Gammelig, erdig, muffig: Bakterien verursachen abstoßende Gerüche von Fisch und Trinkwasser

Mal riecht es nach frischer Erde, mal gammelig, muffig und unangenehm: Methylisoborneol. Die Substanz kann sich außer in der Erde auch im Trinkwasser und in Speisefischen anreichern. Schon in geringsten Konzentrationen von nur zehn Nanogramm pro Liter wird sie von unseren Nasen erschnuppert.

Die chemische Verbindung wird ausschließlich von Bakterien produziert. Jetzt hat die Arbeitsgruppe von Prof. Stefan Schulz am Institut für Organische Chemie der Technischen Universität Braunschweig erstmals nachgewiesen, wie die Mikroorganismen den Duftstoff herstellen („Biosynthesis of the Off-flavor 2-Methylisoborneol by the Myxobacterium Nannocystis exedens“ in: Angewandte Chemie 2007, 119, S. 8436-8439 (Deutsch) und Angewandte Chemie International Edition 2007, 46 S. 8287-8290 (Englisch)).

Für den Menschen ist diese Substanz nicht schädlich. Aber fast jeder empfindet ihren Geruch in Verbindung mit Trinkwasser als äußerst unangenehm und abschreckend. Selbst frisches Wasser gilt als ungenießbar, sobald das Methylisoborneol darin wahrgenommen wird. Versorgungsbetriebe entfernen dies daher bei der Trinkwasseraufbereitung mit hohem Aufwand. Auch in Fischen kann sich der flüchtige Stoff anreichern, die dann aufgrund des typischen „Schlammaromas“ als ungenießbar gelten. Die Lebensmittelindustrie ist an Forschungsergebnissen entsprechend interessiert.

Auf der Basis der Ergebnisse, die das Institut für Organische Chemie gemeinsam mit Wissenschaftlern am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig und an der Universität Saarbrücken erarbeitet hat, können Forscher nun nach den Genen suchen, die für die Synthese von Methylisoborneol verantwortlich sind, und später zum Beispiel die entsprechenden Produktionsmechanismen in den beteiligten Bakterien hemmen.

Auf der Suche nach dem Sinn der Düfte und Aromen

Die Chemiker sind über diese Anwendungsmöglichkeiten hinaus grundsätzlich an der Biosynthese von Aromen interessiert. „Wir wollen genau wissen, warum Bakterien Gerüche produzieren“, erläutert Schulz. „Wer denkt schon an Bakterien, wenn er einen guten Käse und ein Glas Rotwein genießt, wenn er den stinkenden Biomüll hinausträgt oder beim Spaziergang eben diesen erdigen Duft von Methylisoborneol in die Nase bekommt? All diese Gerüche und Aromen werden von Bakterien hergestellt. Welche Funktion erfüllen sie in der Natur und wie haben sich die Geschmacks- und Geruchsrezeptoren im Menschen im Laufe der Evolution darauf eingestellt?“ Wie und warum Aromen entstehen, ist bisher nur in Bereichen der Lebensmittelindustrie erforscht. Schulz' Vision ist es, eine Kartographie aller von Bakterien produzierten Duftstoffe darzustellen und ihre Funktion im Zusammenspiel der Lebewesen zu erforschen.

Für die unangenehme Wirkung des Methylisoborneols auf Menschen hat er eine Hypothese entwickelt. „Offensichtlich schreckt uns der Geruch in Verbindung mit allem, was wir essen und trinken möchten, so vehement ab, weil er ein drastisches Warnsignal aussendet. Aber welchen Sinn macht diese Warnung, wenn die Substanz an sich harmlos ist?“ fragt Schulz. „Interessanterweise produzieren einige der Bakterien, die auch das Methylisoborneol herstellen, gleichzeitig für den Menschen hoch giftige Stoffe. Cyanobakterien, auch Blaualgen genannt und in stehenden Gewässern vorkommend, können sehr gefährliche Toxine herstellen, die man aber nicht riechen kann. Der Mensch hat womöglich im Laufe der Evolution gelernt, den penetranten Geruch als Warnsignal für diese Gefahr zu deuten.“

Kontakt:
Prof. Dr. Stefan Schulz
Technische Universität Braunschweig
Institut für Organische Chemie
Hagenring 30
38106 Braunschweig
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