Phenolsäuren: bittere Genossen in Obst und Gemüse

Phenolsäuren lassen sich je nach Kohlenstoff-Grundgerüst in Hydroxybenzoesäuren und die Hydroxyzimtsäuren einteilen. Unter anderem sind sie für den herben und bitteren Geschmack vieler Lebensmittel verantwortlich.

Aufnahme und Bioverfügbarkeit

Täglich werden mit der Nahrung durchschnittlich neben 54 mg Flavonoiden auch 200 mg Phenolsäuren aufgenommen. Für die Absorption der Phenolsäuren ist entscheidend, ob sie in veresterter Form oder in freier Form vorkommen. Freie Phenolsäuren können sowohl im Dünn- als auch im Dickdarm absorbiert werden und üben systemische Wirkung aus. Da die Phenolsäuren meistens jedoch β-glykosidisch mit organischen Säuren oder Zuckern verbunden sind, durchqueren sie Magen und Dünndarm nahezu unbeschadet. Für eine Metabolisierung der Phenolsäureester fehlen dem Menschen nämlich die nötigen Enzyme (Esterasen, Xylanasen), um z.B. Kaffeesäure aus Chlorogensäure freizusetzen. Sie werden daher erst im Dickdarm durch Mikroorganismen freigesetzt. So kann die Chlorogensäure z.B. durch die Dickdarmbakterien E.coli, Bifidobacterium lactis und Lactobacillus gasseri hydrolysiert werden. Das ist vermutlich auch der Grund dafür, dass sie lokal gesundheitsförderliche Wirkungen ausüben können.

Die Bioverfügbarkeit von Sekundären Pflanzenstoffen allgemein ist sehr unterschiedlich und hängt auch von der jeweiligen Lebensmittel-Matrix ab. Phenolsäuren haben – ebenso wie auch Phytosterine – eine mittlere Bioverfügbarkeit von 3 – 15%.  Eine Auswirkung auf die Bioverfügbarkeit hat auch das Vorliegen der Phenolsäuren (d.h. ob sie in veresterter oder freier Form vorliegen), da hier Unterschiede bezüglich der chemischen, physikalischen und physiologischen Eigenschaften bestehen. So besitzt z.B. die Ellagsäure, die in der Regel als Glykosid oder Ester in Pflanzen vorliegt eine geringere Bioverfügbarkeit als in der reinen Form.

Der Gehalt an Phenolsäuren im Lebensmittel ist je nach Lebensmittel und weiteren Faktoren unterschiedlich. So senkt z.B. die Lagerung von Obst in der Regel den Gehalt der oxidationsempfindlichen Phenolsäuren. Ebenfalls führen Verarbeitungsprozesse (z.B. durch Entfernung von äußeren Randschichten, Blättern oder Schalen) zu einer Verminderung des Phenolsäuregehaltes, wobei das Einfrieren von Beeren nicht zu einem geringeren Hydroxybenzoesäurengehalt führt.

Funktionen und Aufgaben

Phenolsäuren besitzen vielfältige Wirkungen. So werden antikarzinogene, antimikrobielle, antioxidative, antithrombotische, antiinflammatorische, glukostatische und blutdruckregulierende Wirkungen für möglich gehalten. Es gibt zahlreiche Tierstudien, die von einer protektiven Wirkung der Phenolsäuren berichten. Phenolsäuren wirken darin möglicherweise v.a. antioxidativ, antimikrobiell und sie senken wahrscheinlich das Risiko für bestimmte Krebserkrankungen (d.h. sie sind antikanzerogen). Es wird vermutet, dass die phenolischen Hydroxylgruppen für die Wirkung der Phenolsäuren verantwortlich sind.

Während die Absorption der freien Phenolsäuren im Dünndarm stattfindet und diese daher systemische Wirkung (d.h. eine Wirkung auf den ganzen Körper durch Aufnahme in den Blutkreislauf) ausüben können, werden Phenolsäureester erst im Dickdarm durch Mikroorganismen zersetzt. Daher ist für Phenolsäureester eine systemische Wirkung zwar fragwürdig, lokale Effekte im Intestinaltrakt (z.B. die Beeinflussung der Entstehung eines Dickdarmtumors) sind jedoch wahrscheinlich.

Antioxidative Wirkung

In vitro und in Tierstudien konnte für Phenolsäuren ein antioxidatives Potenzial nachgewiesen werden. Allerdings fehlen bislang ausreichende in vivo-Untersuchungen am Menschen. Durch ihr antioxidatives Potenzial konnten Phenolsäuren in Tierstudien bei induziertem Hautkrebs die vermehrt auftretenden reaktiven Sauerstoffmoleküle neutralisieren und somit einen Beitrag zur Hemmung der Tumorpromotion leisten.

Antimikrobielle Wirkung

Hinweise auf die antimikrobielle und antibakterielle Wirkung der Phenolsäuren, wurden durch die Ellagsäure geliefert, die in vitro das Wachstum von Helicobacter pylori hemmt.

Ansonsten lieferten Untersuchungen mit phenolsäurereichen Fruchtextrakten eine Wirkung gegen bestimmte Viren, wobei hier darauf hinzuweisen ist, dass die Fruchtextrakte neben Phenolsäuren (v.a. Gallus- und Chlorogensäure) auch andere Polyphenole enthalten. Es wird jedoch vermutet, dass für die antivirale Wirkung die entgegengesetzte Ladung von Phenolsäuren und der Virushülle eine Rolle spielen.

In in vitro Studien wurde des Weiteren gezeigt, dass verschiedene Hydroxyzimtsäuren das Wachstum von gramnegativen Bakterien hemmen, während sie bei grampositiven keine Hemmung erreichen konnten. Es wird daher auch für diese antimikrobielle Wirkung davon ausgegangen, dass der Grad der Hydroxylierung für die Wirkung relevant ist.

Antikanzerogene Wirkung

In zahlreichen Tierstudien wurde von einer protektiven Wirkung der Phenolsäuren im Bezug auf Krebs berichtet. Darin wurde bereits nachgewiesen, dass Phenolsäuren eine antikanzerogene Wirkung gegenüber polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, Mykotoxinen und Nitrosaminen haben, wobei Untersuchungen hinsichtlich des Einflusses von Phenolsäuren auf die Entwicklung verschiedener Krebsarten beim Menschen noch fehlen. Ebenfalls konnte z.B. in vitro gezeigt werden, dass Phenolsäuren aus Tomatensaft (z.B. p-Cumarsäure, Chlorogensäure) die Nitrosaminbildung effektiver hemmen als entsprechende Mengen an Vitamin C.

Phenolsäuren können sowohl die Initiation als auch die Promotion der Kanzerogenese (Krebsentstehung) hemmen. Dies geschieht unter anderem durch Hemmung von Phase-I-Enzymen (d.h. Verhinderung der Aktivierung von Prokanzerogenen), Wechselwirkungen mit dem aktivierten Kanzerogen oder der DNA, durch Induktion von Phase-II-Enzymen (z.B. Glutathion-S-Transferase, Quinon-Reduktase) und die antioxidative Wirkung der Phenolsäuren.

Es wird vermutet, dass die antikanzerogene Wirkung der Phenolsäuren wahrscheinlich teilweise daraus resultiert, dass sie in direkte Wechselwirkung mit dem aktivierten Kanzerogen tritt und dabei kovalente Bindungen eingeht, wodurch aus dem Kanzerogen biologisch intakte Produkte entstehen. So reagieren beispielsweise die Ferula-, Kaffee-, Chlorogen- und Ellagsäure in zellfreien Systemen direkt mit starken Kanzerogenen (z.B. polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen), wodurch deren Mutagenität (d.h. die Fähigkeit, Veränderungen am Erbgut (DNA) zu bewirken) je nach Dosis um über 90% verringert werden kann. Dabei ist zu beachten, dass die Ellagsäure hierbei eine 80 bis 300 Mal stärke Wirkung ausübt als die anderen Phenolsäuren.

Vorkommen

Phenolsäuren kommen überwiegend in den Schalen bzw. Randschichten von Obst und Gemüse vor, wo sie unter anderem zur Stabilität der Zellwände in den Schalen beitragen. Phenolsäuren kommen unter anderem in Kaffee, Tee, Vollkornprodukten, Weißwein, Beerenobst, Kohlgemüse und Nüssen vor. Dabei ist die Gallussäure in Rotwein, die Ellagsäure in Walnüssen und Pekannüssen sowie in frischen Beeren vorhanden. Die Ferula- und die Kaffeesäure sind zwei der häufigsten in pflanzlichen Lebensmitteln vorkommenden sekundären Pflanzenstoffen. Reichhaltig sind Grünkohl, Weizenvollkorn, Weißkohl, Radieschen und grüne Bohnen. Außerdem sind auch bestimmte Gemüsearten (z.B. Spinat, Kopfsalat) auch reich an Hydroxyzimtsäuren. Eine Tasse Kaffee (150ml) enthält zwischen 40 und 105 mg Kaffeesäure. Phenolsäuren sind sehr oxidationsempfindlich, so dass eine lange Lagerung den Gehalt in Obst und Gemüsesorten erheblich senken kann.