#Geheimnis blauer Fruchtfarbe gelüftet

Blaubeeren, einige Weintraubensorten, Pflaumen…: Eigentlich enthalten diese Früchte nur rote Farbstoffe. Warum sie dennoch blau erscheinen, haben nun Forschende aufgeklärt. Ihre optischen Analysen zeigen, dass der Farbton auf Merkmale der dünnen Wachsschichten auf den Fruchtschalen zurückzuführen ist. Bestimmte Nanopartikelstrukturen führen demnach zu einer Reflexion von blauen Wellenlängen und UV-Licht. Die Ergebnisse könnten dabei helfen, biokompatible Farbstoffe und Beschichtungen für eine Vielzahl von Anwendungen zu entwickeln, sagen die Forschenden.

Auffallend heben sie sich vom grünen Laub ab: Viele Früchte und Beeren erstrahlen in leuchtenden Farben, um Aufmerksamkeit und Appetit zu wecken. Denn oft werden sie von Vögeln und anderen Tieren samt der enthaltenen Kerne verspeist. Anschließend werden diese Samen dann andernorts unversehrt ausgeschieden. Durch die Farbe fördern die Pflanzen somit ihre Ausbreitung. Die Rot- und Gelbtöne vieler Früchte basieren dabei auf speziellen Farbpigmenten. Es gibt allerdings bekanntlich auch einige blau erscheinende Früchte und Beeren. Nur sehr wenige, hierzulande nicht heimische Exoten stellen jedoch tatsächlich blaue Pigmentfarbstoffe her. Denn im Gegensatz zu anderen Farbstoffen ist deren Bildung energetisch aufwendig. Es ist bereits lange bekannt, dass Blaubeeren und Co. eigentlich auch nur rote Farbstoffe in Fruchtfleisch und Schale besitzen, weshalb auch ihr Saft diese Farbe aufweist. Doch wie kommt es dann zu dem Blauton?

Wachsstrukturen mit optischem Effekt

Es lag bereits nahe, dass der Farbeffekt auf Merkmalen der feinen Wachsschichten beruht, mit denen diese Früchte überzogen sind. Bisher standen diese Substanzen allerdings eher wegen ihrer Funktion als Schutzbarrieren gegen Feuchtigkeit und Schädlingsbefall im Visier der Forschung. Nun hat sich das Team um Rox Middleton von der University of Bristol hingegen erstmals genauer mit der Bedeutung des fruchtigen Wachses als farbgebendem Element befasst. Dazu unterzogen die Wissenschaftler die äußeren Schichten verschiedener blauer Früchte und Beeren mikroskopischen und optischen Analysemethoden. Neben den Blaubeeren standen dabei unter anderem Pflaumen, bestimmte Weintraubensorten oder auch die blauen Beeren des Wachholders und des als Zierpflanze beliebten Mahonien-Strauchs im Fokus.

Die Ergebnisse dokumentierten erstmals, dass ein struktureller Farbmechanismus für das Aussehen der blauen Früchte verantwortlich ist. Im Gegensatz zu Farbpigmenten beruhen die Blautöne dabei auf Streuungseffekten des Lichts, die durch die speziellen Kristallstrukturen entstehen, die das Wachs auf den dunklen Beerenschalen ausbildet. Die Nanopartikelstrukturen unterschieden sich dabei zwar zwischen den Wachsarten der verschiedenen untersuchten Früchte. Doch die optische Wirkung ähnelt sich stark und führt zur Reflexion blauer sowie ultravioletter Wellenlängen, ergaben die spektroskopischen Analysen. Auch das Leuchten von Früchten im UV-Bereich kann für die Pflanzen zweckdienlich sein, denn viele fruchtfressende Vogelarten können diese Wellenlängen wahrnehmen, erklären die Forschenden.

Geerntetes Wachs wird zu blauer Beschichtung

Im nächsten Schritt widmete sich das Team der Aufgabe, das Wachs für Versuchszwecke in Reinform zu gewinnen. Sie tauchten dazu Mahonien-Strauch-Beeren in eine Substanz, in der das Wachs in Lösung überging. Anschließend konnten sie es daraus in Reinform gewinnen. Wie sich zeigte, besitzt das Material zunächst eine weißliche Farbe. Doch dies änderte sich, als die Wissenschaftler das Mahonienbeeren-Wachs dünn auf Glasplatten ausstrichen und anschließend „ausblühen“ ließen. Dabei bildeten sich ähnliche Kristallstrukturen wie auf den Oberflächen der Beeren, ergaben die mikroskopischen Untersuchungen.

Und auch der entsprechende Farbeffekt zeigte sich: Die dünne Wachsschicht verlieh den dunklen Glasplatten den gleichen blauen Farbton wie den dunklen Beerenschalen.

„Es war wirklich spannend herauszufinden, dass es direkt vor unserer Nase einen unbekannten Farbmechanismus bei eigentlich allgemein bekannten Früchten gibt. Noch aufregender war es allerdings, diese Farbe reproduzieren zu können, indem wir das Wachs geerntet haben, um eine blaue Beschichtung herzustellen, die noch niemand zuvor gesehen hat“, sagt Middleton. Wie sie und ihre Kollegen hervorheben, könnte in der Entdeckung nun vielseitiges Nutzungspotenzial stecken. „Man könnte entsprechende Beschichtungen möglicherweise als farbgebende Substanz in Kosmetika einsetzen oder als unbedenklichen Ersatz für Kunststoffbeschichtungen auf Lebensmitteln sowie als nachhaltigen und umweltfreundlichen UV-Schutz“, sagt Middleton. Das Team plant deshalb nun, das Wachs noch effektiver zu gewinnen oder es für spezielle Nutzungszwecke nachzubilden.

Quelle: University of Bristol, Fachartikel: Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.adk4219

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