Polyphenole

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Polyphenole sind chemische Verbindungen aus der Stoffgruppe der Phenole beziehungsweise Hydroxyaromaten. Es gibt in der Literatur unterschiedliche Definitionen, welche Verbindungen den Polyphenolen zugeordnet werden können. Zumeist werden natürliche, in Pflanzen vorkommende Verbindungen, die mehr als einen Phenolring enthalten, den pflanzlichen Polyphenolen zugeordnet. Vereinzelt werden auch aromatische Verbindungen, die zwei oder mehr direkt an einen aromatischen Ring gebundene Hydroxygruppen enthalten als Polyphenole bezeichnet.

Natürliche Polyphenole kommen in Pflanzen als sekundäre Pflanzenstoffe vor. Sie stellen bioaktive Substanzen wie Farbstoffe, Geschmacksstoffe und Tannine dar und sollen die Pflanze vor Fraßfeinden (Prädatoren) schützen oder durch ihre Farbe Insekten zur Bestäubung anlocken. Manchen Pflanzen dienen Polyphenole aufgrund ihrer antioxidativen Wirkung und der Filterung energiereicher UV-B-Strahlung auch als Schutz für den Photosynthese-Apparat. Weiterhin sind Polyphenole Grundbausteine wichtiger Biopolymere wie Lignin und Suberin.

Zu den Polyphenolen zählen zahlreiche unterschiedliche Pflanzenstoffe, beispielsweise die Farbstoffe der Flavonoide und Anthocyane, Procyanidine, Benzoesäurederivate (z. B. die Hydroxybenzoesäuren wie Vanillinsäure, die Trihydroxybenzoesäuren wie Gallussäure und die Dihydroxybenzoesäuren wie Protocatechusäure), Zimtsäurederivate (die Hydroxyzimtsäuren wie Kaffeesäure und p-Cumarsäure) und Stilbenderivate (etwa Resveratrol). Insgesamt sind über 8000 verschiedene polyphenolische Verbindungen in Pflanzen identifiziert; ihre gemeinsame Vorstufe ist Phenylalanin bzw. dessen Vorläufer Shikimisäure.

Aus Pflanzen gewonnenes Polyphenol, Gerbsäure, gebildet durch Veresterung von zehn Äquivalenten der aus Phenylpropanoiden gewonnenen Gallussäure mit einem Monosaccharid (Glucose) aus dem Primärstoffwechsel

Polyphenole (/ˌpɒliˈfnl, -nɒl/) sind eine große Familie natürlich vorkommender organischer Verbindungen, die durch eine Vielzahl von Phenoleinheiten gekennzeichnet sind. Sie sind in Pflanzen reichlich vorhanden und strukturell vielfältig. Zu den Polyphenolen gehören Flavonoide, Gerbsäure und Ellagitannin, von denen einige in der Vergangenheit als Farbstoffe und zum Gerben von Kleidungsstücken verwendet wurden.

Curcumin, ein leuchtend gelber Bestandteil von Kurkuma (Curcuma longa), ist ein gut untersuchtes Polyphenol.

Etymologie

Der Name leitet sich vom altgriechischen Wort πολύς (polus, d.h. "viel, viel") und dem Wort Phenol ab, das sich auf eine chemische Struktur bezieht, die durch Anhängen einer Hydroxylgruppe (-OH) an einen aromatischen Benzolring (Phenyl) gebildet wird, wie sie in Alkoholen vorkommt (daher die Endung -ol). Der Begriff Polyphenol wird mindestens seit 1894 verwendet.

Definition

Ellagsäure, ein Polyphenol.
Himbeer-Ellagitannin, ein Tannin, das aus 14 Gallussäureeinheiten um einen Kern aus drei Glukoseeinheiten besteht, wobei zwei Gallussäuren einfache Ester sind und die restlichen 12 in 6 ellaginsäureartigen Einheiten auftreten. Es liegen Ester-, Ether- und Biarylbindungen vor (siehe unten).

Der Begriff Polyphenol ist nicht genau definiert, aber es besteht allgemein Einigkeit darüber, dass es sich um natürliche Produkte "mit einer Polyphenolstruktur (d. h. mehrere Hydroxylgruppen an aromatischen Ringen)" handelt, die vier Hauptklassen umfassen: "Phenolsäuren, Flavonoide, Stilbene und Lignane".

  • Zu den Flavonoiden gehören Flavone, Flavonole, Flavanole, Flavanone, Isoflavone, Proanthocyanidine und Anthocyanine. Besonders häufig in Lebensmitteln vorkommende Flavanoide sind Catechin (Tee, Früchte), Hesperetin (Zitrusfrüchte), Cyanidin (rote Früchte und Beeren), Daidzein (Sojabohnen), Proanthocyanidine (Äpfel, Trauben, Kakao) und Quercetin (Zwiebel, Tee, Äpfel).
  • Zu den Phenolsäuren gehören Kaffeesäure
  • Lignane sind Polyphenole, die sich von Phenylalanin ableiten und in Leinsamen und anderen Getreidesorten vorkommen.

WBSSH-Definition

Die White-Bate-Smith-Swain-Haslam (WBSSH)-Definition charakterisiert die strukturellen Merkmale, die den in der Gerberei verwendeten Pflanzenphenolen (d. h. den Tanninen) gemeinsam sind.

In Bezug auf die Eigenschaften beschreibt die WBSSH die Polyphenole wie folgt:

  • im Allgemeinen mäßig wasserlösliche Verbindungen
  • mit einem Molekulargewicht von 500-4000 Da
  • mit >12 phenolischen Hydroxylgruppen
  • mit 5-7 aromatischen Ringen pro 1000 Da

Was die Strukturen betrifft, so kennt der WBSSH zwei Strukturfamilien, die diese Eigenschaften aufweisen:

  • Proanthocyanidine und ihre Derivate
  • Galloyl- und Hexahydroxydiphenoyl-Ester und ihre Derivate

Quideau-Definition

Nach Stéphane Quideau bezieht sich der Begriff "Polyphenol" auf Verbindungen, die aus dem Shikimat-/Phenylpropanoid- und/oder dem Polyketidweg stammen, mehr als eine phenolische Einheit aufweisen und keine Stickstofffunktionen besitzen.

Ellagsäure, ein Molekül, das den Kern von natürlich vorkommenden phenolischen Verbindungen unterschiedlicher Größe bildet, ist selbst kein Polyphenol nach der WBSSH-Definition, wohl aber nach der Quideau-Definition. Das Ellagitannin der Himbeere hingegen erfüllt mit seinen 14 Gallussäureeinheiten (die meisten davon in ellagsäureartigen Komponenten) und mehr als 40 phenolischen Hydroxylgruppen die Kriterien beider Definitionen für ein Polyphenol. Weitere Beispiele für Verbindungen, die sowohl unter die WBSSH- als auch unter die Quideau-Definition fallen, sind das unten abgebildete Theaflavin-3-Gallat aus schwarzem Tee und das hydrolysierbare Tannin, die Gerbsäure.

Theaflavin-3-gallat, ein pflanzliches Polyphenol, ist ein Ester aus Gallussäure und einem Theaflavinkern. Es enthält 9 phenolische Hydroxylgruppen und zwei phenolische Etherbindungen.

Chemie

Polyphenole sind gegenüber Oxidation reaktive Spezies, weshalb sie in vitro als Antioxidantien bezeichnet werden.

Strukturelle Chemie

Polyphenole sind häufig größere Moleküle (Makromoleküle). Ihre obere Molekulargewichtsgrenze liegt bei etwa 800 Dalton, was ihnen die Möglichkeit gibt, schnell durch Zellmembranen zu diffundieren, so dass sie intrazelluläre Wirkorte erreichen können oder als Pigmente verbleiben, wenn die Zelle altert. Daher werden viele größere Polyphenole in-situ aus kleineren Polyphenolen zu nicht hydrolysierbaren Tanninen biosynthetisiert und bleiben in der Pflanzenmatrix unentdeckt. Die meisten Polyphenole enthalten sich wiederholende phenolische Einheiten aus Brenzcatechin, Resorcin, Pyrogallol und Phloroglucinol, die durch Ester (hydrolysierbare Tannine) oder stabilere C-C-Bindungen (nicht hydrolysierbare kondensierte Tannine) verbunden sind. Proanthocyanidine sind meist polymere Einheiten aus Catechin und Epicatechin.

Ein Beispiel für die C-Glucosid-Substruktur von Polyphenolen ist das Phenol-Saccharid-Konjugat Puerarin, ein pflanzliches Naturprodukt mit mittlerem Molekulargewicht. Die Bindung des Phenols an das Saccharid erfolgt über eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung. Das Isoflavon und sein 10-atomiges Benzopyran-"verschmolzenes Ringsystem", das hier ebenfalls ein Strukturmerkmal darstellt, ist in Polyphenolen weit verbreitet.

Polyphenole haben oft funktionelle Gruppen, die über Hydroxylgruppen hinausgehen. Ether-Ester-Bindungen sind häufig, ebenso wie Carbonsäuren.

Ein Beispiel für ein synthetisch hergestelltes kleines Ellagitannin ist Tellimagrandin II, das biosynthetisch und manchmal auch synthetisch durch oxidative Verknüpfung zweier Galloylreste von 1,2,3,4,6-Pentagalloyl-Glucose entsteht

Analytische Chemie

Die Analyseverfahren entsprechen denen der Phytochemie: Extraktion, Isolierung, Strukturaufklärung und Quantifizierung.

Extraktion

Die Extraktion von Polyphenolen kann mit einem Lösungsmittel wie Wasser, heißem Wasser, Methanol, Methanol/Ameisensäure, Methanol/Wasser/Essig oder Ameisensäure durchgeführt werden. Es kann auch eine Flüssig-Flüssig-Extraktion oder eine Gegenstromchromatographie durchgeführt werden. Die Festphasenextraktion kann auch mit C18-Sorptionsmittelkartuschen durchgeführt werden. Weitere Techniken sind die Ultraschallextraktion, die Extraktion unter Rückfluss von Wärme, die mikrowellenunterstützte Extraktion, die Extraktion mit kritischem Kohlendioxid, die Flüssigextraktion unter hohem Druck oder die Verwendung von Ethanol in einem Tauchextraktor. Die Extraktionsbedingungen (Temperatur, Extraktionszeit, Verhältnis von Lösungsmittel zu Rohmaterial, Lösungsmittel und Konzentrationen) müssen optimiert werden.

Hohe Polyphenolgehalte, die hauptsächlich in den Fruchtschalen und -kernen vorkommen, spiegeln möglicherweise nur den gemessenen Gehalt an extrahierbaren Polyphenolen (EPP) einer Frucht wider, die auch nicht extrahierbare Polyphenole enthalten kann. Schwarzer Tee enthält große Mengen an Polyphenolen, die bis zu 20 % seines Gewichts ausmachen.

Die Aufkonzentrierung kann durch Ultrafiltration erfolgen. Die Aufreinigung kann durch präparative Chromatographie erfolgen.

Analysetechniken

Umkehrphasen-HPLC-Diagramm der Trennung der phenolischen Verbindungen. Kleinere natürliche Phenole bilden einzelne Peaks, während die Tannine einen Buckel bilden.

Phosphomolybdänsäure wird als Reagenz zum Färben von Phenolen in der Dünnschichtchromatographie verwendet. Polyphenole können durch Spektroskopie, insbesondere im ultravioletten Bereich, durch Fraktionierung oder Papierchromatographie untersucht werden. Sie können auch durch chemische Charakterisierung analysiert werden.

Zu den instrumentellen chemischen Analysen gehört die Trennung durch Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) und insbesondere durch Umkehrphasenflüssigkeitschromatographie (RPLC), die mit der Massenspektrometrie gekoppelt werden kann. Gereinigte Verbindungen können mit Hilfe der kernmagnetischen Resonanz identifiziert werden.

Mikroskopische Analyse

Das DMACA-Reagenz ist ein für Polyphenole spezifischer histologischer Farbstoff, der bei mikroskopischen Analysen verwendet wird. Die Autofluoreszenz von Polyphenolen kann ebenfalls genutzt werden, insbesondere zur Lokalisierung von Lignin und Suberin. Wenn die Fluoreszenz der Moleküle selbst für die Visualisierung durch die Lichtmikroskopie nicht ausreicht, wird zumindest in der Pflanzenkunde traditionell DPBA (Diphenylborsäure-2-aminoethylester, auch Naturstoff-Reagenz A genannt) zur Verstärkung des Fluoreszenzsignals verwendet.

Quantifizierung

Der Polyphenolgehalt kann in vitro durch volumetrische Titration quantifiziert werden. Ein Oxidationsmittel, Permanganat, wird verwendet, um bekannte Konzentrationen einer Tannin-Standardlösung zu oxidieren, wodurch eine Standardkurve entsteht. Der Tanningehalt der unbekannten Probe wird dann als Äquivalent des entsprechenden hydrolysierbaren oder kondensierten Tannins ausgedrückt.

Einige Methoden zur Quantifizierung des Gesamtpolyphenolgehalts in vitro beruhen auf kolorimetrischen Messungen. Einige Tests sind relativ spezifisch für Polyphenole (z. B. der Porter's Assay). Die Gesamtphenole (oder die antioxidative Wirkung) können mit der Folin-Ciocalteu-Reaktion gemessen werden. Die Ergebnisse werden in der Regel als Gallussäureäquivalente ausgedrückt. Polyphenole werden nur selten mit Hilfe von Antikörpertechnologien bewertet.

Andere Tests messen die antioxidative Kapazität einer Fraktion. Einige verwenden das ABTS-Radikalkation, das gegenüber den meisten Antioxidantien, einschließlich Phenolen, Thiolen und Vitamin C, reaktiv ist. Während dieser Reaktion wird das blaue ABTS-Radikalkation in seine farblose neutrale Form zurückverwandelt. Die Reaktion kann spektrophotometrisch überwacht werden. Dieser Test wird oft als Trolox-Äquivalent-Antioxidationsmittel-Kapazität (TEAC) bezeichnet. Die Reaktivität der verschiedenen getesteten Antioxidantien wird mit der von Trolox, einem Vitamin-E-Analogon, verglichen.

Andere Tests zur Bestimmung der antioxidativen Kapazität, bei denen Trolox als Standard verwendet wird, sind der Diphenylpicrylhydrazyl-Test (DPPH), der Test zur Absorption von Sauerstoffradikalen (ORAC), der FRAP-Test oder die Hemmung der durch Kupfer katalysierten In-vitro-Oxidation von menschlichem Low-Density-Lipoprotein.

Neue Methoden, einschließlich des Einsatzes von Biosensoren, können dazu beitragen, den Gehalt an Polyphenolen in Lebensmitteln zu überwachen.

Die Quantifizierungsergebnisse, die mit Hilfe der Diodenarray-Detektor-gekoppelten HPLC erzielt werden, werden im Allgemeinen eher als relative denn als absolute Werte angegeben, da nicht für alle Polyphenolmoleküle kommerziell verfügbare Standards vorhanden sind.

Industrielle Anwendungen

Einige Polyphenole werden traditionell als Farbstoffe verwendet. Auf dem indischen Subkontinent wird beispielsweise die Schale des Granatapfels, die reich an Tanninen und anderen Polyphenolen ist, oder ihr Saft zum Färben von nicht synthetischen Stoffen verwendet.

Polyphenole, insbesondere Tannine, wurden traditionell zum Gerben von Leder verwendet und dienen heute auch als Ausgangsstoffe in der grünen Chemie, insbesondere zur Herstellung von Kunststoffen oder Harzen durch Polymerisation mit oder ohne Verwendung von Formaldehyd oder Klebstoffen für Spanplatten. Im Allgemeinen geht es darum, pflanzliche Rückstände aus Trauben-, Oliven- (so genannte Trester) oder Pekannussschalen zu verwerten, die nach der Verarbeitung übrig bleiben.

Pyrogallol und Brenzkatechin gehören zu den ältesten fotografischen Entwicklern.

Biochemie

Es wird angenommen, dass Polyphenole verschiedene Funktionen in der Ökologie der Pflanzen spielen. Zu diesen Funktionen gehören:

  • Freisetzung und Unterdrückung von Wachstumshormonen wie Auxin.
  • UV-Schutz zum Schutz vor ionisierender Strahlung und zur Farbgebung (Pflanzenpigmente).
  • Abschreckung von Pflanzenfressern (sensorische Eigenschaften).
  • Vorbeugung gegen mikrobielle Infektionen (Phytoalexine).
  • Signalmoleküle bei der Reifung und anderen Wachstumsprozessen.

Vorkommen in der Natur

Die am häufigsten vorkommenden Polyphenole sind die kondensierten Tannine, die in praktisch allen Pflanzenfamilien vorkommen. Größere Polyphenole sind häufig im Blattgewebe, in der Epidermis, in Rindenschichten, Blüten und Früchten konzentriert, spielen aber auch eine wichtige Rolle bei der Zersetzung von Waldstreu und in den Nährstoffkreisläufen der Waldökologie. Die absoluten Konzentrationen von Gesamtphenolen in Pflanzengeweben sind je nach Literaturquelle, Art der Polyphenole und Analyse sehr unterschiedlich; sie liegen im Bereich von 1-25 % der gesamten natürlichen Phenole und Polyphenole, berechnet auf die grüne Blatttrockenmasse.

Der hohe Gehalt an Polyphenolen in einigen Hölzern kann deren natürliche Konservierung gegen Fäulnis erklären.

Flachs und Myriophyllum spicatum (eine untergetauchte Wasserpflanze) scheiden Polyphenole aus, die an allelopathischen Wechselwirkungen beteiligt sind.

Polyphenole finden sich auch in Tieren. Bei Gliederfüßern wie Insekten und Krustentieren spielen Polyphenole eine Rolle bei der Verhärtung der Epikutikula (Sklerotisierung). Die Härtung der Cuticula ist auf das Vorhandensein einer Polyphenoloxidase zurückzuführen. Bei Krebstieren gibt es eine zweite Oxidase-Aktivität, die zur Pigmentierung der Kutikula führt. In der Kutikula von Spinnentieren findet offenbar keine Polyphenolgerbung statt.

Biosynthese und Stoffwechsel

Polyphenole enthalten kleinere Teile und Bausteine von einfacheren natürlichen Phenolen, die aus dem Phenylpropanoidweg für die Phenolsäuren oder dem Shikimisäureweg für die Gallotannine und Analoga stammen. Flavonoide und Kaffeesäurederivate werden aus Phenylalanin und Malonyl-CoA biosynthetisiert. Komplexe Gallotannine entstehen durch die In-vitro-Oxidation von 1,2,3,4,6-Pentagalloylglucose oder durch Dimerisierungsprozesse, die zu hydrolysierbaren Tanninen führen. Für Anthocyanidine, Vorläufer der Biosynthese kondensierter Tannine, sind Dihydroflavonol-Reduktase und Leucoanthocyanidin-Reduktase (LAR) entscheidende Enzyme mit anschließender Anlagerung von Catechin- und Epicatechin-Anteilen für größere, nicht hydrolysierbare Tannine.

Die glykosylierte Form entsteht durch die Aktivität der Glucosyltransferase und erhöht die Löslichkeit der Polyphenole.

Polyphenoloxidase (PPO) ist ein Enzym, das die Oxidation von o-Diphenolen zur Bildung von o-Chinonen katalysiert. Die rasche Polymerisation der o-Chinone zu schwarzen, braunen oder roten polyphenolischen Pigmenten ist die Ursache für die Bräunung der Früchte. Bei Insekten ist PPO an der Aushärtung der Kutikula beteiligt.

Vorkommen in Lebensmitteln

Polyphenole machen bei vielen Früchten bis zu 0,2-0,3 % des Frischgewichts aus. Der Verzehr von Wein, Schokolade, Hülsenfrüchten oder Tee kann ebenfalls zu einer Aufnahme von etwa einem Gramm pro Tag beitragen. Laut einem Bericht von 2005 über Polyphenole:

Die wichtigsten Nahrungsquellen sind Rohstoffe, die in großen Mengen konsumiert werden, wie Obst und Gemüse, grüner Tee, schwarzer Tee, Rotwein, Kaffee, Schokolade, Oliven und natives Olivenöl extra. Auch Kräuter und Gewürze, Nüsse und Algen sind potenziell wichtige Quellen für bestimmte Polyphenole. Einige Polyphenole sind spezifisch für bestimmte Lebensmittel (Flavanone in Zitrusfrüchten, Isoflavone in Soja, Phloridzin in Äpfeln), während andere, wie Quercetin, in allen pflanzlichen Produkten wie Obst, Gemüse, Getreide, Hülsenfrüchten, Tee und Wein vorkommen.

Einige Polyphenole gelten als Antinährstoffe, d. h. als Verbindungen, die die Aufnahme essenzieller Nährstoffe behindern, insbesondere Eisen und andere Metallionen, die sich an Verdauungsenzyme und andere Proteine binden können, insbesondere bei Wiederkäuern.

Bei einem Vergleich der Garmethoden wurde festgestellt, dass der Gehalt an Phenolen und Carotinoiden in Gemüse beim Dämpfen besser erhalten bleibt als beim Braten. Polyphenole in Wein, Bier und verschiedenen alkoholfreien Saftgetränken können mit Hilfe von Schönungsmitteln entfernt werden, d. h. mit Stoffen, die in der Regel am Ende des Brauprozesses oder kurz davor hinzugefügt werden.

Adstringenz

Bei Lebensmitteln und Getränken ist die Ursache der Adstringenz nicht vollständig geklärt, aber sie wird chemisch als die Fähigkeit einer Substanz gemessen, Proteine auszufällen.

In einer 2005 veröffentlichten Übersichtsarbeit wurde festgestellt, dass die Adstringenz zunimmt und die Bitterkeit abnimmt, je höher der mittlere Polymerisationsgrad ist. Für wasserlösliche Polyphenole wurden Molekulargewichte zwischen 500 und 3000 als erforderlich für die Proteinausfällung angegeben. Kleinere Moleküle können jedoch immer noch adstringierend wirken, wahrscheinlich aufgrund der Bildung von nicht ausgefällten Komplexen mit Proteinen oder der Vernetzung von Proteinen mit einfachen Phenolen, die 1,2-Dihydroxy- oder 1,2,3-Trihydroxygruppen aufweisen. Flavonoidkonfigurationen können auch zu erheblichen Unterschieden in den sensorischen Eigenschaften führen, z. B. ist Epicatechin bitterer und adstringierender als sein chirales Isomer Catechin. Hydroxyzimtsäuren hingegen haben keine adstringierenden Eigenschaften, sind aber bitter.

Mögliche gesundheitliche Auswirkungen

Bei den Polyphenolen handelt es sich um eine große und vielfältige Gruppe von Verbindungen, so dass es schwierig ist, ihre biologischen Wirkungen zu bestimmen. Den Polyphenolen in Lebensmitteln, verschiedenen Polyphenolklassen und einzelnen Verbindungen werden gesundheitliche Wirkungen zugeschrieben, aber die bis 2014 durchgeführten Studien stammten größtenteils aus kleinen, kurzfristigen klinischen Versuchen und reichten daher nicht aus, um eine Wirkung beim Menschen nachzuweisen. Die Bioverfügbarkeit von Polyphenolen ist gering und ihre Ausscheidung in Form von Metaboliten erfolgt schnell, zwei Schicksale, die vom Metaboliten und davon abhängen, ob das Polyphenol glykosyliert (an ein Zuckermolekül gebunden) wurde. Sie werden sowohl bei der Aufnahme aus dem Darmtrakt als auch durch das Darmmikrobiom umfassend metabolisiert.

In den USA hat die Food and Drug Administration Leitlinien für Hersteller herausgegeben, wonach Polyphenole auf Lebensmitteletiketten nicht als antioxidative Nährstoffe angegeben werden dürfen, es sei denn, es liegen physiologische Beweise vor, die eine solche Einstufung belegen, und es wurde ein Referenzwert für die Nahrungsaufnahme (Dietary Reference Intake) festgelegt, der für Polyphenole nicht festgelegt wurde.

2014 genehmigte die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit zwei gesundheitsbezogene Angaben für Polyphenole: Flavan-3-ole in Kakao (200 mg pro Tag), die zu einer normalen Funktion des Gefäßendothels beitragen, und Polyphenole aus Olivenöl (5 mg Hydroxytyrosol und seine Derivate (z. B. Oleuropein-Komplex und Tyrosol) pro Tag), die zum Schutz der Blutfette vor oxidativen Schäden beitragen.

Herkunft

Pflanzen mit hohem Polyphenolgehalt sind beispielsweise die Apfelbeeren, die Echte Walnuss, die Blätter und Trauben der Weinreben, die Schale und das Fruchtfleisch der Mangostanfrucht (Garcinia mangostana), der Saft des Granatapfels (Punica granatum), der unter anderem Punicalagin, Ellagsäure und Gallussäure enthält, Ginkgo, Tee, Zistrosen und die Samen von Perilla (Perilla frutescens, auch „Schwarznessel“ oder irreführend „Wilder Sesam“ genannt). Allgemein weisen viele Kräuter einen vergleichsweise hohen Polyphenolgehalt auf, wie zum Beispiel Pfefferminze, Oregano und Salbei. Auch einige als Superfood bezeichnete Lebensmittel, darunter u. a. Kakaopulver, die Aronia-Beere sowie die Heidelbeere, besitzen einen hohen Polyphenolgehalt. Polyphenole sind auch in Gehölzen zu finden; in Oliven sind insbesondere Hydroxytyrosol enthalten und Flavonoide werden aus der Rinde von Pinien und aus Lärchenholz für den Einsatz in der Medizin extrahiert.

Verschiedene Polyphenole lösen unterschiedliche Geschmacksempfinden im Mund aus. Bereits geringe Mengen einiger Polyphenole können ein Lebensmittel für den Menschen bitter schmecken lassen.

Wirkung

Polyphenole helfen, wenn sie im Rahmen einer pflanzenbasierten Ernährung konsumiert werden, dabei den Blutdruck zu senken. Somit wirken sie sich positiv auf die Gefäßgesundheit aus. Viele Polyphenole gelten als gesundheitsfördernd. Einige Polyphenole wirken wie andere Antioxidantien unter anderem entzündungshemmend und krebsvorbeugend. Im Rahmen verschiedener Studien mit Granatapfel-Polyphenolen wurde ein gehemmtes Wachstum von Krebszellen in der Brustdrüse, Lunge, Haut, dem Darm und der Prostata beobachtet. Ein ähnlicher Nachweis gelang für den über das Vegetationswasser von Oliven gewonnenen Phytokomplex (Verbascosid, Tyrosol, Chlorogensäure, Oleuropein Aglykon), der durch die Wasserlöslichkeit der Polyphenole etwa 20 mal höher ist als der im Olivenöl enthaltene.

Flavonoide und Anthocyane schützen Körperzellen vor freien Radikalen und verlangsamen die Zelloxidation. Sie vermindern die Fettablagerungen (Plaques) in den Blutgefäßen und beugen damit der Arteriosklerose vor. So reduzierte sich die Dicke der inneren Gefäßwand der Arteria carotis und ihren Aufzweigungen, bei Patienten mit Arteriosklerose nach einjährigem Verzehr von Granatapfelsaft um bis zu 30 %, während sie in der Kontrollgruppe um bis zu 9 % zunahm.

Andere Polyphenole wie das aus der Lärche gewonnene Taxifolin wurden vielfach zur Behandlung von Hirninfarkt (ischämischer Schlaganfall) und seinen Folgeerscheinungen, zerebraler Thrombose, koronarer Herzkrankheit und Angina Pectoris eingesetzt.

Eine In-vivo-Studie mit weiblichen Mäusen, die spontanen Haarausfall auf dem Kopf, Nacken und Rücken entwickelt hatten, ergab, dass bei 33 % der Mäuse aus Gruppe A, die Polyphenol-Extrakt aus grünem Tee mit ihrem Trinkwasser erhalten hatten, ein signifikantes Nachwachsen der Haare während der sechs Monate dauernden Behandlung beobachtet wurde. Kein Haarwuchs war unter den Mäusen der Kontrollgruppe B, die nur Wasser erhielten, zu beobachten.

Polyphenole aus Weintrauben hemmen die Bakterienart Streptococcus mutans, die zum Aufbau von Zahnbelägen (Plaque) und sogenannten Biofilmen auf den Zähnen beiträgt. Durch ihre bakterizide Wirkung hemmen Polyphenole die schädlichen Auswirkungen der Bakterien und wirken so auch vorbeugend gegen Zahnkaries.

Gleichzeitig können sich Polyphenole aus pflanzlicher Nahrung an Verdauungsenzyme binden und so die Nährstoffaufnahme im Darm vermindern. Beim gesunden Menschen verhindern die im Speichel enthaltenen prolinreichen Proteine diese Wirkung, indem sie einen im Verdauungstrakt stabilen Komplex mit den Polyphenolen bilden.

Eine 2013 veröffentlichte systematische Übersichtsarbeit liefert Hinweise darauf, dass Isoflavone einen präventiven Effekt auf die Knochengesundheit haben. So konnte die Knochenmineraldichte bei Frauen durch eine Isoflavonsupplementation signifikant um 54 % gesteigert werden.

Die Polyphenole aus Tee und Kakao können durch den Zusatz von Milch in ihren Wirkungen behindert werden, weil das Kasein der Milch ebenfalls prolinreich ist.

Polyphenole lassen sich mit Eisen(III)-Chlorid-Lösungen nachweisen. Sie reagieren mit Eisen(III)-Ionen zu grün bis blau gefärbten Komplexverbindungen.

Toxikologie

Viele Polyphenole besitzen in geringer Dosis, so wie sie in Pflanzen vorkommen, positive biologische Eigenschaften, können allerdings bei In-vitro-Untersuchungen und in hoher Dosierung auch toxische Wirkungen zeigen. Werden sie hochdosiert oder langdauernd angewendet, sind solche Wirkungen auch im Organismus möglich, weshalb solche Dosierungen und/oder Daueranwendungen eher unüblich sind. Apigenin, Quercetin, Taxifolin und Kaempferol beispielsweise wirken cytostatisch, weshalb sie und einige andere Polyphenole, z. B. Brenzcatechin, Genistein und Gossypol, als gesundheitsschädlich eingestuft sind, Quercetin sogar als giftig. Polyphenole werden im menschlichen Körper meist nicht unverändert resorbiert und zeigen daher abhängig von der chemischen Struktur recht unterschiedliches pharmakokinetisches Verhalten, weshalb Ergebnisse von In-vitro-Experimenten mit Polyphenolen alles in allem nur eingeschränkt auf den Menschen übertragbar sind. Zudem wird ihre Wirkung noch durch den sog. Matrixeffekt anderer sekundärer Pflanzenstoffe moduliert. Für Quercetin beispielsweise ist eine mutagene Wirkung nachgewiesen, liegt es dagegen in einer Pflanzen-Matrix vor, die andere Polyphenole wie etwa Gerbstoffe enthält, überwiegt insgesamt eine antimutagene Wirkung des Pflanzenextraktes.

Literatur und weiterführende Quellen

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