title: Charakterisierung der Orchideenduftstoffe im Gebiet von Reserva Biologica Guaitil S.A. Costa Rica
Creators: name: Müntz, Robert
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2023
Subjects: Orchidee
Guaitil
Terpen
Terpene
orchid
scents
Chemistry &amp; allied sciences
Chemie
Duftstoff
Orchideen
Duftstoffe
MMSE
NIST
Costa Rica
terpens
VOC
ADAMS

description: Der Orchideenbestand der äußerst artenreichen Flora von Reserva Biologica Guaitil SA, Costa Rica wurde hinsichtlich der Duftstoffkomponenten analysiert und gegenübergestellt. Dieses staatlich registrierte Reservat wurde vom Autor 2013 ins Leben gerufen und stellt ein Ökolo-gie-Schutzprojekt auf privater Ebene dar. Das Verteilungsmuster der Terpene und anderen Duftstoffen wurde innerhalb von 55 Gattungen und darin in 133 verschiedenen Arten charak-terisiert und auf Ähnlichkeiten untersucht. Hauptaufgabe war die Fragestellung, ob bei den Orchideen in Reserva Biologica Guaitil S.A./Costa Rica eine Chemotaxonomie durch Volatile Organic Compound (VOC) - Messung möglich ist. Die Herausforderungen des Projekts lagen in der Probennahme im Nebelwald Guaitils und in der instrumentellen Analytik im Labor. Da die Blüten von ihrer Stammpflanze nicht entfernt werden durften, um möglichst unversehrt zu bleiben, war ein Sampling vor Ort unumgänglich. Dabei musste darauf geachtet werden, dass keinerlei Stress bzw. mechanische Belastung auf die Blüte ausgeübt wird. Für die Sammlung der flüchtigen Verbindungen wurde das Monolithic Material Sorption Extraktion (MMSE) gewählt. Hierbei wird ein Absorber über der zu bepro-benden Blüte für einen gewissen Zeitraum platziert, wobei sich dann die flüchtigen Substan-zen auf dem Monolithen anreichern. Um den Duft von Miniaturorchideen abzunehmen, wurde in zahlreichen Versuchen ein Scen-tor entwickelt, der für Freiland-Beprobung geeignet ist. Er musste einigen Anforderungen ent-sprechen: so sollte er handlich sein und einfach in der Blütennähe zu befestigen sein, die Größe des Headspace musste der Blütengröße entsprechen und das Material musste inert sein, um keine flüchtigen Stoffe (Weichmacher) abzudiffundieren. Technisch gab es sowohl den Weg des Durchströmungsvariante wie auch den der Umluft-Variante. Die meisten Proben wurden mit letzterer Methode genommen, da hier die auch bei kleinsten Exemplaren gute Ergebnisse erzielt wurden und die Umwelt-VOCs zu einem Großteil ausgeklammert werden konnten. So konnten Terpenkonzentrationen von unter 10 ppm pro Blüte gemessen werden. Die Proben wurden im Freiland gesammelt, die Orchidee dokumentiert und im Labor der Re-ference Analytics GmbH in Österreich analysiert. Die Analyse im Labor erfolgte durch thermische Desorption auf einer GCMS TRACE 1310 GC Basis Modul, TRACE 1300 GC SSL-Injektor, AI 1310 GC-Autoinjektor für Flüssiginjektion TriPlus 500 Headspace von Thermo Fischer. Die anschließende Identifizierung der Massenspektren erfolgte mit Hilfe der NIST Datenbank, die Verifizierung der Ergebnisse durch Bezugnahme der AI-Werte der Robert Adams Datenbank. Vor Beginn der Feldstudie wurde die Methodik hin-sichtlich stationärer Phase und Probensammlung optimiert und anschließend qualifiziert. Die Auswertung der über 3000 Messwerte erfolgte mittels JMP in zahlreichen Diagrammen. In der Datenquelle finden sich die chemischen Strukturen wieder, die GPS-Daten, Zeitpunkte der Abnahme, GC-Chromatogramme und MS-Spektren und das Bildmaterial für jede Probe. Die Identität der untersuchen Orchideen wurde durch Lancester Garden der Universität Costa Rica, Diego Bogarin bestätigt. Es wurde sowohl innerhalb der 55 Gattungen wie auch bei allen vorgefundenen 133 Arten geprüft, ob ähnliche Terpenmuster vorliegen. Den überwiegenden Teil der vorgefundenen VOCs bilden Monoterpene, gefolgt von Sesqui-terpenen und in geringem Ausmaß Terpenoide, also Terpenstrukturen mit funktionellen - 37 - Gruppen. Die bei Freilandmessungen auftretenden, ubiquitären Komponenten der Luft (Al-kane, Aldehyde, Ketone) stammen aus dem mikrobiellen Abbau von höhermolekularen Pflan-zenwachsen (C 28 - C 35) und wurden bei der Auswertung berücksichtig. Für die Charakterisierung der Duftstoffe wurden die VOCs innerhalb von Gattungen auf even-tuelle Regelmäßigkeiten geprüft, weiters erfolgte die Analyse innerhalb gleicher Arten zu ver-schiedenen Tages- und Jahreszeiten. Eine weitere Untersuchung betrachtete die VOCs glei-cher Arten zum selben Zeitpunkt an verschiedenen Standorten. Die abschließende Analyse untersuchte die Mono- und Sesquiterpen-Freisetzung an zwei ver-schiedenen Ticoglossum-Arten über den Zeitraum von 24 h im Intervall von 120 Minuten. Da-für wurde ein neuer Scentor entwickelt, um die mechanische Belastung der Blüte während der 12 Probenahmen zu minimieren. Die Messungen sind qualitativ erfolgt, die ermittelten Counts wurden für die Auswertung herangezogen. Das Ergebnis dieser Untersuchungen zeigt eine sehr variable Freisetzung von VOCs, es ließen sich keinerlei Gesetzmäßigkeiten zwischen Orchideenart und der freigesetzten Duftstoffe in Abhängigkeit des Zeitpunktes der Duftstoffabnahme feststellen. Die 24 h Duftstoffanalyse zeigte, dass zu jedem Tageszeitpunkt unterschiedliche Stoffe freigesetzt werden, eine Einmal-messung des Duftstoffprofils ist daher lediglich eine Momentaufnahme und für die Charakte-risierung der Art nicht repräsentativ. Die Analyse der vorliegenden Daten legte den Schluss nahe, dass eine chemotaxonomische Einordnung von Orchideen anhand ihrer VOCs gemessen in Einzelabnahmen keine validen Er-gebnisse liefert. Die Duftabsonderung weist hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung über die Zeitachse keine Konsistenz auf.