Institut für Lebensmitteltoxikologie und Chemische Analytik - Chemische Analytik -
Phenolische Inhaltsstoffe in Eicheln (Früchte von Quercus spp.) sowie im Harn von Schweinen
bei Nutzung von Eicheln als Futtermittel
INAUGURAL-DISSERTATION zur Erlangung des Grades einer
Doktorin der Veterinärmedizin - Doctor medicinae veterinariae –
(Dr. med. vet.)
Vorgelegt von Kristina Golling (Bremerhaven)
Hannover 2008
1. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. Waldemar Ternes 2. Gutachter: Univ.-Prof. Dr. Josef Kamphues
Tag der mündlichen Prüfung: 20.11.2008
Diese Arbeit wurde gefördert durch die Fritz-Ahrberg-Stiftung, Hannover
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung und Zielsetzung ... 1
2. Schrifttum ... 4
2.1 Polyphenole ... 4
2.1.1. Phenolische Verbindungen allgemein ... 4
2.1.2. Polyphenole in Pflanzen... 4
2.1.3. Biosynthese der Polyphenole... 12
2.1.4. Reaktionen der Polyphenole ... 15
2.1.5. Metabolismus der Polyphenole ... 18
2.1.6. Physiologische Wirkungen der Polyphenole ... 22
2.1.7. Malabsorption... 23
2.1.8. Functional Food ... 23
2.2. Botanik der Eiche ... 24
2.2.1. Vorkommen von Eichen und deren Nutzung... 29
2.2.2. Entwicklung des Samens ... 31
2.3. Beschreibung und Nutzung der Eichel ... 34
2.3.1. Nährwerte... 34
2.3.2. Veränderung in Früchten während des Wachstums ... 38
2.3.3. Eicheln in der Humanernährung... 39
2.3.4. Eicheln in der Tierernährung ... 40
2.3.4.1. Eichelmast in der Waldweide ... 41
2.3.4.2. Stallmast ... 42
2.3.4.3. Eichelfütterung bei Iberischen Schweinen... 44
2.3.5. Vergiftung durch Eicheln und andere Pflanzenteile der Eiche ... 45
2.3.6. Heilwirkung und medizinische Anwendung ... 49
2.3.7. Therapie der Eichelvergiftung bei Tieren... 50
2.4. Analyse der Polyphenole... 51
2.4.1. Dünnschichtchromatographie... 51
2.4.2. Analytische Methoden mittels HPLC ... 52
2.4.2.1. Extraktion ... 54
2.4.2.2. Festphasenextraktion (Probenaufreinigung) ... 55
2.4.2.3. Trennung der Analyten... 56
2.4.2.4. Chromolith® HPLC Säulen ... 57
2.4.3. Analytische Methoden mittels GC-MS... 60
2.4.4. Analytische Methoden mittels MS/MS ... 61
2.4.5. Bestimmung des Gesamtphenolgehaltes... 63
3. Material und Methoden ... 64
3.1. Chemikalien ... 64
3.2. Untersuchungsmaterial ... 64
3.2.1. Ganze Eicheln... 65
3.2.2. Futterproben der Fa. Büning ... 65
3.2.2.1. Thermisch getrocknetes Eichelschrot ... 66
3.2.2.2. Eichelsilage ... 66
3.2.3. Weiteres Probenmaterial... 67
3.2.4. Harn von Schweinen, die mit Eicheln gefüttert wurden ... 68
3.2.5. Harn von Schweinen, die mit Alleinfutter gefüttert wurden ... 69
3.3. Polyphenolanalyse ... 70
3.3.1. Probenaufbereitung... 71
3.3.1.1. Extraktion der Phenole ... 71
3.3.1.2. Festphasenextraktion (SPE, engl.: Solid Phase Extraction)... 73
3.3.2. Vergleichssubstanzen ... 75
3.3.3. Trennung und Analyse mittels Dünnschichtchromatographie ... 76
3.3.4. Trennung und Analyse mittels HPLC ... 78
3.3.4.1. Isokratische HPLC-Methode ... 80
3.3.4.2. Gradienten-HPLC-Methode... 81
3.3.5. Analyse mittels HPLC-DAD... 84
3.4. Bestimmung der Wiederfindung ... 85
3.5. Analyse mittels GC-MS ... 87
3.5.1. Probenaufarbeitung für die GC-MS ... 88
3.5.2. Methodenentwicklung für die GC-MS... 89
3.5.3. Gaschromatographie... 90
3.5.4. Massenspektrometrie ... 91
3.5.5. Auswertung und Identifizierung ... 91
3.6. Analyse mittels HPLC-MS/MS... 93
3.7. Bestimmung der Trockenmasse... 96
3.8. Gesamtpolyphenolgehalt nach Folin-Ciocalteu ... 96
3.9. Statistische Auswertung ... 98
4. Ergebnisse ... 99
4.1. Trockenmasse und weitere physikalische Eigenschaften des Probenmaterials... 99
4.2. Gesamtphenolgehalt ... 102
4.3. Ergebnisse aus der Dünnschichtchromatographie... 104
4.4. Ergebnisse aus der HPLC... 106
4.4.1. Wiederfindungsrate, Nachweis-, Erfassungs- und Bestimmungsgrenze ... 106
4.4.2. Extraktion des Probenmaterials ... 108
4.4.3. Identifizierung mittels HPLC-UV... 110
4.4.4. Identifizierung mittels HPLC-DAD ... 116
4.4.5. Quantifizierung der Inhaltsstoffe... 118
4.5. Ergebnisse aus der GC-MS ... 127
4.6. Ergebnisse aus der HPLC-MS/MS... 131
4.6.1. Identifikation der Eichelproben mittels HPLC-MS/MS ... 131
4.6.2. Untersuchungen der Harnproben mittels HPLC-MS/MS ... 135
5. Diskussion... 139
5.1. Untersuchungen zu Eichelpolyphenolen ... 140
5.2. Dünnschichtchromatographie... 140
5.3. HPLC ... 141
5.3.1. Einfluss des Reifezustandes ... 145
5.3.2. Einfluss der Verarbeitungstechnik ... 147
5.3.2.1. Thermische Trocknung... 149
5.3.2.2. Silierung ... 150
5.4. Einfluss der Artunterschiede ... 153
5.5. Aromaprofil der Eichelproben... 155
5.6. Strukturklärung der Eichelpolyphenole... 157
5.7. Ausscheidung der Eichelpolyphenole ... 159
5.8. Schlussfolgerung für die Praxis... 163
5.8.1. Aspekte zu Functional Food... 163
5.8.2. Aspekte zur Fütterung von Eicheln ... 164
6. Zusammenfassung... 169
7. Summary... 172
8. Anhang... 175
8.1. Liste der verwendeten Chemikalien ... 175
8.2. Liste der verwendeten Vergleichssubstanzen ... 176
8.3. Geräteliste... 177
8.4. Übersicht der Polyphenolanalysen aus den wichtigsten Literaturstellen ... 178
8.5. Berechnungsgrundlagen für den Gesamtphenolgehalt ... 179
8.6. Berechnung der Polarität... 179
8.7. Kalibration der Vergleichssubstanzen ... 180
8.8. Berechnungsgrundlagen für die HPLC-UV ... 184
8.9. Berechnungsgrundlagen für die HPLC-UV, Flächenanteile ... 185
8.10. DAD-Spektren der einzelnen Eichelfutterproben... 187
8.11. HPLC-GC-MS: Identifizierte Verbindungen ... 194
8.12. HPLC-MS/MS Daten der Eichelfutterproben ... 196
8.12.1. Massenspektren ausgewählter Eichelinhaltsstoffe... 197
8.12.2. Massenspektren der Harnproben... 202
8.12.3. Strukturformeln... 207
9. Glossar... 208
10. Abkürzungsverzeichnis...209
11. Abbildungsverzeichnis ... 210
12. Tabellenverzeichnis ... 212
13. Übersichtsverzeichnis ... 213
14. Literaturverzeichnis ... 215
15. Danksagung ... 228
1. Einleitung und Zielsetzung
Ziel dieser Dissertationsarbeit war die qualitative und quantitative Identifikation der phenolischen Inhaltsstoffe der Eicheln (Früchte von Quercus ssp.) sowie der qualitative Nachweis von Polyphenolen im Harn von Schweinen, die zuvor mit Eicheln gefüttert wurden.
Ergänzend wurden verschiedene Futtermittel aus behandelten bzw. verarbeiteten Eicheln qualitativ und quantitativ auf die enthaltenen Polyphenole untersucht.
In der Fachliteratur sind bisher nur wenige Inhaltsstoffe der Eichel beschrieben.
Bekannt ist, dass Eicheln reich an Polyphenolen sind. Die phenolischen Verbindungen zählen zu den sekundären Pflanzeninhaltsstoffen, da sie nicht im Primärstoffwechsel der Pflanze gebildet und verbraucht werden. Die Gehalte an Polyphenolen in Eicheln sind sowohl von der Art der Eiche als auch von der physiologischen Reife der Eichel abhängig. Mit dieser Arbeit wurden erstmals Eicheln verschiedener Reifegrade auf ihren Gesamtphenolgehalt und die einzelnen Polyphenole untersucht.
Auch wenn bestimmten Polyphenolen viele Wirkungen zugeschrieben werden (u. a.
antioxidativ, antiphlogistisch), ist nicht klar, ob, und wenn, welche Stoffe der Eichel für die Geschmacksentfaltung und Aromabildung des sog. Eichelrohschinkens verantwortlich sind. Die Eichelmast von Schweinen war bis vor ca. 150 Jahren eine weit verbreitete Tradition. In Hutewäldern wurden Schweine vorwiegend mit Eicheln gemästet. Damit nutzte man das reichhaltige Futterangebot im Herbst. Die Tiere wurden dann vor Wintereinbruch geschlachtet, wenn die Futterquellen knapp wurden. Auf diese Weise waren zu Weihnachten die ersten Rohwürste reif, die Schinken hingegen erreichten ihr typisches Aroma erst im folgenden Frühjahr zur Spargelzeit, „wenn der Kuckuck ruft“.
Einerseits gibt es in Deutschland eine kleine Renaissance der Eichelmast in Hutewäldern. Andererseits ist in der Schweinemast im Stall eine zunehmende
Zufütterung von Eicheln und Eichelverarbeitungen festzustellen. Um das Produktionsziel von qualitativ und geschmacklich hochwertigen Schinken und Rohwürsten zu erreichen, muss das Futter ausreichend Polyphenole enthalten. Ein geringer Polyphenolgehalt in Eicheln, die als Futtermittel genutzt werden sollen, oder eine zu starke Reduzierung des Polyphenolgehaltes durch verfahrenstechnische Maßnahmen wird daher nicht die gewünschte Wirkung erzielen.
Bisher wurde noch keine umfassende Betrachtung des Gesamtgehaltes der Polyphenole und deren Metaboliten in Eicheln unter Berücksichtigung von Verarbeitungstechnik, Lagerung, Sorte und Reifezustand vorgenommen. In der vorliegenden Arbeit wurden neben unbehandelten Eicheln auch thermisch getrocknete Eicheln sowie Eichelsilage analysiert, um den Einfluss der Verarbeitungsmethoden festzustellen. Anhand der Ergebnisse wurde versucht, die optimale Zubereitung für eine polyphenolreiche Fütterung der Schweine zu finden.
Die qualitative und quantitative Untersuchung der Polyphenole ist aufgrund ihrer hohen Reaktivität und großen strukturellen Vielfalt schwierig. Lange Zeit standen keine geeigneten Analysenmethoden zur Bestimmung und Trennung der Polyphenole zur Verfügung. Ältere halbquantitative Aussagen über die Gehalte an Polyphenolen, basierend auf kolorimetrischen Bestimmungen, besitzen aufgrund ihrer großen Reaktionsvielfalt als Summenparameter nur eine beschränkte Aussagekraft (SPANOS und WROLSTAD 1990, HERRMANN 1992). In den letzten beiden Jahrzehnten wurden auf dem Gebiet der analytischen Chemie, insbesondere in der Gerätetechnik der HPLC, sehr große Fortschritte erzielt (LEA 1979, SPANOS et al. 1990, SPANOS und WROLSTAD 1990).
Daten zur Bioverfügbarkeit von Polyphenolen nach ihrer Aufnahme im menschlichen und tierischen Organismus fehlen weitgehend. In Anlehnung an Humanstudien (MEYERS et al 2006, MULLEN et al. 2004) soll diese Arbeit einen Ausblick auf die Bioverfügbarkeit und den Metabolismus der Polyphenole für die Schweinefütterung schaffen. Die Untersuchungen von Eichelextrakten und von Harnproben unterschiedlich gefütterter Schweine kann zumindest Hinweise dafür liefern, ob
Polyphenole oder deren Metaboliten renal aus dem Körper ausgeschieden werden.
Nach bisherigen Erkenntnissen werden die meisten Polyphenole bereits im Magen/Darm-Trakt vor der Aufnahme in den Körper gespalten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die durch Verfütterung von Eicheln entstandenen Polyphenol- Metaboliten im Harn detektiert. Zur Verfügung standen dafür Harnproben von Schweinen, die mit verschiedenen Eichelmengen unterschiedlich lange gefüttert worden sind.
Mit der Analyse der Polyphenole in Eicheln sowie der Gehalte in verarbeiteten Eicheln sollen weitere Möglichkeiten geschaffen werden, diese Futterart gezielt dafür einzusetzen, um vergleichbare Fleischprodukte wie den „Pata Negra“ Schinken von Iberischen Schweinen zu produzieren. Mit den Ergebnissen kann ein Weg gefunden werden, auch innerhalb der Stallmast durch eine ausgewogene Tagesration und Optimierung der Polyphenolgehalte hochwertige „Eichelfleischprodukte“ zu produzieren.
2. Schrifttum
2.1. Polyphenole
2.1.1. Phenolische Verbindungen allgemein
Phenolische Verbindungen gehören zu den am häufigsten vorkommenden sekundären Inhaltsstoffen von Pflanzen. Sie liegen häufig als phenolische Säuren, Glycoside und Biopolymere vor; nur selten sind sie in freier Form zu finden. Ihre biologische Funktion als Abwehrstoffe beruht auf ihrer hohen potentiellen Toxizität gegenüber vielen Organismen. Die Pflanzen schützen sich selbst vor diesen Stoffen, in dem diese getrennt von aktiven Enzymen in metabolisch inaktiven „Räumen“
(Zellen, Drüsen, Sekretbehälter, Vakuolen u. ä.) gespeichert werden. Wird das Zellgewebe mechanisch oder durch Infektion zerstört, werden die ungebundenen Phenole durch Hydrolasen freigesetzt (HARBORNE 1978).
2.1.2. Polyphenole in Pflanzen
Die phenolischen Verbindungen der Pflanzen werden auch „Pflanzenphenole“,
„Polyphenole“ oder kurz „Phenole“ genannt, im Volksmund werden sie zum Teil einfach als „Tannine“ bzw. „Gerbstoffe“ zusammengefasst, auch wenn das strukturell nicht ganz korrekt ist. Sie können aus chemischer Sicht recht einfach oder aber auch sehr komplex aufgebaut sein.
Die Bedeutung der Phenole in Eicheln sind - nach Stoffgruppen geordnet - in diesem Kapitel aufgeführt. In Kapitel 2.3. wird auf die bisher bekannten Inhaltsstoffe der Eichel eingegangen.
Den Polyphenolen werden alle Verbindungen zugeordnet, die in ihrer chemischen Struktur auf das Phenol zurückzuführen sind. Phenol besteht aus einem Benzolring und einer Hydroxylgruppe (OH-Gruppe, alkoholische Gruppe). Wenn mehrere Hydroxylgruppen vorhanden sind, spricht man von Polyphenolen.
Sie bilden eine Gruppe der sekundären Pflanzeninhaltsstoffe, da sie weder im Primärstoffwechsel der Pflanze gebildet noch verbraucht werden. Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe sind bioaktive Substanzen, die als Abwehrstoffe (Tannine) gegen Schädlinge und Krankheiten, als Wachstumsregulatoren sowie als Farbstoffe (Flavonoide, Anthocyane) von der Pflanze synthetisiert werden (BITSCH 1999).
Noch sind nicht alle ihre Funktionen in der Pflanze erforscht. Die wichtigsten Polyphenole in Früchten lassen sich anhand ihres molekularen Aufbaus in drei große Gruppen einteilen:
• Phenolcarbonsäuren und ihre Derivate („Nichtflavonoide“)
• Flavonoide
• Niedermolekulare Phenole (meist flüchtige Aromastoffe)
Die Phenolcarbonsäuren werden weiter unterteilt in Hydroxybenzoesäure- Verbindungen mit einem C1-C6-Grundkörper und die Hydroxyzimtsäure- Verbindungen mit einem C3-C6-Grundkörper. Die Flavonoide dagegen besitzen einen C6-C3-C6-Grundkörper (BRAVO 1998).
Hydroxybenzoesäure-Verbindungen kommen in Früchten im Gegensatz zu den Hydroxyzimtsäure-Verbindungen, wenn überhaupt, nur in geringen Konzentrationen vor (meist < 1 mg/kg), und liegen vor allem als freie Säuren vor (HÄKKINEN et al.
1997). In Abbildung 2.1. sind die Strukturen der wichtigsten Hydroxybenzoesäure- Verbindungen in Früchten darstellt.
Abbildung 2.1. Struktur der Hydroxybenzoesäure-Verbindungen
Tabelle 2.1. Hydroxybenzoesäure-Derivate mit ihren chemischen Bezeichnungen Mit * gekennzeichnet sind wichtige Hydroxybenzoesäuren in Eicheln
Derivat Chemische Bezeichnung R1 = OH R2 = OH Gallussäure* 3,4,5-Trihydroxybenzoesäure
R1 = OH R2 = H Protocatechusäure 3,4-Dihydroxybenzoesäure R1 = H R2 = OH Gentisinsäure 2,5-Dihydroxybenzoesäure R1 = H R2 = H p-Hydroxybenzoesäure*4-Hydroxybenzoesäure
R1 = OCH3 R2 = H Vanillinsäure 4-Hydroxy-3-methoxybenzoesäure R1 = OCH3 R2 = OCH3 Syringasäure 4-Hydroxy-3,5-dimethoxybenzoesäure
1 2
Die bekannteste der aromatischen Hydroxybenzoesäuren ist die Salicylsäure (2- Hydroxybenzoesäure). Sie ist in Abbildung 2.2. dargestellt.
Der Name leitet sich vom Salicin her, ein Glucosid, welches in den Weidenblättern (Salix) vorkommt, aber auch in der Rinde verschiedener Weiden. Durch Hydrolyse wird Salicin in Glucose und Saligenin gespalten, das wiederum zu Salicylsäure oxidieren kann.
Abbildung 2.2. Struktur der Salicylsäure
Salicylsäurederivate sind außer in Weidenbäumen auch im Kraut einiger Pflanzen zu finden, z. B. in der amerikanischen Teebeere und in Pappeln. Zu überprüfen war, ob Salicylsäure oder Salicylsäurederivate möglicherweise auch in Eicheln vorliegen.
Die Gallussäure ist eine Trihydroxycarbonsäure. Beim Erhitzen geht Gallussäure unter CO2-Abspaltung in Pyrogallol über. Sie gibt mit Eisenchlorid einen blauschwarzen Niederschlag. Ebenso wie Pyrogallol färbt sie sich an der Luft durch Oxydation braun.
Abbildung 2.3. Strukturformel der Gallussäure, Vertreter der Hydroxybenzoesäuren
Gallussäure (Abb.2.3.) kommt hauptsächlich in holzigen Pflanzen oder Galläpfeln vor und zwar in löslicher Form gebunden an Glucose, als hydrolysierbares Gallotannin oder als Chinasäureester (HARBORNE 1980).
Die wichtigsten Hydroxybenzoesäuren in Eicheln sind die Gallussäure (Abb. 2.3.), die Ellagsäure (Abb. 2.4.) sowie das Quercetin. Sie sind, wie auch in anderen Pflanzen, hauptsächlich an Zucker gebunden. Nachgewiesen werden konnten in Eicheln bereits verschiedene Galloylester der Glucose sowie Komplexe mit Rhamnose (MÄMMELÄ et al. 2000, CANTOS et al. 2003, RAKIC et al. 2005).
OH O
OH
Die chemische Struktur der Ellagsäure entspricht als Dihydroxybenzoesäure zwei miteinander verbundenen Molekülen der Gallussäure unter Abspaltung von Wasser. Ellagsäure findet sich in Konzentrationen bis zu 1 % in Pflanzen und Gehölzen.
Abbildung 2.4. Strukturformel der Ellagsäure
In Abbildung 2.5. sind die Strukturen der wichtigsten Hydroxyzimtsäuren dargestellt.
Als Hydroxyzimtsäure-Verbindungen kommen hauptsächlich die p-Cumarsäure, die Kaffeesäure und Ferulasäure vor, die in Pflanzen normalerweise in gebundener Form vorliegen. Bei der Biosynthese wird die Carboxylgruppe der Phenole verestert oder mit Aminen zu Amiden umgesetzt. Die freien Säuren entstehen erst während der Verarbeitung der Früchte oder Pflanzen durch enzymatische oder nicht enzymatische Hydrolyse der Esterbindung.
Abbildung 2.5. Struktur der Hydroxyzimtsäuren und –derivate
Tabelle 2.2. Hydroxyzimtsäurederivate mit ihren chemischen Bezeichnungen Mit * gekennzeichnet sind die wichtigsten Hydroxyzimtsäuren in Eicheln
Die Ferulasäure ist die wichtigste Phenolsäure in Getreide und kommt vor allem in den äußeren Schichten des Korns vor. Analytische Bestimmungen zeigen, dass die höchste Konzentration an Phenolsäuren in der sog. Aleuronschicht besteht, die zwischen dem Mehlkörper und der Schale liegt. Über die Verteilung einzelner Polyphenole innerhalb der Eichel ist bisher nichts bekannt. In Kapitel 2.3. wird auf
Derivat Chemische Bezeichnung R = OH Kaffeesäure 3,4-Dihydroxyzimtsäure R = H p-Cumarsäure 4-Hydroxyzimtsäure
R = OCH3 Ferulasäure 4-Hydroxy-3-methoxyzimtsäure R = OH Chlorogensäure* 5-Caffeoyl-Chinasäure
R = CH3 Sinapinsäure 3,5-Dimethoxy-4-hydroxyzimtsäure
R = H 5-p-Cumaroyl-L-(-)-Chinasäure
R = OCH3 5-p-Feruloyl-L-(-)-Chinasäure
O O
O H
OH
OH OH
O H
OH
Die Chlorogensäure (Abb. 2.6.) ist ein Hydroxyzimtsäureester aus der Kaffeesäure und der L-Chinasäure (BITSCH 1999). Die Chlorogensäure und ihre beiden Stellungsisomere, die Neochlorogensäure und die Kryptochlorogensäure, sind die am weitesten verbreiteten Hydroxyzimtsäure- Verbindungen in Früchten. Dagegen sind Glycoside der Hydroxyzimtsäuren, bei denen eine glycosidische Bindung zwischen einem Zucker und einer der phenolischen Hydroxylgruppe vorliegt, selten (SCHUSTER und HERRMANN 1985).
Abbildung 2.6. Strukturformel der Chlorogensäure, Vertreter der Hydroxyzimtsäuren
Die Pflanzenpolyphenole mit der größten Bedeutung sind die Flavonoide. Die Grundstruktur der Flavonoide setzt sich aus einem Ringsystem zusammen, bei dem zwei aromatische Ringsysteme A und B (jeweils C6-Körper) über einen heterozyklischen Sauerstoffring verbunden sind (BRAVO 1998).
Die große Vielfalt der Flavonoide entsteht durch Veränderungen an diesem Grundgerüst. Möglich ist die Substitution von Hydroxyl- und Methoxylgruppen in den Benzolringen A und B oder die Verknüpfung der Hydroxylgruppen mit einem Zucker bzw. Phosphat oder auch Variationen am Pyranring. Dadurch können die Flavanole, Flavone, Catechine, Flavanone, Anthocyanidine und Isoflavonoide gebildet werden (SCALBERT und WILLIAMSON 2000).
In der Natur kommen die meisten Flavonoide nicht frei als Aglycon vor, sondern liegen als Flavonoidglycoside vor. Mehr als 80 verschiedene Zucker sind bisher nachgewiesen.
Bei den Flavonolen ist der bevorzugte Bindungsort für die Sauerstoffbrücke das C3- Atom. Sie sind charakterisiert durch einen 4-Oxo-3-hydroxy-Ring, der den A- und B- Ring miteinander verbindet (BALENTINE et al. 1997). Die häufigsten Zuckerreste sind die Glucose und die Galaktose sowie das Disaccharid Rutinose (Rhamnosyl-(1- 6)-glycosid), während Rhamnose, Arabinose, Xylose und die Zuckersäure
von der Lichtzufuhr abhängig (HERRMANN 1976), diese Substanzgruppe befindet sich daher vor allem in der Schale von Früchten. Das wichtigste Aglycon der Flavonole in Früchten und Pflanzen ist das Quercetin. Es liegt nur selten in freier Form vor, sondern ist in Position 3 glykosidisch gebunden. Durch saure Hydrolyse lassen sich die Zucker jedoch leicht abspalten (McMURROUGH et al. 1982). Der lichtabhängige Bildungsort könnte darauf hinweisen, dass Quercetin in Eicheln auch vor allem in der Schale vorhanden ist und für die Färbung im Herbst mitverantwortlich ist. Noch ist allerdings über die Verteilung innerhalb der Eicheln nichts bekannt.
Die Flavanole kommen in allen heimischen Früchten vor. Das Diastereomerenpaar (+)-Catechin und (-)-Epicatechin sind die wichtigsten monomeren Flavan-3-ole,
während (+)-Gallocatechin, (-)-Epigallocatechin und deren O-3-Gallate weniger häufig sind.
Die Catechine sind durch Hydroxylgruppen am B-Ring und eine Hydroxylgruppe in meta-Stellung am A-Ring charakterisiert (BALENTINE et al. 1997). Gallocatechine sind Verbindungen, bei denen der B-Ring mit drei Hydroxylgruppen substituiert ist.
Verbindungen, deren Hydroxylgruppe des Pyranringes mit Gallussäure verestert ist, werden als Catechingallate bezeichnet (GRAHAM 1992).
Anthocyane sind in der Natur sehr weit verbreitet und kommen als wasserlösliche Pigmente im Zellsaft der Vakuolen zahlreicher Pflanzen, überwiegend in den Außenbereichen wie Epidermis- und Subepidermiszellen der Früchte vor (HARBORNE 1988, MAZZA und MINIATI 1993).
Die Anthocyanidine kommen in Pflanzen ausschließlich glycosidisch an verschiedene Zucker gebunden vor. Die häufigsten Zuckerreste sind die Glucose, die Galaktose, die Rhamnose und die Arabinose. Sie werden über eine Sauerstoffbrücke am C3- oder am C3- und C5-Atom gebunden. Ebenfalls werden auch häufig Di- und Trisaccharide gebildet, die aus Kombinationen dieser vier Zucker bestehen. Die Glycoside der Anthocyanidine, die Anthocyane, liegen bei pH-Werten < 4 teilweise und bei einem pH-Wert < 1 vollständig als Benzopyrylium- oder Flavyliumkationen vor, die eine rote, blaue oder violette Farbe aufweisen. Farbveränderungen bei
Anthocyanen kommen in Abhängigkeit vom pH-Wert vor. Bei pH-Werten über 6 kommt es zur Bildung der chinoiden Form bzw. ionischen Anhydrobase durch Abspaltung von Wasser, und damit zu einer Farbvertiefung. Bei pH-Werten über 7 kann die ionische Anhydrobase durch Ringöffnung in das gelbe Chalkon übergehen (MAZZA und MINIATI 1993).
Abbildung 2.7. Grundstruktur von Flavanon und Anthocyanidin
Die Proanthocyanidine sind Dimere, Oligomere und Polymere der Flavan-3-ole, die durch enzymatische oder chemische Kondensation der Flavan-3-ol-Grundeinheiten entstehen. Die chemischen Strukturen sind in Abbildung 2.7. dargestellt, die Biosynthese ist im Kapitel 2.1.3., Abbildung 2.9., beschrieben. Als „kondensierte Gerbstoffe“ tragen sie zur adstringierenden Wirkung von Eicheln und anderen Früchten bei. Bei geringerem Polymerisationsgrad sind sie farblos und haben einen bitteren Geschmack, erst bei höherem Polymerisationsgrad entsteht eine bräunliche Farbe und die adstringierende Wirkung tritt auf (LEA und ARNOLD 1978).
Reine Catechin-/Epicatechin-Kondensate werden als Procyanidine bezeichnet und sind die verbreitetste Gruppe der Proanthocyanidine, aber auch Prodelphinidine (Gallocatechin-/Epigallocatechin-Kondensate) kommen vor. Pflanzengewebe enthalten kleinere, lösliche Proanthocyanidine sowie unlösliche, höher polymere Formen von über 20 Flavan-3-ol-Einheiten, die vielfach sogar den überwiegenden Teil der pflanzlichen Proanthocyanidine darstellen und kovalent an die Polysaccharidmatrix der Zelle gebunden sein können (HEMINGWAY 1989). Der Name Proanthocyanidine bezeichnet die biosynthetischen Vorstufen der
Flavanon Anthocyanidin
Tannine (Abb. 2.8.) sind meist ungiftige Komponenten in Pflanzen und bestehen aus komplexen, stickstofffreien Polyphenolen. Sie werden auch als Gerbstoffe oder Gerbsäuren bezeichnet. Wenn sie Gallussäure-Reste enthalten, werden sie als Gallotannine oder Gallusgerbsäuren benannt.
Abbildung 2.8. Gallotannin
Tanninen wird eine wichtige Rolle in der chemischen Verteidigung von Pflanzen zugesprochen. Sie besitzen einen herben Geschmack (MEYERS et al. 2006).
Anhand ihrer Struktur werden sie in zwei Gruppen unterteilt, die hydrolysierbaren und die kondensierten Tannine. Hydrolysierbare Tannine sind gekennzeichnet durch einen Kern aus Zucker (hauptsächlich D-Glucose), der mit Phenolsäuren verestert ist. Kondensierte Tannine sind homogene oder heterogene Polymere der Flavanoide, wie sie oben beschrieben sind.
Übersicht 2.9. Vorkommen der natürlichen sekundären Pflanzeninhaltsstoffe
Übernommen von der DGE „Was leisten sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe?“, 2006
* - diese Stoffgruppen sind auch in Eicheln zu erwarten Klassen sekundärer Pflanzeninhaltsstoffe Vorkommen
Carotinoide Orange-gelb-rotes Obst und Gemüse,
grünblättriges Gemüse
Phytosterine Fettreiche Pflanzenteile, z. B. Sonnenblumen- kerne, Sesamsaaten, Öle
Saponine * Hülsenfrüchte, Spargel, Hafer
Polyphenole *
(Phenolsäuren, Flavonoide)
Viele Obst- bzw. Gemüsearten wie Äpfel, Trauben, Pflaumen, Beerenobst, Zwiebel, Soja, Vollkorn, Kaffee, Tee, Wein, Nüsse
Monoterpene * Öle aus Zitrusfrüchten, Fenchel, Kümmel und Pfefferminze
Phytoöstrogene
(Isoflavone und Lignane)
Hülsenfrüchte wie Soja
Der Gehalt und das Spektrum der phenolischen Verbindungen in einer Pflanze sind nicht nur sortenabhängig, sondern sie werden auch durch Anbau- und Vegetationsbedingungen sowie den Reifegrad beeinflusst. Innerhalb einer Frucht ist eine inhomogene Verteilung der phenolischen Verbindungen zu beobachten, wobei in den äußeren Schichten der Pflanzenteile höhere Konzentrationen vorliegen. Dort
O OH O
O
O O
OH O O
schützen sie aufgrund ihrer Eigenschaften als Radikalfänger das darunter liegende Gewebe (BITSCH 1999, ROBARDS et al. 1999).
Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe dienen der Pflanze außerdem zur Abwehr, die in der Botanik dann „Fraßhemmer“ genannt werden. Für den Menschen als
„Verbraucher“ von Früchten spielen Abwehrstoffe nur im unreifen Zustand der Früchte eine Rolle. Ein fast überall festzustellendes „Schutzprinzip“ ist oft der wesentlich höhere Säuregehalt, vor allem Citronensäure, Äpfelsäure, Oxalsäure oder Weinsäure in unreifem Obst.
2.1.3. Biosynthese der Polyphenole
Die de novo-Synthese der Flavonoide beschreibt die Umwandlung von Glucose in Phenylalanin (Shikimisäureweg) und die Bildung von Zimtsäure oder Cumarinsäure.
Die 4-Cumarsäure reagiert mit 3 Molekülen Malonyl-CoA zum 4, 2', 4', 6' - Tetrahydroxychalkon, das bereits das C15-Grundgerüst der Flavonoide aufweist und mehrere OH-Gruppen trägt. Seine Zyklisierung führt zu den Flavonoiden (BÖHM et al. 1998).
Die Biosynthese der aromatischen Verbindungen in der Pflanze besteht aus den drei folgenden Segmenten:
- Das Shikimisäure-Segment, das die Aminosäuren Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan produziert (benannt nach der aus den Früchten von Illicium religiosum (japanisch: shikimi-ki) isolierten Säure (LÜTTGE et al. 2002))
- Das Phenylpropanoid-Segment, das die Hydroxyzimtsäurederivate produziert, welche die Grundlage für Flavonoide und die Strukturkomponente Lignin sind - Das Flavonoid-Segment, das diverse Flavonoide produziert
In Abbildung 2.9. ist die Biosynthese der Polyphenole schematisch dargestellt. Die aus dem Kohlenhydrat-Stoffwechsel stammenden Vorstufen Phosphoenolpyruvat
und Erythrose-4-Phosphat werden durch enzymatische Synthese über die Zwischenstufen 3-Desoxyarabinoheptulosonat-Phosphat, Dehydrochinasäure und Dehydroshikimisäure zur Shikimisäure umgebaut. Über Shikimisäure-Phosphat führt der Syntheseweg zu den Aminosäuren Tryptophan, Tyrosin und Phenylalanin.
Phenylalanin wird durch PAL (Phenylalanin-Ammonium-Lyase) zur Zimtsäure umgewandelt, aus der nach enzymatischer Hydroxylierung die p-Cumarsäure gebildet wird. Diese kann durch fortschreitende Hydroxylierung und Methylierung in Ferulasäure und Kaffeesäure umgewandelt werden. Aus der Kaffeesäure kann weiter Lignin synthetisiert werden (ein wichtiger Bestandteil von Holz).
Bei Anwesenheit von Co-A-Ligase wird das Coenzym A an die p-Cumarsäure gebunden. Die p-Cumarsäure-CoA kann durch eine von der Chalkon-Synthase katalysierten Reaktion mit 3 Molekülen Malonyl-CoA zum Naringeninchalkon weiterreagieren. Dies stellt nun das C6-C3-C6-Grundgerüst dar, von dem sich alle Flavanoide ableiten. Nach Ringschluss durch die Chalkon-Isomerase entsteht das Naringenin, von dem sich die Flavone, Isoflavone und das Dihydrokaempferol ableiten. Das Dihydrokaempferol kann durch Katalyse der Flavonol-Synthase, die eine Doppelbindung zwischen C2-Atom und C3-Atom ausbildet, in ein Flavonol, in diesem Fall das Kaempferol, umgewandelt werden oder durch katalytische Reduktion der Dihydroflavonol-Reduktase zu einem Flavan-3,4-diol (Leucoanthocyanidin) umgewandelt werden. Die Flavan-3,4-diole werden als kurzlebige Vorstufen der Anthocyane und Flavan-3-ole sowie deren Kondensationsprodukten, den Proanthocyanidinen, angesehen. Die Synthese ist bisher nicht vollständig geklärt. Ein Zusammenspiel verschiedener Enzyme ist wahrscheinlich (FORKMANN 1993). Bei den Flavan-3-olen wird die Bildung eines Carbokations durch Entfernung der Hydroxylgruppe am C4-Atom als Hydroxid-Anion angenommen, das dann zum Flavan-3-ol reduziert wird. Wenn das Reduktans, z. B.
NADPH, limitiert ist, kann das Kation mit Flavan-3-olen zu Dimeren und höheren Oligo- und Polymeren, den Proanthocyanidinen, reagieren (BELITZ und GROSCH 1992). Die Einführung der Hydroxylgruppen am B-Ring der Flavonoide wird von Hydroxylasen katalysiert, wobei der Zeitpunkt noch nicht genau geklärt ist. Die Bildung von Glycosiden erfolgt in der Pflanze meist erst sekundär (HARBORNE
1988). Die Hydroxybenzoesäuren werden in Pflanzen aus den entsprechenden Hydroxyzimtsäuren gebildet (GROSS 1992).
Phosphoropyruvat + Erythrose- Kohlenhydrat- Phosphat Stoffwechsel
Shikimisäure Tyrosin
Tryptophan Shikimisäure- weg Ferulasäure Gallussäure Phenylalanin
Zimtsäure
Phenyl- propanoid- Segment
Kaffeesäure p-Cumarsäure
p-Cumaroyl-CoA 2-Acentyl-CoA 3-Malonyl-CoA
Naringeninchalcon
Genitisin Naringenin Apigenin
ISOFLAVONE FLAVANONE FLAVONE
Flavonoid- Segment
Dihydrokaempferol Kaempferol
DIHYDROFLAVONOLE FLAVONOLE
Leukophargenidin
LEUCOANTHOCYANIDINE
Pelargonidin (+)-Catechin
ANTHOCYANIDINE PROANTHOCYANIDINE FLAVAN-3-OLE Abbildung 2.9. Biosynthese der Pflanzenpolyphenole
PAL
Zimtsäure-Hydrase
CoA-Ligase
Chalkonsynthase
Chalkon- Isomerase
Flavonol- Synthase
Dihydroflavonol- Reduktase
2.1.4. Reaktionen der Polyphenole
Die Polyphenole und ihre Oxidationsprodukte, die Chinone, zählen zu den reaktivsten Inhaltsstoffen in Früchten und deren Produkten. Sie sind in der Lage mit Proteinen, Kohlenhydraten und anderen Polyphenolen oder Chinonen komplexe Reaktionen einzugehen (MACHEIX et al. 1990, SPANOS und WROLSTAD 1990, SPANOS et al. 1990).
Bei der Verarbeitung von Pflanzenteilen und der damit verbundenen Zerstörung der Zellen werden Polyphenole freigesetzt. Sie stellen potentielle Reaktionspartner für andere Inhaltsstoffe dar, was die Qualität des Produktes beeinflussen kann. Diese Veränderungen der Polyphenole beeinflussen z. B. in Fruchtsäften nicht nur die Qualität des Produktes, sondern auch ihre biologischen Eigenschaften, wie die Bioverfügbarkeit und die antioxidative Kapazität. Die ortho-Chinone sind die wichtigsten Reaktionszwischenstufen der Polyphenole und können sowohl mit Polyphenolen als auch mit anderen organischen Inhaltsstoffen reagieren, wie in Abbildung 2.10. dargestellt. Diese Reaktionen sind auch beim Verarbeiten von Eicheln zu verschiedenen Futterarten zu erwarten. Dadurch sind die ursprünglichen Eichelinhaltsstoffe stark beeinflusst und kommen im verarbeiteten Futter vermutlich nicht mehr vor.
Enzyme, die Polyphenole zu oxidieren vermögen, werden als Polyphenoloxidasen (PPO) bezeichnet. Die Reaktionen der dargestellten primären Reaktionsprodukte sind aufgrund der Vielfalt sehr komplex, führen aber häufig zu höheren Polymeren mit brauner Farbe.
Die wichtigsten Reaktionen der Polyphenole können wie folgt eingeteilt werden:
- Enzymatische Oxidation (Mostoxidation)
- Nichtenzymatische Reaktionen (Kondensation, Polymerisation) - Polyphenol-Protein Bindung
- Polyphenol-Polysaccharid Bindung
Abbildung 2.10. Reaktionen von o-Chinonen mit Polyphenolen
Polyphenole können entweder durch Wasserstoffbrückenbindungen oder durch Bindungen mit Proteinen und Enzymen antimikrobiell wirken. Bei Vorliegen einer o-Hydroxy-Gruppe können Chelate mit Metallionen gebildet werden.
Durch einfache Oxidation erhöht sich die Toxizität von Phenolen. Phenoloxidasen und Peroxidasen lassen sie zu Chinonen reagieren. Die hohe antimikrobielle Aktivität von Chinonen beruht auf Reaktionen und Ausfällungen von Proteinen und Aminosäuren, Änderungen des Redoxpotentials, obengenannter Komplexbildung mit Metallionen sowie Hemmung von Enzymsystemen (SCHLESIER et al. 2001).
Weitere Oxidation von Phenolen lässt ihre Toxizität herabsinken. Polymere Phenolkomplexe wie Lignine oder Melanine können als physikalische Barrieren dienen, welche die Ausbreitung der Erreger aufhalten (BELL 1981).
Tannin enthaltendes, pflanzliches Gewebe (wie auch Eicheln) ist an seiner adstringierenden Wirkung zu erkennen. Wenn Polyphenole mit Speichel- und Glycoproteinen im Mund reagieren, kann der Mund trocken werden. Durch ungenügende Einspeichelung wird die Gleitfähigkeit der Nahrung verhindert. Tannine werden daher als Antinährstoffe bezeichnet. Ihre schädigende Wirkung für die Nahrungsaufnahme beruht auf Bindungen mit verschiedenen Eiweißverbindungen im Verdauungstrakt. Gerbstoffe können Verdauungsenzyme binden und damit deren Funktion hemmen. Die Bindung an Eiweiß der Nahrung führt zu einer unvollständigen Verdauung. Die Bindung an Proteine der Darmschleimhaut
beeinträchtigt deren Funktion, Nährstoffe zu resorbieren. Schwerlösliche Komplexe mit Eisen hemmen dessen Resorption aus pflanzlichen Nahrungsmitteln. Das kann bei Personen, die hohe Gehalte an Gerbstoffen zu sich nehmen, zu Eisenmangel führen (LINDNER 1990).
Mit einem allgemeinen Ansteigen der Phenolgehalte reagieren viele Pflanzenarten auf biotischen oder abiotischen Stress. Nach Kälteeinwirkung (5 °C) stiegen die Gesamtphenolgehalte in Kartoffelknollen von 210 mg/kg Frischgewicht auf 1720 mg/kg an (BEIER 1990). Nach Pilzinfektionen können sich Mono- und Diphenole, phenolische Glycoside, Flavonoide, Anthocyanidine, aromatische Aminsäuren und Cumarinderivate anreichern (HAHLBROCK und SCHEEL 1989).
Wenn Pflanzen mit einer Hypersensitivitätsreaktion reagieren, werden viele phenolische Substanzen in den toten Zellen angereichert. Auch zahlreiche Phytoalexine (pflanzliche Abwehrstoffe) haben phenolischen Charakter und besitzen physiologische Wirkungen (zentrale Erregbarkeit, Steigerung der Sekretion von HCl im Magensaft). Diese Substanzen sind ursprünglich bereits in Eicheln enthalten, deren Gehalt kann möglicherweise durch biotischen oder abiotischen Stress gesteigert werden.
Wie bereits BEIER (1990) die Auswirkung von Kälte (Zunahme der Gesamtphenolgehalte) auf pflanzliche Phenole gezeigt hat, so ist mit ähnlicher Reaktion in Eicheln zu rechnen. Unter Berücksichtigung des Anstiegs besonders der Chlorogensäure ist fraglich, ob diese Form der Lagerung von Eicheln für die Schweinemast ungewollte Wirkungen auf die Tiere hat oder nicht.
2.1.5. Metabolismus der Polyphenole
Bei den vielfältigen Wirkungen von Flavonoiden taucht zwangsläufig die Frage nach der Bioverfügbarkeit auf, d. h. in welchem Umfang diese resorbiert und in welcher Form sie im Körper wirksam werden können. Resorption und Metabolismus von
Flavonoiden wurden vielfach untersucht, erste Untersuchungen dazu stammen aus den 50er Jahren (CLARK et al. 1950).
In der Abbildung 2.11. werden die von GEE et al. (2000) beschriebenen Transport- möglichkeiten von Quercetinglycosiden in die Epithelzelle veranschaulicht.
Sowohl die Aufnahme als auch die Metabolisierung der polyphenolischen Verbindungen hängen stark von ihrer chemischen Struktur ab. Die frei vorliegenden Phenolcarbonsäuren können direkt im Intestinum aufgenommen werden (BRAVO 1998).
Innerhalb der Gruppe der Flavonoide ist die Aufnahme und der Metabolismus von Quercetin am meisten untersucht. HOLLMAN et al. (1995) wiesen die Absorption von Quercetinglycosid und -rutinosid im Ileum bei Ileostomiepatienten nach. Es konnte gezeigt werden, dass Quercetinglycoside besser als das Aglycon Quercetin aufgenommen werden. Offenbar ist für die Absorptionsrate der Zuckerrest wichtig. Im Dünndarm weisen Quercetinglucoside, nicht jedoch nicht Quercetindisaccharide, eine hohe Bioverfügbarkeit auf. Für Quercetinglucosid konnte nachgewiesen werden, dass es aktiv über den intestinalen Na+/Glucose-Cotransporter aufgenommen wird.
Vermutlich ist dies ebenfalls für andere Flavonoidglycoside möglich.
Flavonglycoside werden im Darm (Kolon) von der Bakterienflora in Aglycon und Zucker gespalten. Flavonoidaglycone werden hauptsächlich durch die Darmbakterien in Bruchstücke gespalten werden. Der bakterielle Abbau von Flavonoiden erfolgt zum Großteil zu Phloroglucin und Phenolcarbonsäuren wie 4-Hydroxyphenyl- propionsäure, 4-Hydroxyzimtsäure, 4-Hydroxybenzoesäure, Hydroxyphenyl- essigsäure-Derivaten.
Die Aglycone oder deren Abbauprodukte werden im Dünndarm durch passive Diffusion absorbiert. In der Leber glucuroniert, sulfatiert oder methyliert, werden sie mit dem Gallensaft ausgeschieden (SCALBERT et al. 2000).
Vollständig resorbierte Flavonoide können im Humanplasma nachgewiesen werden und werden renal in sulfatierter bzw. glucuronidierter Form ausgeschieden.
Insgesamt können für Flavonoide bei in vitro-Tests und im Tierexperiment zahlreiche
Effekte belegt werden, allerdings sind die Metaboliten aber bisher nicht systematisch auf ihre Wirkung untersucht wurden (HEILMANN und MERFORT 1998).
Die höchsten Flavonolkonzentrationen im Plasma werden <0,5 bis 9 h nach oraler Flavonolaufnahme gemessen. Die Halbwertszeiten für die Ausscheidung von Flavonolen aus Zwiebeln (Quercetin-Glucose-Konjugate) und Äpfeln (verschiedene Quercetin-Zucker-Konjugate) im Harn liegen bei 28 bzw. 23 h. Festgestellt werden konnten ausschließlich Quercetinmetaboliten, die an Glucuronsäure und Sulfate gebunden waren. Im Plasma liegt Quercetin zu 99 % an Albumin gebunden vor.
Diese hohe Affinität erklärt möglicherweise die sehr langsame Elimination von Quercetin (SCALBERT et al. 2000, HOLLMAN et al. 2000).
Quercetin-3-glykosid Quercetin-3-glykosid
Hydrolase Gluconidase
Quercetin Quercetin
Transferase
Quercetinglucuronid
Abbildung 2.11. Mögliche Absorptionswege von Quercetinglycosiden
Der Metabolismus der Ellagitannine und Ellagsäuren führt im Jejunum unter
Natrium- abhängiger Glucose- transporter
Leber
Darm Epithelzelle
A U S S C H E I D U N G
ihrer lipophilen Eigenschaften absorbiert werden. ESPIN et al. (2007) gelang es, die konjugierten Metaboliten in der Galle und im Plasma nachzuweisen. Nur Urolithin A und dessen Glucuronid konnten im Harn nachgewiesen werden. In Muskelgewebe, Fett, Lunge, Leber, Herz und Niere konnten auch nach Einsatz von Sulfatase und Glucuronidase keine Metaboliten bzw. deren Aglycone gefunden werden, was wiederum zeigt, dass diese Gewebearten keine Ellagitannine akkumulieren (vgl.
Strukturformeln in Abb. 2.4. und Abb. 4.14.).
Quercetinglycoside werden mittels natriumabhängiger Glucosetransporter in die Epithelzelle transportiert und dort mit einer cytosolischen ß-Glucosidase in das Aglycon umgewandelt. Dieses Aglycon wird entweder weiter zur Leber transportiert oder mit Hilfe einer Transferase in Quercetinglucuronid überführt. Eine weitere Möglichkeit ist die passive Diffusion vom Aglycon in die Epithelzelle, nachdem Quercetinglycoside durch Lactase-Phlorizin-Hydrolase hydrolysiert werden.
Daten zur Bioverfügbarkeit von Polyphenolen sind bis jetzt noch sehr begrenzt.
WARDEN et al. (2001) untersuchten die Aufnahme von Catechinen beim Menschen nach Konsum von Tee. Die Autoren stellten eine signifikante Erhöhung der Plasmakonzentrationen von Epigallocatechin, Epicatechin und Epigallocatechingallat innerhalb eines Zeitraumes von 5 - 8 Stunden nach Beginn der Intervention im Vergleich zur Konzentration im Nüchternplasma fest. Epigallocatechin und Epicatechin wiesen eine signifikant höhere Ausscheidung im Urin im Vergleich zum Nüchternurin auf.
HODGSON et al. (2002) nannten 4-O-Methylgallussäure als den Hauptmetabolit von Gallussäure nach Konsum von schwarzem Tee. Von PIETTA et al. (1998) wurden im Urin die Metaboliten 4-Hydroxybenzoesäure, 3,4-Dihydroxybenzoesäure, 3-Methoxy- 4-hydroxyhippursäure und 3-Methoxy-4-hydroxybenzoesäure (Vanillinsäure) mittels elektrochemischer Detektion nachgewiesen.
LI et al. (2001) beschrieben Ringspaltungen von Epicatechinen, bei denen Trihydroxyphenylvalerolactone und Dihydroxyvalerolactone entstanden. LEE et al.
(2002) beschrieben ebenso diese Valerolactone nach Konsum von grünem Tee und sahen in diesen den möglichen Einsatz als Biomarker nach Teekonsum an.
Der Metabolismus der Polyphenole findet hauptsächlich im Dickdarm durch Bakterien und nach der Absorption in der Leber statt (HOLLMAN et al. 1995). Dabei werden die Polyphenole von der Mikroflora des Dickdarms in einfachere Substanzen umgewandelt, wie etwa Benzoesäure, Hydroxybenzoesäure und Hydroxyphenyl- essigsäuren, die dann absorbiert, metabolisiert und ausgeschieden werden (CLIFFORD 2000). Ob und welche Rolle andere Organe, wie Niere oder Darmwand, spielen, wurde bisher nicht untersucht. In der Leber werden aufgenommene Polyphenole oder ihre Metabolite aus der Dickdarmflora glucuronisiert und sulfatiert.
Auch eine Methoxylierung von phenolischen Hydroxylgruppen wurde nachgewiesen.
Nur geringe Mengen werden unverändert mit dem Harn ausgeschieden. Nicht aufgenommene Polyphenole werden im Dickdarm von Bakterien abgebaut und die Abbauprodukte ausgeschieden. Die wichtigsten Reaktionen der Bakterien sind die Hydrolyse von Konjugaten und Glycosiden sowie die Ringspaltung der Aglycone bei Flavonoiden. Zum Teil werden im Dickdarm entstandene Metabolite der Polyphenole absorbiert und ausgeschieden (RECHNER 2000).
Glycosidisch gebundene Phenole können durch Glycosidasen, Glucuronidasen und Sulfatasen von Dickdarmbakterien zu Aglyconen abgebaut werden. Die Phenolsäuren werden im Kolon absorbiert und können im Harn nachgewiesen werden. Für Flavonole und Flavanole wurde gezeigt, dass nur 1-2 % der oral aufgenommenen Menge mit intakter Grundstruktur ausgeschieden werden. Das deutet auf eine extensive Metabolisierung hin. Weiter konnte gezeigt werden, dass gesunde Probanden 36-53 % der oral aufgenommenen Menge an Quercetin absorbieren. Die intestinale Mikroflora war primär dafür verantwortlich, dass ein Großteil davon in der Atemluft nachzuweisen war. Dies würde erklären, weshalb bei Bilanzstudien nur eine geringe Menge der applizierten Dosis in Plasma, Urin und Stuhl nachgewiesen werden konnte (SCALBERT 2000). Zurzeit ist unklar, ob und wo Flavonoide in Körpergeweben gespeichert werden können. Zur intrazellulären Verteilung der Flavonoide gibt es wenige Informationen. Wegen ihrer Fettlöslichkeit könnten Flavonoidglycoside vorwiegend in der Zellmembran lokalisiert sein.
2.1.6. Physiologische Wirkungen der Polyphenole
Phenolische Verbindungen dienen in Pflanzen als Pigmente, Attraktantien, Phytoalexine (z. B. zum Schutz vor Pilz- und Bakterieninfektionen) und zum Schutz vor UV-Strahlung und vor Insekten. Darüber hinaus sind sie an der Regulation des pflanzlichen Hormonhaushaltes und der Enzymaktivität beteiligt und tragen zum Geschmack und zum Aussehen bei (FLESCHHUT 2004). Im Körper werden sie mit einer Reihe von gesundheitsfördernden Wirkungen in Zusammenhang gebracht, die auf verschiedene Wirkmechanismen zurückgehen.
Aufgrund der antioxidativen, antithrombotischen, antikanzerogenen und östrogenen Wirkungen sind phenolische Inhaltsstoffe besonders in Weinen und Trauben (CASTELLARI et al. 2002) gut untersucht und haben auch aus humanmedizinischer Sicht stark an Bedeutung gewonnen. Den Polyphenolen werden noch weitere physiologische Wirkungen zugeschrieben, u. a. antimikrobiell, immunmodulierend, entzündungshemmend, den Blutdruck und den Blutglucosegehalt beeinflussend (BUDDECKE 1980, CHHABRA et al. 1984, LANDAU und YANG 1997, GEE und JOHNSON 2001, YANG et al. 2001, MCKAY und BLUMBERG 2002).
In verschiedenen epidemiologischen Studien wird der Zusammenhang zwischen dem Verzehr von ausreichend Obst und Gemüse und dem verringerten Auftreten degenerativer Erkrankungen (Herz-Kreislauferkrankungen und Krebs) den sekundären Pflanzeninhaltsstoffen zugesprochen (TIJBURG et al. 1997).
Gleichzeitig finden sich in der wissenschaftlichen Literatur sehr widersprüchliche Aussagen zu den gesundheitlichen Wirkungen von Polyphenolen. Zum Beispiel wird Quercetin einerseits als antikanzerogen und Antioxidans in Säften und Weinen eingestuft (HERTOG 1998) und andererseits wird auf seine mutagenen (MAC GREGOR 1984) und kanzerogenen Eigenschaften (DUNNICK und HAILEY 1992) hingewiesen. Diese Bewertungen erfolgten hauptsächlich aufgrund von in vitro Tests
oder Modellversuchen, doch für viele der beschriebenen Wirkungen fehlen in vivo Nachweise.
2.1.7. Malabsorbtion
Polyphenole können die Absorption anderer Nahrungsmittelinhaltsstoffe stark beeinflussen. Dies kann sowohl positiv als auch negativ sein. Sie sind in der Lage, Proteine zu binden oder Enzyme zu hemmen und dadurch die weitere Verdauung anderer Stoffe (wie Polysaccharide) zu verringern (BUTLER und ROGLER 1992).
HURRELL et al. (1997) haben in Korrelation zum Polyphenolgehalt eine Verringerung der Eisenverfügbarkeit nachweisen können. Bei der Verfütterung von Eicheln sind aufgrund des hohen Polyphenolgehalts ähnliche Wechselwirkungen möglich.
2.1.8. Functional Food
Die Bedeutung der sekundären Pflanzeninhaltsstoffe in der Lebensmittelindustrie ist laut dem Ernährungsbericht 2000 in den letzten Jahren aufgrund ihrer gesundheitsfördernden Eigenschaften gestiegen, wobei Daten zum Einfluss der Verarbeitung auf die Gehalte an sekundären Pflanzeninhaltsstoffen nur begrenzt vorhanden sind (DEUTSCHE GESELLSCHAFT FÜR ERNÄHRUNG 2000).
In den letzten Jahren stehen zunehmend die „Funktionellen Lebensmittel“ im Interesse der Lebensmittelindustrie. Der Begriff „Funktionelle Lebensmittel“ stammt ursprünglich aus Japan. Mitte der 80er Jahre des vergangenen Jh. wurde dort ein funktionelles Lebensmittel als ein Lebensmittel definiert, welches der Stärkung spezifischer Körperfunktionen dient und damit zur Verbesserung der Ernährungssituation und zur Prävention vor Erkrankungen beiträgt. Die Qualität des Lebensmittels besteht in mehr als nur dem bloßen Nährwert (PASCAL 1996, KUHNERT 2002). Hierbei kann es sich um ein verarbeitetes Lebensmittel handeln,
dem bei der Herstellung Zusatzstoffe zugesetzt werden. In den meisten Fällen handelt es sich aber um natürliche Lebensmittel, die bereits durch ihre eigenen Wirkstoffe zu einer vollwertigen Ernährung beitragen. Durch Auswahl, Selektion und Reinigung werden bestimmte Wirkstoffe konzentriert.
Davon abzugrenzen sind die Nahrungsergänzungsmittel. Sie sind konzentrierte Quellen ausgewählter Nährstoffe, angeboten in dosierter Form und dazu bestimmt, die normale Ernährung um diese Nährstoffe zu ergänzen (SCHROETER 2001).
Wissenschaftlich sind funktionelle Lebensmittel besonders aufgrund ihrer Wirkung im Gastrointestinaltrakt (Pro- und Präbiotika), des antioxidativen Wirkmechanismus und des Metabolismus von Hauptnährstoffen interessant (ROBERFROID 2000).
Gesundheitlicher Nutzen ist aufgrund des hohen Polyphenolgehaltes auch bei genießbaren Eichelarten zu erwarten. Dies ist in einigen Studien (z. B. zu der „Native Californian Diet“, MEYERS et al. 2006) bereits nachgewiesen worden.
2.2. Botanik der Eiche
Die Eiche gehört zur Familie der Buchengewächse (Fagaceae). Zu ihnen gehören auch die Buchen, Birken, Ulmen, Hanfgewächse und Brennnesselgewächse. Die Gattung Eiche umfasst etwa 500 Arten. Die größte Vielfalt an Eichenarten liegt in Asien und in Amerika vor. In Europa findet man lediglich 17 Arten, während in Afrika keine einheimischen und in Australien gar keine Eichen beheimatet sind (STRASBURGER 1998).
Der Name Eiche kommt aus dem Germanischen. Die alte nordische Bezeichnung Eik galt grundsätzlich für alle Bäume. Der botanische Gattungsname Quercus war die römische Bezeichnung für die Eiche. Der Artname robur bedeutet Kraft und Stärke, womit auf die Festigkeit des Holzes hingewiesen wird.
Dem Typ der Deutschen Eiche entspricht am besten die Stieleiche aufgrund der Wuchsform mit einer breiten, kugeligen Krone und ihrer Blattart (gelappt, kurzgestielte und langgestielte Eicheln).
Die Eiche gilt in Deutschland als König der Bäume.
Eichen wachsen dank ihrer Anpassungsfähigkeit in einer Reihe unterschiedlicher Habitate. Sie blühen im Frühling noch bevor die Blattknospen aufbrechen. Manche Arten verlieren im Herbst ihre Blätter, andere sind immergrün (DENGLER 1980).
Das Alter, das Eichen erreichen können, liegt an der Obergrenze der für einen Laubbaum möglichen Lebenspanne. Sie werden wesentlich älter als Buchen oder Linden und können ein Alter von tausend Jahren und mehr erreichen.
Dabei kommen Samenjahre etwas häufiger vor als z. B. bei der Buche, ganz samenlose Jahre sind selten. Die Eicheln bleiben nur in dem Jahr nach der Reife keimfähig, keimen aber sehr leicht. In den ersten 4-6 Jahren wachsen die jungen Pflanzen ungerade und knickig, erst mit 15-20 Jahren beginnt der Stamm sich zu strecken. Im mittleren Lebensalter hat die Eiche den stärksten Zuwachs, im hohen Alter setzt sie nur noch sehr dünne Jahresringe an. Dann tritt häufig Kernfäule ein, was sich negativ auf die Standfestigkeit auswirkt (STRASBURGER 1998).
Die längliche Frucht wird von der schalenförmigen, aus zahlreichen verkümmerten Deckblättern (oder Schuppen) bestehenden Fruchthülle mehr oder weniger umgeben oder eingeschlossen. Die Eichel zählt zu den coenokarpen Nussfrüchten (EHRENDORFER 1998).
Abbildung 2.12. Schematische Darstellung der Eichel, Q. robur
A – Blühender Spross, B – Fruchtstand, C – Reifer Samen, längs geteilt, D – Reife Cupula, Fruchtbecher, napfförmig, mit Schuppen besetzt
Kein Baum beherbergt so viele Insekten wie die Eiche. Besonders bemerkenswert sind die Gallwespen, die nahezu ausschließlich auf Eichen leben. Gallwespen erzeugen auf den Blättern Galläpfel, an den jungen Früchten Knoppern, die aber wenig wertvoll sind.
Schädlinge der Eiche sind z. B. der Maikäfer, der Prozessionsspinner und der Eichenblattwickler. Außerdem kann die Eiche eine Reihe von Krankheiten bekommen (Sonnenbrand, Stock- und Kernfäule, Wipfeldürre, Krebs).
Eichen haben ein haltbares, widerstandsfähiges Holz und sind daher wichtige Nutzholzbäume (MANTEL 1990). Das Holz ist unter allen klimatischen Verhältnissen sehr dauerhaft und dient u. a. als Schiffbauholz. Insbesondere wird es in der Möbelindustrie, als Dielenholz und für Wein- und andere Fässer verwendet. Aus der dicken, schwammigen Rinde der Korkeichen, die in mediterranen Gegenden vorkommen, wird Kork gewonnen. Manche Arten liefern Tannine, die bei der Ledergerbung Verwendung finden.
A
B
C D
Die wichtigste Eiche Deutschlands ist wohl die Stieleiche (Sommereiche, Q. robur L., Q. pedunculata Ehrh.). Wenn dieser Baum nicht im Wald sondern als Solitär wächst, bekommt die Stieleiche eine schön kugelig gewölbte, breite und hohe Krone.
Diese Art wird bis über 50 m hoch, der Stamm bleibt in den ersten 50 Jahren glatt, entwickelt dann aber im höheren Alter die charakteristische, tiefrissige Borke. Die Krone ist nie dicht und wird von vielfach gekrümmten und geknickten Ästen und Zweigen gebildet. Die Blätter sind ca. 14 cm lang und bis 8 cm breit, derb, buchtig gelappt und kurzgestielt. Die Oberseite des Blattes ist dunkelgrün, die Unterseite dagegen hellgrün. Am Rand ist das Blatt meist etwas gewellt. Die Stieleiche blüht nahezu zeitgleich mit der Entfaltung der Blätter und trägt 1 - 3 sitzende Früchte an einem etwa 5 cm langen Stiel. Die Eichel an sich ist eiförmig mit einer Länge von 1,5 - 2 cm (STRASBURGER 1998).
Am besten gedeiht diese Eichenart auf fruchtbarem, lockeren Aueboden der Ebene, wächst aber auch noch in lehmigem, frischem Sandboden. Außerdem ist sie sehr anpassungsfähig und verträgt starke klimatische Veränderungen, die manch anderer Baum nicht überleben würde.
Die Wintereiche (Steineiche, Q. petraea Liebl., Q. sessiliflora Salisb., Q. robur Mill.) hat im Gegensatz zur Stieleiche deutlich gestielte Blätter ohne ohrähnliche Anhängsel an der Basis und trägt gedrängt stehende, mehr eiförmige Eicheln auf einem sehr kurzen Fruchtstiel (daher auch Traubeneiche genannt). Auch sie blüht mit Entfaltung der Blätter, schlägt aber etwa 14 Tage später aus als die vorige Art.
Die Blätter haben 6-8 regelmäßigere Einschnitte und sind zierlicher. Der Baum bleibt meist niedriger, erscheint gedrungener, erreicht kein so hohes Alter und verbreitet sich nicht so weit wie die Sommereiche (STRASBURGER 1998).
Neben den in Mitteleuropa und nördlichen Gefilden vorkommenden Arten werden zunehmend mehr Eichen aus fremden Ländern hier kultiviert. Alle Eichenarten aufzuführen, sprengt den Rahmen, trotzdem sollen noch stellvertretend die Arten genannt werden, die für diese Arbeit relevant sind:
Die Roteiche (Q. rubra L.) hat langgestielte, gefiederte, nur in der Jugend behaarte, 20 - 30 cm lange Blätter und große, eirunde Früchte. Diese sticht vor allem im Herbst durch ihre tief scharlachrote Blattfärbung hervor. Die Roteiche bildet in Nordamerika ausgedehnte Wälder und liefert so viel Gerbrinde. Diese Art bildet erst im zweiten Jahr reifende Früchte (STRASBURGER 1998).
In südeuropäischen Ländern dominieren Quercus cerris L. (Zerreiche) und Quercus ilex L. (Grüneiche) – nach LÜTTGE et al. 2002 auch Steineiche genannt.
Die Zirn- oder Zerreiche (österreichische, burgundische Eiche, Q. cerris L.) hat gestielte, längliche, buchtig fiederspaltige oder oberflächlich gelappte Blätter und steife, lange, abstehende Schuppen auf der Fruchthülle. Ihre Früchte sind essbar.
Die Zerreiche wächst in Südeuropa auch diesseits der Alpen in Ungarn, Serbien sowie in Kleinasien und Syrien.
Die immergrüne Eiche (Q. ilex L.) wächst als 2,5 - 3,8 m hoher Strauch in den Mittelmeerländern und auf den Inseln im Mittelmeer. Die Blätter sind relativ klein, gestielt, rundlich oder länglich und buchtig gezahnt. Die langen Früchte der immergrünen Eichen werden in Spanien, Südfrankreich und Nordafrika gegessen und heißen Ballota (daher Q. ballota Desf.).
Übersicht 2.2. Charakteristika der Eichen, deren Eicheln für diese Arbeit genutzt wurden Q. robur L. Q. petraea Liebl. Q. rubra L.
Baumhöhe über 50 m ca. 50 m ca. 50 m
Blatt 14 cm x 8 cm 12 cm x 6 cm 20 – 30 cm
buchtig gelappt kurze Einschnitte gelappt bis gezackt
kurzgestielt langgestielt mittel
Frucht langer Stiel kurzer Stiel kurzer Stiel
1,5 – 2 cm 1,5 – 2 cm 2 cm
eiförmig eiförmig rundlich
2.2.1. Vorkommen von Eichen und deren Nutzung
Der Flächenanteil der Eichenarten Stieleiche (Quercus robur L.) und Traubeneiche (Quercus petraea MATT. LIEBL.) beträgt in der Bundesrepublik Deutschland laut BML (1998) 9 % der Waldfläche. Die Ergebnisse der Bundeswaldinventur Oktober 2002 zeigen, dass rund 11,1 Mio. Hektar mit Wald bedeckt sind (knapp ein Drittel der Gesamtfläche). Der deutsche Wald wird von Fichte (Flächenanteil 28,2 %), Kiefer (23,3 %), Buche (14,8 %) und Eiche geprägt (Abb. 2.6.).
Übersicht 2.3. Waldfläche bezogen auf Gesamtbaumbestand nach Baumartengruppen
Alle Laubbäume: 4,2 Mio. Hektar, davon 1,6 Mio. Hektar Buchen als Vergleich zu 1,0 Mio. Hektar Eichen; Alle Nadelbäume: 6,1 Mio. Hektar (Quelle: BWI, 2003)
Eiche
alle Nadelbäume
alle Laubbäume Buche
Die Eiche nimmt somit ungefähr 1 Mio. Hektar der deutschen Waldfläche ein. Würde man die komplette Fläche für die Ernährung von Schweinen im Herbst nutzen, könnten pro Jahr in Deutschland zwischen 42.000 und 53.000 Schweine auf diese Art gemästet werden (HUSS 1999). Vorausgesetzt sind gute Erntejahre und entweder die Möglichkeit, Schweine in Herden in die Wälder zu treiben oder Erntegeräte, mit denen möglichst alle Eicheln für die Stallmast gewonnen werden können.
Den wirtschaftlich wichtigsten Nutzen liefern Eichen mit ihrem Holz, das in vielfältiger Weise für den Möbelbau, Hausbau und verschiedene weitere Möglichkeiten genutzt wird. Sehr große Bedeutung hat der Eichenschälwaldbetrieb. Er ist ein Nutzwald mit meist 20jährigem Umtrieb; in dieser Zeit hat die Eiche den größten Zuwachs, der Stamm hat sich gestreckt und kann optimal genutzt werden. Die Traubeneiche ist die für diesen Betrieb geeignetste Eichenart. Sie beherrscht in Deutschland ein weitaus größeres Gebiet als die Stieleiche.
Das Saatgutaufkommen von Quercus robur und Quercus petraea unterliegt starken Schwankungen, in sogenannten Vollmastjahren ist nach SCHRÖDER (1999) mit einem Saatgutaufkommen von bis zu 10.000 t zu rechnen. SEEGER (1930) schreibt, dass Eichelmastjahre alle 7 - 8 Jahre eintreten.
In der Zeit von 1983 bis 1995 betrug die mittlere Inlandernte bei Quercus robur ca.
300 t und bei Quercus petraea ca. 420 t (BEF 1993 und BLE 1997, cit. ex.
SCHRÖDER 1999).
Der hohe Wassergehalt und die metabolische Aktivität der Eicheln stellen ein großes Problem für die Lagerung dar. Eicheln lassen sich aufgrund ihres hohen Wassergehaltes und der damit verbundenen Gefahr der intrazellulären Eisbildung nicht durch tiefere Frosttemperaturen (um –5 °C und darunter) in eine Zwangsruhe versetzen. Bei Temperaturen um 0 °C und höher sowie rekalzitranzkonformer Luftfeuchtigkeit im Lager sind Eicheln jedoch physiologisch aktiv, keimen und/oder verlieren durch physiologische Alterung ihre Vitalität (PAMMENTER et al. 1994).
Phytosanitäre Probleme (Pilzkrankheiten) verschärfen die Lagerproblematik unter rekalzitranzkonformen Klimabedingungen.
SCHRÖDER (1999) gelangt zu dem Ergebnis, dass eine Lagerung bei –1 °C bis –3 °C nach vorher erfolgtem Abschwemmen und Thermotherapie bei Aufrechterhaltung der Feuchte im Saatgut von über 40 % das derzeit optimale Verfahren darstellt. Das Abschwemmen wurde bereits 1874 von MANTEUFEL (cit.
ex. SCHRÖDER) beschrieben und später verschiedentlich als notwendig bestätigt.
Bei der von DELATOUR (1978) eingeführten Thermotherapie wird das Saatgut bei 41 °C bis 42 °C für zwei Stunden im Wasserbad therapiert, um den Schwärzepilz Ciboria batschiana (Zopf) Buchwald zu bekämpfen. Damit wurde erreicht, dass Eicheln für mehrere Jahre bei Erhalt einer hohen Keimfähigkeit bevorratet werden konnten.
Seit langem ist bekannt, dass Eicheln die Fähigkeit besitzen, eine gewisse Frosthärte aufzubauen; diese veranlasste GUTHKE (1993) zu weiteren systematischen ökophysiologischen Beobachtungen und Versuchen, die Eicheln im Kühlraum kontrolliert abhärten zu lassen.
2.2.3. Entwicklung des Samens
Nach der Befruchtung der Samenanlagen entwickelt sich aus der Blüte die Frucht.
Die nur bei den Samenpflanzen vorkommende Einheit aus Samenschale (Testa), Perisperm (Nucellus, Makrosporangium), Endosperm (Makroprothallium) und Embryo wird Same genannt. Der Anteil der einzelnen Teile wird dabei vor allem dadurch bestimmt, wo die Reservestoffe für den Keimling gelagert sind. Ein aus dem Nucellus hervorgehendes Speichergewebe wird Perisperm genannt. Das aus dem Makroprothallium hervorgehende Speichergewebe heißt Endosperm (SITTE 1998).
Die Frucht der Eiche wird aufgrund ihres Aufbaus zu den Nüssen gezählt. Der Samenmantel (Abb. 2.13.) der Nuss ist hart. Die Frucht öffnet sich nicht, sie enthält immer nur einen Samen. Die Nussfrucht „Eichel“ wird an ihrer Basis von einem napf- bis becherförmigen, beschuppten oder filzig behaarten Fruchtbecher (Cupula, vgl.
Abb. 2.13.)) umschlossen, aus dem sie nach der Reife herausfällt (EHRENDORFER 1998). Die schematische Darstellung vom Blütenstand der Eiche und der reifen Eichel (inkl. Querschnitt) ist in Abbildung 2.12., Kapitel 2.2., zu finden. In Abbildung 2.13. ist der Aufbau der Eichel gezeigt.
Abbildung 2.13. Aufbau der Eichel
Im Keimling werden Nährstoffe hauptsächlich in den beiden Keimblättern deponiert.
Hierfür sind die Samen der Fabaceae (z. B. Bohnen, Erbsen) und die Eichel ein gutes Beispiel.
Die nächste entscheidende Phase nach der Ausbreitung der Samen ist die Keimung und die Etablierung der Jungpflanze. Die Keimpflanze hat es umso leichter, je mehr Reservestoffe sie von der Mutterpflanze im Samen mitgebracht hat.
Für die hypogäische Keimung (wie bei der Eichel) wird zunächst das Epicotyl gestreckt, die Keimblätter verbleiben im Boden und die ersten Laubblätter (Primärblätter) entfalten sich oberhalb der Erdoberfläche.
Abbildung 2.14. Grundtypen der Keimung (Quelle: EHRENDORFER 1998)
Embryo Nährgewebe (Endosperm) Samenschale (Testa) Samenmantel (Arillus)
