Das ist ein ernstes Problem für die 500 Millionen Menschen, die auf Maniok als Hauptkalorienquelle angewiesen sind, darunter Subsistenzbauern in Afrika südlich der Sahara, sagte Richard Sayre, Professor für Pflanzenbiologie an der Ohio State University. Er und sein Kollege Dimuth Siritunga, Postdoktorand in Pflanzenbiologie an der Universität, haben cyanogenfreie Maniokpflanzen geschaffen. Ein Cyanogen ist eine Substanz, die die Cyanidproduktion induziert.
Ihre Studie erschien in einer aktuellen Ausgabe der Zeitschrift Planta. Maniok ist eine winterharte Pflanze – sie kann bis zu zwei Jahre im Boden bleiben und benötigt relativ wenig Wasser, um zu überleben. Es ist die wichtigste Kohlenhydratquelle für Subsistenzbauern in Afrika. Aber eine unverarbeitete Maniokpflanze enthält potenziell toxische Mengen eines Cyanogens namens Linamarin.
Die richtige Verarbeitung von Maniok – Trocknen, Einweichen in Wasser, Spülen oder Backen – reduziert effektiv den Linamarin-Gehalt von Maniok. Aber, sagte Sayre, chemische Verarbeitungstechniken, die häufig während Hungersnöten verwendet werden, können giftige Lebensmittelprodukte ergeben. „Wenn wir die Cyanogene in Maniok eliminieren könnten, müsste die Pflanze nicht verarbeitet werden, bevor sie gegessen wird“, sagte er. „In Afrika ist falsch verarbeiteter Maniok ein großes Problem. Es ist mit einer Reihe von cyanidbedingten Gesundheitsstörungen verbunden, insbesondere bei Menschen, die bereits unterernährt sind.“ Chronische, niedrige Cyanid-Exposition ist mit der Entwicklung von Kropf und mit tropischer ataxischer Neuropathie verbunden, einer nervenschädigenden Störung, die eine Person unsicher und unkoordiniert macht. Eine schwere Zyanidvergiftung, insbesondere während Hungersnöten, ist mit Ausbrüchen einer schwächenden, irreversiblen paralytischen Störung namens Konzo und in einigen Fällen mit dem Tod verbunden. Die Inzidenz von Konzo- und tropischer ataxischer Neuropathie kann in einigen Bereichen bis zu 3 Prozent betragen.
Menschen, die wenig oder kein Protein in ihrer Ernährung bekommen, sind besonders anfällig für Zyanidvergiftung, da ihnen die richtigen Aminosäuren fehlen, die notwendig sind, um das Gift zu entgiften. Sayre und Siritunga entwickelten Maniokpflanzen, in denen die Expression der für die Linamarin-Synthese verantwortlichen Gene blockiert war. Sie analysierten dann den Linamarin-Gehalt in den Blättern und Wurzeln dieser Pflanzen und fanden eine signifikante Reduktion des Cyanogens in Blättern (um 60 bis 94 Prozent) und in Wurzeln (um 99 Prozent) im Vergleich zu normalen Maniokpflanzen. Maniokblätter enthalten mehr Linamarin als die Wurzeln der Pflanze, sagte Sayre. Pflanzenbiologen glauben, dass Linamarin irgendwie von den Blättern zu den Wurzeln früh im Leben einer Pflanze transportiert wird. Das Ausschalten der Linamarin-induzierenden Gene in Maniokblättern kann den Linamarin-Spiegel in den Wurzeln der Pflanze verringern. „Als Blatt Linamarin um 40 Prozent reduziert wurde, enthielten die Wurzeln weniger als 1 Prozent des Cyanogens“, sagte Sayre und fügte hinzu, dass es für die Blätter einer wachsenden Maniokpflanze entscheidend ist, eine kleine Menge Linamarin zu enthalten. „Linamarin schützt Maniok davor, von Insekten oder Tieren gefressen zu werden“, sagte er. „Pflanzen mit moderaten Linamarin-Spiegeln in ihren Blättern und die fast kein Linamarin in ihren Wurzeln enthalten, sind beide vor Pflanzenfressern geschützt und enthalten weit weniger Cyan in ihren Wurzeln.“
Cyanid bildet sich, wenn Maniok verarbeitet wird. Aber das Toxin ist flüchtig und wird in die Luft freigesetzt, anstatt in der Nahrung zu bleiben. Korrekte Verarbeitungsmethoden stellen sicher, dass der Cyangehalt in Maniokpflanzen in einem akzeptablen Bereich liegt, sagte Sayre. (Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen hat die empfohlenen Cyanidhöchstwerte für Lebensmittel festgelegt.)
„In afrikanischen Ländern sind es vor allem Frauen und Kinder, die anfällig für Zyanidvergiftungen sind“, sagte Sayre. „Frauen werden normalerweise mit der Verarbeitung der Pflanze beauftragt, wodurch sie anfällig für das Einatmen von Cyanidgas sind. Cyanid kann eine Person entweder durch Einatmen oder Verschlucken vergiften.“
Die Haltbarkeit einer Maniokwurzel ist sehr kurz, sobald sie vom Stiel entfernt ist, daher ist es dringend erforderlich, die Lebensmittel auf den Markt zu bringen. „Wurzeln können sich in weniger als einer Woche in Brei verwandeln“, sagte Sayre. „Die Frischmarktzeit von Maniok ist sehr gering, daher muss er sofort verarbeitet werden.“Und hier können Verbraucher auf Probleme stoßen – die Eile, Maniok auf den Markt zu bringen, kann dazu führen, dass einige Chargen Maniok nicht ordnungsgemäß verarbeitet werden. Selbst wenn die Pflanze ordnungsgemäß verarbeitet wird, kann die Exposition gegenüber dem flüchtigen Cyanid bei Personen, die mit der Verarbeitung der Wurzeln und Blätter beauftragt sind, gesundheitliche Probleme verursachen. Während Maniokwurzeln weniger als 10 Prozent des Linamarin-Spiegels in Maniokblättern enthalten, ist es die langfristige Exposition gegenüber Zyanid, die eine Bedrohung für den Menschen darstellt. „Linamarin wird beim Verzehr in Cyanid umgewandelt“, sagte Sayre. „Wiederholte Exposition von niedrigen Dosen von Cyanid im Laufe der Zeit kann zu gesundheitlichen Problemen führen.
„Aber diese cyanogenfreien Pflanzen stellen ein sichereres und marktfähigeres Lebensmittelprodukt sowie ein Instrument dar, um die Rolle von Cyanogenen beim Schutz vor Insektenschädlingen und der Pflanzenproduktivität zu bestimmen.“Vorläufige Studien deuten jedoch darauf hin, dass Linamarin für den Transport von Stickstoff von Maniokblättern zu seinen Wurzeln in jungen Pflanzen wichtig sein kann“, fuhr er fort. „Pflanzen, die unterschiedliche Mengen an Linamarin produzieren, müssen in Feldversuchen getestet werden, um festzustellen, ob die Hemmung der Linamarin-Synthese den Pflanzenertrag beeinflusst.“ Zuschüsse der Rockefeller Foundation, des Consortium for Plant Biotechnology Research, des Cassava Biotechnology Network und der Ohio State University unterstützten diese Forschung.