Claim Hochschule Weihenstephan-Triesdorf - University of Applied Sciences

Der Einfluss von LED-Licht auf den Rosmarinsäuregehalt in Basilikum

Für die Einen stellen sie die Revolution in der Gewächshaustechnik dar, für die Anderen sind sie reine Spielerei: Licht emittierende Dioden oder kurz LEDs. Doch was ist der Nutzen der LEDs für den Gärtner? Diese Frage beschäftigt derzeit viele Forscher. Die Antwort darauf lässt sich nicht in einem Satz zusammenfassen. An der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) gehen wir der Frage nach, ob LEDs dem Produzenten - neben der möglichen Energieeinsparung - noch anderen, zusätzlichen Nutzen bringen. LEDs können mit nahezu jedem beliebigen Spektrum versehen werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit gezielt in die Physiologie der Pflanze einzugreifen. Mehrere Autoren haben bereits nachgewiesen, dass das Spektrum der Lampen einen groβen Einfluss auf die farbliche Ausprägung von Salaten hat: Die für die Farbe verantwortlichen Anthocyane werden mit rotem Licht in besonders groβen Mengen gebildet. In unserer Forschung konzentrieren wir uns zurzeit - unter anderem - auf den Zusammenhang von Spektrum und dem Gehalt der Rosmarinsäure in Basilikum.

Abb. 1: Basilikumpflanzen unter Kunstlicht (von links nach rechts: Leuchtstofflampe, LED rot, LED weiß)
Abb. 1: Basilikumpflanzen unter Kunstlicht (von links nach rechts: Leuchtstofflampe, LED rot, LED weiß)

Rosmarinsäure gehört zur Stoffklasse der Polyphenole. Polyphenole sind außerordentlich wichtige Bestandteile unserer Nahrung, da sie in der Lage sind, Sauerstoffradikale und andere oxidierende Verbindungen zu neutralisieren. Man spricht daher auch von Antioxidantien. Es gibt zahlreiche Studien, die eine gesundheitsfördernde Wirkung von Antioxidantien nahelegen. So wurde zum Beispiel gezeigt, dass Antioxidantien entzündungshemmend wirken, das Herz-Kreislaufsystem schützen und das Wachstum von Tumoren hemmen können.

Rosmarinsäure ist im Pflanzenreich weit verbreitet und kann bereits in den evolutionär ältesten Pflanzen wie den Hornmoosen nachgewiesen werden. In nennenswerten Mengen kommt die Rosmarinsäure aber in den für unsere Nahrung wichtigen Kräutern wie Basilikum (Basilicum ocimum), Zitronenmelisse (Melissa officinalis) und ihrem Namensgeber, dem Rosmarin (Rosmarinus officinalis) vor. Des Weiteren findet sie sich in der Familie der Rauhblattgewächse (Boragniaceae) und dort vor allem im Boretsch.

Japanische Forscher haben gezeigt, dass rotes Licht die Produktion der Rosmarinsäure in Perilla frutescens fördert. Um zu testen, ob LED Licht ebenfalls einen positiven Einfluss auf den Rosmarinsäuregehalt hat, haben wir Basilikum und Boretsch mit handelsüblichen LEDs in einer Dunkelkammer kultiviert. Die Produktion in der Dunkelkammer - in der die LEDs die einzige Lichtquelle darstellen - ist notwendig, um den Einfluss des sich verändernden  Sonnenlichts auszuschließen. Getestet wurden dabei eine LED mit einem besonders hohen Rotanteil (LED rot) und eine LED mit einem hohen Weißanteil (LED weiß). Zum Vergleich wurden Pflanzen mit Leuchtstofflampe (ebenfalls im Dunkeln) kultiviert. Als Kontrolle dienten Pflanzen, die im Gewächshaus mit natürlichem Tageslicht kultiviert wurden. Alle drei Lampen wurden so eingestellt, dass sie die gleiche Photonenstromdichte aufwiesen. Die Versuche fanden während des Frühjahrs und Sommers 2013 statt. Zu Versuchsende wurden Höhe, Frischgewicht und Rosmarinsäuregehalt ermittelt.

Tabelle Kulturbedingungen

Es zeigte sich, dass die Pflanzen, die nur mit LED Licht kultiviert wurden, kleiner waren und ein geringeres Frischgewicht aufwiesen als die Gewächshauspflanzen. Dies ist vermutlich auf die geringere Lichtsumme in der Dunkelkammer zurückzuführen. Der Gehalt an Rosmarinsäure war jedoch in Basilikum - wie auch im Boretsch - in den unter LEDs gewachsenen Pflanzen am höchsten. Pflanzen, die mit der Leuchtstofflampe erzeugt wurden schnitten in allen Merkmalen am schlechtesten ab.

Abb. 2: Basilikum kultiviert mit verschiedenen Lichtspektren (von links: Gewächshaus, LED rot, LED weiß, Leuchtstofflampe)
Abb. 2: Basilikum kultiviert mit verschiedenen Lichtspektren (von links nach rechts: Gewächshaus, LED rot, LED weiß, Leuchtstofflampe)

Die Versuche bestätigten zudem, dass sowohl das Frischgewicht als auch der Gehalt an Rosmarinsäure mit dem Anteil an rotem Licht bei den künstlich belichteten Pflanzen zunehmen. Basilikumpflanzen, die mit roten LEDs kultiviert wurden, enthielten somit ebenso viel Rosmarinsäure wie die deutlich größeren Gewächshauspflanzen.

Abb. 3a: Rosmarinsäuregehalt von Basilikum kultiviert mit verschiedenen Lichtspektren
Abb. 3a: Rosmarinsäuregehalt von Basilikum kultiviert mit verschiedenen Lichtspektren
Abb. 3b: Frischgewicht
Abb. 3b: Frischgewicht von Basilikum kultiviert mit verschiedenen Lichtspektren

Die Versuchsergebnisse zeigen, dass es möglich ist, den Rosmarinsäuregehalt in Nahrungsmitteln während der Produktion durch den Einsatz von geeignetem Licht zu steigern. Darüber hinaus weisen die Daten darauf hin, dass dieser Effekt in unterschiedlichen Pflanzengattungen ähnlich ist. In weiteren Versuchen gilt es nun, diese Erkenntnisse weiter zu vertiefen. Ein wichtiger Gesichtspunkt der Forschung ist dabei, das für die Produktion von Rosmarinsäure geeignete Spektrum mit einem für ein gesundes und gleichmäßiges Wachstum geeignetes Spektrum zu kombinieren. Die Ergebnisse könnten in Zukunft beispielsweise in der hochintensiven Produktion in Mehrlagenkulturen Anwendung finden.

Infodienst Weihenstephan - Dezember 2014 | Januar 2015

Forschung LED

Hinweis

Dieser Beitrag ist zuerst in der Fachzeitschrift DEGA Gartenbau, Nr. 11/2014, erschienen. Wir danken der Redaktion DEGA Gartenbau für ihre Zustimmung zur Veröffentlichung im "Infodienst Weihenstephan".