Zuckerfreie Cola ist süß, hat aber keine „Seele“? Dieser Lebensmittelexperte fand wissenschaftliche Beweise

Wenn Sie sich niedergeschlagen fühlen, verschafft Ihnen eine Tasse Cola oder ein Kaffee mit Zucker ein Gefühl von Glück und Zufriedenheit? Allerdings kann eine übermäßige Zuckeraufnahme negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben und zu Krankheiten wie Fettleibigkeit, Diabetes und Bluthochdruck führen. Berichten zufolge ist die Reduzierung des Zuckerkonsums weltweit zu einem wichtigen Trend für eine gesunde Lebensweise geworden, und auch der „14. Fünfjahresplan“ meines Landes sieht entsprechende Initiativen vor.

Viele männliche Freunde trinken gerne Cola, haben aber Angst, zuzunehmen. Was sollten sie tun? Die Geburt des Zuckerersatzes hat dieses Problem gelöst und zuckerfreie Cola ist in unser Blickfeld gerückt! Doch warum schmecken zuckerfreie Cola und klassische Cola mit Zuckerersatz zwar süß, verlieren aber ihre Seele und haben einen unterschiedlichen Geschmack? Welcher molekulare Mechanismus steckt dahinter? Das Team von Professor Chen Zhongxius von der School of Food and Bioengineering der Zhejiang Gongshang University hat herausgefunden, dass sich die Molekularstruktur von Zuckerersatzstoffen von der von Saccharose unterscheidet und auch ihre Reaktionen mit Wasser unterschiedlich sind, was zu dem Phänomen führt, dass der Geschmack von zuckerfreier Cola anders ist, wenn wir sie trinken.

Chen Zhongxiu

Untersuchung der Süßewahrnehmung

Verschiedene Süßstoffe reagieren mit Wasser und bilden unterschiedliche Hydrathüllenstrukturen. Dieser strukturelle Unterschied führt zu unterschiedlich starken Störungen im Wasserstoffbrückennetzwerk des Lösungsmittels Wasser, was sich auf die Konformationsänderungen von Rezeptorproteinen auswirken kann. Bei der Bindung an die Süßgeschmacksrezeptoren auf Geschmacksknospenzellen weisen süße Moleküle mit unterschiedlichem Hydratisierungsgrad während des Bindungsprozesses unterschiedliche Bindungskonstanten, Bindungsstellen und thermodynamische Parameter auf. Gleichzeitig unterscheiden sich auch die kinetischen Parameter der Bindung, wie etwa die Bindungsrate und die Energie des gebildeten Übergangszustands. Diese Faktoren wirken zusammen, um die Wahrnehmung von Süßstoffen dynamisch zu beeinflussen und so zu unterschiedlichen Geschmackserlebnissen zu führen.

Die Schwierigkeit bei der Untersuchung des dynamischen Mechanismus der Süßewahrnehmung liegt darin, wie man experimentell flüchtige Informationen über Ligandeninteraktionen im „lebenden“ Zustand erhält. Die Forschungsgruppe von Chen Zhongxius verwendete die Stopped-Flow-Spektroskopie-Schnellkinetiktechnologie und das „Süßzellen“-Modell der Süßrezeptor-Genexpression auf Grundlage der Forschungsplattform für Lebensmittelsensorik, um die kinetischen Kurven der sofortigen Reaktion von Süßzellen nach der Stimulation durch verschiedene Süßstoffe zu untersuchen und so eine experimentelle Grundlage für eine detaillierte Interpretation des dynamischen Wahrnehmungsmechanismus von Süße zu schaffen.

Diese Studie ist nicht nur von theoretischer Bedeutung für die Untersuchung des Mechanismus der Süßewahrnehmung, sondern bietet auch Hinweise für die Entwicklung von Anwendungsformeln für Zuckerersatzstoffe im Zusammenhang mit Lebensmittelsystemen. Das Projekt wurde 2023 von der National Natural Science Foundation ausgezeichnet. Es ist zugleich das dritte allgemeine Projekt der National Natural Science Foundation, das das Forschungsteam von Chen Zhongxius auf diesem Gebiet erhalten hat.

Von der Chemie zur Lebensmittelwissenschaft

Chen Zhongxius wissenschaftlicher Forschungsweg verlief nicht reibungslos. Als sie zum ersten Mal die School of Food Science and Technology der Shanghai Business University betrat, stand sie mit ihrem chemischen Hintergrund vor der Herausforderung, chemisches Wissen mit Lebensmittelwissenschaft zu verbinden. Aufgrund unterschiedlicher akademischer Hintergründe und fehlender wissenschaftlicher Forschungsressourcen muss sie ihren eigenen Nahrungsmittelturm Stück für Stück von Grund auf aufbauen. „Die Lebensmittelsensorik stützt sich stark auf subjektive Beschreibungen, aber ich hoffe, nicht-subjektive physikalische und chemische Methoden nutzen zu können, um die sensorischen Eigenschaften von Lebensmitteln zu interpretieren und die chemischen Mechanismen der sensorischen Wahrnehmung von Lebensmitteln auf molekularer Ebene zu erforschen.“ So kombinierte sie auf innovative Weise Chemie und Lebensmittelwissenschaft und eröffnete so einen einzigartigen Forschungsweg.

Bei wissenschaftlichen Forschungen ist Chen Zhongxiu eine Mischung aus Eis und Feuer. Er ist voller Leidenschaft, behält aber dennoch ein umsichtiges und rationales Denken und die Eigenschaft bei, sich dem Lernen zu widmen. Seit ihrem Eintritt in die Business University im Jahr 2005 ist sie stets der Überzeugung treu geblieben, dass „wissenschaftliche Forschung durch Tun und nicht durch Sitzen erreicht wird“, und hat sich der Lösung wissenschaftlicher Probleme verschrieben. Sie scherzte, dass Chemiker körperliche Arbeit verrichten und diese rauen Hände ein Symbol für ihren Fleiß seien.

In Wirklichkeit gibt es jedoch nicht genügend wissenschaftliche Forscher wie Chen Zhongxiu, die sich wirklich Zeit nehmen und gründliche Forschung betreiben können. „Die Außenwelt ist immer komplex und auch die Anforderungen der Gesellschaft an wissenschaftliche Forschung ändern sich. Als Wissenschaftler müssen wir uns den Anforderungen der wirtschaftlichen und sozialen Entwicklung stellen und sinnvolle und praktische wissenschaftliche Forschung betreiben.“ Chen Zhongxius wissenschaftliche Forschung begann mit „Süße“ und ist seit 20 Jahren im Labor verwurzelt. Ihre aktuellen Errungenschaften und Entdeckungen betreffen chemische Mechanismen im Zusammenhang mit der Lebensmittelsensorik und der Lebensmittelernährung. Angesichts unterschiedlicher Beurteilungsmechanismen und Bewertungsstandards in verschiedenen Zeiträumen ermutigt sie ihre Doktoranden häufig, einen ruhigen Geist zu bewahren, entschlossen zu sein und wissenschaftliche Forschung zu betreiben, die ihnen wirklich Spaß macht und der Gesellschaft zugutekommt.

Das Erbe des "süßen Geschäfts"

Als Leiter der Abteilung für Lebensmittelqualität und -sicherheit bei Shangda leitet Chen Zhongxiu seit vielen Jahren aktiv Studenten an, so früh wie möglich ins Labor zu gehen, und ermöglicht ihnen bewusst, an Forschungsprojekten teilzunehmen, wissenschaftliche Forschungstrends zu verstehen und innovative Gene in das Blut der Studenten zu implantieren.

„Im Unterricht konzentrieren sich die Lehrer auf die Vermittlung theoretischen Wissens, aber die Teilnahme an Laborarbeiten kann unsere praktischen Fähigkeiten zum Entdecken, Analysieren und Lösen von Problemen schulen, was sinnvoller ist“, sagt Feng Qian, ein Student im dritten Studienjahr in der Abteilung für Lebensmittelsicherheit.

Ich verlange, dass alle wissenschaftlichen Forschungslabore der Abteilung für Lebensmittelsicherheit für Bachelor-Studierende geöffnet sind und dass Master-Studierende Bachelor-Studierende herzlich willkommen heißen! Dabei ist es Bachelor-Studierenden auch gestattet, das Labor zu wechseln. Das zeigt, dass sie nachdenken, wählen und ihren eigenen Interessen nachgehen. Chen Zhongxiu sagte: „Studenten und Doktoranden wachsen gemeinsam“ sei ein wichtiges Konzept im Talentausbildungssystem für den Studiengang Lebensmittelsicherheit in Shangda.

Chen Zhongxiu und seine Absolventen

Zhu Yike, ein Student im letzten Studienjahr in der Abteilung für Lebensmittelsicherheit, sagte: „Die Kurse von Professor Chen sind sehr wertvoll. Sie erfordern viel Nachdenken und Zeit, um sie aufzunehmen und zu meistern.“ Als Chen Zhongxiu zum ersten Mal an die Business University kam, stellte er fest, dass den Studenten bestimmte chemische Kenntnisse fehlten, um das komplexe Nahrungsmittelsystem zu verstehen, also begann er, neue Kurskonzepte auszuprobieren. Sie recherchierte intensiv zu lebensmittelchemischen Lehrbüchern und Studiengangsstrukturen an heimischen Universitäten, kombiniert mit der Lernsituation der Studierenden an ihrer eigenen Schule, und verfeinerte zehn Jahre lang ihre Fähigkeiten, bevor sie schließlich den Studiengang „Molekulare Lebensmittelwissenschaft“ kreativ konzipierte. In seiner konkreten Unterrichtspraxis versteht es Chen Zhongxiu, die neuesten Informationen zu den weltweit wichtigsten Themen, aktuelle Brennpunkte im Bereich der Ernährung und sogar neue Entdeckungen aus dem Schullabor zu integrieren. Er hofft, den Horizont der Schüler zu erweitern und mit der Zeit und der Welt Schritt zu halten. Im Jahr 2023 wurde „Molecular Food Science“ als zweiter Jahrgang bundesweit erstklassiger Bachelorstudiengänge ausgezeichnet.

„Lebe glücklich und betreibe glücklich wissenschaftliche Forschung.“ Ob im Leben oder in der wissenschaftlichen Forschung, Chen Zhongxius heitere Einstellung beeinflusst ihre Schüler auf subtile Weise. „Wenn Sie auf Schwierigkeiten stoßen, werden wir diese gemeinsam lösen. Das Sofa in meinem Büro wartet immer auf Sie.“ Sie sagte dies ihren Schülern immer sanft.

Heute geht Chen Zhongxius „süße“ Karriere weiter. Als Leiterin des Labors für Molekulare Lebensmittelwissenschaft an der Shangda-Universität leitet sie Studenten bei der Durchführung multidisziplinärer Forschung in den Bereichen Lebensmittel, Chemie und Materialien an und hat herausragende Beiträge zur Förderung der Entwicklung der Lebensmittelwahrnehmungswissenschaft und der Lebensmittelindustrie geleistet.

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