The development of bitter peptides from whey proteins or, perhaps the most prominent example, milk casein, reduces consumer acceptance and results in financial damages aside from sustainability issues. The straightforward identification of bitter peptides in food is largely hampered by the enormous complexity of food peptidome. Peptide bitterness was found to be mediated by five bitter taste receptors (TAS2Rs). The overall goal of this project is to decipher the signal code of bitter peptides. By integrating machine learning with functional receptor studies, and sensoproteomics, we will investigate the peptide molecular recognition by TAS2Rs and identify the molecular signature carrying bitter information in peptide sequences. This will allow us to develop an efficient and applicable method to identify key bitter peptides in food.
Pflanzenproteine sowie deren Hydrolysate werden bereits vielfältig in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Aufgrund des geringeren ökologischen Fußabdrucks werden pflanzliche Proteine zunehmend tierischen Proteinen vorgezogen. Neben einem ca. 5-10-fach geringeren Energie- und Wasserverbrauch zeichnen sich pflanzli-che Proteine auch durch einen ca. 80 % reduzierten Bedarf an Agrarflächen im Vergleich zu tierischen Proteinen aus. Auch in ernährungsphysiologischer Hinsicht bieten Proteine und deren Hydrolysate im Vergleich zu Kohlenhydraten und Fetten zahlreiche Vorteile: So konnte in Humanstudien gezeigt werden, dass nach isoka-lorischer Verabreichung einer proteinreichen Mahlzeit eine längere Sättigung induziert wird als nach Gabe anderer Makronährstoffe. Zudem führen Hydrolysate zu einer schnelleren Sättigung als intakte Proteine. Es wird vermutet, dass jene bioaktiven Peptide mit einem sättigenden Effekt im Hydrolysat bereits vorliegen und nichterst im Verdauungstrakt freigesetzt werden müssen. In den letzten Jahren konnten mehr und mehr Peptidsequenzen aus Nahrungsproteinen identifiziert werden, die für einen sättigenden Effekt verantwortlich sind. Eine Verstärkung des Sättigungsgefühls, das zu einer verringerten Energieaufnahme führt, unterstützt damit die Erhaltung eines gesunden Körpergewichts. Angesichts der weltweit steigenden Zahlen an übergewichtigen und adipösen Menschen und den damit einhergehenden Folgeerkrankungen sind präventive Maßnahmen von großer Bedeutung für die Gesundheit der Weltbevölkerung. Ein Nachteil proteinreicher Produkte ist jedoch, dassdiese oft von einem bitteren Fehlgeschmack begleitet werden, der ihren Einsatz in Abhängigkeit von der Lebensmittelapplikation einschränkt. Dieser Bittergeschmack kann zum einen von geschmacksaktiven Peptiden oder L-Aminosäuren und zum anderen von pflanzlichen Sekundärmetaboliten, wie Saponinen und Polypheno-len, verursacht werden. Es gibt Hinweise, dass verkapselt verabreichte bitter-schmeckende Substanzen über eine Aktivierung von extra-oralen Bitterrezeptoren (TZRs) eine Sättigung in gesunden Erwachsenen induzieren. Um eine stärkere Verbraucherakzeptanz von Lebensmitteln auf Basis von Kartoffel- und Erbsenproteinhydrolysaten zu erzielen, ist es folglich erforderlich, den für pflanzliche Proteinhydrolysate typischen bitteren Geschmack soweit wie möglich zu reduzieren, ohne die positive Wirkung der Bitterstoffe auf das Sättigungsgefühl zu verlieren.Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die den bitteren Geschmack ursächlich prägenden Verbindungen auf molekularer Ebene zu identifizieren und zu quantifizieren.
Weltweit werden Proteinisolate und -konzentrate bei der Herstellung vieler Lebensmittel eingesetzt. Obwohl derzeit oft Proteine tierischen Ursprungs eine Anwendung finden, ist die Industrie bestrebt, vermehrt pflanzliche Proteine einzusetzen. Dies liegt zum einen am geringeren ökologischen Fußabdruck aufgrund des ca. 5-10-fach geringeren Energie- und Wasserverbrauchs sowie des um ca. 80 % reduzierten Bedarfs an Agrarflächen im Vergleich zu tierischen Proteinen, zum anderen wird Pflanzenproteinen ein hoher ernährungsphysiologischer Wert zugeschrieben. Insbesondere die Gewinnung von Proteinen aus dem Kartoffelfruchtwasser, das bei der einheimischen Produktion von Kartoffelstärke als Nebenproduktstrom anfällt, ist als lukrativ, nachhaltig und zukunftsträchtig an-zusehen. Jährlich werden allein in Deutschland ca. 0,7 Mio. Tonnen Kartoffelstärke produziert, bei deren Her-stellung zwischen 5-12 m3 Kartoffelfruchtwasser pro Tonne Kartoffelstärke anfallen.Der Einsatz von Kartoffelproteinisolaten bzw. -konzentraten in Lebensmitteln ist aufgrund ihrer sensorischen Fehlnoten sowie ihrer z. T. hohen Gehalte an toxischen Glykoalkaloiden (TGAs) allerdings derzeit stark begrenzt. Für einen breiteren Einsatz dieser Produkte ist es notwendig, neue Kenntnisse zur chemischen Struktur,zur sensorischen Wirksamkeit und zu den Gehalten der für den Fehlgeschmack verantwortlichen Verbindungen sowie der toxischen Glykoalkaloide zu erarbeiten.Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Voraussetzung zu schaffen, um eine neue Generation nicht-toxischer, sensorisch attraktiver Kartoffelproteinisolate zu entwickeln. Hierzu sollen zum einen die Gehalte der TGAs und zum andern die den bitter-adstringierenden Geschmackseindruck ursächlich prägenden Schlüsselverbindungen auf molekularer Basis identifiziert und quantifiziert werden. Ferner sollen Möglichkeiten zur Entfernung bzw. Abreicherung dieser Verbindungen im Labormaßstab aufgezeigt werden.
