Am 4. Oktober 2021 gab die Nobelversammlung am Karolinska-Institut in Stockholm bekannt, wer den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin des Jahres erhält. Er ging an zwei Wissenschaftler, David Julius und Ardem Patapoutian, die geklärt hatten, wie der Mensch Temperatur und Berührung wahrnimmt [1]. Einer der beiden war auf seine Antwort gestoßen, weil er einer Frage nachging, die klingt, als gehöre sie in die Küche: Warum brennt eine Chilischote?

Die Antwort reichte weit über die Chili hinaus. Sie erklärt, warum Ingwer an einem Novembermorgen den Hals wärmt, warum Zimt auf der Zunge glüht, warum sich Minze kalt anfühlt, obwohl sie es nicht ist, und warum sich Kurkuma, die engste Verwandte des Ingwers im Gewürzregal, so ganz anders verhält als sie alle. „Wärmend“ ist kein bloßes Sprachbild. Aus Sicht Ihrer Nerven trifft das Wort buchstäblich zu.

Dies ist die Geschichte eines einzigen Rezeptors – und der Wurzeln, die gelernt haben, genau diesen Knopf zu drücken.

Eine Chilischote in einem Labor in San Francisco

Den Stoff, der die Chili brennen lässt, kannten Chemiker schon lange. Einen noch unreinen Extrakt gewann Christian Friedrich Bucholz erstmals 1816 aus getrockneten Schoten [2]; 1876 stellte John Thresh die Verbindung in reiner Form dar und gab ihr den Namen, den sie bis heute trägt: Capsaicin [3]. 1912 machte Wilbur Scoville, Apotheker beim Unternehmen Parke-Davis, die Schärfe messbar. Er verdünnte Chiliextrakt Schritt für Schritt mit Zuckerwasser, bis die Mehrheit einer Gruppe von fünf Testern nichts mehr von der Schärfe spürte – der Verdünnungsgrad wurde zum Schärfewert der Schote [4]. Noch heute misst die Welt ihre Chilis an seiner Skala.

Was in all den Jahren niemand wusste: wie Capsaicin das anstellt. Warum sollte sich ein Molekül, das selbst gar keine Temperatur hat, heiß anfühlen?

In der zweiten Hälfte der 1990er-Jahre machten sich David Julius und seine Kollegen an der University of California in San Francisco auf die Suche nach der Antwort und wählten dafür den mühsamen Weg. Sie legten eine Bibliothek aus Millionen von DNA-Fragmenten an, passend zu den Genen, die in den sensorischen Nervenzellen für Schmerz, Hitze und Berührung aktiv sind. Diese Gene schleusten sie eines nach dem anderen in kultivierte Zellen ein, die Capsaicin normalerweise ignorieren. Nach langwieriger Suche fand sich ein einziges Gen, das die Zellen reagieren ließ [1]. Es enthielt den Bauplan für einen Kanal in der Membran der Nervenzelle: eine Pore, die sich öffnet, geladene Teilchen einströmen lässt und den Nerv damit zum Feuern bringt. Die Arbeit erschien am 23. Oktober 1997 in Nature [5].

Dann kam der Befund, der aus einer bloßen Chili-Kuriosität einen Nobelpreis machte. Als das Team die Zellen erwärmte, öffnete sich derselbe Kanal von ganz allein. Er spricht auf Temperaturen in dem Bereich an, den wir als schmerzhaft empfinden, ab etwa 43 °C [5]. Der Capsaicin-Rezeptor war ein Hitzesensor. Später erhielt er den Namen TRPV1 [1].

Chili ist der Hitze also nicht bloß ähnlich. Sie löst genau den Sensor aus, der dem Gehirn sonst eine brühheiße Tasse meldet – und das Gehirn, bei dem über denselben Nerv dasselbe Signal ankommt, meldet das Einzige, was es melden kann: heiß. Übrigens ist das nicht der einzige Nobelpreis, der sich in einer Pflanze verbirgt: Auch die Rote Bete hat ihren eigenen.

Ein Sensor, der zusammenzählt

Ein Jahr später zeigte dasselbe Labor etwas, das man im Kopf behalten sollte, wann immer ein Rezept Ingwer mit Zitrone und heißem Wasser zusammenbringt. Säure senkt die Temperatur, bei der sich der Kanal öffnet: In leicht saurem Milieu, bei einem pH-Wert von 5.9 oder darunter, feuert er schon bei Raumtemperatur. Die Autoren nannten den Rezeptor einen molekularen Integrator der chemischen und physikalischen Reize, die wir als Schmerz empfinden [6]. Einfacher gesagt: Er zählt zusammen, was bei ihm ankommt. Ein wenig Wärme, ein wenig Säure und ein wenig von einem scharfen Molekül – jedes für sich bringt ihn dem Öffnen ein Stück näher.

Ingwer hat denselben Schlüssel

Capsaicin gehört zu einer chemischen Familie, den Vanilloiden. Benannt sind sie nach einer kleinen ringförmigen Atomgruppe, die Capsaicin mit Vanillin gemeinsam hat, dem Molekül, das der Vanille ihren Duft verleiht. Diese Gruppe bildet den Kopf des Capsaicin-Moleküls, also den Teil, der sich in den Rezeptor einfügt [11]. Die Scharfstoffe des Ingwers, die Gingerole, tragen dieselbe Gruppe [12].

2002 prüfte ein Team der Universität Sydney die Gingerole direkt an sensorischen Nervenzellen. 6-Gingerol und 8-Gingerol lösten denselben sprunghaften Kalziumanstieg und dieselben elektrischen Ströme aus wie Capsaicin, und ein Wirkstoff, der den Capsaicin-Rezeptor blockiert, schaltete die Reaktion ab. Die Forscher gaben ihrer Arbeit einen Titel, der alles sagt: „Gingerols: a novel class of vanilloid receptor agonists“ (Gingerole: eine neue Klasse von Agonisten des Vanilloid-Rezeptors) [13]. Ingwer ist der Chili also nicht bloß ähnlich. Am Nerv tut er dasselbe, durch dieselbe Tür, nur sanfter.

Wie es weitergeht, hängt davon ab, was man mit der Wurzel anstellt. Frischer Ingwer ist reich an Gingerolen. Wird er getrocknet oder erhitzt, verlieren die Gingerole ein Molekül Wasser und werden zu Shogaolen. Bezogen auf ein Gramm Trockenmasse enthält das frische Rhizom rund 5.9 mg 6-Gingerol und weniger als 0.1 mg 6-Shogaol, getrockneter Ingwer dagegen bis zu 3.7 mg 6-Shogaol [14]; am stärksten ist die Umwandlung bei Heißlufttrocknung mit 150 °C [15]. Und als Forscher in Japan die ganze Reihe am Rezeptor testeten, aktivierte jedes Gingerol und jedes Shogaol TRPV1, die Shogaole stärker [16]. Deshalb beißt Ingwerpulver anders als die frische Wurzel, und deshalb bewahrt ein kaltgepresster Saft aus frischem Ingwer die rundere, grünere Wärme der Gingerole.

Ingwer ist außerdem die einzige Pflanze in unserem Sortiment, deren Wurzelstock von der Europäischen Arzneimittel-Agentur den Status der „allgemeinen medizinischen Verwendung“ (well-established use) erhalten hat, ihre höchste Kategorie für pflanzliche Arzneimittel – und zwar zur Vorbeugung von Übelkeit bei Reisekrankheit [17]. Was er leistet, wenn der Hals kratzt, haben wir in unserem Beitrag Die erste Erkältung der Saison zusammengetragen. Es ist die Wurzel, die wir für Root Boost nahezu pur pressen, und der Grund, warum Ingwer in vier der fünf Shots unserer Shield-Linie steckt.

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Kurkuma, die stille Verwandte

Kurkuma und Ingwer sind Verwandte im botanischen Sinn: Beide gehören zu den Zingiberaceae, den Ingwergewächsen [18], und ein frisches Kurkuma-Rhizom sieht aus wie eine kleine Ingwerwurzel – bis man es aufschneidet und es innen orange leuchtet. Die Farbe kommt vom Curcumin, und dessen Geschichte ist so lang wie die des Capsaicins. Erstmals aus Kurkuma isoliert wurde es 1815, ein Jahr bevor Bucholz seinen scharfen Extrakt aus Chilischoten gewann [19].

In den zwei Jahrhunderten seither schätzten Chemiker Curcumin die meiste Zeit als Farbstoff. Wird eine Lösung alkalisch, schlägt es von Gelb nach Rot um, und auf Lebensmitteletiketten steht es bis heute als Farbstoff E 100 [19][20]. Selbst der englische Name der Wurzel ist ein Rätsel um Farbe und Erde: „turmeric“ hat man mit dem mittellateinischen terra merita, „verdienstvolle Erde“, in Verbindung gebracht; ebenso gut könnte es eine Verballhornung des arabischen kurkum sein, eines Wortes, das sowohl diese Wurzel als auch Safran bezeichnete [10].

Nun ein Blick auf das Molekül. Curcumin besteht aus zwei jener Vanilloid-Ringe, die auch Capsaicin und die Gingerole tragen, verbunden durch eine kurze Kette [19][21]. Seinem Bauplan nach müsste es der schärfste der drei Stoffe sein. Scharf ist es aber überhaupt nicht, und der Rezeptor erklärt, warum. Curcumin öffnet den Chili-Kanal nicht. In Experimenten in Seoul tat es das Gegenteil: Es dämpfte den Strom, den Capsaicin einschaltet, und bei Ratten unterband es die Hitzeempfindlichkeit, die Capsaicin hervorruft [21]. Was Curcumin tatsächlich öffnet, ist ein zweiter Kanal, TRPA1, den es erst aktiviert und dann zur Ruhe bringt [22].

So teilen sich die beiden Verwandten die Arbeit. Ingwer löst den Hitzesensor aus. Kurkuma lässt ihn in Ruhe und bringt anderes in die Flasche: die Farbe, eine erdige Bitternote und ein ätherisches Öl, das im frischen Rhizom erhalten bleibt und dem getrockneten Gewürz weitgehend verloren geht. In frischer Kurkuma besteht dieses Öl zu etwa 60 % aus Turmeron; im getrockneten Rhizom sinkt der Anteil auf unter 7 % [18]. Das spricht dafür, Kurkuma frisch zu pressen – so wie wir es für Golden Blend tun, wo sie sich zu Ingwer, Apfel und Zitrone gesellt.

Eines sollten Sie über die Chemie des Curcumins noch wissen, bevor Sie einschenken. Im Sonnenlicht zerfällt Curcumin rasch. Deshalb verblasst ein Kurkumafleck am schnellsten auf der Wäscheleine, und deshalb gehört Kurkumasaft in die Kühlschranktür und nicht auf die Fensterbank [19].

Zimt, Senf und die zweite Hälfte des Nobelpreises

TRPA1 hat seine eigene Geschichte, und sie führt zum zweiten Preisträger. 2004 zeigte das Labor von Ardem Patapoutian, dass dieser Kanal von den Scharfstoffen in Zimtöl, Nelkenöl, Senföl und Ingwer aktiviert wird und dass Zimtaldehyd – das Molekül, das Zimt nach Zimt schmecken lässt – sein spezifischster Aktivator ist [23]. Im selben Jahr wies die Gruppe um Julius nach, dass Senf, Meerrettich und Wasabi über genau denselben Kanal wirken, und zwar an Nervenfasern, die auch auf Capsaicin ansprechen [24].

Daraus ergibt sich eine einfache Landkarte des Gewürzregals. Chili und Ingwer öffnen TRPV1, den Hitzekanal. Zimt, Senf und, etwas leiser, das Curcumin der Kurkuma öffnen TRPA1, seinen Nachbarn an denselben Nervenenden; Ingwer ist in beiden Lagern zu Hause [23]. Eine Mischung, die Ingwer, Kurkuma, Chili und Zimt vereint, wie Crimson Ember es tut, besteht deshalb nicht aus vier Spielarten ein und derselben Empfindung. Sie ist ein Akkord: zwei Rezeptoren und vier Arten von Molekülen, jede mit eigenem Charakter. Berry Blaze ist der einzelne Ton – Aronia und Chili, und nichts steht zwischen Ihnen und dem Capsaicin.

Wird der Körper wirklich wärmer?

Sich warm fühlen und warm sein ist nicht dasselbe. Die Frage ist also berechtigt, ob etwas Messbares folgt, wenn der Nerv gefeuert hat. Die Antwort lautet Ja, und auch der Weg ist bekannt. Bei Ratten steigerten Gingerole und Shogaole die Ausschüttung von Adrenalin aus den Nebennieren, und bei dem Shogaol, das die Forscher prüften, blieb dieser Effekt aus, sobald TRPV1 blockiert war [16]. Der Rezeptor ist also mit dem Hormon verschaltet, das im Körper die Heizung hochdreht.

Beim Menschen ist der Effekt bescheiden, aber echt. An der Columbia University aßen zehn übergewichtige Männer zweimal dasselbe Frühstück, einmal davon mit 2 g Ingwerpulver, aufgelöst in heißem Wasser. Mit Ingwer stieg die Energie, die sie für die Verdauung der Mahlzeit aufwendeten, um rund 43 kcal pro Tag, und sie berichteten von weniger Hunger [25]. In Japan tranken sechs Frauen mit kälteempfindlichen Händen und Füßen in einem auf 21 °C temperierten Raum 280 ml eines Ingwergetränks oder eines Placebos, während eine Wärmebildkamera ihre Handflächen beobachtete. Zunächst wärmten beide Getränke die Hände. Nach dem Placebo fiel die Temperatur binnen 10 Minuten wieder ab; nach dem Ingwergetränk stieg sie 20 Minuten lang weiter und blieb signifikant länger erhöht [26].

Die Chili-Seite der Verwandtschaft erzählt dieselbe Geschichte. Eine Metaanalyse der Studien am Menschen kam zu dem Schluss, dass Capsaicin den Energieverbrauch und die Fettoxidation steigert, wenn auch nur geringfügig [27]. Als 18 junge Männer Capsinoide schluckten, die nicht scharfen Verwandten des Capsaicins, stieg der Energieverbrauch nur bei denen, die aktives braunes Fett besaßen – jenes Gewebe, das Brennstoff direkt in Wärme umwandelt [28]. Ein Extrakt aus Paradieskörnern, einem Ingwergewächs, das 6-Gingerol und 6-Shogaol enthält, bewirkte in einer Studie mit 19 Männern dasselbe [29].

Ein Schlankheitsmittel wird aus einem Ingwer-Shot dadurch nicht, und als solches würden wir ihn auch nie verkaufen. Die Zahlen zeigen etwas anderes: Die Wärme ist keine Einbildung. Erst die scharfe Wurzel auf der Zunge, dann ein Körper, der ein wenig mehr Wärme erzeugt. An einem dunklen Morgen in unseren Breiten, wo mehr als sechs Wochen im Jahr die Sonne schon vor vier Uhr nachmittags untergeht, ist das genau das Gefühl, für das Menschen zum Ingwer greifen, seit mit Ingwer gehandelt wird.

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Vom Labortisch ins Küchenregal

All das lässt sich in drei kleine Gewohnheiten übersetzen.

Setzen Sie auf Frische

Gingerole stecken in der frischen Ingwerwurzel, Turmeron im frischen Kurkuma-Rhizom; beim Trocknen verändert sich beides [14][18]. Ein kaltgepresster Shot liefert dieses frische Profil in konzentrierter Form. Am schlichtesten lässt es sich mit Wild Kick probieren: 90 % Aronia, 10 % Ingwer und sonst nichts.

Probieren Sie ihn warm

Der Rezeptor zählt Wärme, Säure und Schärfe zusammen [6]. Rühren Sie einen Shot in eine Tasse warmes, nicht kochendes Wasser und achten Sie darauf, was dieselben 60 ml nun bewirken: Sie geben dem Rezeptor zwei seiner Signale auf einmal. Ein Shot, der schon Zitrone enthält, liefert das dritte gleich mit.

Geben Sie ihm Gesellschaft

In der Columbia-Studie wurde der Ingwer zum Frühstück eingenommen [25]. Wer seinen Shot zur ersten Mahlzeit des Tages trinkt, hält sich an den Zeitpunkt dieser Studie – und das ist zugleich die Gewohnheit, die sich am leichtesten beibehalten lässt.

Ein Hinweis zur Vorsicht. Ingwer und Kurkuma in konzentrierter Form sind Lebensmittel, aber eben kräftige. Wenn Sie blutverdünnende Medikamente einnehmen oder schwanger sind, fragen Sie Ihren Arzt oder Apotheker, bevor Sie beides zur täglichen Gewohnheit machen [30].

1997 lautete die Frage, warum eine Chili brennt. Die Antwort war ein einziges Protein in der Membran eines Nervs – eines, das eine heiße Herdplatte nicht von einer feurigen Schote unterscheiden kann und dafür auch nie gebaut war. Die Pflanzen haben es lange vor uns entdeckt. Der Ingwer lernte, diesen Knopf zu drücken, Zimt und Kurkuma den gleich daneben. Die Menschen wissen das Ergebnis seit sehr langer Zeit zu schätzen, ohne den Grund zu kennen. Jetzt kennen wir den Grund – und eine gute Idee ist es immer noch.

Literatur

1. The Nobel Assembly at Karolinska Institutet. Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2021. NobelPrize.org, 4 October 2021.
2. Bucholz CF. Chemische Untersuchung der trockenen reifen spanischen Pfeffers. Almanach oder Taschenbuch für Scheidekünstler und Apotheker. 1816;37:1–30.
3. Fattori V, Hohmann MSN, Rossaneis AC, Pinho-Ribeiro FA, Verri WA. Capsaicin: current understanding of its mechanisms and therapy of pain and other pre-clinical and clinical uses. Molecules. 2016;21(7):844. doi:10.3390/molecules21070844
4. Scoville WL. Note on Capsicums. Journal of the American Pharmaceutical Association. 1912;1(5):453–454. doi:10.1002/jps.3080010520
5. Caterina MJ, Schumacher MA, Tominaga M, Rosen TA, Levine JD, Julius D. The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway. Nature. 1997;389(6653):816–824. doi:10.1038/39807
6. Tominaga M, Caterina MJ, Malmberg AB, Rosen TA, Gilbert H, Skinner K, Raumann BE, Basbaum AI, Julius D. The cloned capsaicin receptor integrates multiple pain-producing stimuli. Neuron. 1998;21(3):531–543. doi:10.1016/s0896-6273(00)80564-4
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14. Zagórska J, Czernicka-Boś L, Kukula-Koch W, Szalak R, Koch W. Impact of thermal processing on the composition of secondary metabolites of ginger rhizome: a review. Foods. 2022;11(21):3484. doi:10.3390/foods11213484
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29. Sugita J, Yoneshiro T, Hatano T, Aita S, Ikemoto T, Uchiwa H, Iwanaga T, Kameya T, Kawai Y, Saito M. Grains of paradise (Aframomum melegueta) extract activates brown adipose tissue and increases whole-body energy expenditure in men. British Journal of Nutrition. 2013;110(4):733–738. doi:10.1017/S0007114512005715
30. Marx W, McKavanagh D, McCarthy AL, Bird R, Ried K, Chan A, Isenring L. The effect of ginger (Zingiber officinale) on platelet aggregation: a systematic literature review. PLoS One. 2015;10(10):e0141119. doi:10.1371/journal.pone.0141119

Dieser Artikel dient der Information und ist keine medizinische Beratung. Wenn Sie eine diagnostizierte Erkrankung haben, schwanger sind oder regelmäßig Medikamente einnehmen, sprechen Sie mit Ihrem Arzt oder Apotheker, bevor Sie ändern, was Sie essen oder trinken.