Kaffee und Schokolade gehören zu einem gemütlichen Weihnachtsfest genauso dazu wie Baum und Kerzenlicht. In diesem Jahr haben Forscher einen detaillierten Blick auf die molekularen Ursachen hinter den unvergleichlichen Aromen der beiden Genussmittel gerichtet. Für die Kaffeesorte „Robusta“ hat ein internationales Team dazu das Erbgut der Pflanze komplett entziffert. Bei der Genomanalyse sind die Forscher auf einige wichtige Komponenten des Aromas gestoßen. Biotechnologen aus dem Saarland wiederum haben entdeckt, dass bei der Kakaoherstellung ein bestimmter Mix und ein fein aufeinander abgestimmtes Team von Mikroben nötig ist, damit sich das volle Aroma in der Schokolade entfalten kann.
Mit feinsten bioanalytischen und molekularen Methoden dem feinen Geschmack auf der Spur: Lebensmitteltechnologen kommen den Ursachen der Entstehung edler Kaffee- und Schokolade-Aromen immer näher.

Kaffee: Mehr Flavonoidgene als Trauben

Forscher um Philippe Lashermes vom Institut de Recherche pour le Developpement in Montpellier haben das Genom der Kaffeepflanze Coffea canephora untersucht, was der wissenschaftliche Name für die weltweit wirtschaftlich bedeutende Sorte „Robusta“ ist. Wie sie im Fachjournal Science  (2014, Bd. 345, S.1181) berichteten, identifizierten sie 25.574 Gene, darunter auch Gene für spezielle Enzyme, die N-Methyltransferasen, die in die Koffeinproduktion involviert sind. Sie sind anderen Genen der Kaffeepflanze ähnlicher als die entsprechenden, für die Koffeinproduktion verantwortlichen Genen im Tee und im Kakao. Die Forscher schließen daraus, dass der Kaffee in der Evolution einen unabhängigen Pfad eingeschlagen hat. Zudem konnten Gene der Kaffeepflanze identifiziert werden, die für die Produktion von Alkaloid- und Flavonoidverbindungen verantwortlich sind, die das Aroma des Kaffees mitbestimmen, und sie entdeckten Erbgutsequenzen, die der Pflanze helfen, sich gegen Schädlinge zu verteidigen. Insbesondere, was die Alkaloid- und Flavonoidverbindungen angeht, weist der Kaffee eine größere Vielfalt an Genen auf als andere Pflanzen wie etwa Trauben oder Tomaten.

Schokoladenaroma: Mikrobielles Teamwork

Das Genom des Kakaobaums wurde bereits entschlüsselt . Doch die Erbinformation des Gewächses kann nur teilweise erklären, wie die begehrten Geschmacksnoten von Schokolade entstehen. Denn bis sich der zarte Schmelz und das volle Aroma der Kakaobohnen auf unserer Zunge entfalten, ist es ein langer Weg mit vielen Verarbeitungsschritten. Was dabei genau passiert, haben Biotechnologen um Christoph Wittmann . Ein wichtiger Schritt passiert direkt nach der Ernte: Die Landwirte decken die in den Früchten enthaltenen Kakaobohnen und das anhaftende Fruchtfleisch mit Bananenblättern ab. So fermentiert das Gemisch mehrere Tage in der Sonne. Dabei setzen natürliche Mikroorganismen die Nährstoffe aus dem Kakao so um, dass daraus Vorstufen des Schokoladenaromas entstehen. Gemeinsam mit Forschern des Nestlé Research Centers in Lausanne haben die Biotechnologen die gesamte mikrobielle Gemeinschaft untersucht, die unter den Bananenblättern beim Fermentieren am Werk ist. Beteiligt sind demnach Hefen, Milch- und Essigsäurebakterien. Der neue Fund: Die Mikroben arbeiten äußerst fein abgestimmt zusammen, und beliefern sich gegenseitig mit Nährstoffen, um schließlich Acetat, das Salz der Essigsäure zu bilden. Es ist die Schlüsselsubstanz für die spätere Aromaentwicklung. Für die Produktion der Schokolade bedeutet dies, dass eine ausgewogene Zusammensetzung der richtigen Mikroorganismen nötig ist. „Durch den Einsatz von natürlichen Starterkulturen, die die richtige Kombination der Mikroorganismen enthalten, könnten Kakaobauern den Ertrag von Kakao-Fermentationen verbessern“, sagt Wittmann.

Kakaobohne molekular durchleuchtet

Die Kakaobohne und ihre Verarbeitung molekular durchleuchten – das ist auch Ziel eines Forschungsprojekts an der Jacobs University in Bremen, das vom weltweit größten Schokoladeproduzenten Barry Callebaut noch bis 2020 mit insgesamt 3,7 Millionen Euro unterstützt wird. Dabei werden Kakaobohnen unterschiedlichster Herkunft, Qualität und Fermentierungsverfahren erforscht. Um die rund 10.000 chemischen Inhaltsstoffe der Kakaobohne genau zu analysieren In einem ersten Schritt werden das sogenannte Metabolom (alle Stoffwechselprodukte), alle Enzyme und Peptide sowie die Gesamtheit der Fette des Rohmaterials bestimmt. Das Ziel ist eine einzigartige Datenbank und die Entwicklung neuer Schnelltests zur Kakaoklassifizierung und Verarbeitung.