Unterschiede in Gehalt und Zusammensetzung der Flavonoide in Moringa-Arten

Von der Gattung Moringa, der einzigen in der Familie Moringaceae (Ordnung Kreuzblütlerartige, Brassicales), sind bislang zehn bis 14 Arten bekannt [1, 2]. Es sind Sträucher oder bis zehn Meter hohe Bäume mit heller Rinde, fragilen Ästen, gefiederten Blätter und Kapselfrüchten (Schoten) [2]. Während M. stenopetala aus Äthiopien und dem nördlichen Kenia stammt, ist M. oleifera in der Himalayaregion beheimatet. Mittlerweile werden Moringa-Pflanzen aber beinahe in allen tropischen Gebieten angebaut. Am Horn von Afrika ist die natürliche Artenvielfalt besonders groß: In Äthiopien beispielsweise gibt es fünf verschiedene Arten [3].

Vielfältige Verwendung

Bekannt wurde M. oleifera unter den Namen „Meerrettichbaum“ und „Baum des Lebens“. Die Blätter werden als Nahrungsmittel verwendet und enthalten wichtige Mineralstoffe und Vitamine. Mit gepulverten Samen kann verschmutztes Wasser zu Trinkwasser aufbereitet werden [4, 5]. Die in den Samen enthaltenen Proteine koagulieren durch ihre Oberflächenladung mit Schwebeteilchen und Bakterien, die dann abfiltriert werden können [6]. Zudem wirken die Samen bakterizid [7]. Moringa-Spezies sind an raue Bedingungen gewöhnt. Sie benötigen nur wenig Wasser und werden daher auch zur Aufforstung der sudanesischen Sahelzone genutzt [8]. In einigen afrikanischen Ländern werden in der ­Trockenzeit die Blätter und unreifen Schoten aufgrund ihres hohen Nährwertes als Tierfutter verwendet [9, 10, 11].

ist in Äthiopien unter dem amharischen Namen „Shifara“ bekannt und wird vor allem im Süden des Landes, in der Region Konso und um Arba Minch herum, angebaut [12]. Die Blätter, Schoten und Samen sind etwas größer als bei M. oleifera [13]. Im Mausmodell führt die Gabe von M. stenopetala-Extrakt zur signifikanten Senkung des Serumglucose- sowie des Serumcholesterolspiegels [14]. In-vitro-Untersuchungen zeigen außerdem antifungale Aktivität [15]. Inwieweit diese Wirkungen auf die Flavonoide zurückzuführen sind, ist derzeit noch unklar.

Flavonoide als Radikalfänger

Flavonoide gehören zu den Sekundärstoffen vieler höherer Pflanzen [16]. Der Name leitet sich vom Lateinischen (flavus = gelb) ab, da sie zuerst in gelben Blüten identifiziert wurden. Heute sind mehrere Tausend verschiedene Verbindungen dieser Stoffklasse bekannt. In Zellen liegen sie meist als Glykoside vor, die die Wasserlöslichkeit der lipophilen Strukturen gewährleisten.

Flavonoide erfüllen verschiedene Funktionen in pflanzlichen Zellen: Sie stellen die wichtigste Gruppe der Blütenfarbstoffe dar und locken somit Bestäuber an; einige Flavonoide dienen als Fraßschutz, andere schützen vor der UV-Strahlung.

Als Radikalfänger sorgen Flavonoide vor allem für einen ausgeglichenen Oxidationsstatus. In vitro wurden antivirale, antiallergene und antiproliferative sowie antikarzinogene Eigenschaften nachgewiesen [13]. Da viele Erkrankungen mit oxidativem Stress verbunden sind – unter anderem tritt dieser vermehrt bei neurodegenerativen Erkrankungen, Krebs, Arteriosklerose und Diabetes auf –, spielen Antioxidanzien in der Prävention eine immer größere Rolle [17, 18].

Die Flavonoide Quercetin und Kaempferol wurden in verschiedenen Moringa-Arten nachgewiesen [19, 20]. In der vorliegenden Arbeit erfolgte nicht nur die Bestimmung dieser beiden Flavonoide in Proben von M. stenopetala und M. oleifera, sondern auch von Iso-rhamnetin, dessen Vorkommen durch massenspektroskopische Messungen evident war. Das Untersuchungsmaterial von Moringa stenopetala stammte aus Äthiopien, das von Moringa oleifera – der wohl bekanntesten Moringa-Spezies – aus Indien und Ruanda.

Analytische Methoden

Die Quantifizierung erfolgte mittels HPLC-UV (Hochleistungsflüssigchromatografie, Detektion durch UV-Absorption), die Identität der detektierten Flavonoide wurde mit nachgeschalteter massenspektroskopischer Analyse (HPLC-MS) zusätzlich bestätigt.

Vorversuche, Messmethode und Validierung

Weil die Flavonoide an verschiedene Zucker geknüpft sind, entstehen zahlreiche unterschiedliche Strukturen. Um die Analytik zu vereinfachen, werden häufig die Aglyka der Flavonoide anstelle ihrer Glykoside untersucht [22]. Gespalten werden die glykosidischen Bindungen durch Hydrolyse.

Vor den Messungen wurden verschiedene Vorversuche durchgeführt, um die optimalen Bedingungen für Extraktion und Hydrolyse der Flavonoide herauszufinden und die Korrektheit der Messergebnisse sicherzustellen.

Ausgehend von Untersuchungen durch Hertog et al. wurden 50%iger Methanol zur Extraktion und Salzsäure zur Hydrolyse verwendet [23]. Die Autoren postulieren eine Abhängigkeit des Flavonoidgehaltes von der Reaktionszeit und der verwendeten Salzsäurekonzentra­tion für verschiedene Probenmatrices. Um die besten Hydrolysebedingungen für das vorliegende Pflanzenmaterial zu finden, wurden drei verschiedene Säurekonzentrationen und drei Re­aktionszeiten getestet. Optimale Re­aktionsbedingungen für beide Arten zeigten sich bei einer zweistündigen Hydrolyse mit 1,6-molarer Salzsäure. Extraktion und Hydrolyse fanden im Messkolben bei 90 °C für zwei Stunden statt. Anschließend wurden die Proben gefiltert, mit Methanol auf 50 ml aufgefüllt und erneut durch einen Filter mit 0,45 µm Porenweite gegeben. Direkt im Anschluss wurden die Proben mittels HPLC-UV quantifiziert.

Zur Validierung der Messmethode mussten die LoD (Limit of Detection) und LoQ (Limit of Quantification) sowie Präzision und Richtigkeit bestimmt werden. Dabei zeigte sich, dass innerhalb eines Laufs, bei dem drei Proben eines Pflanzenmaterials vermessen wurden, reproduzierbare Ergebnisse mit erforderlicher Richtigkeit und Präzision vorlagen, die Werte an verschiedenen Tagen jedoch stark voneinander abwichen. Aus diesem Grund wurde vor jedem Lauf eine Kalibrierung durchgeführt.

Flavonoidgehalte

M. stenopetala: Die M. stenopetala-Proben wurden an vier verschiedenen ­Orten in Äthiophien gesammelt. Das Material aus Adama und Awassa – ­beide Gebiete gehören zu den mittleren Höhenlagen des Rift Valley – weist eine ähnliche Zusammensetzung der Flavonoide auf. Die Proben, die weiter südlich in Arba Minch und in Konso gesammelt wurden, weichen davon ab: Die Probe aus Konso enthält zusätzlich eine quantifizierbare Menge Iso-rhamnetin, während in der Probe aus Arba Minch nur Quercetin quanti­fiziert werden konnte.

Obwohl alle Proben von derselben Art stammen, unterscheiden sie sich in ihrem absoluten Gehalt deutlich (s. Tab. 1). Die Annahme, dass die ­Höhenlage der Anbaugebiete einen Einfluss auf den absoluten Gehalt hat, kann aufgrund der geringen Probenanzahl jedoch nicht belegt werden.

Ein Vergleich mit der ­Literatur bestätigt, dass die Messergebnisse der Proben aus Indien und Ruanda im Bereich der veröffentlichten Werte liegen (s. Tab. 2). Grundsätzlich variiert der Quercetingehalt in M. oleifera-Proben stark [20]. In dieser Arbeit konnte in beiden Proben erstmalig Isorhamnetin quanti­fiziert werden.

Vergleich: Beim Vergleich der gemessenen Flavonoidgehalte beider Arten wird deutlich, dass der absolute Gehalt an Quercetin sowohl in M. oleifera als auch in M. stenopetala stark schwankt (s. Abb. 2).

Alle untersuchten Proben von M. stenopetala weisen einen deutlich geringeren Kaempferolgehalt als die von M. oleifera auf. Die höchste Konzentration an Kaempferol wurde in der Probe aus Ruanda ermittelt.

Isorhamnetin konnte in allen Proben von M. oleifera in ähnlicher Konzentration quantifiziert werden. In M. stenopetala kam dieses Flavonoid nur in der Probe aus Konso vor – allerdings in einer deutlich geringeren Konzentration.

Beim Vergleich der Flavonoid-Zusammensetzung ist ein signifikanter Unterschied zwischen den Arten erkennbar (s. Abb. 3). Flavonoide in M. steno­petala bestehen in allen Fällen zu über 94% aus Quercetin, während es in M. oleifera 66 – 70% sind. Die letztere Art enthält außerdem 14 – 21% Kaempferol und 9 – 20% Isorham­netin.

Gehalt abhängig vom Anbaugebiet?

Im Rahmen dieser Arbeit konnten Proben einer noch wenig untersuchten Moringa-Spezies, M. stenopetala, gesammelt und hinsichtlich des Flavonoidgehaltes analysiert werden. Die Ergebnisse wurden mit den Gehalten von M. oleifera verglichen. Zudem wurde eine geeignete Extraktions- und Hydrolysemethode entwickelt und validiert. Innerhalb derselben Spezies zeigen die Proben signifikant unterschiedliche Werte für Quercetin, Kaempferol und Isorhamnetin. Dies legt die Vermutung nahe, dass der ­absolute Gehalt von den Wachstums- und Anbaubedingungen beeinflusst wird. Betrachtet man die Zusammensetzung der Flavonoide innerhalb einer Probe, ist ein bestimmtes Verteilungsmuster je nach Art deutlich zu erkennen. Der Einfluss der Höhenlage des Anbaugebietes auf den ab­soluten Gehalt an Kaempferol bleibt noch zu untersuchen, denn die Probenanzahl war für diese Fragestellung nicht ausreichend.

Heilmittel aus der Natur

Derzeit wird Moringa als Nahrungs­ergänzung angeboten oder in Pflegeprodukten verarbeitet. Um die Möglichkeiten der medizinischen Nutzung weiter zu erforschen und gegebenenfalls voranzutreiben, wäre die Herstellung von standardisierten Extrakten wünschenswert. Damit könnten verschiedene Arzneiformen, wie beispielsweise Kapseln und Tabletten, entwickelt und getestet werden.

Zudem gilt es zu klären, ob die in den Tropen beobachteten immunstärkenden Effekte auf europäische Konsumenten übertragbar sind. Afrikanische Patienten profitieren aufgrund einer weniger ausgeglichenen Ernährung möglicherweise deutlich stärker als Personen im westlichen Kulturkreis.

Da in Europa das Interesse an „Heilmitteln aus der Natur“ wächst, könnten Moringa-Produkte in den nächsten Jahren auch hierzulande eine größere Rolle spielen. |