Der unbekannte Baustein in Vanillesamen

Die Samen von Vanilleschoten enthalten ein bisher unbekanntes Molekül. Es lässt sich nur in den Samenschalen, nicht aber im Rest der Pflanze nachweisen.

Forscher entdeckten ein neues Polymer (Makromolekül) in den Samenschalen der Gewürzvanille. Bei der Neuentdeckung handelt es sich um ein Lignin. Lignine lagern sich in den Zellwänden der Pflanze ein und führen dazu, dass die Zellen eine feste Struktur entwickeln (Verholzung). Dadurch wird die Zellwand vor Schädlingen geschützt, gestärkt und der Wassertransport wird verbessert. Die meisten Lignine sind aus wenigen Bausteinen zusammengesetzt: p-Cumarylalkohol, Coniferylalkohol und Sinapylalkohol. Die Wissenschaftler fanden nun eine ungewöhnliche Untereinheit, das sogenannte C-Lignin, ein Homopolymer des Caffeyl-Alkohols. In den frühen Stadien der Samenentwicklung ist dieses Polymer in hoher Konzentration in der Samenschale der Vanille eingelagert.

Die Gewürzvanille (Vanilla planifolia) gehört zur Pflanzenfamilie der Orchidee. Ihre Frucht ist die Vanilleschote, die dunkelbraune bis schwarze Samen enthält, aus denen das Gewürz hergestellt wird.

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Die schwarze Hülle der Vanillesamen ist fast vollständig aus dem C-Lignin zusammengesetzt. C-Lignin stellt zunächst einmal eine Ausnahme im Pool der phenolischen, d.h. aromatischen, Verbindungen dieser Pflanze dar. Andere Teile der Pflanze, wie Stengel und Blätter, enthalten auch Lignin, jedoch ohne die C-Untereinheit. Ein vergleichbar hoher Anteil an C-Lignin wurde auch in anderen schwarz beschichteten Samen von Kakteen (Cactaceae) gefunden. Aus den wenigen Untersuchungen könnte sich jedoch eine Art Faustregel ableiten lassen: Findet sich C-Lignin in den Samenschalen, so liegt es in großer Konzentration und ohne weitere Untereinheiten vor.

Hoch komplexe physikalische Methoden (u.a. die Kernspinresonanz-spektroskopie) machten das C-Lignin nun sichtbar. Dieses ungewöhnliche Polymer zeigt auf, dass die Zusammensetzung von Polymeren flexibel erfolgt und vielfältiger ist, als bisher angenommen. Es ist sehr wahrscheinlich, dass es noch weitere bisher unbekannte Verbindungen gibt. Die Entdeckung zeigt die Komplexität und die Dynamik der Natur während der Samenentwicklung auf und bietet viel Potential für zukünftige Forschungsansätze, so die Einschätzung von Dr. Lutz Neumetzler, Wissenschaftler in der Max-Planck Forschungsgruppe „Pflanzliche Zellwände“ am MPI für molekulare Pflanzenphysiologie in Golm bei Potsdam, der bei der Studie nicht involviert war. Der Aufbau von Makromolekülen könnte besser verstanden und genutzt werden. 

Ob diese Neuentdeckung auch wirtschaftlich genutzt und auf weitere Arten ausgeweitet werden kann, bleibt abzuwarten, so Dr. Neumetzler weiter. Fakt ist, dass C-Lignin mindestens zwei bis drei Monate vor der Entwicklung von Vanillin, dem Hauptaromastoff der Gewürzvanille, entsteht.