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Transport und Komplexierung
Zum Ferntransport in der Pflanze gibt es unseres Wissens nur die bald 25jährige Arbeit aus Zürich, in der mit doppelmarkiertem Coffein aufgezeigt wurde, dass im Kaffee von Blatt zu Blatt nur eine geringe, hingegen von der Fruchtwand in die Samen eine bedeutende Verfrachtung stattfindet. (Baumann and Wanner 1972), obschon letztere die Fähigkeit der de novo Synthese besitzen (Keller et al. 1972). Auch Pfropfungen können diesbezügliche Hinweise liefern (Mazzafera, in Vorbereitung). Der Nahtransport der Purinalkaloide von Pflanzenzelle zu Pflanzenzelle oder innerhalb dieser wickelt sich, wie die neuesten Studien zeigen, in einer recht unüblichen Weise ab, und wird offenbar durch das 'ambivalente Verhalten' (gute Lipid- und Wasserlöslichkeit) bedingt, welches beim Coffein am stärksten ausgeprägt ist. Aus dem täglichen Umgang mit coffeinhaltigen Genussmitteln wissen wir, wie rasch die stimulierende Wirkung zu verspüren ist und die Verteilung des Coffeins in unserem Körper vor sich gehen muss. In der Tat, maximale Plasmakonzentration werden bereits nach 15- 45 min erreicht (Elias 1985). Coffein respektiert keine Zell- oder Organgrenzen: es durchdringt die plazentare Schranke und erreicht sozusagen ungehindert den Feten. Es erscheint nur leicht abgereichert in der Muttermilch, und im Speichel dient es der einfachen Bestimmung seiner Halbwertzeit, die grossen individuellen Schwankungen unterliegt (Durchschnitt 4-6 h) und im letzten Trimester der Schwangerschaft stark verlängert ist (Baumann and Seitz 1992). Es ist zu erwarten, dass die Pflanze zur 'Bändigung' dieses 'Hansdampfs in allen Gassen' etwas Aussergewöhnliches 'unternimmt', denn sie muss mit Coffein-Konzentrationen umgehen, die etwa 10'000mal so hoch sind wie jene einer eingefleischten Kaffeetante! Alle purinalkaloidhaltigen Pflanzenarten häufen in ihren Zellen hohe Konzentrationen von phenolischen Verbindungen an: Beispielsweise enthält das Teeblatt (Camellia sinensis) eine grosse Zahl von Flavanolen, die gegen 30 % seines Trockengewichtes ausmachen, wovon rund ein Drittel auf Gallocatechine entfällt (Roberts 1962). Die Blätter und Samen des Kaffees (Coffea arabica) sind reich an Chlorogensäuren, allen voran die 5﷓Caffeoylchinasäure (5-CQA). Höchst auffällig ist das korrelative Vorkommen der beiden Substanzgruppen, Chlorogensäuren und Purinalkaloide, in den Samen der Gattung Coffea: Da ist einmal der stark coffeinhaltige (2-3 %) Robusta-Kaffee (C. canephora), der bis zu 9 % Chlorogensäuren enthält. Daneben stellen wir den etwa halb so starken Arabica-Kaffee (um 1.4 %), der etwa 6 % dieser phenolischen Säuren akkumuliert. Und schliesslich seien die vielen coffeinfreien Arten aus Madagaskar erwähnt, die weniger als 1% Chlorogensäuren aufweisen (Anthony et al. 1993; Carelli et al. 1974). Diese Gleichläufigkeit hatte unseren Verdacht erweckt. Es war nämlich schon seit fast 90 Jahren bekannt (Gorter 1907), dass im Reagensglas Coffein mit der oben erwähnten Chlorogensäure, 5﷓CQA, einen löslichen 1:1 Komplex eingeht. Er steht im Gleichgewicht mit den freien Komplexpartnern, deren Ausgangskonzentrationen massgebend für die Konzentration des Komplexes sind (Sondheimer et al. 1961). Es war anzunehmen, dass diese Reaktion auch im lebenden Pflanzengewebe, oder genauer in der Vakuole, wo sich die Chlorogensäure befindet (Baumann and Röhrig 1989), abläuft, und dass der Komplex gleich jener in diesem Kompartiment gefangen bleibt. Die Resultate aus Modellversuchen, in denen Zellkulturen des Kaffees eingesetzt wurden, bekräftigten die Hypothese, dass die treibende Kraft der Coffeinkompartimentierung die beschriebene Komplexbildung ist, die vermutlich auch in der intakten Pflanze für die Verteilung dieser Alkaloide verantwortlich ist. Da Purinalkaloide leicht durch den Tonoplasten diffundieren, scheint ein Transportmechanismus überflüssig zu sein. Mehr noch, es gibt gute Anhaltspunkte dafür, dass diese beiden Stoffklassen in ihrer Regulation auf noch unbekannte Weise miteinander verquickt sind, denn die Zugabe von Coffein induziert langfristig die Chlorogensäuresynthese und die experimentelle Hemmung der Chlorogensäurebildung reduziert die Coffeinbildung (Mösli Waldhauser 1996). Einen sichtbaren Beweis der Komplexbildung liefert die Betrachtung der uns allen bekannten Haut auf der Oberfläche einer Tasse Tee, die sich beim Erkalten aus Coffein und Catechinen (Grüntee) bzw. Coffein und Thearubiginen/Theaflavinen (Schwarztee) bildet (Liang et al. 2002).
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