und der Geschmackssinn werden als chemische Sinne bezeichnet, da die reizauslösenden Stimuli chemische Subtanzen sind. Im Falle der Geruchswahrnehmung sind es flüchtige Moleküle / Substanzen (Duftstoffe) und im Falle der Geschmackswahrnehmung, sind es nicht-flüchtige Moleküle / Substanzen, wie Zucker (Sacharose), Salz (NaCl), Coffein, Genusssäuren, etc., die reizauslösend wirken.

Der sensorische Cortex wird durch verschiedene Reginen im Gehirn gebildet, die für die Wahrnehmung der spezifischen Sinnesempfindungen verantwortlich sind.

Region einer Nervenzelle, die einen elektrischen Impuls (via Synapse) empfangen kann.

Bei Kontakt zwischen Reiz (z.B. mechanisch, elektromagnetisch, chemisch) und Rezeptor wird die entsprechende Sinneszelle erregt, d.h. das bestehende Ruhemebranpotential der Zelle verändert sich, es wird depolarisiert und das sogenannte Rezeptorpotential bildet sich (Transduktion). Ist der Reiz ausreichend gross und die Spannung fällt infolgedessen bis zu einem Schwellenwert, wird in Abhängigkeit der Reizstärke eine Frequenz von Aktionspotentialen ausgelöst (Transformation), welche via Nervenbahnen zum Gehirn transportiert werden.

orthonasal --> direkter Geruch (Riechmoleküle geangen beim Einatmen durch die Nasenlöcher in den Bereich des Riechepithels in der Nasenhöhle und lösen dort eine Erregung der Geruchssinneszellen aus.

Diskriminierende Prüfverfahren oder Unterschiedsprüfungen, sind Methoden, mit denen sich feststellen lässt, ob kleine bis kleinste Unterschiede zwischen Merkmalseigenschaften der Prüfproben sensorisch wahrnehmbar sind. Daten, die man mittels Diskriminierender Prüfverfahren erhebt sind binomialverteilt und müssen entsprechend ausgewertet werden.

Zu den Unterschiedsprüfungen gehören Methoden wie: Paarweiser Vergleich, Duo-Trio-Test, Dreiecksprüfung, Two-out of-five-Test, A-not A-Test, etc.

Häufigstes Anwendungsgebiet für derartige Prüfverfahren ist die Qualitätssicherung von Lebensmitteln.

Flüchtige Moleküle (oft hunderte von einzelnen Duftstoffen), die eine Geruchswahrnehmung auslösen können.

Einzelne Dufstoffe (bis zu 1000) können vom Menschen zwar unterschieden werden, jedoch ist es schwieirg diese eindeutig als einzelne Geruchsqaulitäten zu benennen. Es gibt verschiedene Ansätze zur Klassifizeriung von Duftstoffen.

Aufgrund der Tatsache, dass der Geruchsin eng mit dem limbischen Sytem verbunden ist, welches im Gehirn die menschlichen Emotionen verarbeitet, sind Duftwahrnehmunegn oftmals auch mit Gefühlen, Assoziationen und Erinnerungen verbunden, die subjektiven Charakter haben.

Flüchtiges Molekül, das eine spezifische Geruchswahrnehmung auslösen kann.

Methode der sensorischen Analytik, die den Diskriminierenden Prüfverfahren zuzuordnen ist.

Dabei werden 2 Prüfproben präsentiert und die Prüfpersonen werden danach gefragt welche der Prüfproben in einem zu benennenden Merkmal (z.B. Süsse) stärker oder schwächer ausgeprägt ist. Die erhobenen Daten sind binomialvertelt und müssenentsprechend ausgewertet werden. I.d.R. müssen mind. 20-30 Prüfpersonen befragt werden, umstatistisch aussagekräftige Resultate zu erhalten. Die genaue Anzahl der notwendigen Prüfer ist von der Sensitivität der Prüfer und  der Grösse des zu erwartenden Unterschieds zwischen den Prüfproben abhängig.

Minimale Reizintensität eines bestimmten Stimulus, welche gerade eben eine Empfindung auslöst. In niedrigen Konzentratonsbereichen werden Reize  unspezifisch wahrgenommen, d.h. können bzgl. ihrer Qualität noch nicht endeutig identifiziert werden.

Minimale Reizintensität, um eine qualitativ eindeutig beschreibbare Empfindung hervorzurufen.

Die Bekannteste Variante der Farbenblindheit ist die Rot-Grün-Farbenblindheit oder Rot-/Grün-Schwäche. Die Frabempfindungen Rot udn Grün können von betroffenen Personen nicht oder kaum unterschieden werden.

Ursache hierfür ist eine Anomalie des x-Chromsoms, die dazu führt, dass entweder die Zapfen für die Rot- oder die Grünempfindung defekt sind.

Farbenblindheit kann u.U. ein Ausschlusskriterium bei der Rekrutierung sensorischer Prüfpersonen sein.

Fechners Gesetz leitet sich von Webers Gesetz ab und beschreibt den Zusammenhang zwischen Reiz- und Wahrnehmungsintensität. Es besagt, dass eine logarithmische Zunahme der Reizintensität zu einer linearen Zunahme der Empfindungsstärke führt.

Sehsinn

Der Gelbe Fleck ist der Ort des schärfsten Sehens, da an dieser Stelle der Netzhaut (Retina) die meisten Sehsinneszellen lokalisiert sind.

Es gibt ca. 350 verschiedene Typen von Geruchssinneszellen, mit jeweils einem spezifischen Rezetortyp. Sobald sich Geruchsstoffe (Moleküle) an passende Geruchsrezeptoren binden, wird eine spezifische Erregung ausgelöst. Es handelt sich jeweils nur um eine kleine Gruppe chmeisch eng verwandter Substanzen, die passend sind für einen Rezeptortyp.

Bei der Geruchswahrnehmung unterscheidet man zwischen orthonasaler Geruchswahrnehmung und retonasaler Geruchs- (Aroma-) Wahrnehmung.

orthonasal --> direkter Geruch (Riechmoleküle geangen beim Einatmen durch die Nasenlöcher in den Bereich des Riechepithels in der Nasenhöhle und lösen dort eine Erregung der Geruchssinneszellen aus.

retronasal --> indirekter Geruch (Riechmöleküle werden beim Verzehr von Speiesn/Getränken im Mundraum frei und gelangen via Hals-Nasen-Rachen-Raum, in den Bereich des Riechepithels in der Nasenhöhle und lösen dort eine Erregung der Geruchssinneszellen aus.

Die Erregung von Geruchssineszellen erfolgt durch die Bindung von Geruchsstoffen an die für den jeweiligen Durftstoff spezifischen Rezeptortypen. Durch die Bindung der chemischen Substanz an den Rezeptor kommt es in der Folge zu einer Depolarisation der Zellmembran. Es entsteht ein Rezeptorpotential, das bei ausreichender Stärke mittels entsprechender Frequenz von Aktionspotentialen über den Riechnerv (Nervus olfactorius) zum Riechkolben (Bulbus olfactorius) und schliesslich zum Gehirn (Geruchscortex) transportiert wird.

Im Bulbus olfactorius (Riechkolben) werden spezifische Reize in sogenannten Glomeruli, ebenfalls spezifisch gebündelt. z.B. reizt der einzelne Duftstoff Vanillin einen spezifischen Rezeptortypen, dessen elektrische Signale wiederum in einem spezifischen Glomerulus gebündelt werden. Wirken Mischungen von Düften ein, werden mehrere Rezeptortypen gleichzeitig erregt und mehrere Glomeruli bündeln die Informationen, die am Ende als Duftmuster wahrgenommen werden.

Einzelne Dufstoffe (bis zu 1000) können vom Menschen zwar unterschieden werden, jedoch ist es schwieirg diese eindeutig als einzelne Geruchsqaulitäten zu benennen. Es gibt verschiedene Ansätze zur Klassifizeriung von Duftstoffen.

Aufgrund der Tatsache, dass der Geruchsin eng mit dem limbischen Sytem verbunden ist, welches im Gehirn die menschlichen Emotionen verarbeitet, sind Duftwahrnehmunegn oftmals auch mit Gefühlen, Assoziationen und Erinnerungen verbunden, die subjektiven Charakter haben.

Die Berücksichtigung und auch Unterscheidung beider Varianten des Riechens (orthonasal / retronasal) ist in der sensorischen Analytik (v.a. im Rahmen deskriptiver / beschreibender Prüfverfahren) von grosser Wichtigkeit.

Es gibt verschiedene Typen / Formen von Geschmackspapillen:

Pilzförmige Papillen (papillae fungiformes): auf der gesamten Zunge vorhanden, aber konzentriert v.a. an der Zungenspitze. Manchmal tragen pilzförmige Papillen aufgrund ihren geringen Grösse nur eine oder wenige Geschmacksknospen.

Wallförmige Papillen (papillae vallatae): grösser als die pilzförmigen Papillen und v.a. am Zungengrund (Richtung Rachenraum) angesiedelt. Aufgrund ihrer Grösse tragen wallförmige Papillen bis zu 100 Geschmacksknospen. Sie weisenausserdem Speicheldrüsen auf, um das Lösen chemischer Substanzen zu fördern.

Blätterförmige Papillen (papillae foliatae): v.a. am seitlichen Zungenrand angesiedelt, mit bis zu 50 Geschmacksknospen.

Fadenförmige Papillen (papillae filiformes): am häufigsten und auf der ganzen Zungeoberfläche verteilt (--> Rauheit der Zungenoberfläche). Sie weisen keine Geschmacksknospen auf, sondern ausschlieslich sensible Nervenfasern --> Mundegfühl.

Der Geschmacksinn ist auf der Zunge lokalisiert.

In den Papillen (Pilz-, Blätter-, Wall-Papiellen) auf der Zungenoberfläche, werden die Geschmackssinneszellen (à 10-50) in sogenannten Geschmacksknospen gebündelt. Je nach Alter hat ein Mensch zwischen 2000 und 4000 Geschmacksknospen.

Jede einzelne Geschmackssinneszelle in den Geschmacksknospen weist Fortsätze (Mikrovilli) auf, welche zur Oberflächenvergrösserung beitragen und in die einzelnen die Geschmacksrezeptoren eingebettet sind. Reizauslösende (geschmacksaktive) Substanzen, die im Speichel gelöst werden und Kontakt zu diesen Rezeptoren erhalten, lösen ein Rezeptorpotential aus, welches - bei ausreichender Stärke - den Schellenwert überwindet und als Frequenz von Aktionspotentialen über die Nervenbahnen (Geschmacksnerv) zum Gehirn (gustatorischer Cortex) transportiert wird.

Geschmackssinneszellen reagieren selten ganz spezifisch, d.h. sie sind mehrheitlich mit Rezeptortypen für alle 5 Grundgeschmacksarten ausgerüstet. Daher kann auch keine klare Abgrenzung von Zungenarealen für einzelen Geschmacksempfindungen vorgenommen werden. Es gilt grundsätzlich, dass alle Geschmacksqualitäten auf der ganzen Zunge wahrgenommen werden können. die unterschiedlichen regionender Zunge weisen höchstens leicht unterschiedliche Empfindlichkeiten auf, so sind Rezeptoren für "süss" im Bereich der Zungenspitze häufiger als am Zungengrund und umgekehrt Rezeptoren für "bitter" v.a. am Zungengrund angesiedelt.

Der Bogengang des Gleichgewichtsorgan ist im Innenohr angesiedelt. Bei Bewegung des Kopfes (Körpers) wird die darin befindliche Flüssigkeit bewegt. Die Trägheit der Flüssigkeit wird gegenüber dem Organismus wahrgenommen und liefert wichtige Informationen zur Orientierung des Körpers.

Methode zur Bestimmung von Schwellenwerten - z.B. dem Empfindungs-Schwellenwert und/oder dem Erkennungs-Schwellenwert. Dabei werden in auf- oder absteigender Reihenfolge Reize unterschiedlicher Stärke präsentiert.

Bei aufsteigender Reihenfolge werden solange immer stärkere Reize dargeboten, bis eine Person eine Empfindung hat oder den Reiz qualitativ beschreiben kann (erkennt). Bei absteigender Reihenfolge wird die Reizstärke schrittweise so lange erniedrigt, bis eine Person angeibt den Reiz nicht mehr wahrnehmen zu können (Achtung Adaptationseffekt).

Um individuelle Schwellenwerte für Prüfpesonen zu ermitteln, muss die Methode mehrfach angewendet werden --> Durchschnitt.

Zu den Grundgeschmacksarten werdendie folgenden fünf Geschmacksqualitäten gezählt:

süss

sauer

salzig

bitter

umami

Im Kontext der Geschmackswahrnehmung werden weitere Empfindungen diskutiert. Diese werden jedoch nicht im klassischen Sinne zu den Grundgeschmacksarten gezählt:

fettig

metallisch

Gewöhnung infolge häufiger Reizung = mentaler Prozess, der dazu führt, dass ein Reiz gleicher Stärke nicht mehr gleich stark wahrgenommen wird.

Habituation wird auch als zentrale Interaktion bezeichnet.

In Abhängigkeit der Lichtstärke passt sich die Reizschwelle der Sehzellen an.

Im Dunkeln, wenn die Lichtreize wenig intensiv sind, senkt sich die Reizschwelle der Sehsinneszellen, sodass ein dunkel-adaptiertes Auge weniger Lichtreize benötigt, um eine gleich grosse Erregung hervorzurufen, wie ein hell-adaptiertes Auge mit einer höheren Reizschwelle. Im Hellen, wenn die Lichtreize stärker sind, hebt sich die Reizschwelle der Sehsinneszellen, sodass die Erregung bei gleich starkem Lichtreiz geringer ausfällt.

Druckschwankungen der Luft (Schallwellen) werden über den äusseren Gehörgang ans Trommefell herangeführt. Von dort übertragen die Gehöhrknöchelchen (Hammer, Amboss, Steigbügel) die Schallwellen auf die Cochlea (Schnecke). Die Basiliarmembran der Cochlea gerät in Schwingung. Je nach Art des Reizes, werden Sinneszellen in unterschiedlichen Regionen der Schnecke erregt. Hohe Töne erfordern ein Wellenmaximum in der Nähe des Steigbügels, tiefe Töne dagegen in der Nähe der Cochleaspitze. An den Hör-Sinneszellen wird kein Rezeptorpotential ausgelöst. Vielmehr wird die mechanische Information durch chemische Signalübertraung auf weiterführende Nervenfasern übertragen, die die elektrischen Impulse dann ins Gehirn weiterleiten.

Synergistische Effekte sind Interaktionen zwischen Substanzen, welche zu einer Verstärkung der Empfindungsintensität führen. Die resultierende Empfindungsintensität nach Kombination / Mischung der Substanzen übertrifft die Ausgangsintensitäten der einzelnen Substanzen. Sofern es sich nicht um zwei Einzelsubstanzen handelt, die gemischt werden (binäre Gemische), sondern um komplexe Mischungen (wie es Lebensmittel i.d.R. sind), kann es auch sein, dass einzelne Komponetnten stärker hervortreten oder sich asymetrische Intensitätsveränderungen ergeben.

Beispiele:
Kuchenteig: Mischung von Salz (unterschwellig) in eine süsse Matrix (überschwellig), führt zu einer verstärkten Süssempfindung

Tomatensosse: Mischung vonZucker (unterschwellig) in eine herzahfte Matrix (säuerlich, würzig, ...), führt zur Abflachung der Säurespitze und zu einer Intensivierung der "salzig-würzigen" Note in der Sosse

Suppressive Effekte sind Interaktionen zwischen Substanzen, welche zu einer Verringerung der Empfindungsintensität führen. Die resultierende Empfindungsintensität nach Kombination / Mischung der Substanzen wird geringer als die die Ausgangsintensitäten der einzelnen Substanzen wahrgenommen. Sofern es sich nicht um zwei Einzelsubstanzen handelt, die gemischt werden (binäre Gemische), sondern um komplexe Mischungen (wie es Lebensmittel i.d.R. sind), kann es auch sein, dass einzelne Komponetnten weniger intensiv bewertet werden oder sich asymetrische Intensitätsveränderungen ergeben.

Beispiel: die Mischung von Zucker und Salz (knapp überschwellig) führt zu einer Reduktion der Süsswahrnehmung (unvollständige gegenseitige Neutralisation

retronasal --> indirekter Geruch (Riechmöleküle werden beim Verzehr von Speiesn/Getränken im Mundraum frei und gelangen via Hals-Nasen-Rachen-Raum, in den Bereich des Riechepithels in der Nasenhöhle und lösen dort eine Erregung der Geruchssinneszellen aus.

Sensorische Interaktionen sind Wechselwirkungen resp. Modulationen, die entweder qualitativer oder quantitativer Natur sind. Sofern es sich um eine quantitative Interaktion handelt, wird die Intensität einer Wahrnehmung beeinflusst, z.B. wird dann etwas süsser oder weniger süss wahrgenommen. Eine qualitative Interaktion hat zur Folge, dass sich die Wahrehmung an sich ändert, z.B. dass etwas was vorher als sauer wahgenommen wurde, nun als süss empfunden wird.

Weiter unterscheidet man Interaktionen nach peripheren und zentralen Interaktionen. Bekannte Varianten periphärer Interaktionen sind Wechselwirkungen resp. Modulationen, die durch permanente oder temporäre chemische Veränderung der betreffenden Substanzen entstehen, die durch Verädnerung der physikalischen Eigenschaften verursacht werden oder die infolge einer Konkurrenzsituation um Rezeptoren entstehen. Zentrale (psychologische) Interaktionen treten bewusst und unbewusst im Gehirn auf.

Adaptations- und Habituations-Effekte sind ebenfalls Interaktionen:

Die Adaptation ist eine periphäre Interaktion. Infolge Anpassung (Erhöhung) des Schwellenwerts an die Intensität eines dauerhaften Reizes, erniedrigt sich die Empfindungsintensität bzw. ein Reiz konstanter Stärke wird weniger intensiv wahgenommen. (Beispiel: Geruch in einem Raum, Bitterkeit von Olivenöl, wenn zu viele Proben nacheinander verkostet werden, ...)

Die Habituation ist eine zentrale Interaktion. Hier spielen die Synapsen im Gehirn eine Rolle. Infolge Erfahrung / Gewöhnung werden bestimmte Reize, die wiederholt auftreten.nicht mehr oder anders, z.B. weniger intensiv, wahrgenommen (Beispiel: Gewöhnung an Schärfe).

Bei Produkten wie Pommes Chips, Keksen, Äpfel, etc. spielt der akustische Eindruck bei der Wahrnehmung der Textur einegrosse Rolle. In Abhängigkeit von Lautstärke und Frequenz einer passendenakustischen Information, wird die Intensität von z.B. Knusprigkeit (Crispiness) und Knackigkeit (Crunchyness) von Lebensmitteln höher eingeschätzt.

Interaktionen zwischen Geruchsstoffen ähneln den Effekten die auch bei Interaktionen zwischen Geschacksstoffen erzielt werden, nämlich eine Verringerung der Intensitätswahrnehmung infolge einer Mischung. Aussnahmen sind Mischungen im unterschwelligen Bereich, die oftmals zu einer Hyperadditivität (Synergismus) führen.

Duftmöleküle sind bei (deutlich) höheren Temperaturen flüchtiger als bei vergleichsweise niedrigenTemperaturen. Die Intensität der Geruchswahrnehmung ist dabei erhöht.

Viele Geruchsstoffe lösen trigeminale Empfindungen aus, sodass die Klärung was eine Interaktion und was eine direkte Wirkung ist, schwierig ist.

Sowohl Geschmacksstoffe können die Wahrnehmung von Geruchsstoffen verändern, als auch umgekehrt. Z.B. werden Aromen in einem Fruchtsaft als intensiver wahrgenommen, sofern dem Saft Zucker zugegeben wird. Aber auch der Geschmack von Lebensmitteln kann duch Zusatz von Aromen beeinflusst werden, wie das Bespiel von Eistee zeigt, dem bei gleichem Zuckergehalt entweder zitrische Aromen zugesetzt werden oder reiffruchtige (z.B. Pfirsich-) Aromen. Der Tee mit zitrischen Aromen wird als weniger süss empfunden, verglichen mit dem Tee mit reiffruchtigen Aromen, obwohl die Zuckerkonzentration identisch ist.

Homogene binäre Mischungen

1. süss: Kombination von zwei Süssstoffen (Aspartam udn Acesulfam K oder Aspartam und Saccharin) erzielen einen synergistischen Effekt

2. salzig: Kombination von Na-Chlorid und K-Chlorifd im niedrigen Konzentrationsbereich erzielen einen synergistischen Effekt, im hohen Konzentrationsbereich das Gegenteil, nämllich suppressive Effekte

3. sauer: Kombination von schwachen Säuren ergibt keinen eindeutigen Effekt

4. bitter: Kombination von Bitterstoffen erzielt i.d.R. suppressive Effekte

Heterogene binäre Mischungen / komplexe Mischungen

1. mannigfaltige Effekte ...

2. i.d.R. reduzieren sich die Schwellenwerte einzelner Substanzen in einem komplexen Gemisch, was zu einer intensiveren Wahrnehmung führt.

Quantitative Modulation --> Gymneassäure (Blockade der "süss" Wahrnehmung)

Qualitative Modulation --> Miraculin (Veränderung der Wahrnemung von "sauer" in Richtung "süss")