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Wirkt Wald Wunder?

Mit TD-GC/MS der heilenden Kraft von Bäumen auf der Spur

| Autor / Redakteur: Guido Deußing* / Dr. Ilka Ottleben

Bäume & Co.: Emissionen mit Wirkung

Kim Geonwoo und Kollegen von der japanischen Kyushu-Universität haben sich diese Frage gestellt und versucht, eine wissenschaftlich fundierte Antwort zu finden. Bei ihrer Forschung konzentrierten sich die Wissenschaftler insbesondere auf die Emissionen natürlicher flüchtiger organischer Verbindungen (NVOCs) [9].

Flüchtige organische Verbindungen (Volatile Organic Compound[s], VOCs) ist die Sammelbezeichnung für organische, also kohlenstoffhaltige Stoffe, die leicht verdampfen (flüchtig sind) bzw. schon bei niedrigen Temperaturen (z. B. Raumtemperatur) als Gas vorliegen. Manche VOCs, etwa in Form von Materialemissionen, beeinträchtigen nachweislich das Wohlbefinden und können Kopfschmerzen, Müdigkeit, Schleimhautreizungen, Atembeschwerden und Depressionen hervorrufen [11]. Vergleichbares gilt für Emissionen von Schimmelpilzen, so genannte Microbial Volatile Organic Compounds (MVOCs) [12]. Dass VOCs indes auch positive Effekte auf das Wohlbefinden und die Gesundheit ausüben können, ist ebenfalls hinlänglich bekannt und Grundlage zum Beispiel von Aromatherapien unter Einsatz ätherischer Öle.

NVOCs werden von Pflanzen als sekundäre Metaboliten produziert und emittiert, um sich etwa vor Krankheitserregern oder Fressfeinden zu schützen. Zu den NVOCs zählt z.B. die Gruppe der Terpene, die sich formal vom Isopren ableiten. Terpene wie α-Pinen oder Limonen gehören zu den Phythonziden [9], was bedeutet, dass diese Verbindungen eine antibiotische Wirkung haben. Kampfer sei bekannt für seine unter anderem anti-kanzerogene und Husten lindernde, Cedrol für eine Blutdruck senkende Wirkung, schreiben Geonwoo et al. Viele Terpene werden als Geruchs- oder Geschmacksstoffe in Parfümen und kosmetischen Produkten eingesetzt oder erfüllen um die Weihnachtszeit jene Wohnräume, in denen eine Naturtanne als Christbaum aufgestellt ist, die bekanntlich in großer Menge geruchsintensive VOC emittiert.

Auf in den Wald – zum Probesammeln

Kim Geonwoo und Kollegen machten sich auf in den universitätsnahen Kasuya Research Forest, ein Stadtwald von annähernd 500 Hektar Größe, der den Bürgern des Ortes zur Naherholung dient und den Wissenschaftlern der Universität zu Forschungszwecken. Das Ziel von Geonwoo et al. war es also, die Emission von NVOCs zu bestimmen – und zwar, nicht die von Nadelbäumen, was aufgrund der bei Tannengehölz bekannt hohen VOC-Emissionen nahegelegen hätte, sondern von immergrünen Laubbäumen. Die Forscher richteten ihre Aufmerksamkeit auf Lorbeergewächse, namentlich der Gattung Cinnamomum camphora (Kampferbaum) und Machilus Thunbergii. Beide Gewächse finden sich in größerer Zahl im Kasuya Research Forest und beiden wird eine therapeutische Wirkung insbesondere bei Erkältungserkrankungen nachgesagt [9].

Ergänzendes zum Thema
 
LP-Tipp – VOCs und NVOCs

Um Auskunft über die NVOC-Emissionen zu erhalten, unternahmen Geonwoo und Kollegen Probenahmen an Stellen im Kasuya Research Forest, die jeweils von der einen oder anderen Gewächsart dominiert wurden. (In ihrer Arbeit geben die Wissenschaftler dezidiert Auskunft über die Besonderheit der Plätze und des Baumwuchses.) Mithilfe von Minipumpen zogen sie in 1,5 Meter Höhe Luft durch mit Tenax TA und Carbotrap 2B gefüllte Adsorbensröhrchen. Ein Gesamt-NVOC-Volumen von 15 Litern wurde mit einer Flussrate von 150 mL/min gesammelt. Anschließend wurden die Adsorbensröhrchen bei -4 °C gelagert und innerhalb von 48 Stunden mittels Thermodesorptions-Gaschromatograpie-Massenspektrometrie (TD-GC/MS) analysiert.

Für die Thermodesorption der Analyten verwendeten Geonwoo et al. ein Thermal-Desorption-System (Gerstel-TDS; ebenfalls verwendbar ist der Gerstel-Thermal-Desorber 3.5+ in Verbindung mit dem Gerstel-Multi-Purpose-Sampler, MPS), das an ein GC/MS-System von Agilent Technologies (7890N-5975) gekoppelt war. Die angereicherten NVOCs wurden für drei Minuten bei 210 °C vom Adsorbens thermodesorbiert und bei -30 °C im Kalt-Aufgabe-System (Gerstel-KAS), auf dem das TDS aufsitzt, croyfokussiert. Das KAS wurde auf 220 °C (3 min) aufgeheizt und die Gasphase anschließend auf eine GC-Säule (HP-Innowax, 60 m x 0,25 mm, 0,25 µm) überführt. Der GC-Ofen wurde programmiert von 40 °C (3 min) mit 8 °C pro Minute auf 220 °C (3 min) aufgeheizt. Die Temperatur des Interface zum MSD betrug 210 °C.

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