Chemie der Aromen und Düfte

Frankfurt am Main

Das 39. Internationale Symposium zur Erforschung Ätherischer Öle (ISEO 2008, International Symposium on Essential Oils) findet vom 7. bis 10. September in Quedlinburg statt. Es werden rund 250 Wissenschaftler aus allen Kontinenten erwartet, die neueste Erkenntnisse über Analytik, Biogenese und kommerzielle Nutzung dieser interessanten Pflanzeninhaltsstoffe austauschen. Die beiden Institute ‚Ökologische Chemie, Pflanzenanalytik und Vorratsschutz‘ und ‚Züchtungsforschung an Gartenbaulichen Kulturen und Obst‘ am Julius Kühn-Institut (Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen) sowie die Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) zeichnen für die Organisation der Veranstaltung im Quedlinburger Palais Salfeldt verantwortlich.

Das erste Schwerpunktthema des Symposiums ist auf die Biodiversität, also den Artenreichtum jener Pflanzen, die ätherische Öle enthalten, ausgerichtet. Dr. Roman Kaiser von der Riechstoffforschung der Givaudan Schweiz AG, einer der weltweit größten Hersteller von Aromen und Duftstoffen, stellt in seinem Plenarvortrag neue und ungewöhnliche Duftstoffe vor, die er während der vergangenen 25 Jahre mit Hilfe spezieller Analysentechniken in Pflanzen entdeckt hat. ‚The Scent of the Vanishing Flora‘ ist zugleich Titel seines Vortrags und seines neuen Buchs, mit dem er die Öffentlichkeit in aller Welt auf die Problematik des Artensterbens aufmerksam machen möchte. Auch in seinem Vortrag stellt er interessante Beispiele gefährdeter Duftstoffpflanzen vor. Er entführt die Zuhörer zu seltenen Pflanzen in Korea, auf den Seychellen, in Südafrika, Südamerika, auf Hawaii oder im Death Valley. Die Duftstoffe, die er dabei vorstellt, sind chemisch äußerst interessant und sehr komplex.

Ein weiterer Themenblock befasst sich mit den Züchtungs- und Kultivierungsstrategien. Denn ätherische Öle werden vermehrt aus Kulturpflanzen gewonnen – wegen des Artenschutzes, weil immer weniger Menschen bereit sind, Pflanzen in der Natur (Wildnis oder Urwald) zu sammeln und weil die Industrie immer größere Mengen in einheitlicher und guter Qualität wünscht. In diese Thematik führt Dr. Eli Putievsky, Abteilung für Gewürzpflanzen der Agricultural Research Organization (ARO) in Israel, ein. Auswahl und Züchtung von Pflanzen, die ätherische Öle produzieren, werden von Forschungsinstituten, Saatgut-Herstellern und landwirtschaftlichen Betrieben vorgenommen und gehen von unterschiedlichen Ansätzen aus, je nachdem, ob es sich um einjährige (wie Kümmel, Koriander, Dill, Basilikum, Senf oder Kamille) oder mehrjährige Pflanzen (wie Oregano, Thymian, Bohnenkraut oder Wermut) handelt und wie die Vermehrung der Pflanzen erfolgt. Neben den konventionellen Züchtungsmethoden werden teilweise auch gentechnische Methoden erprobt.

Um zu ergründen, warum ein Duftstoff duftet oder eine Gewürzpflanze ein Aroma entwickelt, muss zunächst die chemische Struktur der Duft- und Aromastoffe ermittelt werden. Hier sind analytische Chemiker gefragt, die vor allem sehr unterschiedliche spektroskopische Methoden anwenden. Zuvor aber müssen dafür die Duft- oder Aromastoffe einzeln isoliert werden – und das muss auch geschehen, wenn ein Hersteller einen solchen Stoff kommerziell anbieten möchte. Um ‚die Spreu vom Weizen‘ zu trennen verwendet der analytische Chemiker chromatographische Trenntechniken. Sie wurden, wie der Name sagt, entdeckt, als man unterschiedlich gefärbte Stoffe voneinander trennen wollte und beruhen darauf, dass die zu trennenden Stoffe aufgrund ihrer unterschiedlichen chemischen Struktur unterschiedlich stark mit verschiedenen Trennmedien in Wechselwirkung treten. Die Chromatographie hat sich für die Trennung von Naturstoffen, die komplexer nicht sein könnten, fast zu einer eigenständigen Wissenschaft und Technik entwickelt. Chemiker, Ingenieure, Hard- und Softwareentwickler haben sich mit idealen Trennmedien und der geeignete Dimensionierung der Trennsäulen sowie mit der bestmöglichen Automatisierung der mittlerweile unglaublich differenzierten Gas-, Flüssig- oder überkritischen Flüssigchromatografie (GC, HPLC, SFC) befasst. Die verschiedenen Techniken müssen häufig miteinander und schließlich auch mit einem geeigneten Detektor, beispielsweise einem Massenspektrometer, gekoppelt werden. Professor Dr. Pat Sandra vom Institut für Organische Chemie der Universität Gent (Belgien) ist ein ausgewiesener Experte auf diesem Gebiet und gibt sein Wissen im Plenarvortrag zur Session 3, Entwicklung und Anwendung neuer analytischer Methoden, an die Tagungsteilnehmer weiter. Hierbei wird er insbesondere auf neue innovative Probenvorbereitungstechniken wie der ‚Solid Phase Microextraction (SPME) sowie der ‚Stir Bar Sorptive Extraction (SBSE)‘ näher eingehen.

Die Session 4 befasst sich mit der Biogenese, also der natürlichen biochemischen Synthese, sowie mit der Ermittlung und Erkennung von Stoffen in pflanzlichem Material. Damit beschäftigt sich beispielsweise eine Arbeitsgruppe um Professor Jonathan Gershenzon am Max-Planck-Institut für Chemische Ökologie in Jena. Er erläutert am Beispiel der Lippenblütler, wie der Stoffwechsel die Bildung ätherischer Öle steuert. So weiß man bereits viel über den Ablauf der Biosynthese eines kommerziell wichtigen ätherischen Öls, das aus Monoterpenen besteht. Man kennt viele der an der Biosynthese beteiligten Enzyme und Gene. Doch wie man die Biosyntheseleistung in der Pflanze oder die Komposition des Öls verbessern kann, diese Frage bedarf noch einiger Forschungsanstrengungen, um weitere Kenntnis über die molekulare Steuerung in bestimmten zellulären und subzellulären Bereichen zu erhalten.

Schließlich geht es in Quedlinburg auch um die kommerzielle Nutzung ätherischer Öle, beispielsweise um gesetzliche Regelungen oder um die Frage nach der richtigen Verpackung bzw. Verkapselung oder nach geeigneten Trägermaterialien für diese meist flüchtigen Substanzen. Letzteres, die Formulierung, ist Gegenstand des Plenarvortrags von Professor Dr. Jan Karlsen vom Institut für Pharmazie der Universität Oslo. Er bringt in seine Forschungsarbeiten zu ätherischen Ölen die Erfahrungen seines Instituts über die Formulierung von Arzneimitteln ein. So untersucht er beispielsweise, ob Mikro- oder Nonaverkapselung (diese Partikel haben einen Durchmesser von 1 bis 1000 Nanometern) oder auch Komplexierung geeignete Möglichkeiten darstellen, um ätherische Öle in Zahnpasta, Kaugummi, Kunststoffe, auf die Haut oder auf Textilien zu bringen. Dabei gibt er zu Bedenken, dass Nanopartikel biologische Barrieren im Körper durchbrechen und toxische Reaktion hervorrufen können. Auf diese Weise könnten flüchtige ätherische Öle andere physiologische Eigenschaften erhalten als die reinen Substanzen.

Die Quedlinburger Tagung bietet den Teilnehmern ca. 40 Vorträge und mehr als 150 Postervorträge in den genannten Sessions. Außerdem findet ein Young Scientist Workshop statt. Organisatoren vor Ort und Gastgeber sind die Professoren Dr. Hartwig Schulz und Dr. Günter Schumann vom Julius Kühn-Institut. Für GDCh-Mitglied Schulz ist es wichtig, dass die ISEO 2008 in Deutschland stattfindet. ‚Die chemische Forschung zu ätherischen Ölen mit ihren unterschiedlichen, sehr interdisziplinären Aspekten hat in Deutschland nicht den Stellenwert, den sie international einnimmt. Diese faszinierenden Substanzen beschäftigen Wissenschaftler seit Jahrhunderten und bieten auch heute und in der Zukunft Wissenschaftlern ein spannendes Forschungsfeld‘, so Schulz im Vorfeld der Tagung.

Kontakt:
Dr. Renate Hoer
Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V. (GDCh)
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60444 Frankfurt
Tel.: 069/7917-493
Fax: 069/7917-307
E-Mail: r.hoer@gdch.de
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