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Biosynthese der Capsaicinoide
Für die Biosynthese der Capsaicinoide, jeweils ausgehend
von essentiellen Aminosäuren, werden bisher zwei Wege
angenommen 55) .
1) Der Phenylpropanoid-Metabolismus aus Phenylalanin
führt über die Zimtsäure, p-Cumarsäure, Kaffeesäure, Ferulasäure
und das Vanillin zum Vanillylamin.
2) Die enzymatische Fettsäure-Synthese, ausgehend von
Valin, führt über das α-Ketoisovalerat zu Isobutyryl-CoA.
Unter enzymkatalysierter Einwirkung von Malonyl-CoA
entstehen 8-Methylnonanyl-CoA bzw. 8-Methyl-6-nonenyl-
CoA.
Die Kondensation von Vanillylamin mit der jeweiligen Fettsäure-Komponenten
lässt unter Enzymeinfluss Dihydrocapsaicin
bzw. Capsaicin bei der Reifung von Capsicum-
Früchten in der Plazenta entstehen. Nach Untersuchungen
indischer Autoren 56) an Chillies (C. frutescens L.) soll der
Valin-Biogeneseweg entscheidender für die Capsaicinbildung
in den Früchten als der Phenylpropanoid-Weg sein.
Bevor die Capsaicinoid-Biosynthese einsetzt speichern die
Capsicum-Früchte p-Cumarsäure-, Kaffeesäure- und 3,4-Dimethoxyzimtsäure-Glycoside,
sowie 3-O-Rhamnosylquercetin
und 7-O-Glucosylluteolin 57) . Im Laufe des Fruchtreifungprozesses
kommt es dann zu deutlichen Veränderungen.
Es findet eine Steigerung der Capsaicinoidproduktion statt,
und es kommt zu einem Rückgang der an der Vanillinbiogenese
beteiligten Lignine sowie der freien Phenolsäuren 58) .
Die Autoren fanden ebenfalls in der Padron-Paprika einen
Rückgang der Peroxidase-Aktivität in den Membranen und
Zellwänden. Der damit verbundene Anstieg der Säure-Isoenzyme
wird mit dem Capsaicin-Metabolismus in Verbindung
gebracht.
In den Capsicum-Früchten bilden und sammeln sich die
Capsaicinoide vor allem in den Epidermiszellen der Plazenten
59) . Dort befinden sich dünnwandige radial gestreckte
Drüsenzellen, die ein capsaicinoidhaltiges Sekret in den
subkutikularen Raum abscheiden. Die geringen Scharfstoffmengen
die in Samen und Fruchtgehäuse (Perikarp) gefunden
wurden, könnten – so wird vermutet – durch Kontaktkontamination
von der Plazenta bei der Aufarbeitung stammen.
Zwischenzeitlich wurden auch in anderen vegetativen
Paprikaorganen (Blätter und Stengel) geringe Capsaicinoidmengen
gefunden 60) .
Erst in jüngster Zeit beginnt sich biologische Forschung der
komplexen genetischen Vererbung der Capsaicinoidbildung
anzunehmen 55,61) . Dabei wurde auch festgestellt, dass sich
Capsaicinoidprofile nicht so gut als chemotaxonomische
Indikatoren für die Capsicumfamilie eignen 62) .
Zerkleinert man Paprikafrüchte unter Sauerstoffeinfluss,
stückig oder zu einem Püree, so wird eine Abnahme der
Scharfstoffe gemessen 63) . Für das industrielle Processing
und die Lagerung empfiehlt sich daher ein Arbeiten unter
Stickstoffatmosphäre gegen diesen oxidativen Einfluss.
Möglicherweise spielt dabei die oxidative Umlagerung von
Capsaicin zu 5,5‘-Dicapsaicin unter Enzymeinwirkung eine
Rolle 64) .
Auch Dihydrodicapsaicin wurde neben Hydroxycapsaicin
in C. annuum gefunden und beide als Antioxidanzien getestet
65) .
Antioxidanzien
Molekularer Sauerstoff existiert in zwei Formen aus denen
er eine Reaktion mit ungesättigten Systemen eingehen kann.
Als Triplet-Sauerstoff ( 3 O 2) spielt er bei der Autoxidation
eine entscheidende Rolle, als Singulet-Sauerstoff ( 1 O 2) löst
er die Photooxidation aus. Diese reaktionsfähigen Sauerstoff-Formen
mit einem großen Zerstörungspotenzial für
biologische Materialien werden auf verschiedenen Wegen,
chemisch durch Elektronentransfer und biochemisch in
enzymgesteuerten Reaktionen gebildet. Im lebenden Organismus
werden Lipide und Proteine normalerweise durch
angepasste Enzymsysteme (Superoxid-Dismutase oder Katalasen)
mehr oder weniger geschützt.
Bei Nahrungsmitteln fällt dieser Schutz weg und muss einigermaßen
ersetzt werden. Hier zeigen Gewürze und Kräuter
mit ihren natürlichen Antioxidanzien ihre besondere Qualität
für den Schutz und die Erhaltung des Genusswertes 66) .
Für die Analytik der antioxidativen Aktivität sind Radikalgenerierung
in vitro und Scavengingtechnik moderne Verfahren,
die beim Wirksamkeitsnachweis der Antioxidanzien
allerdings gern mit älteren Methoden (z. B. GC- und
HPLC-Analyse von Aldehyd-Artefakten oder Photometrie
des Chromophor aus Malondialdehyd mit 2-Thiobarbitursäure)
kombiniert und ergänzt werden. Denn, für ein Antioxidans
ist es durchaus möglich in einem Test erfolgreich zu
sein, in einem anderen fehl zu schlagen und in einem dritten
gar pro-oxidativ zu wirken.
Paprika und Chillies sind eine natürliche Quelle für Antioxidanzien.
Auf Grund ihrer chemischen Strukturen sind
Carotinoide in der Lage sowohl die Autoxidation wie auch
die Photooxidation zu hemmen. Sie sind stabile Radikalfänger
67) , die durch ESRT (Electronic Spin Resonance Trapping)
über Spin-Addukte 68) oder mittels Radikalgenerierung
von 2,2-DPPH (2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl-hydrat) und
UV-Vis-Spektroskopie 69) in ihrer antioxidativen Aktivität
bestimmt werden können. Während der Fruchtreifung nehmen
die Carotinoide, Flavonoide, Phenolderivate, sowie
die L-Ascorbinsäure in den Capsicum sp. im Allgemeinen
zu 70) . Pflanzengenetik und Umwelt haben Einfluss auf die
Entwicklung von Carotinoiden (β-Carotin, Zeaxanthin,
Lutein) und Flavonoiden (Quercetin, Luteolin 71) . In den unreifen,
grünen Früchten findet sich ein hoher Gehalt an Polyphenolen
und Hydroxyzimtsäure-Derivaten, der im Laufe
der Reifung zu den roten Früchten deutlich abnimmt. O-
Glycoside von Quercetin, Luteolin, Chrysoeriol und C-Glycosylflavone
und L-Ascorbinsäure wurden ebenfalls in den
Süßpaprika-Früchten (C. annuum cv. Vergasa) gefunden 72) .
432 ı Originalarbeiten Deutsche Lebensmittel-Rundschau ı 104. Jahrgang, Heft 9, 2008