Thomas W. Baumann, Renate Seitz
T > Theobroma > Theobroma cacao L. > Cacao semen (Kakaobohnen)
Avellanae mexicanae; Faba cacao; Fabae mexicanae; Nuclei cacao; Semen cacao; Semen cacao tostum; Semen theobromae; Theobromatis semen
dt.:Kakaosamen; Cacao bean, cacao seed, cocoa bean, cocoa seed, theobroma seed; Fèves de cacao, graine de cacao, graine de cacaoyer, semence de cacao; Semilla de cacao; port.:Cacau.
Cacau – Brasil 2; Theobroma seed – Mar 28
Die teilweise von der Schale befreiten, leicht gerösteten Samen Brasil 2; die fermentierten und getrockneten SamenMar 28; die von der Schale befreiten, fermentierten und schwach gerösteten Samen [25].
Stammpflanzen: Theobroma cacao L.
Herkunft: Hauptlieferländer sind die Elfenbeinküste, Brasilien, Malaysia, Ghana, Indonesien, Nigeria, Kamerun, Ecuador, Kolumbien, Dominikanische Republik und Mexiko.
Gewinnung: Etwa 5 bis 6 Monate nach der Blüte, die in Ländern mit deutlicher Trockenzeit durch die ersten massiven Niederschläge schlagartig und relativ synchron induziert wird, ist die Kakaofrucht erntereif. In diesem Fall kann zwischen einer Haupt- und Nebenernte unterschieden werden, wobei erstere 1 bis 2 Monate dauert und bis 80 % (Ghana) der Totalernte ausmachen kann. In Regionen mit ausgeglichener Niederschlagsverteilung (z. B. Malaysia) ist die Ernte über einen weiten Zeitraum verteilt, was sich wegen der limitierten Kapazität der nachfolgenden Arbeitsgänge günstig auswirkt. Die Früchte, deren Farbe sich während der Reifung je nach Varietät entweder von Grün nach Gelb-orange oder von Dunkelrot nach hellerem Rot mit orangen Furchen verändert, werden mit einem scharfen Messer abgeschnitten. Für das Abernten der bodennahen Früchte am Hauptstamm kann dies die Machete oder ein kurzgriffiger Säbel sein, während die Früchte außer Reichweite, d. h. vornehmlich an den Ästen, mit einer langen Stange, an deren Ende eine Klinge montiert ist, abgetrennt werden. Dabei darf das „Blütenpolster“ nicht verletzt werden, weil sonst nicht nur die Blütenanlagen zerstört, sondern auch der Infektion durch pathogene Mikroorganismen Vorschub geleistet wird. Der Erntezeitpunkt ist nicht sehr kritisch, so daß in Intervallen von 3 bis 4 Wochen geerntet werden kann, ohne daß Qualitätseinbußen durch Un- oder Überreife während der anschließenden Fermentation befürchtet werden müssen. Die Früchte werden sofort oder, was der späteren Qualität keineswegs abträglich ist, auch erst nach wenigen Tagen mit einem Messer meist diagonal geöffnet, wobei die Klinge mit einer schlagenden Bewegung in der Fruchtwand versenkt und anschließend gekippt (abgedreht) wird, was einen Teil der Fruchtschale wegsprengt. Die Bohnen (Samen), welchen der schleimige, weißlich-gelbe Samenmantel (Pulpa) anhaftet, werden mit den bloßen Fingern aus der „Schote“ gekratzt. Die zentrale Placenta wird verworfen. Die Fermentation, ursprünglich nur ein Akt zur Entfernung der lästigen Pulpa, welche wegen ihrer schmierigen Beschaffenheit jede Handhabung unmöglich macht, ist im Zuge der Kakao-Veredelung zu einem wichtigen Faktor der Aromabildung geworden. Hierzu werden die Bohnen – bis zu 1 t – in einen etwa 1 m 3 großen, dickwandigen Holzkasten, eine sogenannte sweat box (Schwitzkiste), eingefüllt und mit Bananenblättern oder Säcken abgedeckt. Für kleinere Ernten wird häufig auch die Tray-Fermentation in flachen, stapelbaren Kästen mit Holzleisten-Rosten als Boden durchgeführt. Die klassische Haufen-Fermentation, zu welcher die Bohnen am Boden aufgeschichtet und mit Bananenblättern bedeckt werden, verliert zunehmend an Bedeutung. Die stark zuckerhaltige (Fructose, Glucose und Saccharose), citronensaure (pH 3,5) Pulpa ist ein idealer Nährboden für verschiedene Mikroorganismen. Als erstes entwickeln sich sehr schnell Hefen, welche die Zucker in Ethanol überführen. Gleichzeitig und unter Mitwirkung von Pektinasen bricht die relativ voluminöse, zelluläre Struktur der wasserhaltigen (80 %) Pulpa zusammen, und als Folge fließt während der ersten 2 bis 3 Tage diese wäßrige Phase als Gärsaft durch den mit Löchern oder Spalten versehenen Boden aus. Die starke CO2-Bildung führt rasch zu relativ anaeroben Bedingungen, die das Wachstum der ebenfalls zuckerabbauenden Milchsäure-Bakterien begünstigen. Wenn der Gärsaft ausgeflossen ist, werden die Verhältnisse wieder mehr aerob, Essigsäure-Bakterien lösen die Hefen ab und oxidieren den Alkohol zu Essigsäure. Während der Fermentierung werden zur Erreichung homogener Bedingungen die Bohnen von einer Kiste (sweat box) in die andere umgeschaufelt. Dies wird durch das Abbauen der Seitenwände erleichtert, wozu die Holzbretter ganz vergleichbar einer Gartenkompostierungsanlage aus den metallenen Kantenprofilen herausgehoben werden. Eine typische Kasten-Fermentation dauert etwa 6 Tage mit je einer Umwälzung nach 2 und 4 Tagen. Nach 2 Tagen steigt die Temperatur auf 40 bis 45 °C. Nach der ersten Durchmischung erreicht sie 48 bis 50 °C und fällt bis zum Ende der Fermentation nur wenig (45 bis 48 °C) ab. Ethanol, Essigsäure und die relativ hohe Temperatur führen zur Zerstörung der subzellulären Kompartimentierung, was eine Reihe biochemischer, physikalisch-chemischer sowie chemischer Reaktionen auslöst. Die Flavonoidglykoside (Anthocyane, Catechinglykoside und Leukocyane) werden hydrolytisch gespalten und die Aglyka durch Phenoloxidasen oxidiert. Es bilden sich Polymerisate sowie irreversible Komplexe zwischen chinoiden Tanninen und Proteinen. Da die letzten Schritte sauerstoffabhängig sind, finden sie erst während der anschließenden Trocknung (s. → unten) ihren Abschluß. Während der anaeroben Phase der Fermentation, also solange die „Gerbung“ der Eiweiße noch nicht eingesetzt hat, werden die vakuolären Speicherproteine abgebaut. Diese post mortem Proteolyse setzt die kakaospezifischen Aromavorstufen, überwiegend hydrophobe Aminosäuren und eine große Zahl von Oligopeptiden, frei, wobei die Konzentration der letzteren die Qualität des Kakaoaromas positiv beeinflussen soll. Saccharose wird in Fructose und Glucose gespalten, und der Totalgehalt der freien Zucker beträgt nach 6 Tagen weniger als ein Drittel der ursprünglichen Menge. Der Theobromingehalt sinkt durch Exsudationsverlust (Gärsaft) absolut um 40 und relativ um ca. 25 %. Nach Abschluß der Fermentation werden die Bohnen entweder an der Sonne oder künstlich im Warmluftstrom (ca. 60 °C) getrocknet. Damit die oxidativen Prozesse vollständig ablaufen können, bedarf es einer sorgfältigen, langsamen Trocknung, während welcher, um späteres mikrobielles Wachstum zu vermeiden, der Wassergehalt der Bohne auf unter 8 % gesenkt werden muß [13], [48]-[51].
Handelssorten: Die Bezeichnungen beziehen sich in der Regel auf das Ursprungsland. Grundsätzlich wird zwischen Edelsorten (flavour cocoas) und Massenware (bulk cocoas) unterschieden. Letztere sind Forasteros (Amelonados), deren Qualität am Handelskakao aus Ghana gemessen wird. Dem ghanesischen Standard kommt der Kakao aus Nigeria am nächsten, während z. B. jener von der Elfenbeinküste nocht tiefer eingestuft wird. Solche Qualitätsunterschiede sind durch das Produktionssystem, die Aufbereitung (Fermentation, Trocknung) und die Klassifizierung in den Anbauländern bedingt. Zu den Edelsorten werden in erster Linie die Criollos gezählt, wie sie z. B. in Venezuela (Maracaibo, Puerto Cabello), Ost-Java und Samoa produziert werden. Sie sind wenig bitter, aber würzig. Der gleichen Gruppe werden mitunter auch die Trinitarios aus Trinidad, Grenada, Venezuela und Papua-Neuguinea zugeordnet. Schließlich gehört die aus Equador stammende, schwach fermentierte Arriba-Sorte „Nacional“, obschon ein Vertreter der Forasteros, ebenfalls zu den Edelkakaos [52].
Schnittdroge: Geschmack. Schwach bitter. Geruch. Charakteristisch aromatisch. Aussehen. Eiförmige, etwas abgeplattete Samen, 1,5 bis 3 cm lang, 1 bis 2 cm breit und 0,5 bis 1 cm dick. Farbe sortenabhängig von weiß über hellbraun, grau- und dunkelbraun bis violett. Innerhalb der dünnen ledrigen, oft aufgebrochenen Samenschale der Embryo mit 2 dicken, das Nährgewebe bildenden Keimblättern, die stark gefaltet und zerklüftet sind. Das zu einem Silberhäutchen verkümmerte Endosperm überzieht die Keimblätter und dringt in die Faltung ein; das 5 mm lange und 1 mm dicke sogenannte Keimwürzelchen besteht hauptsächlich au Hypokotyl, liegt zwischen den Keimblättern und läßt sich leicht ablösen. Auf der Oberfläche der Samenschale meist (eingetrocknete) Samenmantelreste.
Mikroskopisches Bild: Im Querschnitt schließt unter der Samenschale mit ihren charakteristischen Schleim- und Steinzellen (s. → Cacao cortex) die glänzende, in die Falten der Keimblätter hineindrängende, sehr dünne Schicht des Silberhäutchens an, deren Zellumrisse kaum zu erkennen sind. Eine deutlich differenzierte, vieleckige Zellschicht mit gelbbraunem, körnigem Inhalt bildet die Samenhaut (Epidermis) der Keimblätter, deren Zellen vereinzelt zu mehrzelligen Gliederhaaren (Mitscherlichsche Körper) ausgewachsen sind. Das massig entwickelte Keimblattgewebe wird aus dünnwandigen, bräunlichen, nach innen zu farblos werdenden Parenchymzellen gebildet, die je nach Gewebetiefe mit Stärke und Aleuronkörnern, mit Fetttröpfchen und büscheligen Fettsäurekristallen oder mit Pigmenten aus Polyhydroxyphenolen (Kakaorot) gefüllt sind [14], [17], [20].
Pulverdroge: Aussehen. Mikroskopisches Bild. In dem meist sehr fein vermahlenen Kakaopulver nur wenig zusammenhängende Zellenkomplexe; vorwiegend bräunliche Membranfetzen und Fetzen des braunwandigen Gewebes der Keimblätter, gefüllt mit kleiner zusammengesetzter Stärke, meist Zwillinge und Drillinge von 1 bis 12 μm Durchmesser, sehr viele mit weitem Kern oder Kernhöhle, in den zusammengesetzten Körnern die Bruchkörner auffallend ungleich; Fettplasma bzw. Fettkristalle oder Aleuronkörner; Fragmente der Kotyledonenepidermis mit verschieden gestalteten Pigmentkörnern; Pigmentzellen mit braunen bis violetten Pigmentmassen; vielzellige, keulenförmige, bis 120 μm lange, aber oft nur in Bruchstücken sichtbare Haarbildungen (Mitscherlichsche Körper) aus der Epidermis der Keimlappen. Steinzellen und Spiralgefäße sollten fehlen und lassen auf unzulässig beigemengte Samenschale schließen [14], [17], [20].
Verfälschungen/Verwechslungen: Sind zur Zeit nicht bekannt. Hingegen dürften in Zukunft die Samen der in Brasilien vermehrt angebauten T. grandiflorum (WILLD. ex SPRENG.) SCHUM., Cupuassú genannt, zu uns gelangen [4]. Sie sind etwas größer als jene von T. cacao und münzartig, d. h. rund und abgeplattet.
Minderqualitäten: „Smoky“: Trocknung zu lange oder zu intensiv über offenem Feuer (2,6-Dimethoxyphenol); „Acidic“: Zu große Produktion von Milchsäure während der Fermentation; „Moldy“: Lagerung der Bohnen unter ungünstigen, feuchten Bedingungen (Methylketone); „Hammy“: Überfermentation (C3- bis C5-Monocarbonsäuren); „Adstringent“: Ungenügende Fermentation (hoher Anteil an nicht-kondensierten Polyphenolen, u. a. auch Anthocyane [„pink“]); „Bitter“: Aus Peptiden mit hohem Anteil an hydrophilen Aminosäuren kann eine schlechte Bitterkeit resultieren (Diketopiperazine) [53].
Inhaltsstoffe: Lipide. Über 50 % der Trockenmasse der unfermentierten Kakaobohne sind Lipide (Kakaobutter; s. → Cacao oleum) [54]. Aminosäuren und Proteine. Nebst wenig freien Aminosäuren enthält die reife Bohne 10 bis 16 % (der Trockenmasse) Proteine, welche hauptsächlich den Albuminen (52 %) und Globulinen (43 %) zugehören. In der Albumin-Fraktion werden aufgrund von Sequenzhomologien Vertreter der Protease- und a-Amylase-Inhibitoren vermutet, während die Globulin-Fraktion Reserveproteine aufweist, die strukturell den Proteinen der Vicilin-Klasse, insbesondere jenen der Baumwollsamen, sehr ähnlich sind [55], [56]. Kohlenhydrate. An Kohlenhydraten sind Stärke (5 bis 9 %, der Trockenmasse) und lediglich 2 bis 4 % freie Zucker vorhanden, mit Saccharose (>90 %) als Hauptkomponente und wenig Fructose und Glucose [49]. Phenolische Verbindungen. Die Klasse der Phenole (total ca. 13 % der Trockenmasse) setzt sich aus Catechinen (ca. 4 %) mit (–)-Epicatechin als Hauptkomponente sowie Leukocyanidinen verschiedener Polymerisationsstufen (ca. 8 %) zusammen [49]. Die für die rote Pigmentierung der Kotyledonen verantwortlichen Anthocyane, 3-α-L-Arabinosylcyanidin und 3-β-D-Galactosylcyanidin [57], machen ca. 0,4 % der Trockenmasse aus [49] und fehlen gänzlich in den reinen Criollos sowie in der Mutante Catongo. Purinalkaloide. Der Gehalt (der Kotyledonen) an Purinalkaloiden, welche vornehmlich im letzten Drittel der Samenentwicklung gebildet werden, beträgt zwischen 2,8 und 3,5 % (der Trockenmasse) mit – in der Regel – Theobromin als Haupt- und Coffein als Nebenalkaloid. Der relative Anteil von Coffein (am Gesamt-Purinalkaloidgehalt) ist sortenabhängig, liegt zwischen 50 (Criollo) und weniger als 1 % (Amazonas Forastero), und scheint daher negativ mit dem Anthocyangehalt korreliert zu sein. Erwartungsgemäß zeigen Criollo-Forastero-Hybriden mittlere Coffeingehalte [58], [59], [60]. Als drittes Purinalkaloid ist Theophyllin in Spuren, nämlich um 0,02 Promille aufgefunden worden [61]. Biogene Amine. β-Phenylethylamin, Tyramin, Tryptamin und Serotonin kommen in den Samen und dort vor allem in der Samenschale natürlicherweise vor, werden jedoch hauptsächlich während der Fermentation durch mikrobielle Decarboxylierung aus den entsprechenden Aminosäuren gebildet [41]. Zu den Gehalten existieren widersprüchliche Literaturangaben, so z. B. für β-Phenylethylamin in Kakaokernen und ihren Produkten einerseits 0 bis 6 mg/kg [62] und andererseits 0,2 bis 22 mg/kg [63]. Isochinolinderivate. Schließlich enhalten Kakao sowie Kakaoerzeugnisse Salsolinol (= 1-Methyltetrahydroisochinolin) und verwandte Verbindungen, wobei auch hier die Angaben weit auseinanderklaffen (6,5 μg bis 40 mg/kg für Salsolinol) [64], [65].
Identitaet: Die HPLC-analytische Bestimmung des Purinalkaloidmusters, welches in der Regel durch die Dominanz von Theobromin (gegenüber Coffein) und Spuren von Theophyllin charakterisiert ist, kann einen Identitätshinweis liefern [66]. Die HPLC-Analytik der Purinalkaloide ist einfach und bedarf in der Regel keiner speziellen Probenaufbereitung. Für die Auftrennung von Coffein, Theobromin und Theophyllin an RP 18 genügt ein isokratisches Laufmittelsystem aus Methanol/Wasser oder Acetonitril/Wasser, wobei der organische Anteil zwischen 15 und 30 % liegt. Die AOAC-Methode der Purinalkaloidbestimmung in Kakao und Kakaoprodukten besteht in einer Heißwasser-Extraktion mit anschließender RP-HPLC, wobei mit MeOH-Wasser-Essigsäure (20+79+1) aufgetrennt und bei 280 nm detektiert wird [67], [68]. Die Analytik der Kakaosamen-Inhaltsstoffe wie Proteine, Oligopeptide, Aminosäuren, Phenole, Zucker, Aromastoffe etc. ist ebenfalls weit fortgeschritten und übersichtlich zusammengestellt in Lit. [49]
Reinheit: – Aschegehalt: Max. 5 % Brasil 2.
Gehalt: Mindestens 1,3 % Theobromin Brasil 2.
Gehaltsbestimmung: Brasil 2 läßt das Theobromin nach verschiedenen Ausschüttelungsschritten mit Ether und Chloroform gravimetrisch bestimmen, das Coffein sollte unter den vorgeschriebenen Bedingungen gelöst bleiben und kann durch Dekantieren der überstehenden Flüssigkeit abgetrennt werden.
Lagerung: In dicht schließenden Gefäßen, vor Licht, Feuchtigkeit und Insekten geschützt Brasil 2; in luftdichten Behältern Mar 29.
Zubereitungen: Pasta Cacao (Kakaomasse) EB 6: Eine durch Mahlen der gerösteten und entschälten Samen in der Wärme hergestellte, meist zu Tafeln geformte, braune, harte Masse, die angenehm, milde ölig und bitter schmeckt und in der Wärme gleichmäßig schmilzt. Massa cacaotina Hisp IX, Cocoa USP XXII, Pó de CacauBrasil 2, Prepared Theobroma Mar 29 (weitere Bezeichnungen: Cacao Powder, Non-alkalised Cocoa Powder, Theobroma praeparata): Pulver aus geschälten, teilentfetteten und feinvermahlenen Kakaokernen.
Verwendung: Als Hilfsstoff (z. B. als Dragiermasse) und Geschmackskorrigens in galenischen Zubereitungen wie Kau- und Lutschtabletten und Sirupen. Gegen diese Anwendungen bestehen keine Bedenken [25]. Seit Montezuma wird Kakao, dessen Samen in den Herkunftsländern als Währung dienten, in flüssiger Form genossen, wobei es sich um eine Suspension von Kakaopulver in Wasser handelt, welche früher mit Spanischem Pfeffer sowie Vanille gewürzt wurde, heute aber meist gesüßt und mit mehr oder weniger Milchanteil getrunken wird. Kakaoabfälle werden in den Ursprungsländern zur Tierfütterung verwendet [81]. Industrielle Kakaoerzeugnisse beinhalten die vier Grundprodukte Kakaomasse (Chocolate liquor), Kakaopulver, Kakaobutter und Schokolade. Die in den Anbauländern fermentierten und gradierten Kakaobohnen werden in der kakaoverarbeitenden Industrie maschinell gereinigt und hernach je nach Provenienz während 30 bis 45 min bei 110 und 130 °C geröstet. Mit dem Rösten wird a) die Schälbarkeit der Bohnen, d. h. die Gewinnung der Kakaokerne verbessert, b) das typische Kakaoaroma gebildet, c) das spätere Mahlen der Kakaokerne erleichtert und d) die mikrobielle Belastung der Endprodukte verringert [41]. Die wesentlichen Kakao-Aromastoffe entstehen durch Maillard-Reaktion und Strecker-Abbau aus Zuckern, Aminosäuren und Oligopeptiden, wobei der begrenzende Faktor die Quantität der reduzierenden Zucker ist. Bisher sind über 460 Aroma-Komponenten identifiziert worden, doch ist die Beziehung chemische Struktur/Aromabeitrag noch weitgehend ungewiß [49], [90]. Einzig für das typische Kakao-Bitteraroma (Bittergeschmack) ist die strukturelle Basis bekannt, welche in der konzertierten Aktion (Komplexbildung im Verhältnis 2:1) von Theobromin mit den im Röstprozeß aus Oligopeptiden resultierenden Diketopiperazinen besteht[91]. Nach dem Rösten werden die gekühlten Kakaobohnen gebrochen und die Schalen sowie Keimwurzeln vom Kakaokernbruch abgetrennt. Da im Kakaokernbruch die Fettphase noch in den Zellverbänden eingeschlossen ist, kann zu diesem Zeitpunkt der Kakaoverarbeitung mit einer zugegebenen wäßrigen Lösung eine durchgehende wäßrige Phase erreicht werden. Diese Situation wird für die Veredelung ausgenützt, indem einerseits unerwünschte Aromastoffe z. B. mit Wasserdampf ausgetragen werden oder andererseits durch Alkalisieren, z. B. mit Kaliumbicarbonat, eine Verbesserung von Geruch und Farbe erzielt wird. Der veredelte Kakaokernbruch wird schließlich zur feinkörnigen Kakaomasse vermahlen. Zur Herstellung von Kakaopulver wird die aufgeschlossene, d. h. alkalisierte Kakaomasse bei 90 bis 100 °C und mit 400 bis 500 bar in der Horizontalpresse entfettet. Meist werden etwa 1/5 des Fettes (Kakaobutter) abgepreßt, was bedeutet, daß der verbleibende Kakaopreßkuchen, bezogen auf sein Gewicht, noch etwa 20 % Fett enthält. Der ausgekühlte Kakaopreßkuchen wird in der Stachelwalze zum genannten Endprodukt pulverisiert. Schokolade ist grundsätzlich eine homogene Mischung aus fein zerkleinerter Kakaomasse, Zucker, zusätzlicher Kakaobutter und Aromastoffen, welche – in feiner Form – durch Milchbestandteile, Nußmassen, Kaffeepasten etc. oder in groben Stücken durch Mandeln, Haselnüsse, Walnüsse, Pinienkerne, Pistazien, Sultaninen etc. ergänzt wird. Die stufenweise Zerkleinerung der Grundmasse findet ihre Vollendung in einem als Conchieren bezeichneten Verfahrensschritt (24 bis 27 h), in welchem starke Scherkräfte die Schokolademasse fließfähig machen, wobei eine durchgehende Fettphase gebildet wird. Dieser Prozeß zusammen mit der anschließenden, ausgeklügelten Temperaturführung zur Erzielung von homogenen, feinen Fettkristallen, welche ein wärmestabiles Strukturgefüge garantieren, ist verantwortlich für den schönen Oberflächenglanz und den zarten Schmelz der Schokolade, deren Wiege seit 1876 in der Schweiz steht [92].
Gesetzliche Bestimmungen: Negativmonographie der Kommission E am BGA „Cacao semen (Kakaosamen)“[25].
Wirkungen: Kakaosamen können wegen des Gerbstoffgehaltes obstipierend wirken [25]. Aufgrund des Gehalts an Methylxanthinen mit Theobromin als Hauptkomponente wirken sie vermutlich mäßig diuretisch, broncholytisch, vasodilatorisch, verstärkend auf die Herzmuskelleistung und leicht muskelrelaxierend [25], [69]. Die Methylxanthine sollen, in Form von Kakaoprodukten gegeben, erheblich schwächer als die Reinalkaloide wirken, was auf die gleichzeitige Anwesenheit von Gerbstoffen und/oder Fettsubstanzen zurückgeführt wird [28], [69]. Untersuchungen mit Drogenzubereitungen liegen nicht vor.
Distribution: Theobromin wird beim Menschen verhältnismäßig rasch aus Kakao und Schokoladenprodukten resorbiert und in allen Körperflüssigkeiten verteilt. Untersucht wurden Plasma, Speichel und Milch. Die resorptive Halbwertzeit betrug in allen 3 Fällen 0,5 bis 1 h, maximale Konzentrationen wurden 2 bis 3 h nach Aufnahme gemessen, die Halbwertzeit des Theobromins betrug durchschnittlich 7,1 h [28], [70] bzw. zwischen 6 und 10 h[71].
Kakao und Kakaoprodukte können allergische Reaktionen mit Hautmanifestationen hervorrufen [25]. Obwohl viele Studien zur allergischen Wirkung von Kakao (ref. in Lit. [74]) existieren, lassen diese aufgrund nicht eindeutiger Testmethoden und vieler Kreuzreaktionen zu anderen Lebensmitteln keine schlüssigen Aussagen und Interpretationen zu. Berichtet wird von Reaktionen auf Haut, Respirations- und Magen-Darm-Trakt. Als Allergene werden Proteine in Betracht gezogen, deren Wirksamkeit im Laufe des Verarbeitungsprozesses sinkt. Mit zunehmendem Alter der Patienten nimmt die Allergiedisposition ab [74], [75]. Kakaoprodukte, vor allem Schokolade, können bei empfindlichen Personen Migräne und Kopfschmerzen auslösen [25], [74]. Als Verursacher gelten die vasoaktiven Amine β-Phenylethylamin, Tyramin, Tryptamin und Serotonin. Die Wirkungskette ist jedoch nicht bekannt [74], [76]. Die subjektive Beurteilung führt zu kontroversen Ergebnissen [74]. In 2 Doppelblindstudien wurde der Effekt von Schokolade auf subjektiv migräne-sensitive Personen untersucht [77], [78]. Von 12 Probanden zwischen 23 und 65 Jahren, die 2 Tage medikamentenfrei waren und 45 g Schokolade gegessen hatten, hatten 5 nach durchschnittlich 22 h einen Migräneanfall, während keiner der 8 Probanden, die eine geschmacklich ähnliche, aber kakaopulverfreie Masse verabreicht bekamen, eine Migränereaktion zeigte [77]. Hingegen war der Reaktionsunterschied zwischen Placebo- und Schokoladenverabreichung in einer anderen Untersuchung nicht so signifikant [78]. Von 25 Personen, welchen in 2wöchigem Abstand 45 g Schokolade und 45 g kakaopulverfreies Placebo verabreicht wurde, hatten 8 einen Migräneanfall auf Schokolade und 5 auf das Placebo hin. Elf Personen zeigten in keinem Fall eine Reaktion und 1 Proband reagierte in beiden Fällen mit Migräne [78]. Entgegen der verbreiteten Meinung soll ungezuckertes Kakaopulver nicht kariesfördernd sein. In Versuchen an Ratten und Mäusen zeigte sich nach langfristiger Verfütterung von zuckerfreier Kakaopulverdiät keine Zunahme der Kariesbildung. Die Autoren führen dies auf den sog. „coating effect“, einer Filmbildung auf den Zähnen vermutlich aus Kakaofett, oder auf eine cariogene Hemmung durch Kakaotannine zurück [74], [79].
Methylxanthine gehen in die Muttermilch über und weisen dort eine dem Plasma entsprechende Konzentration auf. Wirkungen oder Nebenwirkungen bei gestillten Säuglingen sind nicht untersucht [25], [74].
Allergische Disposition für Kakaoprodukte [25].
Zur leichten Anregung, auch in Kombination mit Cola und Kaffee, zur körperlichen Kräftigung und zur Erhöhung der Harnmenge [24], [31], [72]. In Arzneistoffkombinationen mit entsprechenden Drogen finden Kakaosamen Verwendung bei infektösen Darmkrankheiten und Diarrhöen, zur Lösung von Bronchialschleim und zu Schwitzkuren, bei Asthmaleiden, Atembeschwerden, Lungenverschleimung, Reizhusten und auch bei Kropf und „dickem Hals“ sowie zur Regulierung der Drüsentätigkeit, insbesondere der Schilddrüse [25]. In wäßriger Zubereitung wird Kakao in seinen Ursprungsländern bei Diarrhöen und Verdauungsstörungen getrunken [69], [73]. Die Anwendung bei Durchfall erscheint aufgrund der Inhaltsstoffe zwar plausibel, ist aber klinisch nicht belegt. Zu den übrigen Indikationen liegen keine akzeptablen Belege vor. Eine therapeutische Anwendung kann nicht empfohlen werden[25]. Zur Dosierung liegen keine Angaben vor. In zerkleinerter Form für Aufgüsse sowie in galenischen Zubereitungen.
Tox. Inhaltsstoffe und Prinzip: Theobromin dürfte mit 1,9 % Anteil im Samen, bis zu 2,5 % Anteil im entfetteten Kakaopulver (21 % Fett), bis 0,8 % bzw. 0,2 % in Bitter- bzw. Milchschokolade als einziger Inhaltsstoff toxikologisch zu berücksichtigen sein [28], [69]. Nach Genuß eines Kakaogetränks aus 5 g Kakaopulver beträgt die errechnete Theobrominaufnahme 65 bis 125 mg, nach je 100 g Bitter- oder Vollmilchschokolade ca. 800 bzw. 200 mg; [28], [71] s. → Theobromin.
Acute Toxizität:
Mensch. Konkrete Fallberichte fehlen, nach hohen (über 100 g) Dosen Kakaopulver soll es zu Augenflimmern, Sehausfall, Pulsbeschleunigung und Kopfschmerzen gekommen sein [80].
Tier. Es existieren einige Vergiftungsberichte für Hunde, die Schokoladenpulver (250 g), Backschokolade (19 g/kg KG) oder Kakaopulverzubereitung entsprechend einer Menge von 2 bis 15 g/kg KG Theobromin aufgenommen hatten [80], [81]. In allen Fällen ereignete sich der Tod unter Krämpfen, starkem Durst, Diarrhoe und Herzversagen. Kakaoabfälle aus der kakaoverarbeitenden Industrie werden vielfach als Tierfutter verwendet. Versuche mit Geflügel ergaben, daß Verfütterungen von mehr als 15 % Kakaoabfallanteil am Gesamtfutter tödliche Vergiftungen hervorrief. Abgestillte Jungschweine verendeten bei einem Futteranteil von über 7,5 % Kakaoabfällen, bei einem solchen von 5 % waren eine verzögerte Gewichtszunahme, Lethargie sowie Gleichgewichtsstörung zu beobachten. Die vorgängige Extraktion von Theobromin machte das Futter unschädlich [28]. Kälber zeigten bei einem Futteranteil von 5 bis 10 % Kakaoabfällen Übererregbarkeit, Schweißausbrüche und erhöhten Puls, ein Kalb starb unter Krämpfen [28], [82]. Für Pferde wird von einer Verträglichkeitsgrenze von 5 g Theobromin pro Tag berichtet [82].
Chronische Toxizität:
Mensch. Kakaoprodukte führten erst in hohen Dosierungen (bis 100 g Kakaopulver über mehr als 10 Tage, entsprechend 1,5 g Theobromin bzw. Methylxanthine täglich) zu Nebenwirkungen in Form von Kopfschmerzen, Zittern und Schweißausbrüchen, die im wesentlichen dem Theobromin zugeschrieben werden [28], [69], [80].
Tier. Es existieren nur einzelne Studien [83], [84], [85]. Untersucht wurden männliche und weibliche Sprague-Dawley-Ratten, die über 104 Wochen mit 0, 1,5, 3 oder 5 % Kakaopulveranteil im Futter ernährt worden waren. Nach dieser Zeit zeigten fast alle klinischen, histologischen und serologischen Parameter keine auffallenden Abweichungen im Vergleich zu Kontrollgruppen. Die Überlebensraten waren in beiden Gruppen gleich. Bei den weiblichen und männlichen Ratten war bei einem Kakaopulveranteil von 1,5 % im Futter neben einer erhöhten Nahrungsaufnahme auch eine erhöhte Gewichtszunahme zu verzeichnen. Kakaopulveranteile von 3 und 5 % führten in männlichen Ratten im Vergleich zur Kontrolle zu einer stetigen Gewichtsabnahme von 8 bzw. 11 %, während diese für Weibchen nach der 26. Woche stagnierte. Gegen Ende der Versuchszeit kam es in der Gruppe mit 5 % Kakaopulveranteil zu einer 10- bis 16 %igen Verminderung der Spermatogenese und beidseitiger Hodenatrophie sowie vereinzelt zu einer erhöhten Neigung für Interstitialfibrose, nichteitriger Myocarditis und Nierensteinbildung. Zudem zeigten die weiblichen Ratten dieser Gruppe im Vergleich zu den Kontrolltieren leicht erhöhte Serumcholesterolwerte. Ungeachtet all dieser Befunde attestieren die Autoren dem Kakaopulver eine relative Unschädlichkeit [83].
Mutagen: Kakaopulver wirkt im Dosisbereich zwischen 0,5 und 5000 μm/Platte im Ames-Test an Salmonella typhimurium TA1535, TA1537, TA1538, TA98 und TA100 mit und ohne S9-Aktivierung nicht mutagen. In Maus-Lymphom-Zellinien mit und ohne S9-Aktivierung wurde im Konzentrationsbereich zwischen 0,625 und 6 mg/mL ebenfalls keine mutagene Wirkung beobachtet. Keine genotoxische Wirkung ergab sich aus Versuchen an CHO-Zellen (max. 1250 μg/mL) sowie menschlichen Lymphocyten in vitro (max. 1250 μg/mL) [89].
Carcinogen: Sowohl Carcinogenitätsstudien an F-344-Ratten mit reinem Theobromin (mit 0,025 und 0,05 % Theobrominanteil im Trinkwasser über 18 Monate) als auch mit Kakaopulver in Dosen von 1,6, 4,1 oder 5,8 g/kg KG/Tag bei männlichen Ratten (entsprechend einer täglichen Theobrominaufnahme von 46, 114 und 161 mg/kg KG/Tag) und 1,7, 4,2 oder 6,2 g/kg KG/Tag bei weiblichen Ratten (entsprechend einer täglichen Theobrominaufnahme von 48, 117 und 173 mg/kg KG) über 26 Wochen und maximal 2,0 bzw. 2,4 mg/kg KG/Tag Kakaopulver über weitere 78 Wochen an männlichen bzw. weiblichen Ratten ergaben keine Hinweise auf mögliche Carcinogenität [71], [83], [86].
Reproduktion: Da langfristige Verabreichung (0,6 bis 1 %, 4 bis 75 Wochen) von Theobromin Veränderungen am Reproduktionstrakt von männlichen Ratten verursacht (ref. in Lit. [87]), wurden analoge Untersuchungen mit Kakaopulver durchgeführt. Untersucht wurde der Trockenrückstand eines Extraktes mit MeOH 85 % (ca. 5,7:1), der 117 mg/g Theobromin enthielt. Männliche Sprague-Dawley-Ratten (4 × 4 Tiere) erhielten p. o. über 31 Tage 250 mg/kg KG Theobromin, 2,14 g/kg KG Extrakt (entspr. 250 mg/kg KG Theobromin), 0,43 g/kg KG Extrakt (entspr. 50 mg/kg KG Theobromin) oder die Trägerlösung. Das KG der Theobromin- und hochdosierten Extraktgruppe war ab dem 16. Tag gegenüber der Kontrolle signifikant erniedrigt. Das absolute Nebenhodengewicht war in diesen Gruppen signifikant (p < 0,05) erniedrigt. Das Epithel der Samenkanälchen wies häufig eine Vakuolisierung auf. Hierbei trat die Vakuolenbildung in der Theobromingruppe (113/253 Samenkanälchen) häufiger als in der hochdosierten Extraktgruppe (11/291 Samenkanälchen) auf. Darüber hinaus traten in diesen Gruppen eine verzögerte Spermienreifung und abnorm gestaltete Spermien auf. In der niedrig dosierten Extraktgruppe wurde lediglich eine Zunahme der Samenkanälchen ohne Bildung von reifen Samen (9/326 Samenkanälchen) festgestellt. Der Effekt trat in den beiden übrigen Gruppen ebenfalls auf: Hochdosierter Extrakt 14/291 Samenkanälchen, Theobromin 20/253 Samenkanälchen. Die Autoren kommen zu dem Schluß, daß Kakaopulver sich zwar qualitativ ähnlich wie Theobromin verhält, daß jedoch die toxischen Dosen, trotz rechnerisch gleichem Theobromingehalt, unterschiedlich sind. Eine Extrapolation der toxikologischen Daten von Theobromin auf die Droge halten sie daher nicht für möglich [87]. Ausgedehnte Studien an mehreren Rattengenerationen ergaben, daß weder Kakaopulver (2,5 bis 7,5 % Futteranteil während der Schwangerschaft und bis 21 Tage nach der Geburt) noch Theobromin (0,06 bis 0,135 % Futteranteil während 6 bis 19 Tage der Schwangerschaft) die Entwicklung der Feten und der Folgegenerationen gefährdeten [84], [86], [88], [89].
Toxikologische Daten:
LD-Werte. Für Theobromin liegt die LD50 bei 950 mg/kg KG p. o. für die Ratte und bei 1356 mg/kg KG p. o. für die Maus. I. p. beträgt sie für letztere 789 g/kg KG [28], [71], [83]. Die Übertragung dieser Daten auf den Menschen ergibt hochgerechnet eine toxische Dosis von 18 g Theobromin/65 kg KG/Tag [71].
1. Cuatrecasas J (1964) Contrib US Nat Herb 35:379–614
2. Hgn, Bd. 6, S. 462
3. Griffiths LA (1960) Biochem J 74:362–365 [PubMed]
4. Clement CR, Venturier GA (1990) Bacuri and Cupuassu. In: Nagy S, Shaw PE, Wardowski WF (Hrsg.) Fruits of Tropical and Subtropical Origin, Florida Science Source Inc., Lake Alfred, S. 178
5. Freise FW (1935) Pharm Zentralh 76:704–706
6. Vasconcelos MNL, Leão da Silva M, Maia JGS, Gottlieb OR (1975) Acta Amazonica 5:293–295
7. Baumann TW, Wanner H (1980) Acta Amazonica 10:425
8. Couch JA, Zintel HA, Fritz PJ (1993) Mol Gen Genet 237:123–128 [PubMed]
9. Griffiths LA (1958) Biochem J 70:120–125 [PubMed]
10. Baumann TW (1993) Unveröffentlichte Ergebnisse
11. Wilde J, Waugh R, Powell W (1992) Theor Appl Genet 83:871–877
12. Purseglove JW (1968) Tropical Crops, Dicotyledons 2, Longmans, Green and Co, London Harlow, Bd. 2, S. 570
13. Wood GAR (1975) Cocoa, Longman, London New York
14. Thoms H (1931) Handbuch der praktischen und wissenschaftlichen Pharmazie, Urban und Schwarzenberg, Berlin Wien, Bd. 5, S. 1323
15. Melchior H (1970) Mikroskopische Untersuchung von Kakao. In: Schormüller J (Hrsg.) Handbuch der Lebensmittelchemie, Springer, Berlin Heidelberg New York, Bd. 6, S. 394
16. Berger F (1949) Handbuch der Drogenkunde, Maudrich, Wien, Bd. 1, S. 89
17. Hag, Bd. 6c, S. 89
18. Day EJ (1984) Poult Sci 63:466–468 [PubMed]
19. El Saied HM, Morsi MK, Amer MM (1981) Z Ernährungswiss 24:145–151
20. Lindner MW (1953) Kakao und Kakaoerzeugnisse, Hayns Erben, Berlin
21. Sprecher von Bernegg A (1934) Tropische und subtropische Weltwirtschaftspflanzen, Enke, Stuttgart, Bd. 1, Teil 3, S. 112
22. Lange H, Fincke A (1970) Kakao und Schokolade, Springer, Berlin Heidelberg New York, Bd. 6, S. 210
23. Unten S, Ushijima H, Shimizu H, Tsuchie H, Kitamura T, Moritome N, Sakagami H (1991) Lett Appl Microbiol 14:251–254
24. Braun H, Frohne D (1987) Heilpflanzen-Lexikon, Fischer, Stuttgart
25. BAz Nr. 40 vom 27.02.1991
26. Aly ZH (1981) Zentralbl Veterinärmed A 28:711–719 [PubMed]
27. Haywood PE, Teale P, Mors MK, Amer MM (1990) Equine Vet J 22:224–246
28. Tarka SM jr (1982) CRC Crit Rev Tox 9:275–312
29. BGBl I, S. 1760, Verordnung über Kakao und Kakaoerzeugnisse vom 30.06.1975
30. Wissebach H (1969) Pflanzen- und Tierfette, Springer, Berlin Heidelberg New York, Bd. 4, S. 34
31. Berger F (1964) Pharmazie 19:348–361 [PubMed]
32. DAB 10
33. Kom, Bd. 2, S. 2026
34. Wille RL, Lutton ES (1966) J Am Oil Chem Soc 43:491–497 [PubMed]
35. Wehmer C (1931) Die Pflanzenstoffe, Phanerogamen, Gustav Fischer, Jena, Bd. 2, S. 792
36. Fincke A (1976) Dtsch Lebensm Rundschau 72:6–12
37. Müller BW (1986) Suppositorien, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart
38. Padley FB, Timms RE (1980) J Am Oil Chem Soc 57:286–293
39. Harwood JL (1991) Chem Ind:753–756
40. Coleman MH (1961) J Am Oil Chem Soc 38:685–688
41. Fincke A (1989) Lebensmittelchem Gerichtl Chem 43:49–55
42. Biedermann MKG, Mariani C (1993) Fat Sci Technol 95:127–133
43. Kritchevsky D (1988) Nutr Rev 46:177–181 [PubMed]
44. Apgar JL, Sively A, Tarka SM jr (1987) J Nutr 117:660–665 [PubMed]
45. Chen IS, Satchithanandam S, Vahouny GV, Cassidy MM, Ikeda I, Kritchevsky D (1989) J Nutr 119:1569–1573[PubMed]
46. Denke MA, Grundy SM (1991) Am J Clin Nutr 54:1569–1573
47. Kris-Etherton PM, Derr J, Mitchell DC, Mustad VA, Russell ME, McDonnell E, Salabsky D, Pearson TA (1993) Metabolism 42:121–129 [PubMed]
48. Jones KL, Jones SE (1984) Progr Industr Microbiol 19:411–456
49. Ziegleder G, Biehl B (1988) Analysis of Cocoa Flavour Compounds and Flavour Precursors. In: Linskens HF, Jackson JF (Hrsg.) Modern Methods of Plant Analysis, New Series, Springer, Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo, Bd. 8, S. 321–393
50. Shively CA, Tarka SMJ (1984) Methylxanthine Composition and Consumption Patterns of Cocoa and Chocolate Products, Alan R. Liss, New York
51. Biehl H, Heinrichs H, Ziegler-Berghausen H, Srivastava S, Xiong Q, Passern D, Senyuk VI, Hammoor M (1993) Angew Bot 67:59–65
52. Wintgens JN (1991) Influence of Genetic Factors and Agroclimatic Conditions on the Quality of Cocoa, 2nd International Congress on Cocoa and Chocolate, München
53. Ney KH (1992) Cocoa Off-Flavours. In: Charalambous G (Hrsg.) Off-Flavours in Foods and Beverages, Elsevier, Amsterdam London New York Tokyo, Bd. 28, S. 419
54. Lehrian DW, Keeney PG (1980) J Am Oil Chem Soc 57:61–65
55. Voigt J, Biehl B, Wazir SKS (1993) Food Chem 47:145–151
56. Spencer ME, Hodge R (1992) Planta 186:567–576
57. Forsyth WGC, Quesnel VC (1957) Biochem J 65:177–179 [PubMed]
58. Asamoa Y, Wurziger J (1976) Gordian 76:138–139
59. Senanayake UM, Wijesekera ROB (1971) J Sci Food Agric 22:262–263
60. Timbie D, Sechrist L, Keeney P (1978) J Food Sci 43:560
61. Franzke CL, Griehl H, Grunert S, Hollstein E (1968) Naturwissenschaften 55:299
62. Ziegleder G, Stojacic E, Stumpf B (1992) Z Lebensm Unters Forsch 195:235–238 [PubMed]
63. Baker GB, Wong JTF, Coutts RT, Pasutto FM (1987) J Chromatogr 392:317–331 [PubMed]
64. Riggin RM, Kissinger PT (1976) J Agr Food Chem 24:900 [PubMed]
65. Makino Y, Ohta S, Tachikawa O, Hirobe M (1988) Life Sci 43:373–378 [PubMed]
66. Hurst WJ, Snyder KP, Martin RAJ (1985) J Chromatogr 318:408–411 [PubMed]
67. Kreiser WR, Martin RAJ (1978) J Assoc Off Anal Chem 61:1424–1427 [PubMed]
68. Kreiser WR, Martin RAJ (1980) J Assoc Off Anal Chem 63:591–594 [PubMed]
69. Czok G (1974) Z Ernährungswiss 4:165–170
70. Resman BH, Blumenthal HP, Jusko WJ (1977) J Pediat 91:477–480 [PubMed]
71. Stavric B (1988) Food Chem Toxicol 26:725–733 [PubMed]
72. Pharmazeutische Stoffliste, 7. Aufl. (1988) Werbe- u. Verlagsgesellschaft Deutscher Apotheker, Frankfurt/am Main
73. Balbach A (1964) A Flora Nacional na Medicina domestica, Ed. do Lar, Sao Paolo, Bd. 2, S. 710
74. Fries JH (1978) Ann Allergy 41:195–207 [PubMed]
75. Fries JH (1966) Ann Allergy 24:484–491 [PubMed]
76. Ziegler G, Stojacic E, Stumpf B (1992) Z Lebensm Unters Forsch 195:235–238 [PubMed]
77. Gibb CM, Davies PTG, Glover V, Steiner TJ, Clifford RF, Sandler M (1991) Cephalgia 11:93–95
78. Mofett AM, Swash M, Scott F (1974) J Neurol Neurosurg Psychiat 37:445–448 [PubMed]
79. Stralfors A (1967) Arch Oral Biol 12:959–962 [PubMed]
80. Lewin L (1926) Gifte und Vergiftungen, Nachdruck 1992, Haug Verlag, Heidelberg
81. Sutton RH (1981) Vet Rec 19:563–564
82. Clark EGC, Clark MC (1967) Garner's Veterinary Toxicology, Tindall and Cassell, London, S. 398
83. Tarka SM jr, Morrissey RB, Apgar JL, Hostetler KA, Shively CA (1991) Food Chem Toxicol 29:7–19 [PubMed]
84. Hostetler KA, Morrissey RB, Tarka SM jr, Apgar JL, Shively CA (1990) Food Chem Toxicol 28:483–490[PubMed]
85. Takyi EEK, Ofori-Mensa N (1982) J Sci Food Agric 32:933–940
86. Rosenkranz HS, Ennever FK (1987) Food Chem Toxicol 25:247–251 [PubMed]
87. Wang Y, Waller DP, Hikim APS, Russell LD (1992) Reprod Toxicol 6:347–353 [PubMed]
88. Tarka SM jr, Applebaum RS, Borzelleca JF (1986) Food Chem Toxicol 24:375–382 [PubMed]
89. Brusick D, Myrh B, Galloway S, Rundell J, Jagannath DR, Tarka S (1986) Mutat Res 169:115–121 [PubMed]
90. Flament I (1991) Coffee, Cocoa, and Tea. In: Maarse H (Hrsg.) Volatile Compounds in Foods and Beverages, Marcel Dekker Inc., New York Basel Hong Kong, S. 617–669
91. Pickenhagen W, Dietrich P, Keil B, Polonski J, Nouaille F, Lederer E (1975) Helv Chim Acta 58:1078–1086[PubMed]
92. Ull, Bd. 20, S. 673–688
93. Mitscherlich A (1859) Der Cacao und die Chocolade, August Hirschwald, Berlin
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15.08.2010