Tropaeolum majus

Kapuzinerkresse

Gequetscht, sofort wirksam. Kapuzinerkresse hält nur ein einziges Glucosinolat vor, Glucotropaeolin, und das bis zu 45 µmol/g Trockenmasse. Beim Zerquetschen kommt die Myrosinase dran, BITC entsteht, und in Laborstudien hält das mit Captan® mit. Begleitpflanzung, Frischmazerat, Tinktur: das Verarbeitungsfenster entscheidet, ob der Wirkstoff überhaupt ankommt.

Wirkstoffprofil

Ein Glucosinolat, ein Enzym, ein Wirkstoff. Glucotropaeolin sitzt vakuolär in Ruh, Myrosinase (β-TGS) getrennt davon. Blatt oder Stängel zerquetschen: beide treffen aufeinander, BITC entsteht. Das ist der antimikrobielle Schlag.

Glucotropaeolin (Blätter, Trockenmasse)
23,45–45,26 µmol/g TM, entspricht ca. 10–20 mg/g TM je nach Klon, Erntezeitpunkt und Schwefelversorgung (Stelter et al., J. Agric. Food Chem. )
Glucotropaeolin (Samen, Trockenmasse)
117,92–156,31 µmol/g TM, gut 3–5× höher als im Blattwerk (Yield and Quality, JAST )
Glucotropaeolin (Frischmasse Blätter)
Literaturangabe 1 000 mg/100 g Frischmasse für hochwertige Klone, entspricht ca. 1 mg/g Frischmasse BITC-Vorstufe
Myrosinase-Aktivität
Bis 60 °C stabil; Inaktivierung ab ca. 65 °C; bei Trocknung unter 10 % Restfeuchte weitgehend erhalten
Stickstoff (N, Blüten)
27,52 g/kg Frischmasse (Jakubczyk et al., ); Blätter und Stängel ähnlich; Samen bis 26 % Rohprotein in der Trockenmasse
Kalium (K)
Bedeutsame Mengen; Blüten und Blätter gelten als kaliumreiche Nahrungsquelle; exakte mg/100 g-Werte variieren stark je nach Bodenversorgung
Phosphor (P)
Vorhanden in Blüten und Blättern; quantitative Feldwerte für MIE fehlen in der Primärliteratur, P ist mengenmäßig nicht die agronomisch relevante Größe dieser Pflanze
Vitamin C
Ca. 130 mg/100 g Frischblüten, vergleichbar mit Petersilie

Schwefel (S) ist das begrenzende Element für die Glucosinolat-Synthese: S-Düngung mit 100 kg S/ha erhöht den GT-Gehalt in Blättern um Faktor 1,4–2,1, in Samen um Faktor 1,6–1,8 (Hohenheim-nahe Feldversuche, eurekamag.com).

Antibakterielle und antifungale Wirkung

BITC ist eine elektrophile Verbindung, die kovalent an Thiol-, Amino- und Hydroxylgruppen von Proteinen bindet. Dadurch werden Enzymaktivitäten im Zielorganismus weitgehend unterbunden: Thioredoxin-Reduktase, Acetat-Kinase und Disulfid-Reduktasen sind primäre Targets. Gleichzeitig wird die Plasmamembran destabilisiert, was durch Propidiumiodid-Färbung nachgewiesen wurde.

Pilzpathogene:

  • Alternaria alternata: MIC 0,1 mg/mL in vitro; vollständige Hemmung des Myzelwachstums bei 1,25 mM; Sporulation und Mykotoxinproduktion reduziert (BITC-Begasungsversuch, RSC Advances ).
  • Fusarium culmorum: Vollständige Hemmung bei 0,75 mg/mL in vitro (Literatursynopse, ScienceDirect Topics).
  • Zum Vergleich: BITC hemmte Alternaria-Schwärzefäule an Tomaten effektiver als das zugelassene Fungizid Captan® bei 0,28–0,56 mg/mL.

Bakterielle Pflanzenpathogene:

  • Xanthomonas campestris pv. campestris und Pseudomonas syringae pv. maculicola: Dosis-abhängige Hemmung durch Glucosinolat-Hydrolyseprodukte in vitro (Sotelo et al., Applied Environmental Microbiology , 97 Zitierungen in WoS).
  • In Kreuzblütlergewächsen wurde X. campestris-Resistenz mit konstitutiv hohen BITC-Spiegeln nach Myrosinase-Aktivierung korreliert.
  • BITC-MIC gegen Pseudomonas fluorescens (Biofilm): sub-MIC-Dosen hemmten Quorum Sensing und Biofilmbildung signifikant (LWT, Food Science, ).

Medizinische Übertragbarkeit (Angocin-Evidenz):

Das Kombinationspräparat Angocin® Anti-Infekt N (Kapuzinerkresse + Meerrettich) wurde im randomisierten, doppelblinden Non-Inferiority-Trial gegen Co-Trimoxazol geprüft. Responderraten lagen in beiden Armen um 50 %; Rückfallraten nach 6 Monaten vergleichbar (PMC, ). Eine prophylaktische RCT bei rezidivierenden HWI zeigte statistisch signifikante Überlegenheit gegenüber Placebo (PubMed 17723159). Der Wirkmechanismus (Membranschädigung, Thiol-Reaktivität) ist pathogenunspezifisch und auf Pflanzenpathogene übertragbar, die in-vitro-Belege für BITC gegen Alternaria und Fusarium bestätigen dies.

kapuzinerkresse, historische Tafel, Tropaeolum majus
Tropaeolum majus
Glucotropaeolin 23,45–45,26 µmol/g TM

Studien

Stelter et al. (), J. Agric. Food Chem. 56(23), 11165–11170
Screening mehrerer hundert Tropaeolum-Klone auf GT-Gehalt und Myrosinase-Aktivität. Glucotropaeolin-Konzentration in Trockenblättern als bestes Selektionskriterium identifiziert; acht Hochertragsklone für Feldversuche selektiert.

Sotelo et al. (), Appl. Environ. Microbiol. 81(1), 432–440
In-vitro-Aktivität von Glucosinolaten und ihren Hydrolyseprodukten gegen X. campestris pv. campestris, P. syringae pv. maculicola, Alternaria brassicae und Sclerotinia sclerotiorum. Dosis-abhängige Hemmung; methanolische Blattextrakte wirksamer als isolierte GSL.

Guo et al. (), RSC Advances 10
BITC-Begasung hemmt Alternaria alternata in vitro (MIC 0,1 mg/mL) und reduziert Schwärzefäule an Birne; Mykotoxin (Alternariol) signifikant reduziert; Plasmamembranintegrität durch PI-Färbung quantifiziert.

Palaniswamy et al. (), PMC5359132 / Antibiotics 11
Vergleich Angocin® Anti-Infekt N vs. Antibiotika bei akuten und rezidivierenden HWI; N = 479; >60 % der Teilnehmer zeigten Symptomverbesserung innerhalb von 2 Tagen.

Companion-Planting-Review (), Insects 8(4), 112 (PMC5746795)
Kapuzinerkresse als Fangpflanze für Aphis fabae (schwarze Bohnenlaus) wissenschaftlich bestätigt: Bevorzugungsverhalten gegenüber Gemüsekulturen dokumentiert. Mechanismus: pull-Effekt durch attraktive Volatilstoffe, kein direkter Abwehrstoff gegen A. fabae nachgewiesen, Kapuzinerkresse wirkt als Fangpflanze (trap crop), nicht als Repellent.

Anbau und Ertrag

Tropaeolum majus ist in Deutschland (USDA-Zone 7) eine einjährige Sommerkultur, die keine Überwinterung verträgt.

Aussaat
Direktsaat ab Mitte April bis Ende Mai nach Frostende; bei Voranzucht innen 4–6 Wochen vor dem letzten Frost. Keimung bei 18–22 °C in 7–12 Tagen. Samen vor dem Säen 12–24 h einweichen beschleunigt Keimung.
Blüte
Juni bis Oktober; in Hessen Hauptblüte Juli–September. Blüte beginnt ca. 6–8 Wochen nach Aussaat.
Erntezeitpunkt für maximalen GT-Gehalt
Während der Hauptvegetation bis Blühbeginn; nach der Hauptblüte sinkt der GT-Gehalt in Blättern steil ab (GT-Transport in Blüten und Samen).
Ertrag Frischkraut
Unter kontrollierten Bedingungen (Gewächshaus, hohe Lichtintensität) bis ca. 2,5 kg/m²/Saison; Freiland Hessen bei 6 Pflanzen/m² und 2 Schnittnutzungen erfahrungsgemäß 1–2 kg Frischkraut/m²/Saison. Belastbare Feldversuche aus Deutschland sind rar; ein brasilianischer Freilandversuch nennt durch Hühnermist-Düngung gesteigerte Blattfläche und Trockenmasse ohne kg/m²-Absolut­zahl.
Standortansprüche
Volle bis Halbsonne; nährstoffarmer bis mittelreicher Boden; guter Wasserabzug. Auf sehr nährstoffreichen Böden viel Laub, wenig Blüten, GT-Gehalt sinkt. pH 5,5–7,5.
Pflege
Geringe Ansprüche; keine Kalkung nötig; mäßige S-Düngung (z. B. Kieserit, 20–30 g/m²) steigert GT-Gehalt nachweislich. Gegen Trockenstress mulchen; keine Staunässe.

Verarbeitungsverfahren

Frisch mit Wasser verrieben, Sofortanwendung
Höchster BITC-Gehalt: Myrosinase-Aktivierung beim Zerquetschen setzt BITC sofort frei. BITC ist flüchtig, Mazerat offen stehend verliert Wirkstoff innerhalb von Stunden. Sofort ausbringen, 1:10–1:20 verdünnt als Blattspray.
Kaltwasser-Mazerat
GT ist bei 20 °C über 48 h in wässrigem Medium stabil; Mazerat max. 24 h stehen lassen, danach Hydrolyse zu Benzylamin + CO₂ möglich. Zerkleinern vor dem Ansetzen ist Pflicht, damit Myrosinase GT zu BITC umsetzt, siehe Kaltmazerat.
Presssaft
Myrosinase trifft beim Pressen direkt auf GT, BITC-Freisetzung im Saft hoch. Zellwandgebundene Fraktionen bleiben im Trester. Haltbarkeit sehr kurz (Stunden); offener Behälter beschleunigt BITC-Ausgasung.
KNF-Fermentation mit Rohrzucker (FPJ)
LAB senken pH auf 3–4, was BITC-Abbau verlangsamt, doch Myrosinase ist nach 3–7 Tagen Fermentation inaktiv, BITC-Neubildung aus verbleibendem GT fraglich. Keine peer-reviewten Daten zur BITC-Konzentration im Endprodukt, siehe LAB-Fermentation.
Alkoholauszug / Tinktur
Zwingend: Kraut erst zerkleinern, 20–30 min bei Raumtemperatur stehen lassen (Myrosinase-Phase), dann 60 % Ethanol zugeben, sonst denaturiert Alkohol die Myrosinase sofort und GT bleibt als biologisch inaktive Vorstufe erhalten. GT in 60 % Ethanol als stabiles Prodrogue über 6–12 Monate haltbar, siehe Tinktur.
Trocknung
Trocknung max. 40 °C: GT bleibt erhalten, Myrosinase bei <10 % Restfeuchte weitgehend aktiv, BITC entsteht erst beim Wiederbefeuchten und Zerreiben. Über 65 °C Myrosinase irreversibel inaktiviert; GT dann als stabile Depot-Verbindung ohne enzymatische Aktivierung, siehe Trocknung.
Heißaufguss
Für BITC-spezifische Wirkung ungeeignet: Myrosinase ab 65 °C irreversibel inaktiviert. Polyphenole (Quercetin-3-glucosid, Kämpferol-Derivate) bleiben teilweise erhalten und können schwach antimikrobiell beitragen, aber kein Ersatz für BITC-Wirkung.

Empfehlung für die Praxis: Die höchste BITC-Verfügbarkeit liefern Frischmazerat (Sofortanwendung) und Kaltwasser-Mazerat (bis 24 h). Für Lagerung ist die Alkohol-Tinktur mit enzymatischer Vorspaltung vorzuziehen. Den Heißaufguss für BITC-Anwendungen meiden.

Quellen

  1. Stelter K. et al. (): The Glucosinolate–Myrosinase System in Nasturtium (Tropaeolum majus L.): Variability of Biochemical Parameters and Screening for Clones Feasible for Pharmaceutical Utilization. Journal of Agricultural and Food Chemistry 56(23), 11165–11170. pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jf802053n

  2. Sotelo M. et al. (): In Vitro Activity of Glucosinolates and Their Degradation Products against Brassica-Pathogenic Bacteria and Fungi. Applied and Environmental Microbiology 81(1), 432–440. pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4272705/

  3. Guo Y. et al. (): Benzyl isothiocyanate fumigation inhibits growth, membrane integrity and mycotoxin production in Alternaria alternata. RSC Advances 10. pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9047563/

  4. Jakubczyk K. et al. (): Garden nasturtium (Tropaeolum majus L.), a source of mineral elements and bioactive compounds. Roczniki Państwowego Zakładu Higieny 69(2). pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29766690/

  5. Aggarwal S. / JAST (): Yield and Quality Attributes of Nasturtium as Affected by Nitrogen and Sulfur Supply. Journal of Agricultural Science and Technology (Tarbiat Modares University). jast.modares.ac.ir/article-23-49215-en.html

  6. Schindler M. et al. (): Results of a randomized, prospective, double-dummy, double-blind trial to compare efficacy and safety of a herbal combination containing Tropaeoli majoris herba and Armoraciae rusticanae radix with co-trimoxazole in patients with acute and uncomplicated cystitis. PMC5359132. pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5359132/

  7. Palaniswamy G. et al. (): Effectiveness of a Combination of Nasturtium Herb and Horseradish Root (Angocin® Anti-Infekt N) Compared to Antibiotics in Managing Acute and Recurrent Urinary Tract Infections. Antibiotics 13(11), 1036. mdpi.com/2079-6382/13/11/1036

  8. Giamoustaris A. / Review (): Companion Plants for Aphid Pest Management. Insects 8(4), 112. pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5746795/

  9. Platz S. et al. (): Bioavailability and metabolism of benzyl glucosinolate in humans consuming Indian cress (Tropaeolum majus L.). Molecular Nutrition & Food Research. onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mnfr.201500633

  10. Strandler S. et al. (): Optimizing isothiocyanate formation during enzymatic glucosinolate breakdown by adjusting pH value, temperature and dilution. Scientific Reports 7, 40807. nature.com/articles/srep40807

  11. Chen L. et al. (): Benzyl isothiocyanate suppresses biofilms and virulence factors as a quorum sensing inhibitor in Pseudomonas fluorescens. LWT, Food Science and Technology. sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643824006662

  12. Eurekamag / Life Cycle (): Tropaeolum majus L., Life Cycle and Optimum Harvest Time for Highest Glucotropaeolin Contents. eurekamag.com/research/066/279/066279810.php