Reich an sekundären Pflanzenstoffen

Stress macht Bio-Tomaten gesünder

22.02.2013 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Bio-Tomaten haben mehr Stress. (Quelle: © Dusan Kostic / Fotolia.com)
Bio-Tomaten haben mehr Stress. (Quelle: © Dusan Kostic / Fotolia.com)

Bio-Tomaten sind kleiner, enthalten jedoch mehr gesunde Phenole, Vitamine und Antioxidantien als konventionell angebaute Tomaten. Der Grund hierfür: Im Ökolandbau sind Pflanzen stärker oxidativem Stress ausgesetzt. Dieser kurbelt die Produktion von Schutzenzymen an und fördert die Anreicherung sekundärer Pflanzenstoffe in den Früchten, was gut für den Verbraucher ist.

Obst und Gemüse sind gesund. Regelmäßig konsumiert, stärken sie das Immunsystem und können das Risiko für Herzkreislauf- und Krebserkrankungen senken. Bisher wurden diese positiven Effekte vor allem auf die antioxidativen Eigenschaften sekundärer Pflanzenstoffe zurückgeführt. Neue Studien rücken Phenolverbindungen stärker in den Fokus der Wissenschaft. Phenole aktivieren den Transkriptionsfaktor Nrf2, der bei oxidativem Stress an ein Gen bindet, das für verschiedene Zellschutzenzyme und -proteine kodiert. Oxidativer Stress lässt Zellen altern, er wird zudem als Auslöser für eine Reihe von Krankheiten verantwortlich gemacht.

Stress kurbelt Sekundärstoffwechsel an

Umweltstress kann den Gehalt sekundärer Pflanzenstoffe in Obst und Gemüse positiv beeinflussen, dies zeigen Studien. Eine Erklärung hierfür ist, dass die Signalwege der Stressreaktion auch die Synthese und Anreicherung der sekundären Pflanzenstoffe steuern. Obst und Gemüse aus biologischem Anbau enthält im Vergleich zu konventionellen Produkten häufig mehr dieser gesunden Inhaltsstoffe.

Warum das so ist, haben Forscher jetzt genauer an einer der beliebtesten Gemüsepflanzen untersucht, der Tomate. Sie bauten dieselbe Sorte in zwei nah gelegenen Farmen in Brasilien an, einmal biologisch und einmal konventionell. Die Früchte beider Anbausysteme verglichen sie in drei Entwicklungsphasen: unreif (grün), physiologisch reif (Wachstum und Anreicherung der Inhaltsstoffe ist abgeschlossen) und vollreif (rot).

Sie erfassten Größe, Gewicht und eine Reihe von Inhaltsstoffen, darunter Zucker, Vitamin C, den Säuregehalt, verschiedene Farbstoffe sowie den Gesamtgehalt der sekundären Pflanzenstoffe, die für die gesundheitsfördernde Wirkung der Tomaten verantwortlich gemacht werden. Weiterhin maßen die Forscher den oxidativen Stress der Pflanzen anhand der Aktivität einiger Enzyme, die der Abwehr von freien Radikalen dienen, und dem Grad an Zellschäden durch freie Radikale (Lipidperoxidation).

Kleine Nährstoffbomben

Die Bio-Tomaten waren um 40 % leichter und auch kleiner als konventionell angebaute Tomaten. Vollreif enthielten sie jedoch mehr Zucker, mehr Säuren und über 50 % mehr Vitamin C als die konventionellen Früchte. Sie speicherten insgesamt fast zweieinhalb Mal so viele Phenole wir die herkömmlichen Tomaten ( 140 %).

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Die Forscher entdeckten, dass Bio-Tomaten zwar kleiner und leichter sind, jedoch mehr gesunde Phenole, Vitamine und Antioxidantien enthalten als konventionell angebaute Tomaten.

Die Forscher entdeckten, dass Bio-Tomaten zwar kleiner und leichter sind, jedoch mehr gesunde Phenole, Vitamine und Antioxidantien enthalten als konventionell angebaute Tomaten.

Bildquelle: © iStockphoto.com/Yasonya

Die weitere Analyse zeigte, dass in den Bio-Früchten die Aktivität antioxidativer Enzyme wie Superoxiddismutase ( 90 %) und Ascorbate Perioxidase ( 57 %) deutlich erhöht war. Während der Fruchtentwicklung produzierten die Bio-Tomaten zudem mehr als doppelt so viel Phenylalanine Ammonium Lyase (PAL) ( 140 %). Dieses Enzym, das durch Umweltstress induziert wird, steuert einen Zwischenschritt der Biosynthese von Phenolen in Pflanzen. Weiterhin hatten Bio-Tomaten mehr Schäden an Zellbestandteilen ( 60 %). All diese Indikatoren deuten darauf hin, dass die Bio-Pflanzen einem stärkeren oxidativen Stress ausgesetzt waren. Dieser Stress bewirkte nicht nur, dass die Pflanzen ihre Radikalabwehr ankurbelten. In den Früchten reicherten sich auch mehr Zucker und andere ernährungsphysiologisch wertvolle Substanzen an, wie Vitamin C und Phenolverbindungen.

Warum ist der oxidative Stress im Ökolandbau größer? Die Forscher machen dafür eine schlechtere Stickstoffversorgung der Pflanzen verantwortlich. Im Ökolandbau wird nur organischer Dünger verwendet, kein sehr stickstoffreicher Mineraldünger.

Zwischen primärem und sekundärem Stoffwechsel

Die Studienergebnisse stützen die sogenannte „Growth Differentiation Balance Hypothesis“. Diese geht davon aus, dass eine niedrige Stickstoffverfügbarkeit mit einer hohen Kohlenhydratzufuhr einhergeht, die wiederum die Synthese von sekundären Pflanzenstoffen begünstigt. Die gute Stickstoffverfügbarkeit ließ konventionell erzeugte Früchte besser wachsen (primärer Stoffwechsel), diese reicherten jedoch weniger sekundäre Pflanzenstoffe an als die kleineren Bio-Tomaten (sekundärer Stoffwechsel).

Was die Forscher erstaunte war, dass der Gesamtgehalt an Antioxidantien sich kaum zwischen Bio und Konventionell unterschied. Anscheinend fahren die Bio-Früchte also nicht per se ihre Radikalabwehr hoch, sondern verändern die Schwerpunkte, indem sie gezielt bestimmte Teile der Verteidigungslinien verstärken. Was genau dahinter steckt, wollen die Forscher nun in größeren Studien genauer untersuchen.

Quantität oder Qualität?

Bisher lag der Fokus der Züchtung häufig mehr auf dem Ertrag als auf der Qualität der Inhaltsstoffe. Stressfaktoren wurden hierbei systematisch reduziert, um die Erträge und die Fruchtgröße zu maximieren. Obst und Gemüse konsumieren vor allem auch wegen ihrer gesundheitsfördernden Inhaltsstoffe. Wenn Landwirte ein gewisses Maß an Stress akzeptieren – wie im Ökolandbau – , könnten sie bestimmte Aspekte der Fruchtqualität deutlich verbessern, so die Forscher.

Wie sich Umweltbedingungen auf die Stresssituation von Pflanzen auswirken und welche Effekte dies auf den sekundären Stoffwechsel von Pflanzen hat, diese Zusammenhänge gilt es weiter zu erforschen. Ziel dabei sollte eine „Low-Input – High Output“ – Landwirtschaft sein. Also eine ressourcenschonende und trotzdem ertragsreiche Landwirtschaft, welche gleichermaßen auf die Menge und die für den Konsumenten relevante Qualität orientiert.

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