Abwechslungsreiche Ernährung mit frischen, unverarbeiteten Lebensmitteln sichert die Aufnahme von wichtigen gesundheitsfördernden sekundären Pflanzenstoffen. Es ist auffallend, wie zahlreich diejenigen sekundären Pflanzenstoffe sind, die zumindest krebshemmend wirken, also antikanzerogen bzw. antitumoral.
Zusammenfassung
Die Welt der sekundären Pflanzenstoffe (SP) ist komplex. Die aktuelle Studienlage zeigt, dass eine abwechslungsreiche, ausgewogene Ernährung mit viel verschiedenfarbiger Pflanzenkost zahlreiche und ganz verschiedene gesundheitliche Aspekte im menschlichen Organismus positiv beeinflusst. SP spielen besonders für die Abwehr von Krankheiten und für das Mikrobiom im menschlichen Darm eine essenzielle Rolle.
Sekundäre Pflanzenstoffe kommen in allen Pflanzen vor. Sie verleihen unserem Essen Farbe, Duft und Geschmack. Das gesamte gesundheitliche Potential einer Lebensmittelzutat beruht meist auf der Kombination verschiedener SP, die gemeinsam wirken. Um möglichst das ganze Potenzial der sekundären Pflanzenstoffe auszuschöpfen, lohnt es sich auf die grosse Vielfalt an Gemüse, Obst, Nüssen, Samen, Getreide und Hülsenfrüchten sowie Heil- und Gewürzpflanzen zu setzen und möglichst alle Farben des Regenbogens im Speiseplan unterbringen.
Die pflanzlichen Lebensmittel sollten wir möglichst roh und unverarbeitet essen oder wenigstens auf eine schonende Art und Weise zubereiten. Wissen über einen naturnahen Nahrungsstil vermitteln Industrie und relevante öffentliche Institutionen wenig umfassend bis gar nicht, weil möglicherweise wirtschaftliche Interessen zu sehr im Vordergrund stehen. Menschen bleiben folglich durch öffentliche Stellen unzureichend informiert. In den gut 600 Lebensmittelbeschreibungen (Zutaten zu den Rezepten) erwähnen wir daher wo immer möglich auch die Wirkungen der SP.
Sie finden diese gut 600 Lebensmittel direkt mit der Suche auf jeder Seite oder als Link bei den Rezepten. Hier sehen Sie optisch besprochene Wirkstoffe (violett) und Lebensmittel (grün) hervorgehoben.
Grundlagen
Sekundäre Pflanzenstoffe bezeichnet man im internationalen Sprachgebrauch auch als Phytochemicals(Phytochemikalien), Phytonutrients (Phytonährstoffe) oder Plant secondary metabolites (Sekundäre Pflanzenmetaboliten).2,4
Pflanzen bilden primäre und sekundäre Stoffwechselprodukte. Primäre Pflanzenstoffe, wie etwa Kohlehydrate, Eiweisse und Fette sowie Mikronährstoffe etc., dienen den grundlegenden Prozessen (Wachstum, Entwicklung) und sind für den Energiestoffwechsel essenziell notwendig.3,4 Sie entstehen auf dem Weg verschiedener biochemischer Synthesen des Primär- und Sekundärstoffwechsels. Daher leitet sich auch ihr Name ab. Neuere Forschungen zeigen, dass SP multifunktional sind und die Grenzen zwischen Primär- und Sekundärstoffwechsel fliessend und miteinander verschränkt sind.2,4
Sekundäre Pflanzenstoffe dienen der Interaktion mit der Umwelt und geben der Pflanze entscheidende Vorteile im Überleben. Den Pflanzen und uns nützen sekundäre Inhaltsstoffe auf verschiedene Art und Weise, indem sie bestimmte ökologische Funktionen erfüllen. Umweltfaktoren wie Licht, Temperatur, andere Lebewesen und Nährstoffverfügbarkeit beeinflussen ihre Synthese durch die Pflanzen. Bestimmte SP (oder Pflanzenstoffgruppen) oder deren Kombinationen sind oft charakteristisch für einzelne Pflanzenarten.2,3,4,14
Funktionsvielfalt für die Pflanzen
SP spielen aufgrund ihrer antibiotischen, antimykotischen und antiviralen Eigenschaften als Abwehrmechanismus gegenüber Pathogenen eine entscheidende Rolle in der Interaktion der Pflanze mit ihrer Umgebung. Dank ihrer physiologischen Eigenschaften schützen sekundäre Metabolite Pflanzen vor äusseren Einflüssen wie z.B. krankheitserregenden Mikroorganismen.1,2,4
Andere SP schrecken pflanzenfressende Insekten durch einen unangenehmen Geruch, abstossenden Geschmack oder toxische Wirkungen ab. Zudem locken sekundäre Pflanzenstoffe als Duftstoffe Tiere wie Insekten und Vögel zur Bestäubung oder Verbreitung der Samen an. Einige sekundäre Metaboliten schützen die Pflanzen vor UV-Strahlung, Sauerstoffradikalen und dienen der Wachstumsregulation. Sekundäre Pflanzenstoffe sind unentbehrlich für den Fortbestand einer Art.1,2,4,6,14
Wirken und Nutzen für den Menschen
Die Naturheilkunde nutzt die Wirkungen von sekundären Pflanzenstoffen seit der frühen Menschheitsgeschichte ganz spezifisch in Gewürzen, Extrakten, Arzneien, Räucher- und Farbstoffen sowie Lebensmitteln.5 Inzwischen identifiziert die moderne Wissenschaft mit verschiedenen hoch entwickelten, empfindlichen Analyseverfahren die bioaktiven Substanzen in sekundären Pflanzenstoffen und erforscht ihre vielfältigen Wirkungen auf den Menschen. Forschende erkannten bisher etwa 100'000 unterschiedliche Substanzen pflanzlicher Sekundärstoffe, wobei die Anzahl der bisher analysierten Pflanzen noch relativ gering ist.5,11
Gesundheitliche Aspekte
Unser Organismus nutzt eine Vielzahl von Nährstoffen. Essenziell sind dabei die drei Makronährstoffe Kohlenhydrate, Fette (Fettsäuren) und Eiweisse, also Proteine bzw. Verbindungen aus Stickstoff (N). Dazu sind auch etwa 30 Mikronährstoffe wie Mineralstoffe, Spurenelemente, Vitamine (Salze oder Elektrolyte) und Wasser essenziell. Zudem sind bisher etwa rund 10'000 sekundäre Pflanzenstoffe bekannt, die für die Qualität und den Gebrauchswert zahlreicher pflanzlicher Lebensmittel im menschlichen Organismus gesundheitlich ausserordentlich bedeutend sind. Täglich nimmt der Mensch etwa 1,5 g sekundäre Pflanzenstoffe zu sich. Doch mit der westlichen Ernährungsweise nur einen Bruchteil davon.4,11,25
Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe können je nach Dosierung gesundheitsfördernde oder gesundheitsschädigende Wirkungen haben. Unerwünschte Effekte betreffen vor allem die Nährstoffverfügbarkeit, die Hemmung von Verdauungsenzymen und die Bildung von Mineralstoffen. Bei den meisten SP kommen jedoch bei üblichen Verzehrsmengen die positiven Wirkungen zum Tragen. Bei einigen sekundären Pflanzenstoffen verschwimmt die Grenze zwischen gesundheitsfördernder und pharmakologischer Wirkung.6
Ihr Wirkspektrum im menschlichen Organismus ist vielfältig und umfasst u.a. antikanzerogene (antitumorale), antimikrobielle, antioxidative, antithrombotische, immunmodulierende, entzündungshemmende, blutdruckregulierende, cholesterinsenkende sowie verdauungsfördernde Effekte. Nachweise für diese Wirkungen ergeben sich aus verschiedenen Beobachtungsstudien bei In-vitro-Versuchen und Tierexperimenten.4,10,11
Aktuelle Studien zeigen, dass neben den essenziellen Nährstoffen und Ballaststoffen die sekundären Pflanzeninhaltsstoffe zahlreiche Prozesse im menschlichen Stoffwechsel beeinflussen und damit einen bedeutenden gesundheitsfördernden Beitrag und vorbeugende Wirkung gegen verschiedene Krankheiten leisten. Die Anzahl sekundärer Pflanzenstoffe, die krebshemmende Wirkstoffe enthalten, ist auffallend hoch. Einige sekundäre Pflanzenstoffe wirken sich auch positiv auf die menschliche Mikroflora des Darms aus, da sie selektiv das Wachstum bestimmter Bakterien fördern. Deshalb bezeichnet man sie auch als "Probiotika".5,10,11
Allgemeine Merkmale sekundärer Pflanzenstoffe
Sekundäre Pflanzenstoffe kommen spezifisch in bestimmten taxonomischen Pflanzengruppen in verschiedenen Pflanzenteilen wie Samen, Blüten, Früchten, Blättern, Stängeln, Rinden, Rhizomen und Wurzeln in eher geringen Mengen vor. Vorkommen und Zusammensetzung variieren je nach Pflanzenart, Entwicklungsstadium und Umweltbedingungen. Sie weisen oft eine beträchtliche strukturelle Vielfalt auf und manifestieren sich in einer breiten Palette eng verwandter Strukturen. Dabei weisen strukturähnliche Verbindungen oder solche mit ähnlichen Bauprinzipien häufig verschiedene biologische Funktionen auf. Den Sekundärstoffwechsel betrachtet man wissenschaftlich auch als "Spielwiese der Evolution".4
Wandel und Biogenese
Bestimmte sekundäre Pflanzenstoffe wandeln sich im Laufe bestimmter Entwicklungsstadien einer Pflanze, z.B. verändert sich der Gehalt an Menthon und Menthol im ätherischen Öl von jungen Pfefferminzpflanzen während ihres Wachstums. Ebenso nimmt der Alkaloidgehalt in den Früchten der Tomatenpflanze mit der Reifung ab, während etwa der Gehalt des Carotinoids Lycopin steigt. In einigen Fällen produziert die Pflanze bestimmte SP nur, wenn äussere Reize vorhanden sind. Ebenso nehmen Pflanzen von Bodenpilzen produzierte Substanzen auf und wandeln diese in sekundäre Pflanzenstoffe um.4
Sekundäre Pflanzenstoffe lagern sich nach ihrer Bildung gezielt an bestimmten Stellen ab. Lipidlösliche Produkte finden sich in spezialisierten Drüsenhaaren, Ölzellen, Ölräumen oder Chromoplasten, während sich wasserlösliche Sekundärstoffe wie Glykoside und Alkaloidsalze oft in den Vakuolen spezieller Zelltypen, etwa den Drüsen von milchsaftführenden Pflanzen, finden. Entstehungs- und Speicherort der sekundären Pflanzenstoffe sind häufig verschieden.4 Die Fähigkeit, bestimmte Sekundärmetaboliten zu bilden, verlieren oder gewinnen Pflanzen durch Mutationen.2
Vielfalt der chemischen Strukturen
Sekundäre Pflanzenstoffe sind hinsichtlich ihrer chemischen Eigenschaften äusserst verschiedenartig. Die exakte Zuordnung von Sekundärstoffen erfordert daher eine genaue Kenntnis oft komplex verflochtener biochemischer Biosynthesewege. Stoffwechselwege sekundärer Pflanzenstoffe laufen selten nach linearen Prozessen ab, sie erscheinen eher als multidimensionale metabolische Netze ("metabolic grid"). Zwischenprodukte eines Stoffwechselweges sind dabei vielfältig genutzt und verbaut, ebenso Bausteine aus anderen Stoffwechselnetzen kommen vor. Eine allzu strikte Trennung von primären und sekundären Stoffwechselprodukten ist daher wenig sinnvoll.2,4,13,14
Das Ordnen nach strukturellen Ähnlichkeiten unter Berücksichtigung biogenetischer Aspekte führt zu einer Art "Stammbaum" der sekundären Pflanzenstoffe. Der chemische Aufbau der meisten sekundären Pflanzenstoffe folgt den biogenetischen Isopren-, Acetat- und Aminosäureregeln. Nach dem Bau der wichtigsten Grundgerüste bilden sich weitere spezifische Verbindungen durch verschiedene Stoffwechselwege (Shikimat, Isoprenoid und Polyketidstoffwechsel).4,6
Stoffhauptgruppen
Die Forschung definierte bisher allein aus höheren Pflanzen über 80'000 Strukturen sekundärer Pflanzenstoffe. Aufgrund der Vielzahl und vielfältigen Strukturvarianten finden sich in der Literatur abweichende Klassifikationsmöglichkeiten, die entweder nach physiologischen oder chemischen Eigenschaften erfolgen. Sekundäre Pflanzenstoff lassen sich zu folgenden Stoffhauptgruppen zusammenfassen.4,10,15
Isoprenoide: Monoterpene und -terpenoide (Ätherische Öle, Iridoide), Sesquiterpene und -terpenoide (Germacranolide, Guajanolide), Diterpene und -terpenoide (Ginkgolide), Triterpene und -terpenoide (Steroide, Saponine), Tetraterpene und -terpenoide (Carotinoide)
Folgender Artikel portraitiert die für die menschliche Ernährung wichtigsten Vertreter der Stoffhauptgruppen, ihr Vorkommen in pflanzlichen Lebensmitteln inklusive ihrer gesundheitsfördernden Wirkungen.
Klassifizierung der sekundären Pflanzenstoffe
Isoprenoide
Isoprenoide sind eine grosse und äusserst vielfältige Naturstoffgruppe der sekundären Pflanzenstoffe mit wichtigen Eigenschaften für Medizin, Ernährung und Industrie.Man unterteilt sie inMonoterpene und -terpenoide (Ätherische Öle, Iridoide), Sesquiterpene und -terpenoide (Germacranolide, Guajanolide), Diterpene und -terpenoide (Ginkgolide), Triterpene und -terpenoide (Steroide, Saponine), Tetraterpene und -terpenoide (Carotinoide).
Zahlreiche In-vitro und In-vivo Studien zeigen etwa positive Wirkungen auf Herz und Kreislauf (herzwirksame Steroide), eine entzündungshemmende Wirkung von Sesqui- und Triterpenen und -terpenoiden sowie eine verdauungsfördernde Wirkung durch Bitterstoffe in Mono-, Di-, Triterpenen und -terpenoiden. Isoprenoide sind der Ausgangsstoff vieler pflanzlicher und tierischer Naturstoffe.4
Die biologischen Funktionen von Isoprenoiden sind äusserst vielfältig. Sie dienen beispielsweise als Farbpigmente, wie bestimmte Carotinoide essenziell für den Photosyntheseprozess der Pflanzen sind. Gibberelline hingegen fungieren als Hormone, andere Isoprenoide wiederum wirken als Abwehrstoffe, Bestandteile von Membranen, Komponenten von Signaltransduktionsnetzwerken oder als Lichtschutzstoffe.4,5
Chemie von Isoprenoiden
Allen Isoprenoiden gemeinsam ist der Aufbau aus Isoprenmolekülen. Isoprenoide sind lipophile Verbindungen, basierend auf dem Strukturbaustein Isopren, der aus fünf Kohlenstoffatomen (C5H8) besteht. Eine Einteilung der verschiedenen Stoffgruppen erfolgt nach Anzahl der Isopreneinheiten. So unterscheidet man Monoterpene und -terpenoide aus zwei, Sesquiterpene und -terpenoide aus drei, Diterpene und -terpenoide aus vier, Triterpene und -terpenoide aus sechs und Tetraterpene aus acht Isopren-Molekülen. Diese können ring- oder kettenförmig angeordnet sein. Die vielfältigen Kombinationsmöglichkeiten und Anordnungen der Isoprenbausteine ermöglichen eine enorme Anzahl und Vielfalt von Terpenen und Terpenoiden und führen in weiterer Folge u.a. zur Bildung von Steroiden, Saponinen und Carotinoiden. Chemisch gesehen, sind alle weiteren Derivate aus Isopreneinheiten aufgebaut und kommen als Kohlenwasserstoff-, Alkohol-, Glycosid-, Ether-, Aldehyd-, Keton-, Carbonsäure- oder Esterverbindungen vor.4
Terpene und Terpenoide
Der Name Terpene leitet sich begrifflich von Terpentin (Balsamum terebinthinae) ab. Terpentin auch „Harz der Kiefern“ genannt, ist der zähflüssige, angenehm riechende Balsam, der beim Schneiden oder Ritzen der Rinde verschiedener Kiefernarten austritt. Terpentin enthält „Harzsäuren“ und einige Kohlenwasserstoffe, die man ursprünglich als Terpene bezeichnete. Terpene sind reine Kohlenwasserstoffverbindungen. Ihre Klassifizierung basiert auf der Anzahl der in ihrer Struktur vorhandenen Isopreneinheiten.5,15
Die hydrophilen Mono- und Triterpene treten in Form von Glykosiden auf, wie z.B. Saponine und Steroide. Die stärker lipophilen Mono- und Sesquiterpene finden sich vorwiegend als Bestandteile von ätherischen Ölen, wie etwa Cedrol (Wacholder), Zingiberen (Ingwer), Farnesol (Orangen), Caryophyllen (Nelkenöl), Geraniol(Passionsfrucht)und Nerolidol (Stevia).4,5,13
Terpene gewinnt man aus verschiedensten Pflanzen, u.a. aus Eukalyptus (Cineol),Pfefferminze(Menthol), Lemongras (Citral), Kamille (Bisabolol), Zitrone (Limonen)und Thymian (Thymol). Sie finden als Rohstoffe vielseitige Anwendung in der Pharma-, Lebensmittel- und Kosmetikindustrie. Auch spielen sie eine wichtige Rolle im Wachstum, der Entwicklung und in physiologischen Prozessen von Pflanzen und ihrer Reaktion auf ihre Umwelt. Sie zeigen antikanzerogene, antioxidative, entzündungshemmende, antibakterielle und antiallergene Eigenschaften.5
Terpenoide bestehen als modifizierte Klasse von Terpenen mit sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoffen, die oxidierte Methylgruppen an verschiedenen Positionen und verschiedene funktionellen Gruppen aufweisen. Beispiele für Terpenoide sind etwa Carvacrol (Oregano), Linalylacetat (Lavendelöl), undDiosgenin (Yams, Bockshornklee). Terpenoide wirken im menschlichen Organismus antikanzerogen, antiallergisch, antibakteriell und antioxidativ.5
Iridoidesind monoterpenoide Bitterstoffe, die überwiegend in pflanzlichen Drogen vorliegen. Abgesehen von der Bitterstoffwirkung im Magen-Darmtrakt zeigen sie antioxidative und hepatoprotektive Eigenschaften. Die Bitterstoffe des Gelben Enzian (Gentiana lutea) wirken etwa stimulierend auf die T-Lymphozyten und das Immunsystem des Darms. Iridiode kommen z.B. in Baldrianwurzel, Eisenkraut, Herzgespannkraut, Königskerzenblüten, Mönchspfefferfrüchten, Teufelskrallenwurzel und Waldmeisterkraut vor.17
Terpene und Terpenoide wirken durch ihren bitteren Geschmack und die klebrigen, teils giftigen Eigenschaften für viele Pflanzenfresser abstossend und schützen die Pflanze so vor Frassschäden. Die klebrigen und giftigen Harze versiegeln zudem auch Pflanzenwunden und beugen Infektionen vor. Sowohl Terpene als auch Terpenoide können sich bei Licht- und Sauerstoffeinwirkung aromatisch und sensorisch verändern, dabei entsteht ein talgig-rizinusähnlicher Geschmack.2,4,5
Sie finden sich in vielen Gewürz- und Heilpflanzen, wie z.B. Basilikum, Beifuss, Bohnenkraut, Birkenblättern, Estragon, Fenchelsamen, Frauenmantel, Gewürznelken, Goldnessel, Kaffirlimettenblättern, Knoblauch, Lorbeerblättern, Majoran, Melisse, Oregano, Petersilie, Pfefferminze (Marokkanischer Minze, Grüner Minze), Rosmarin, Salbei, Schnittlauch, Sternanis und Thymian.
Ausserdem kommen sie in verschiedenen Früchten wie Clementinen, Limetten, Oliven, Orangen, Schwarzen Johannisbeeren, Schwarzen Holunderbeeren, schwarzem Pfeffer, Wacholderbeeren und Nüssen wie Pinienkernen, Hanfnüssen und Walnüssen vor.
Ätherische Öle bestehen als natürliche Extrakte von Pflanzen aus mehreren verschiedenen flüchtigen Substanzen u.a. Kohlenwassserstoffen, Alkoholen, Ketonen, Phenolen, Terpenen und Terpenoiden. Sie sind in Öl und Alkohol löslich sind. Ätherische Öle sind konzentrierte Stoffgemische von sekundären Pflanzenstoffen, die Haut, Augen und Schleimhäute reizen können.17
Rund 300 von tausenden ätherischen Ölen finden als Aromastoffe und Konservierungsmittel in der Pharma-, Lebensmittel- und Kosmetikindustrie Anwendung. Aufgrund ihrer antibakteriellen, antioxidativen und antimykotischen Wirkung gelten sie als alternatives Lebensmittelkonservierungsmittel, darunter Zimt, Nelke, Koriander, Ingwer, Lavandin, Menthol, Muskatnuss, Oregano, Rose, SalbeiundThymian.5,17
Ätherische Öle zeigen antikanzerogene, antioxidative, entzündungshemmende, antibakterielle und antiallergene Eigenschaften. Die primäre Aufnahme von ätherischen Ölen geht über die Haut, die orale Aufnahme oder die Inhalation. Bei der oralen Einnahme hängt die Bioverfügbarkeit von den physiologischen und chemischen Bedingungen im Magen-Darm-Trakt ab. In Pflanzen spielen sie eine wichtige Rolle für das Wachstum und die Entwicklung, in physiologischen Prozessen sowie Interaktionen mit ihrer Umwelt.5,17
Monoterpene und -terpenoide
In den verschiedenen Pflanzenteilen von Nadelbäumen, in Gemüse, Obst und Kräutern finden sich häufig Monoterpene und -terpenoide. Viele ätherische Öle zählen strukturell zu den Monoterpenen und -terpenoiden, wie etwa Pinen, Myrcen, Limonen, Linalool, Terpinen, Carvacrol, Carvon, Eugenol, Geraniol und Thymol. Sie locken in Pflanzen als Duftstoffe Bestäuberinsekten an oder wehren Frassfeinde ab. Als Aroma-, Duft- und natürliche Konservierungsstoffe setzt man sie vielen Lebensmitteln bei oder sie fungieren als natürliche Insektizide und Fungizide. Viele Monoterpe darunter Terpinen, Borneol und Citral zeigen antimikrobielle; Myrccene und Linalool antientzündliche; sowie Nerol, Terpinol und Alpha-Pinen antioxidative Wirkung.5,11
Limonen und Carvon sind gegenwärtig intensiv untersuchten Monoterpene mit antitumoralen Eigenschaften gegen Magen-, Brust- und Lungenkrebsbildung. Limonen ist Hauptbestandteil von Zitrusöl und Kümmelöl. Limonen kommt auch in zahlreichen Pflanzen vor, wie etwa in Baldrian, Basilikum, Bitterorangen, Dill, Fichte, Ginger, Hanf, Kardamom, Kiefer, Knoblauch, Koriander, Lorbeer, Minze, Muskatnuss, Petersilie, Rosmarin, Sellerie, Tanne und Wacholder.5
Sesquiterpene und -terpenoide
Diese Stoffgruppen kommen in Pflanzen hauptsächlich in ätherischen Ölen vor, wobei sie wichtige biologische Funktionen übernehmen, z.B. die Abscisinsäure (Birke, Ahorn, Moosen) als Phytohormon, Rishitin (Tomate, Kartoffel)als Phytoalexin, Farnesol (Sternanis)als Pheromon, Indol (Jasmin) als pflanzlicher Sexuallockstoff und Cnicin (Benediktenkraut) als Bitterstoff. Einzelne Vertreter sind z.B. Farnesol, Nerolidol (Neroliöl), Caryophyllen (Nelkenöl), Cedrol und Santalol. Wichtige Vertreter der stark bitter wirkenden Sesquiterpenlactone sind Germacranolide, Eudesmanolide, Guajanolide und Pseudoguajanolide, die etwa in Artischocke, Wermut, Schafgarbe, Enzianwurzel, Tausengüldenkraut, Löwenzahn sowieLiebstöckel vorkommen.17
Diterpene und -terpenoide
Zu ihnen gehören u.a. Forskolin, Ginkgolide und Retinal (in Vitamin A). Forskolin (Harfenstrauch) ist an einer Reihe von Funktionen im Körper beteiligt. Es trägt u.a. dazu bei, die Blutzirkulation zu verbessern und stärkt die Herzfunktionen. Die gesundheitlichen Wirkungen von Ginkgo beruhen vor allem auf dem Gehalt an Ginkgoliden; speziell das Ginkgolid-B erhöht die Blutzirkulation im Gehirn, es kann ausserdem vor Allergien schützen.4
Cafestol und Kahweol sind etwa natürliche Diterpene, die man aus Kaffeebohnen extrahiert und die hauptsächlich in ungefiltertem Kaffee in Form von Fettestern vorliegen. Einige Studien bestätigen, dass Kaffee-Diterpene, insbesondere Cafestol, den menschlichen Blutfett- und Low-Density-Lipoprotein-Cholesterolspiegel (LDL) effektiv erhöhen können. Dies stellt ein potenzielles Risiko für die Entstehung einiger kardiovaskulärer Erkrankungen dar. Andere Studien wiederum zeigen, dass der mässige Konsum von Kaffee (3 bis 5 Tassen/Tag) das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen reduziert.9 Studien sind oft dazu da, ein bestimmtes Nahrungsmittel häufiger verkaufen zu können. Ein bekanntes Beispiel in der Vergangenheit ist etwa die Werbung für Tabakprodukte, die die gesundheitlichen Risiken des Rauchens herunterspielte.
Triterpene und -terpenoide
Limonoide in Zitrusfrüchten und weitere Triterpene- und -terpenoide wirken antikanzerogen, antiviral, antibakteriell und fungizid. Ein bekanntes Triterpen ist Squalen, das als Vorläufer für die Produktion von Steroiden dient. Der Stoff ist ein Bestandteil von Pflanzen- und Fischölen und kommt u.a. in Oliven- und Weizenkeimöl vor. Squalen ist ein Antioxidans und hat ebenfalls antibakterielle, fungizide und antitumorale Fähigkeiten. Es dient als Vorläufer für die Entstehung von Steroiden.4
Steroide zählen zu den tetracyclischen Triterpene. Von den Steroiden leiten sich die Sterolebzw.Sterine wie z.B. die Cucurbitacine ab. Ein wichtiges Sterol ist z.B. das Cholesterol (Cholesterin), das als Baustein für Biomembranen wichtig ist. Cholesterin ist ein Zoosterol und stammt aus tierischen Quellen.4 Eine ähnliche chemische Strukur zeigen pflanzliche Sterole (Phytosterole), von denen bisher etwa 200 identifiziert sind. Einige bekannte Beispiele für Phytosterole (Phytosterine)sind Beta-Sitosterol (β-Sitosterin) in Canola,Pistazien, Pinienkerne, Mandeln, Soja und Avocado; Campesterol (Campesterin) in Shiitake und Morcheln sowie Stigmasterol (Stigmasterin)in Dunkler Schokolade,Leinöl, Erdnuss und Edamame.
Phytosterole kommen in Obst und Gemüsen eher in geringen Mengen vor und finden sich vor allem in Samen, Nüssen und Pflanzenölen. Margarine ist meist mit Phytosterolen angereichert. Phytosterole in Hypoxiswurzel (Hypoxis rooperi), Sägepalmenfrucht (Serenoa repens) und Brennnesselwurzel (Urtica dioica) finden als pflanzliche Drogen Anwendung.4,17,27 Phytosterole wie Beta-Sitosterol wirken bei täglicher Zufuhr cholesterinsenkend, indem sie die Resorption von Cholesterin im Dünndarm auf bis zu 15% senken. Weitere Wirkungen sind antibakterielle, antifungale, entzündungshemmende, antikongestive und tumorhemmende Eigenschaften.17
Phytosterole kommen bei Allergien, Asthma, Schuppenflechte, rheumatoider Arthritis, chronischem Erschöpfungssyndrom, Migräne und Menstruationsbeschwerden, bei Magen- und Zwölffingerdarmgeschwüren, neurologischen Störungen, Prostatabeschwerden, Verbesserung des Haarwuchses zum Einsatz. Sie vermindern zudem das Risiko für Herzinfarkt und Schlaganfall.27 Epidemiologische und experimentelle Studien weisen auf eine schützende Rolle von Beta-Sitosterolbei der Entwicklung einiger Krebsarten, u.a. bei Brust-, Darm- und Prostatakrebs hin. Beta-Sitosterol wirkt zudem anti-oxidativ und reduziert das Risiko von Arteriosklerose.11,17
Cucurbitacine sind Triterpenderivate, die sich von Lanosterol, einem Grundkörper der Sterole ableiten und gehäuft in Kürbisgewächsen vorkommen. Im Geschmack sind sie bitter und wirken auf Haut und Schleimhäute lokal reizend. Sie wirken zytotoxisch, kanzerostatisch, antimikrobiell, antifungal und antiparasitär. Weitere sekundäre Inhaltsstoffe mit triterpenoider Struktur sind: die Betulinsäure, die meist aus verscheidenen Birken (Betula)-Arten stammt und Boswelliasäuren, die im Indischen und Afrikanischen Weihrauch vorkommen und antiinflammatorisch wirken.17
Saponine sind eine weitere bekannte Gruppe der Triterpene mit schaumbildenden Eigenschaften. Die schaumbildende Fähigkeit von Saponinen entsteht durch die Kombination eines fettlöslichen Sapogenins und eines wasserlöslichen Zuckerteils. Saponine haben einen bitteren Geschmack. Saponine kommen u.a. als Dammarane, Tirucallaneund Oleanane vor. Aufgrund ihrer Fähigkeit, die Teilungsraten, DNA-Synthese und Wachstum von Tumorzellenarten im Dickdarm zu hemmen, senken sie das Risiko, an Dickdarmkrebs zu erkranken. Zudem wirken sie entzündungshemmend und cholesterinsenkend. Saponine der Ginsenoside(Ginseng) wirken immunmodulierend, schmerzlindernd und sedativ.10,11,17,27
Saponine kommen in vielen verschiedenen Pflanzenarten in nährstoffreichem Gewebe wie Wurzeln, Knollen, Blättern, Blüten und Samen vor. Sie finden sich in verschiedenen Hülsenfrüchten (Edamame, Erbsen, Erdnüssen, grünen Bohnen, Kichererbsen, Linsen, Luzerne, Mungbohnen, Saubohnen, Sojabohnen), Gemüse(Aubergine, Cassava bzw. Maniok, der Chinesischen Wasserkastanie, Fenchel, Jackfrucht, Kartoffel, Knoblauch, Marone, Spargel, Sternfrucht, Tomate), Getreide (Hafer) und Pseudogetreide (Amaranth, Quinoa).17
Aufgrund ihrer schäumenden Wirkung verwendet man Saponine auch in der Kosmetik- und Lebensmittelproduktion als Zusatzstoffe. Bei einigen Kräutern weist der Name auf die schaumbildenden Eigenschaften hin, wie etwa bei Seifenkraut, Seifenwurzel, Seifenrinde und Seifenbeere. Saponine kommen auch in diversen Heilpflanzen vor, wie Birkenblüten, Bockshornkleesamen, Borretsch, Epazote, Frauenmantel, Ginseng, Gundermann, Goldnessel, Knoblauchsrauke, Maronen, Melisse, Moringa, Rosmarin, Salbei, Spitzwegerich, Süssholz und Vogelmiere.17
Tetraterpene und -terpenoide
Carotinoidegehören zur Gruppe der Tetraterpene und sind eine sehr umfangreiche Stoffgruppe. Bisher sind etwa 750 Carotinoide identifiziert. Davon weisen etwa 50 eine Vitamin-A-Wirkung auf. Im menschlichen Organismus hat man mind. 18 verschiedene Carotinoide nachgewiesen. Carotinoide sind natürlich vorkommende, fettlösliche, gelbe, orange bis rote Farbstoffe.11
Sie bestehen aus den beiden Hauptgruppen Carotine (reine Kohlenwasserstoffe) und Xanthophylle (sauerstoffhaltige Derivate). Carotinoide kommen hauptsächlich in den photosynthetisch aktiven Geweben von Pflanzen und Algen vor und sind an Chromoplasten gebunden, welche die Färbung zahlreicher Blüten und Früchte bedingen. Die wichtigste Aufgabe der Carotinoide in der Pflanze besteht in der Absorption und Übertragung von Lichtenergie auf Chlorophyll. Carotinoide sind hochempfindlich gegen Einwirkung von Sauerstoff, oxidierenden Substanzen und Licht.4,11
Carotine verleihen Früchten und Gemüse ihre gelborange oder rote Farbe (α- und β-Carotin), während Xanthophylle (Astaxanthin, Beta-Cryptoxanthin) vor allem in gelben und dunkelgrünen Lebensmitteln vorkommen. Carotinoide wie β-Carotin (Beta-Carotin), Lycopin (Lycopen), Lutein,Zeaxanthin, β-Cryptoxanthin (Beta-Cryptoxanthin) und α-Carotin (Alpha-Carotin) kommen dabei am häufigsten vor. In höheren Konzentrationen findet sich β-Carotin in Karotten, Süsskartoffel und Spinat; Lycopin in Tomaten(getrocknet und roh), Guave, Wassermelone, Papaya und Grapefruit sowie in einigen Arzneidrogen wie Hagebutte, orangefarbenen Ringelblumen, Weidenröschen und Steinpilzen - und ist als Radikalfänger effektiver als andere Carotinoide. Lutein und Zeaxanthin kommen in grösseren Mengen in Goji-Beeren, Löwenzahn, Brennnessel, Kapuzinerkresse, Ringelblume, Grünkohl, Radicchio, Spinat, Mangold, Rotalgen und Gartenkresse vor.11
Die Konzentration der Carotinoide in den Pflanzen ist stark abhängig von Sorte, Jahreszeit, Reifegrad, Wachstums-, Ernte- und Lagerbedingungen, Zubereitungsart und variiert in den unterschiedlichen Teilen einer Pflanze. Die äusseren Blätter von Kohl enthalten über 100-mal mehr an Lutein und β-Carotin als die inneren. Carotinoide beeinflussen verschiedene Prozesse von Nahrungsaufnahme, Verteilung, Stoffwechsel und Ausscheidung im menschlichen Organismus. Epidemiologische Studien zeigen, dass α-Carotin, β-Carotin, Canthaxanthin, Lutein und Lycopin die Bildung von Krebszellen unterdrücken, also antikanzerogen wirken.4
Hohe Konzentrationen von Carotinoid im Blut senken das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Schädigungen der Netzhaut. Zudem schützen sie durch ihre Interaktion mit freien Radikalen vor Zellschäden, die zur Hautalterung beitragen, unterstützen die Immunabwehr und hemmen Arteriosklerose (lipidsenkend). β-Carotin verwandelt sich in den Zellen der Dünndarmwand in Vitamin A, welches für den Sehvorgang eine wichtige Rolle spielt. β-Carotin und die meisten anderen Carotinoide auf rein synthetischem Wege herstellen und sind als Farbstoffe in Lebensmitteln und pharmazeutischen Produkten zugelassen. Fucoxanthin hat nachweislich krebshemmende, blutdrucksenkende, entzündungshemmende, strahlenschützende und adipositashemmende Wirkungen.4,5,10,27
Die Gruppe der Alkaloide bildet mit ca. 12'000 beschriebenen Substanzen die zweitstärkste Gruppe pflanzlicher Sekundärstoffe. Alkaloide zeigen in therapeutischen Anwendungen antivirale, krebshemmende und schmerzlindernde Wirkungen. Eine Einteilung dieser grossen Stoffklasse in Untergruppen ist schwierig, die Hauptaspekte der Einteilung sind Biogenese, strukturelle Verwandtschaft und botanische Herkunft.17
Alkaloide sind stickstoffhaltige Derivate von Aminosäuren wie etwa Ornithin, Arginin, Lysin, Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan. Die meisten Alkaloide enthalten als Grundkörper einen oder mehr Stickstoff-Ringe. Es gibt jedoch auch eine Reihe nicht heterozyklischer Alkaloide, dazu zählen die Phenethylamin-Alkaloide, darunter Mescalin, Ephedrin, Tyramin und Adrenalin.38
Alkoloide mit heterozyklischen Verbindungen sind die Pyridin-Alkaloide, darunter Gentianin (Enziangewächse) und Arecolin (Betelnuss) und die Tropan-Alkaloide wie Nikotin,Anabasin, NicotellinundAnatallin (in der Tabakpflanze) und Kokain (Kokainstrauch) sowie Atropin (Tollkirsche). Pyrrolizidin-Alkaloide kommen in Huflattich und Beinwell vor, die in höheren Mengen schädigend auf Leber-, Lungen- und Nieren wirken. Die Indolalkaloide kommen im Mutterkorn - einem Schlauchpilz der Getreidearten befallen kann und giftig ist - vor.38
Cinchonin, Cinchonidin, Chinin und Chinidin stammen aus der Rinde der Cinchona-Pflanze und zählen zu den Chinolin-Alkaloiden. Isochinolinalkaloide (u.a. Morphin, Codein, Taxol, Penicillin, Salsolin) zeigen antivirale, antimykotische, antikanzerogene, antioxidative, krampflösende und enzymhemmende Wirkungen.38
Imidazolalkaloide wie Pilocarpin weisen ein breites biologisches und pharmazeutisches Potenzial auf. Die Indol-Alkaloide (Carbazole) umfassen verschiedene Gruppen, je nachdem ob sie terrestrischen oder marinen Ursprungs sind. Wichtige Purin-Alkaloide sind Koffein, Theophyllin und Theobromin. Koffein kommt in über 60 Pflanzen wie etwa Kaffee, Tee, Kakao und Guarana vor. Theobromin ist das wichtigste Alkaloid in Kaffee, Tee und Kakao bzw. Schokolade. Piperidine-Alkaloide (Pirin) sind etwa für den scharfen Geschmack von Pfeffer verantwortlich.
Zu den Alkaloiden, die nicht als Produkte des Aminosäure-Stoffwechsels hervorgehen und somit strukturell mit anderen Naturstoffen verwandt sind, zählen etwa die Steroid-Alkaloide, zu denen unter anderem das toxische Solanin (Kartoffel) gehört.
Viele Pflanzen, die Alkaloide beinhalten, sind giftig und haben einen bitteren Geschmack, der die Pflanzen vor Fressfeinden schützt. Die Kaffeepflanzen bilden Coffein hauptsächlich als Insektengift, um ihre Keimlinge vor Insektenfrass zu schützen, für den Menschen wirkt es stimulierend. Die medizinische Grundlagenforschung interessiert sich sehr für den molekularen Wirkungsmechanismus der Alkaloide, mit dem Ziel, neue Arzneistoffe zu entwickeln. Zu den Alkaloiden zählen viele Genussmittel, Halluzinogene, Sedativa und Stimulanzien, die primär auf bestimmte Funktionszentren des Zentralnervensystems wirken.
Alkaloidreiche Pflanzenfamilien sind Schmetterlingsblütler (Besenginster), Mohngewächse (Mohn, Schöllkraut) und Nachtschattengewächse (Tollkirsche, Stechapfel, Bilsenkraut). In der Phytotherapie werden Alkaloide als dosierbare Reinsubstanzen eingesetzt. Alkaloide wie Taxol (Pazifische Eibe), Vinblastin (Rosafarbene Catharanthe) und Colchizin (Herbstzeitlose) finden z.B. in der Krebstherapie Anwendung.
Hauptgruppe der Polyphenole
Die Gruppe der Polyphenole ist eine der bedeutendsten Naturstoffgruppen im Pflanzenreich. Phenole sind aromatische Verbindungen, die an einem aromatischen Ringsystem eine oder mehrere freie OH-Gruppen tragen. Sie kommen häufig vor, weisen eine hohe strukturelle Diversität und funktionelle Bedeutung auf. Aufgrund der grossen Zahl an Phenolen und ihrer sehr unterschiedlichen chemischen Konstitution lassen sich hier keine allgemeinen Aussagen über ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften festhalten. Phenole kommen in den Nahrungs- und Genussmitteln pflanzlicher Herkunft fast überall und oft in beachtlichen Konzentrationen als bioaktive Substanzen wie Farbstoffe, Geschmacksstoffe und Gerbstoffe vor. Diese schützen die Pflanzen vor Fressfeinden, locken Bestäuberinsekten an oder filtern UV-B-Strahlung.
Polyphenole wirken antioxidativ, unterstützen kognitive Funktionen, senken das Risiko für Herzkrankheiten sowie bestimmte Krebsarten. Durch die entzündungshemmenden Eigenschaften können Polyphenole ausserdem das Zusammenspiel zwischen Muskel- und Immunzellen modifizieren. Sie kommen in einer Vielzahl von Pflanzenarten vor.
Zu den Polyphenolen gehören u.a. die Phenolsäuren (wie etwa Kaffeesäure), die Flavonoide und die Phytoöstrogene.
Phenolsäuren
Phenolsäuren teilen sich in die Hydroxybenzoesäuren (4-Hydroxybenzoesäure, Syringasäure, p-Cumarsäure, Protocatechusäure, Gallussäure) und die Hydroxyzimtsäuren (Ferulasäure, Vanillinsäure, Kaffeesäure, Sinapinsäure). Studien zeigen, dass Phenolsäuren protektiv im Hinblick auf Krebs an Magen, Speiseröhre, Haut und Lunge wirken. Sie haben auch ein antimikrobielles und antioxidatives Potenzial, das man vor allem im Zusammenhang mit Fruchtsäften intensiv untersuchte.10
Flavonoide
Flavonoide kommen mit einer grossen Vielfalt an chemischen Strukturen in allen höheren Pflanzen vor.12
Diese Stoffe wirken antiallergisch, entzündungshemmend, antiviral, antimikrobiell, antioxidativ und antikanzerogen. Therapeutischen Nutzen bringen insbesondere flavonoidhaltige Arzneidrogen und einige Reinstoffe, die man als Venenmittel, Herz-Kreislauf-Mittel, Diuretika, Spasmolytika, Lebertherapeutika und bei Magen-Darm-Beschwerden einsetzt. Flavonoide sind in Beeren, Zitrusfrüchten, Tee und Kakao enthalten. Zwiebeln und Grünkohl sind besonders reich an Flavonolen. Bei den Getränken sind neben Säften vor allem Rotwein und schwarzer Tee flavonoidhaltig. Generell ist der Flavonoidgehalt in verarbeiteten Lebensmitteln durch Auswaschung der Substanzen nur etwa halb so hoch wie in frischen, unverarbeiteten Lebensmitteln.10
Flavonoide teilen sich in verschiedene Klassen wie Flavanone, Flavone, Flavanonole, Flavanone, Flavonole, Isoflavone und Anthocyane. Flavone und Flavonole kommen in Pflanzen in verschiedenen Varianten vor, unter anderem auch als Glykoside.10
Anthocyane sind wasserlösliche Pflanzenfarbstoffe, die im Zellsaft nahezu aller höheren Pflanzen vorkommen und Blüten, Blättern und Früchten eine intensive rote, violette oder blaue Färbung verleihen. Anthocyane besitzen entzündungshemmende Eigenschaften. Diese Wirkung beruht auf ihrer Fähigkeit, verschiedene biochemische Prozesse im Körper zu beeinflussen. Anthocyane kommen auch in Wurzeln vor. Reich an Anthocyanen ist etwa Beerenobst (wie die Açaí-Beere, Aronia, Kirschen, blaue Trauben, Heidelbeeren) sowie Rotkohl.10
Phytoöstrogene
Phytoöstrogene zählen chemisch zu den Polyphenolen und zerfallen in die drei Strukturklassen Isoflavone, Lignane und Coumestane. Isoflavone kommen in verschiedenen Hülsenfrüchten vor, besonders in Sojaprodukten. Lignane findet man besonders in Getreide und Leinsamen, Sesam, Sonnenblumen, Erdnüssen, öligen Früchten sowie verschiedenem Obst und Gemüse, wie Äpfeln, Birnen, Kirschen, Pfirsichen, Fenchel, Brokkoli, Zwiebeln und Knoblauch. Coumestane sind besonders in Gemüsekeimlingen wie Sojasprossen, Luzernen, in Klee- und Kohlarten enthalten.4,8,11
Phytoöstrogene schützen Pflanzen vor Schädigung durch UV-Strahlung. Sie beeinflussen das Wachstum und den Stresspegel von Pflanzen. Ausserdem bewirken sie einen Effekt der Fertilitätssenkung bei weidenden und fliegenden Fressfeinden. Im menschlichen Körper können Östrogene hormonelle Wirkung zeigen. Phytoöstrogene gelten als potenziell gesundheitsfördernd für uns Menschen. Sie sollen vor allem Wechseljahrsbeschwerden lindern, die Knochengesundheit verbessern, die Entstehung von Brust- und Prostatakrebs hemmen und schliesslich bei Frauen das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen senken.4,8
Sulfide sind schwefelhaltige Verbindungen in Zwiebel- und Lauchgewächsen - z.B. Alliin in Knoblauch, Zwiebeln, Schnittlauch, Schalotten, Lauch und Bärlauch - und in verschiedenen Kohlgewächsen. Durch enzymatische oder thermische Zersetzung der Hauptwirkstoffe entstehen dabei charakteristische Gerüche, wie etwa beim Knoblauch. Sulfide wirken antimikrobiell und protektiv gegen verschiedene Krebsarten wie Magenkrebs . Sulfide verbessern den Geschmack von Lebensmitteln und wirken positiv auf die Verdauung, das Immunsystem und die Blutfett- und Cholesterinbildung.11
Glucosinolate sind schwefelhaltig und tragen wesentlich zum typischen Geruch und Geschmack von Senf, Meerrettich, Kohlarten und anderen Vertretern der Kreuzblütler bei. Die eigentlichen Wirkstoffe stellen die enzymatischen Abbauprodukte Isothiocyanate, ThiocyanateundIndole dar. Untersuchungen an Tieren zeigten antitumorale Wirkungen gegen Magen-, Brust-, Leber- und Lungenkrebs. Ebenso beeinflussen sie die Metabolisierung von körpereigenen Östrogenen und schützen dadurch vor östrogenbezogenen Krebsarten wie Brust- und Endometriumkrebs. Glucosinolate sind zudem auch antimikrobiell wirksam, blutdruck- und cholesterinsenkend.
Hauptgruppe weitere stickstoffhaltige Verbindungen
Die strukturelle und chemische Verwandtschaft vieler stickstoffhaltiger sekundärer Pflanzenstoffe ist noch ungeklärt. Hierzu zählen auch eine Reihe nicht proteinogener Aminosäuren.
Erinnerung:
Trotz der komplexen Thematik gilt in der Praxis: Bevorzugen Sie eine abwechslungsreiche, pflanzenbasierte und saisonal orientierte Ernährungsweise mit möglichst unverarbeiteten Bio-Lebensmitteln. So profitieren Sie optimal von den vielfältigen positiven Effekten der sekundären Pflanzenstoffe. Da sich die sekundären Pflanzenstoffe oft in den Randschichten befinden, schälen Sie Gemüse und Obst mit Bedacht. Beachten Sie als VeganerIn oder auch als OmnivorIn den Beitrag Veganer essen oft ungesund. Vermeidbare Ernährungsfehler.
Viele unserer neu bearbeiteten Lebensmittelbeschreibungen liefern Ihnen gezielt Hinweise darauf, welche der genannten Stoffe am prominentesten in der besprochenen Zutat vertreten sind.
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