Unter mehr als 50 Millionen Molekülen hat eine künstliche Intelligenz 92 Kandidatinnen entdeckt, die eines Tages den Zucker ersetzen könnten.
Eine Substanz mit süßem Geschmack zu finden, scheint einfach, doch das Ergebnis ist nicht immer angenehm. Einige Süßstoffe, die verwendet werden, um Speisen zu süßen, ohne so viele Kalorien wie Zucker hinzuzufügen, hinterlassen einen bitteren oder metallischen Geschmack. Und ein Molekül, das auf dem Papier interessant aussieht, ist nicht unbedingt für die Ernährung geeignet.
Süßstoff.
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Forschende der Hebräischen Universität Jerusalem beschlossen daher, ihre Suche am Computer zu beginnen. Statt Tausende von Substanzen zufällig zu testen, verwendeten sie ein Programm, das gemeinsame Merkmale von Molekülen erkennen kann, die bereits für ihren süßen oder bitteren Geschmack bekannt sind.
Zum Verständnis muss man wissen, dass die Zunge über geschmacksempfindliche Zellen verfügt. Auf ihrer Oberfläche befinden sich Proteine, die bestimmte Substanzen erkennen. Wenn ein Molekül diejenigen aktiviert, die Süße wahrnehmen, wird eine Nachricht an das Gehirn gesendet. So nehmen wir diesen Geschmack wahr.
Das Team trainierte sein Programm zunächst mit Molekülen, deren Geschmack bekannt war. Anschließend sollte es drei große chemische Sammlungen untersuchen, die etwa 50,7 Millionen Verbindungen umfassten. Das System sortierte zahlreiche Substanzen aus, die wahrscheinlich bitter schmecken, und behielt diejenigen, deren Eigenschaften günstiger erschienen.
Die Forschenden fügten eine zweite computergestützte Überprüfung hinzu. Sie simulierten, wie sich die Moleküle an das menschliche Protein anlagern könnten, das süßen Geschmack erkennt. Dabei wurde geprüft, ob ihre Form und ihre Eigenschaften eine plausible Wechselwirkung mit diesem Ziel ermöglichen.
Durch die Kombination dieser Methoden und weiterer chemischer Kriterien sank die Auswahl auf 556 potenzielle Substanzen. In einem letzten Schritt wurde die Liste auf 92 vorrangige Kandidatinnen verkleinert. Mehrere von ihnen besitzen Strukturen, die sich von denen bereits bekannter Süßstoffe unterscheiden, was neue Forschungsansätze eröffnet.
Dennoch wurde keine dieser 92 Verbindungen bisher als neue Lebensmittelzutat zugelassen. Die Ergebnisse stammen aus Berechnungen, nicht aus Verkostungen oder Untersuchungen, die ihre Unbedenklichkeit nachweisen. Eine Vorhersage eines süßen Geschmacks garantiert außerdem nicht, dass eine Substanz in einem Getränk stabil oder im Mund angenehm sein wird.
Der nächste Schritt wird daher im Labor stattfinden. Der Geschmack der Kandidatinnen muss experimentell überprüft, nach möglichen unerwünschten Wirkungen gesucht und ihr Verhalten in Lebensmitteln untersucht werden. Nur diejenigen, die diese Prüfungen bestehen, können als echte Alternativen zu Zucker in Betracht gezogen werden.