Elektronische Zungen können in einem breiten Spektrum an Gebieten sinnvoll eingesetzt werden. (Bildquelle: Adobe Firefly, KI-generiert; Prompt: Alexander Köpf)

Ein einziger Bissen kann Erinnerungen wecken und starke Gefühle auslösen. Von Begeisterung bis Ekel ist alles dabei. Und doch ist es nicht die Zunge allein, die Geschmack wahrnimmt. Eine viel größere Rolle in diesem Ensemble nimmt der Geruchssinn ein.

Sie spielen perfekt zusammen, wie ein Orchester, das jeden Ton kennt.

Dabei ist die Nase mit ihren Millionen Riechzellen so etwas wie die vielen Streicher einer Philharmonie, während sich die Zunge mit ihren wenigen Tausend Geschmacksknospen eher wie ein Sopran ausnimmt.

Was sich kaum kopieren lässt, haben Forscher aus China in jüngster Vergangenheit dennoch gewagt: Sie haben eine künstliche Zunge entwickelt, die dem Menschen geschmacklich überlegen ist.

Es begann in den Neunzigern

Während das Internet laufen lernte, begann an Universitäten in Japan, Großbritannien und Deutschland eine andere Revolution – die der elektronischen Geschmackssensorik.

Die ersten Modelle waren noch recht einfach aufgebaut. Sie besaßen nur wenige Sensoren, konnten lediglich grundlegende Geschmäcker erfassen und sahen auch nicht aus wie echte Zungen. Ihr Ziel war jedoch klar:

In der Lebensmittelindustrie sollten sie helfen, Qualität und Frische sicherzustellen, in der Medizin Krankheiten aufzuspüren, in der Umweltanalytik Schadstoffe und Verunreinigungen zu erkennen und in der Industrie Prozesse zu kontrollieren.

Doch der Weg dahin blieb lang. Seither haben weitere Spieler das Feld betreten – etwa Forschungsteams aus der Schweiz und China.

Alle trieben die Entwicklung voran, doch bis zum echten Durchbruch der elektronischen Zunge sollten noch viele Jahre vergehen, und manch eine Technologie musste erst noch erfunden werden.

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Die Technik dahinter

Die technische Grundlage des digitalen Geschmackssinns entstand in den Siebzigern: ionensensitive Feldeffekttransistoren. Diese kleinen Sensoren erfassen Konzentration und Aktivität geladener Teilchen.

Mit der Miniaturisierung schrumpften die Bauteile von Zentimetern zu Mikrometern; Arrays ließen sich dichter packen, Signaturen feiner unterscheiden.

Mit wachsender Rechenleistung in den 2000ern rückte die Auswertung in den Fokus: Auf einfache Statistik folgten Clusteranalysen und erste künstliche neuronale Netze.

Im letzten Jahrzehnt kamen moderne KI-Verfahren hinzu. In Kombination mit größeren Sensorarrays stieg die Genauigkeit, und elektronische Zungen hielten Einzug in erste kommerzielle Systeme – von der Lebensmittelproduktion bis zur Diagnostik.

Seit etwa 2020 hat sich die Entwicklung jedoch dramatisch beschleunigt. Vor allem durch neue Materialien wie Graphenoxid, die hochempfindlich reagieren und zuverlässig in feuchten Umgebungen arbeiten. Maschinelles Lernen schärft die Mustererkennung weiter.

Und mit beweglichen Zungen lassen sich komplexe orale Prozesse simulieren – bis zur Wahrnehmung von Oberflächenstrukturen.

Der aktuelle Stand der Forschung

So sieht eine elektronische Zunge aus, die zur Erkennung von Geschmäckern vorgesehen ist. (Bildquelle: Pennsylvania State University, Saptarshi Das)

Aktuell werden zwei Klassen elektronischer Zungen eingesetzt: eine zur Geschmackserkennung und die andere zur Texturanalyse. Bei Letzteren handelt es sich tatsächlich um Nachbauten von Zungen.

Den größten Fortschritt meldete zuletzt ein Team aus China. Forschende am National Center for Nanoscience and Technology haben eine elektronische Zunge entwickelt, die als erste ihrer Art Geschmäcker in einer komplett flüssigen Umgebung erkennen und verarbeiten kann – fast so wie echte Geschmacksknospen, nur ohne Gehirn.

Anders gesagt: Sie benötigt keinen externen Rechner, sondern kann die Daten beinahe in Echtzeit selbst analysieren und für wenige Minuten speichern.

Den Forschenden zufolge kann die elektronische Zunge Lebensmittel auf Basis von vier der mittlerweile sechs Grundgeschmacksrichtungen (süß, sauer, salzig, bitter, umami und unter Vorbehalt: lakritzartig) mit 98,5 Prozent Treffsicherheit erkennen. Sie ist damit objektiver und viel genauer als menschliche Zungen.

Ende 2024 hatte ein Team der Pennsylvania State University ebenfalls eine künstliche Zunge auf Basis von Graphenoxid-Halbleitern vorgestellt, die es dank Künstlicher Intelligenz auf eine Genauigkeit von 95 Prozent brachte.

Beide sind jedoch keine Zungen im menschlichen Sinne, sondern Platinen mit Sensoren.

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