Bei der Zerstörung von Pflanzengewebe, sei es durch Verletzungen oder Angriffe von Fressfeinden, beginnen enzymatische Reaktionen, die eine Vielzahl von Molekülen produzieren, welche den Geruch und Geschmack der Pflanze maßgeblich beeinflussen. Ein besonders herausragendes Molekül ist (Z)-Hex-3-enal, ein C6-Aldehyd, das bei der enzymatischen Zersetzung von Linolensäure und Linolsäure durch die Lipoxygenase-Enzyme entsteht. Dieses Molekül trägt entscheidend zum charakteristischen Tomatengeruch bei, da es mit einem extrem niedrigen Geruchsschwellenwert verbunden ist. Das bedeutet, dass bereits kleine Mengen dieses Moleküls einen starken Geruch hervorrufen können. Daneben sind auch andere Moleküle wie 2-Methylbutanal, 3-Methylbutanal und β-Ionon wichtige Komponenten des Tomatengeruchs.

Das Molekül (Z)-Hex-3-enal ist sehr reaktionsfreudig und kann leicht in andere C6-Verbindungen umgewandelt werden, darunter (Z)-Hex-3-enol und (E)-2-Hexenal. Diese Moleküle sind ebenso wichtige Geruchskomponenten und tragen zur Komplexität des Tomatengeruchs bei. Besonders interessant ist, dass die Reifung von Tomaten zusätzliche Moleküle produziert, die durch den enzymatischen Abbau von Aminosäuren wie Leucin, Isoleucin und Phenylalanin entstehen. Zu den Produkten dieser Reaktionen gehören unter anderem 2- und 3-Methylbutanal sowie Methylsalicylat, das in vielen Pflanzen als Signalstoff dient.

Ein weiterer entscheidender Faktor, der den Geschmack und Geruch von Tomaten beeinflusst, ist die Oxidation von Carotinoiden wie β-Carotin. Durch oxidative Spaltung entstehen Moleküle wie β-Ionon und β-Damascenon, die einen starken Einfluss auf das Aroma der Tomate haben. Auch wenn diese Moleküle in vergleichsweise geringen Mengen vorhanden sind, haben sie aufgrund ihrer niedrigen Geruchsschwellenwerte einen überproportionalen Einfluss auf das Gesamtaroma.

Die Züchtung von Tomaten hat sich im Laufe der Jahrhunderte stark verändert. Ursprünglich waren Tomaten viel kleiner und unansehnlicher als die großen, runden Früchte, die heute auf unseren Märkten zu finden sind. Züchter haben durch gezielte Selektion von Merkmalen wie Fruchtgröße und Ertrag das Aussehen und die Produktivität der Tomaten deutlich verbessert. Jedoch hat diese Selektion auch zu einem Verlust von Geschmackseigenschaften geführt. Die Praxis, Tomaten unreif zu ernten und sie unter dem Einfluss von Ethylen kurz vor dem Verkauf nachreifen zu lassen, hat ebenfalls dazu geführt, dass viele Tomaten heute einen flachen, wenig intensiven Geschmack aufweisen.

Die Tomatenpflanzen, die aus wildwachsenden Tomatenarten hervorgegangen sind, produzieren zudem unterschiedliche Moleküle als ihre gezüchteten Verwandten. Zum Beispiel emitieren Wildtomaten wie Solanum habrochaites ein Molekül namens Epizingiberen, das sie resistenter gegen bestimmte Schädlinge wie die Süßkartoffel-Weißfliegen macht. Interessanterweise haben gezüchtete Tomatenpflanzen diesen Stoff im Laufe der Zeit verloren, vermutlich als Ergebnis von Züchtungsprogrammen, die auf größere und schönere Früchte fokussierten.

Es gibt Hinweise darauf, dass Tomaten in früheren Jahrhunderten einen Geruch hatten, der an Gurken erinnerte. Forscher aus Japan und Israel haben kürzlich eine Kreuzung zwischen einer kultivierten Tomate und einer Wildtomate durchgeführt, die nicht nur die üblichen Tomatendüfte produzierte, sondern auch große Mengen an C9-Aldehyden wie (2E, 6Z)-Nona-2,6-dienal, das als „Gurkenaldehyd“ bekannt ist. Diese Entdeckung legt nahe, dass der typische Tomatengeschmack früher möglicherweise von einem stärkeren „Gurkengeschmack“ beeinflusst war, der später durch Züchtung herausgezüchtet wurde.

In der Welt der Erdbeeren sind die Prozesse ähnlich, wenn es darum geht, wie unterschiedliche Moleküle den Geschmack und Geruch der Früchte prägen. Erdbeeren haben ihre Ursprünge in den wilden Erdbeeren, die in Europa und Asien vorkommen. Heute sind die meisten Erdbeeren Hybriden, die aus einer Kreuzung zwischen der chilenischen Fragaria chiloensis und der nordamerikanischen Fragaria virginiana entstanden sind. Die charakteristische rote Farbe der Erdbeeren stammt von Anthocyaninen wie Pelargonidin-3-glucosid und Cyanidin-3-glucosid, die aus der Aminosäure L-Phenylalanin biosynthetisiert werden.

Erdbeeren sind reich an Vitamin C und Antioxidantien, wobei der Zuckergehalt von etwa 5% in unreifen Früchten auf 6–9% in reifen Früchten ansteigt. Gleichzeitig sinkt der Säuregehalt, was zu einem zunehmenden Zucker-Säure-Verhältnis führt, das den süßeren Geschmack reifer Erdbeeren begünstigt. Die Balance von Geschmack und Aroma in Erdbeeren wird maßgeblich von verschiedenen Molekülen, insbesondere Estern, bestimmt. Bei der Züchtung von größeren Erdbeeren mit langer Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten ist jedoch häufig der Geschmack auf der Strecke geblieben, da Terpene und einige Ester, die entscheidend für das Aroma sind, in den modernen Zuchtlinien oft reduziert werden.

Durch wissenschaftliche Forschungen, insbesondere durch die Arbeiten von Experten wie Peter Schieberle, wurden über 350 verschiedene flüchtige Moleküle in Erdbeeren identifiziert. Besonders wichtig sind dabei Moleküle wie 4-Hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-furanon, das an einen Karamellgeruch erinnert, sowie verschiedene fruchtige Ester wie Methylbutanoat und Ethylbutanoat. Diese Moleküle tragen in erheblichem Maße zum charakteristischen Aroma von Erdbeeren bei. Auch das „grüne Gras“-Aroma von (Z)-3-Hexenal ist eine bedeutende Komponente.

Was jedoch oft übersehen wird, ist die Rolle der pflanzlichen Moleküle, die nicht nur den Geschmack beeinflussen, sondern auch eine chemische Kommunikation zwischen den Pflanzen und ihrer Umgebung ermöglichen. Diese Moleküle können als Signale gegenüber anderen Pflanzen oder gegenüber Schädlingen dienen, was für das Überleben der Pflanzen von entscheidender Bedeutung ist. In diesem Kontext wird die Entstehung von Pflanzenaromen nicht nur als ein Nebeneffekt der Pflanzenernährung und -gesundheit verstanden, sondern auch als eine Art „Waffenarsenal“, das Pflanzen gegen ihre natürlichen Feinde schützt.

Was macht Vitamine so unverzichtbar für den Körper?

Vitamine sind ein faszinierendes, oft missverstandenes Thema. Sie sind komplexe organische Substanzen, die in minimalen Mengen für die Aufrechterhaltung der Gesundheit eines Organismus unerlässlich sind und fast immer über die Ernährung zugeführt werden müssen. Sie lassen sich grob in zwei Hauptgruppen unterteilen: fettlösliche Vitamine wie A, D, E und K, sowie wasserlösliche Vitamine, zu denen B1 (Thiamin), B2 (Riboflavin), B3 (Nicotinsäure), B5 (Pantothensäure), B6 (Pyridoxin), B7 (Biotin), B9 (Folsäure), B12 (Cobalamin) und C (Ascorbinsäure) gehören. Das Verständnis der Bedeutung von Vitaminen ist entscheidend, da ein Mangel an diesen Mikronährstoffen in der Vergangenheit häufig mit schwerwiegenden Krankheiten und Gesundheitsstörungen verbunden war.

Schon in frühen Zivilisationen gab es Hinweise auf Krankheiten, die mit Vitaminmangel in Verbindung standen, auch wenn die Ursachen noch nicht klar waren. Die Ägypter dokumentierten beispielsweise die Symptome von Skorbut schon 1550 v. Chr. im Ebers-Papyrus. Skorbut wurde insbesondere nach der Entdeckung Amerikas und den damit verbundenen langen Seevorgängen bekannt, da viele Seeleute aufgrund von Vitamin-C-Mangel starben. Im 18. Jahrhundert führte der schottische Arzt James Lind ein Experiment durch, bei dem er einigen Seeleuten Zitronen und Orangen gab, um Skorbut zu verhindern, während andere keine Zitrusfrüchte erhielten. Dieses Experiment legte den Grundstein für die weit verbreitete Nutzung von Zitrusfrüchten zur Skorbut-Prävention bei der britischen Marine.

Der Begriff „Vitamin“ wurde erstmals 1912 von dem polnischen Biochemiker Casimir Funk geprägt, der die Substanzen als „vital amines“ (lebensnotwendige Amine) bezeichnete. Ein Jahr später unterteilte der amerikanische Biochemiker Elmer McCollum die Vitamine, um sie besser zu unterscheiden, wobei er zunächst die Buchstaben A bis D verwendete. Später wurde das Vitamin B in mehrere Subkategorien aufgeteilt, darunter B1, B2 und so weiter. Diese Entdeckungen revolutionierten unser Verständnis von Ernährung und Gesundheit.

Vitamin A war das erste Vitamin, das identifiziert wurde. Im Jahr 1912 zeigte der englische Biochemiker Frederick Gowland Hopkins, dass Ratten zusätzliche unbekannte Substanzen, abgesehen von Fetten, Proteinen und Kohlenhydraten, für ihr Wachstum benötigten. Diese Substanzen wurden später als Vitamin A bezeichnet. Die Struktur von Beta-Carotin, einer Vorstufe von Vitamin A, wurde 1931 von dem Schweizer Chemiker Paul Karrer beschrieben. Vitamin A oder seine Vorstufen, die über die Nahrung aufgenommen werden, sind entscheidend für das Immunsystem sowie für eine gute Sicht. Ein Mangel an Vitamin A führt zu Nachtblindheit, einer Störung, bei der es zu einem Verlust des Sehvermögens bei schwachem Licht kommt. Besonders wichtig ist Vitamin A auch für die Haut- und Embryonalentwicklung. Die Hauptquellen von Vitamin A sind Fischleberöl, tierische Lebern, Milchfett und Eigelb. Es kann auch aus der enzymatischen Umwandlung von Carotinoiden wie Beta-Carotin synthetisiert werden, die vor allem in grünen, gelben und blättrigen Gemüsen wie Karotten, Spinat und Tomaten enthalten sind.

Ein besonders bemerkenswerter Aspekt von Vitamin A ist seine Rolle in der Augenphysiologie. Es wird in Form von Retinol in die Netzhaut des Auges integriert, wo es mit Proteinen namens Opsinen bindet. Diese Verbindung bildet lichtempfindliche Chromoproteine, die als Rhodopsine bekannt sind. Diese Rhodopsine sind für die Umwandlung von Lichtsignalen in elektrische Signale verantwortlich, die dann an das Gehirn weitergeleitet werden. Ein Überschuss an Vitamin A kann jedoch auch gesundheitsschädlich sein, was insbesondere bei Polarentdeckern deutlich wurde, die die Leber von Tieren wie Eisbären aßen. Ein einzelnes Stück Eisbärenleber kann mehr als zwei Jahre an Vitamin A liefern und so zu einer Vergiftung führen.

Vitamin B1, auch Thiamin genannt, spielte eine Schlüsselrolle in der frühen Geschichte der Vitamine. Es war eng mit der Krankheit Beriberi verbunden, die vor allem in Südostasien auftrat und durch Symptome wie Taubheit in den Gliedmaßen und Muskelschwäche gekennzeichnet war. Zunächst glaubte man, dass Beriberi durch eine Infektion verursacht wurde, doch der japanische Arzt Takaki Kanehiro bemerkte Ende des 19. Jahrhunderts, dass Seeleute, deren Ernährung vorwiegend aus weißem Reis bestand, häufiger an Beriberi erkrankten als solche mit einer ausgewogeneren Ernährung. Der niederländische Arzt Christiaan Eijkman entdeckte 1897, dass der raffinierte weiße Reis, der die äußeren Schalen des Korns entfernt hatte, einen wichtigen Nährstoff – Vitamin B1 – verlor. Diese Entdeckung war wegweisend und führte dazu, dass Thiamin als das erste B-Vitamin identifiziert wurde. Vitamin B1 spielt eine entscheidende Rolle im Kohlenhydratstoffwechsel und ist auch für die Funktion von Nerven und Muskeln unerlässlich.

Ein weiteres wichtiges Vitamin, das eng mit der Geschichte der Entdeckung von Vitamin C und der Verhinderung von Skorbut verbunden ist, ist Vitamin B3 oder Niacin. Niacin ist wichtig für den Energiestoffwechsel und spielt eine Rolle bei der Reparatur von DNA sowie bei der Regulierung von Cholesterin im Blut. Es ist vor allem in Fleisch, Fisch und Vollkornprodukten enthalten. Ein Mangel an Niacin kann zu Pellagra führen, einer Krankheit, die mit Hautentzündungen, Durchfall und psychischen Störungen einhergeht.

Neben den klassischen Vitaminen gibt es auch neuere Entdeckungen über die Bedeutung von Vitamin D, das in der Haut durch Sonnenlicht gebildet wird und eine Schlüsselrolle im Kalziumstoffwechsel und in der Knochengesundheit spielt. Ein Mangel an Vitamin D kann zu Rachitis bei Kindern und Osteoporose bei Erwachsenen führen.

Die fortschreitende Forschung zeigt, dass Vitamine nicht nur als Einzelstoffe wirken, sondern in komplexen Netzwerken miteinander interagieren. So ist zum Beispiel Vitamin C ein wichtiger Co-Faktor für die Umwandlung von Eisen in eine biologisch verfügbare Form, während Vitamin D die Aufnahme von Kalzium aus der Nahrung fördert. Diese Wechselwirkungen sind entscheidend für die ganzheitliche Gesundheit des Körpers und verdeutlichen die Wichtigkeit einer ausgewogenen Ernährung.

Endtext

Wie die Puranas das frühe Indien und seine geographische Struktur darstellten
Wie der Bayes-Faktor und robuste Methoden die statistische Analyse revolutionieren
Wie die US-Exekutive und der Kongress den globalen Einfluss der USA beeinflussen