Mononatriumglutamat

Strukturformel
Allgemeines
Name	Mononatriumglutamat
Andere Namen	Natriumglutamat L-Natriumglutamat (S)-Natriumglutamat Natrium-L-glutamat-Monohydrat E621
Summenformel	C5H8NNaO4
Kurzbeschreibung	farbloser, kristalliner Feststoff[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 142-47-2 ECHA-InfoCard Vorlage:Wikidata-Einbindung PubChem 85314 DrugBank Vorlage:Wikidata-Einbindung Wikidata [[:d:Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 865: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)|Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 865: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)]]
Eigenschaften
Molare Masse	169,13 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	165 °C (Zersetzung)[2]
Löslichkeit	gut in Wasser[3] schlecht in Ethanol[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1] keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze [1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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Mononatriumglutamat, auch bezeichnet als Natriumglutamat oder MNG (engl. {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value), MSG), ist das Natriumsalz der Glutaminsäure, einer der häufigsten natürlich vorkommenden nicht-essenziellen Aminosäuren.^[5] Industrielle Lebensmittelhersteller vermarkten und nutzen MNG als Geschmacksverstärker, da es für einen ausgeglichenen und abgerundeten Gesamteindruck anderer Geschmacksrichtungen sorgt und diese miteinander vermischt.^[6][7]

Natürliches Vorkommen und Entwicklung als Geschmacksverstärker

Mononatriumglutamat entsteht im normalen Stoffwechsel aller Lebewesen und ist das Salz einer der 21 Aminosäuren, aus denen Proteine aufgebaut sind. Daher enthalten fast alle proteinhaltigen Lebensmittel Glutamate.^[8] Einige Lebensmittel wie Pilze, reife und insbesondere getrocknete Tomaten, Käse (vor allem Parmesan), Fischsauce oder Sojasauce, die wegen ihres besonderen Aromas verwendet werden, enthalten natürlicherweise große Konzentrationen an freiem (nicht in Proteinen gebundenem) Mononatriumglutamat, das mit industriell hergestelltem Mononatriumglutamat chemisch identisch ist.^[9] Außerdem enthält der Seetang Kombu hohe Mengen und wurde von asiatischen Köchen schon vor 1.500 Jahren wegen seiner geschmacksverstärkenden Wirkung genutzt.^[10][11]

In Lebensmitteln und Aromen mit einem natürlich hohen Gehalt an Mononatriumglutamat werden die Glutamate durch den Abbau von Proteinen mittels Proteasen erzeugt (siehe Autolyse). Diese gelten nach deutschem Lebensmittelrecht nicht als Lebensmittelzusatzstoffe (in diesem Fall als Geschmacksverstärker) und erhalten keine E-Nummer. Die Freisetzung der Glutamate durch Risse in den Zellmembranen wird durch Garen, Trocknen oder Fermentieren verstärkt.

Der japanische Chemieprofessor Kikunae Ikeda erkannte die Bedeutung der in der asiatischen Küche verwendeten natürlichen Geschmacksverstärker und suchte das wirksame Prinzip für den damit zusammenhängenden Geschmack, den er Umami nannte.^[11] Ihm war aufgefallen, dass die japanische Brühe aus Katsuobushi und Kombu einen besonderen Geschmack hatte, der zu diesem Zeitpunkt wissenschaftlich noch nicht beschrieben worden war und sich von den Geschmacksrichtungen süß, salzig, sauer und bitter unterschied.^[12] Ikeda isolierte im Jahr 1908 Glutaminsäure durch wässrige Extraktion aus der Alge Laminaria japonica, Kombu als neuen Geschmacksstoff.^[13] Um zu überprüfen, ob ionisiertes Glutamat für den Umami-Geschmack verantwortlich war, erforschte Ikeda die Geschmackseigenschaften zahlreicher Glutamatsalze wie Kalzium-, Kalium-, Ammonium- und Magnesiumglutamat. Alle Salze zeigten neben einem gewissen metallischen Geschmack, der auf die anderen Mineralien zurückging, auch Umami-Geschmack. Unter diesen Salzen war Natriumglutamat das am besten lösliche und wohlschmeckendste und ließ sich leicht kristallisieren. Noch im Jahr der Entdeckung wurde ein Patent auf die Herstellungsmethode eingereicht.^[14][12] Die Brüder Suzuki begannen im Jahr 1909 als Lizenznehmer mit der kommerziellen Herstellung von MNG als Aji-no-Moto, einem japanischen Wort mit der Bedeutung „Essenz des Geschmacks“.^[15][16][17] Die zur Zeit größten Hersteller sind das japanische Unternehmen Ajinomoto und das taiwanische Unternehmen Vedan sowie die südkoreanischen Unternehmen Cheil Jedang und Daesang Miwon.^[18]

Herstellung und chemische Eigenschaften

Seit der Markteinführung von MNG wurden drei verschiedene Herstellverfahren von MNG industriell ausgeübt, die sich unter anderem in den verwendeten Rohstoffen unterscheiden.
Das älteste Herstellverfahren beruhte auf der Hydrolyse von Pflanzenproteinen mit Salzsäure, um Peptidbindungen aufzubrechen (1909–1962). Anfangs kam Weizengluten für die Hydrolyse zum Einsatz, da es mehr als 30 g Glutamate und Glutamin in 100 g Protein enthält.^[19]
Steigende Produktionsmengen machten neue Verfahren notwendig, wofür sich in den 60er Jahren Acrylnitril als Rohstoff anbot: Es war aufgrund des Aufschwungs der Polyacrylfaserindustrie in Japan seit der Mitte der 1950er-Jahre leicht verfügbar und bildete von 1962–1973 die Grundlage für die MNG-Herstellung.^[20]
Gegenwärtig wird der Großteil der weltweiten Produktionsmenge von MNG durch bakterielle Fermentation hergestellt.^[17] Das Natriumsalz entsteht durch partielle Neutralisation der durch Fermentation gebildeten Glutaminsäure. Während der Fermentation scheiden coryneforme Bakterien, die mit Ammoniak und Kohlenhydraten aus Zuckerrüben, Zuckerrohr, Tapioka oder Molasse kultiviert werden, Aminosäuren in die Kulturbrühe aus, aus der L-Glutamat isoliert wird. Das japanische Chemieunternehmen Kyōwa Hakkō Kōgyō K.K. ({{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value), heute: Kyōwa Hakkō Kirin K.K.) entwickelte das erste industrielle Fermentationsverfahren zur Herstellung von L-Glutamat.^[21] Die Ausbeute der Umsetzung von Zucker in Glutamat und der Produktionsdurchsatz in der industriellen Herstellung werden stetig verbessert.^[17] Das Endprodukt nach dem Filtern, Konzentrieren, Ansäuern und Kristallisieren ist eine Lösung von Natriumglutamat in Wasser. Reines Mononatriumglutamat ist ein farb- und geruchloser kristalliner Feststoff, der nicht hygroskopisch ist und sich unter Dissoziation in Wasser löst. MNG ist praktisch unlöslich in üblichen organischen Lösungsmitteln wie Diethylether.^[22] Im Allgemeinen ist MNG unter den Bedingungen der regulären Lebensmittelverarbeitung stabil. Während des Kochvorgangs zerfällt MNG nicht, sondern es kommt, wie bei anderen Aminosäuren, in Anwesenheit von Zucker bei sehr hohen Temperaturen zu einer Bräunung oder Maillard-Reaktion.^[15]

Verwendung

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Reines MNG allein besitzt keinen angenehmen Geschmack, wenn es nicht mit einem harmonierenden herzhaften Geruch kombiniert wird.^[23] Als Geschmacksstoff und in der richtigen Menge ist MNG in der Lage, andere geschmacksaktive Bestandteile zu verstärken und den geschmacklichen Gesamteindruck bestimmter Gerichte auszugleichen und abzurunden. MNG passt gut zu Fleisch, Fisch, Geflügel, vielen Gemüsesorten, Soßen, Suppen und Marinaden.^[6] Doch anders als andere Grundgeschmacksrichtungen mit Ausnahme von Saccharose verbessert MNG den Wohlgeschmack nur in der richtigen Konzentration. Ein Übermaß an MNG ruiniert den Geschmack eines Gerichts. Obwohl diese Konzentration je nach Art der Lebensmittel variiert, fällt der wahrgenommene Wohlgeschmack in einer klaren Suppe bei mehr als 1 g MNG pro 100 ml rapide ab.^[24] Außerdem kommt es zu einer Interaktion zwischen MNG und Salz (Natriumchlorid) und anderen Umami-Substanzen, wie z. B. Nukleotiden. Alle müssen für ein maximales Geschmackserlebnis in optimaler Konzentration vorliegen. MNG kann dazu genutzt werden, den Verzehr von Speisesalz zu reduzieren, das mit der Entstehung von Bluthochdruck und anderen Herz-Kreislaufkrankheiten in Verbindung gebracht wird.^[25] Der Geschmack wenig gesalzener Lebensmittel wird mit MNG selbst bei einer Salzreduzierung um 30 % besser. Der Natriumgehalt (in Masseanteilen) von MNG ist etwa drei Mal geringer (12 %) als der von Natriumchlorid (39 %).^[26] Auch andere Glutamatsalze wurden in salzarmen Suppen verwendet, allerdings mit schlechteren Geschmacksergebnissen als MNG.^[27]

Im Schnitt verzehrt jeder Mensch 600 Milligramm industriell hergestelltes Mononatriumglutamat pro Tag (ca. 4g pro Woche), ein Drittel davon aus der Produktion des Weltmarktführers General Foods.^[28]

Mononatriumglutamat ist ein zugelassener Zusatzstoff in Futtermitteln.^[29] Durch den gesteigerten Appetit fressen die Masttiere über die Sättigung hinaus und legen schneller an Gewicht zu. Dieser Effekt wird auch bei der Ratte und beim Menschen nachgewiesen, wenn Glutamat und zugehörige Rezeptorblocker verabreicht werden.^[30]

Sicherheit von MNG als Geschmacksverstärker

MNG wird seit mehr als 100 Jahren zum Würzen von Lebensmitteln verwendet. Während dieses Zeitraums wurden umfangreiche Studien durchgeführt, um die Eigenschaften und die Sicherheit von MNG auszuleuchten. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt geht man davon aus, dass MNG als Geschmacksverstärker für den menschlichen Verzehr sicher ist.^[31]

Der MNG-Symptomkomplex („Chinarestaurant-Syndrom“)

Der „MNG-Symptomkomplex“ wurde ursprünglich als „Chinarestaurant-Syndrom“ bezeichnet, nachdem einer Anekdote zufolge Robert Ho Man Kwok Symptome meldete, die er nach einer amerikanisch-chinesischen Mahlzeit bemerkte. Kwok schlug mehrere Möglichkeiten für diese Symptome vor, darunter Alkohol durch das Kochen mit Wein, den Natriumgehalt und die MNG-Würzung. MNG rückte jedoch in den Fokus, und die Symptome werden seitdem mit MNG in Zusammenhang gebracht. Die Auswirkungen des Wein- oder Salzgehalts wurden nie untersucht.^[32] Im Laufe der Jahre hat die Liste unspezifischer Symptome auf Grundlage von Einzelberichten zugenommen. Unter normalen Bedingungen kann der Mensch Glutamat verdauen, das eine sehr geringe akute Toxizität aufweist. Die orale letale Dosis bei 50 % der Testtiere (LD50) liegt zwischen 15 und 18 g/kg Körpergewicht von Ratten bzw. Mäusen und ist damit fünfmal höher als die LD50 von Salz (3 g/kg bei Ratten). Die Aufnahme von MNG als Geschmacksverstärker und die natürliche Menge an Glutaminsäure in Lebensmitteln sind daher für Menschen in toxikologischer Hinsicht kein Grund zur Besorgnis.^[31] Ein Bericht der Federation of American Societies for Experimental Biology (FASEB), der im Jahr 1995 im Auftrag der United States Food and Drug Administration (FDA) zusammengestellt wurde, kam zu dem Schluss, dass MNG sicher ist, wenn es „in üblichen Mengen verzehrt wird“, und obwohl es eine Untergruppe scheinbar gesunder Personen gibt, die beim Verzehr von 3 g MNG in Abwesenheit von Lebensmitteln mit dem MNG-Symptomkomplex reagieren, wurde die kausale Verknüpfung zu MNG bislang nicht hergestellt, da die Liste des MNG-Symptomkomplexes auf Zeugenberichten beruhte.^[33] Dieser Bericht zeigt auch, dass keine Daten existieren, die die Rolle von Glutamat in chronischen und invalidisierenden Krankheiten belegen. Eine kontrollierte klinische Doppelblindstudie an mehreren Standorten fand keinen statistischen Zusammenhang zwischen dem MNG-Symptomkomplex und dem Verzehr von MNG bei Personen, die glaubten, negativ auf MNG zu reagieren. Es gab einige wenige Reaktionen, die aber uneinheitlich waren. Die Symptome wurden nicht beobachtet, wenn MNG zusammen mit Lebensmitteln verabreicht wurde.^{[34][35][36][37]}

Zur angemessenen Kontrolle der Befangenheit in Versuchen gehören aufgrund des starken und einzigartigen Nachgeschmacks von Glutamaten ein doppelblindes, placebokontrolliertes Versuchsdesign und die Verabreichung in Kapseln.^[35] In einer von Tarasoff und Kelly (1993) durchgeführten Studie erhielten 71 nüchterne Teilnehmer 5 g MNG und anschließend ein Standardfrühstück. Es gab nur eine Reaktion, allerdings auf ein Placebo und durch eine Person, die sich selbst als MNG-sensibel beschrieb.^[32] In einer anderen Studie durch Geha et al. (2000) wurde die Reaktion von 130 Testpersonen getestet, die sich als MNG-sensibel bezeichneten. Es wurden mehrere Doppelblindstudien-Versuche durchgeführt, und nur Personen mit mindestens zwei Symptomen nahmen weiter an der Studie teil. Nur zwei Personen aus der gesamten Versuchsgruppe reagierten bei allen vier Gelegenheiten. Aufgrund dieser geringen Prävalenz schlossen die Forscher, dass die Reaktion auf MNG nicht reproduzierbar sei.^[38]

Weitere Studien, die sich damit befassten, ob MNG Fettleibigkeit verursacht, kamen zu durchsetzten Ergebnissen.^[39][40] Es existieren mehrere Studien, die eine berichtete Verbindung zwischen MNG und Asthma untersuchen; die gegenwärtige Beweislage spricht nicht für einen kausalen Zusammenhang.^[41]

Da Glutamate wichtige Neurotransmitter im menschlichen Gehirn sind und eine entscheidende Rolle beim Lernen und für das Gedächtnis spielen, führen Neurologen gegenwärtig eine noch laufende Studie zu möglichen Nebenwirkungen von MNG in Lebensmitteln durch, sind jedoch noch nicht zu abschließenden Ergebnissen gelangt, die etwaige Verbindungen aufzeigen könnten.^[42]

Europa

Die Europäische Union hat die Substanz als Lebensmittelzusatzstoff mit der E-Nummer E621 klassifiziert.^[43] Die Europäische Kommission hält die Anwendung von MNG als Lebensmittelzusatzstoff für sicher.^[44] Diese Auffassung teilen auch das deutsche Bundesinstitut für Risikobewertung^[45] sowie die Deutsche Gesellschaft für Ernährung.^[46]

Einige Wissenschaftler halten es für unwahrscheinlich, dass Mononatriumglutamat die Blut-Hirn-Schranke von gesunden Erwachsenen passieren kann. Belegt ist dies durch Tierversuche.^[47] Da bei Neugeborenen die Blut-Hirn-Schranke durchlässiger ist (Entwicklung: Blut-Hirn-Schranke), wird Mononatriumglutamat in Deutschland nicht als Zusatz für Babynahrung verwendet.

Australien und Neuseeland

Food Standards Australia New Zealand^[48] (FSANZ) nennt „beeindruckende Beweise aus einer großen Anzahl wissenschaftlicher Studien“, um ausdrücklich jede Verbindung zwischen MNG und „schwerwiegenden Nebenwirkungen“ oder „lang anhaltenden Wirkungen“ zu negieren, und erklärt MNG als „für die allgemeine Bevölkerung sicher“. Es wird jedoch erwähnt, dass bei weniger als 1 % der Bevölkerung sensible Personen „vorübergehende“ Nebenwirkungen wie „Kopfschmerz, Taubheit/Prickeln, Erröten, Muskelkrämpfe und allgemeine Schwäche“ erleiden können, wenn sie in einer einzelnen Mahlzeit große Mengen an MNG zu sich nehmen. Personen, die sich als empfindlich gegenüber MNG betrachten, werden gebeten, diese Beobachtung durch eine geeignete klinische Untersuchung bestätigen zu lassen.

In Australien und Neuseeland muss die Verwendung von MNG als Lebensmittelzusatzstoff auf verpackten Lebensmitteln ausgewiesen werden. Das Etikett muss den Klassennamen des Lebensmittelzusatzstoffs (z. B. Geschmacksverstärker) nennen, entweder gefolgt vom Namen des Lebensmittelzusatzstoffs, MNG, oder seiner INS-(International Numbering System)-Nummer, 621.^[49]

Vereinigte Staaten

Die US-amerikanische Food and Drug Administration hat MNG als allgemein sicher anerkannt.^[50] Mononatriumglutamat (MNG) ist eine von mehreren Formen von Glutaminsäure, die in Lebensmitteln vorkommt, und zwar vor allem deshalb, weil Glutaminsäure als Aminosäure überall in der Natur zu finden ist. Glutaminsäure und ihre Salze können auch in vielen verschiedenen anderen Zusatzstoffen vorkommen, darunter hydrolysierten Pflanzenproteinen, autolysierter Hefe, hydrolysierter Hefe, Hefeextrakt, Soja-Extrakten und Proteinisolat, die unter diesen allgemeinen und üblichen Namen ausgezeichnet werden müssen. Seit 1998 darf MNG nicht mehr unter den Begriff „Gewürze und Aromastoffe“ fallen. Die Lebensmittelzusatzstoffe Dinatriuminosinat und Dinatriumguanylat, bei denen es sich um Ribonukleotide handelt, werden normalerweise zusammenwirkend mit mononatriumglutamat-haltigen Zutaten benutzt. Allerdings verwendet die Lebensmittelindustrie heutzutage den Begriff „natürlicher Geschmacksstoff“, wenn Glutaminsäure (MNG ohne verbundenes Natriumsalz) verwendet wird. Aufgrund fehlender Regelungen der FDA ist es unmöglich herauszufinden, zu welchem Anteil es sich bei einem „natürlichen Geschmacksstoff“ tatsächlich um Glutaminsäure handelt.

Die FDA hält Kennzeichnungen wie „Kein MNG“ oder „Ohne MNG-Zusatz“ für irreführend, wenn das Lebensmittel Zutaten enthält, die Quellen von freiem Glutamat sind, z. B. hydrolysiertes Protein. Im Jahr 1993 schlug die FDA vor, den Zusatz „(enthält Glutamat)“ zum allgemeinen oder üblichen Namen bestimmter Proteinhydrolysate hinzuzufügen, die wesentliche Mengen an Glutamat enthalten.

In der Ausgabe von 2004 seines Buches On Food and Cooking erklärt der Autor Harold McGee dass „[nach vielen Studien] Toxikologen zu dem Schluss gekommen sind, dass MNG sogar in großen Mengen eine harmlose Zutat für die meisten Menschen darstellt“.^[51]

Literatur

• Geha, RS. et al.: Multicenter, double-blind, placebo-controlled, multiple challenge evaluation of reported reactions to monosodium glutamate. In: J Allergy Clin Immunol. 2000 106, 5, S. 973–980; PMID 11080723.

Einzelnachweise

Weblinks

Commons: Mononatriumglutamat – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Kurzinformationen des Lehrstuhls „Psychologie des Essens und Trinkens“ der Universität Heidelberg (PDF-Datei; 427 kB)
• Information des Europäischen Informationszentrums für Lebensmittel
• Umfangreicher Artikel zu Mononatriumglutamat und Umami (PDF-Datei; 131 kB)
• The Facts on Monosodium Glutamate (EUFIC)