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Theobromin

organische Verbindung, Alkaloid
(Weitergeleitet von Dimethylxanthin)

Theobromin (von altgriechisch θεός theós ‚Gott‘ und βρῶμα brōma ‚Speise‘) ist ein Alkaloid (Purinalkaloid) aus der Gruppe der Methylxanthine und zählt zu den psychotropen Substanzen mit stimulierender Wirkung. Es ist strukturverwandt mit dem Coffein und hat wie dieses eine anregende Wirkung auf das Nervensystem. Theobromin kommt in einigen Pflanzen wie dem Kakaobaum, den Kolabäumen sowie in Teepflanzen vor.

Strukturformel
Allgemeines
Name Theobromin
Andere Namen
  • 3,7-Dimethylxanthin
  • Santheose
  • THEOBROMINE (INCI)[1]
Summenformel C7H8N4O2
Kurzbeschreibung

weißer Feststoff[2]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 83-67-0
EG-Nummer 201-494-2
ECHA-InfoCard 100.001.359
PubChem 5429
ChemSpider 5236
DrugBank DB01412
Wikidata Q206844
Arzneistoffangaben
ATC-Code
Wirkstoffklasse

Stimulans

Eigenschaften
Molare Masse 180,16 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Schmelzpunkt

357 °C[2]

pKS-Wert

9,9[3]

Löslichkeit

wenig löslich in Wasser (0,33 g·l−1 bei 25 °C)[3]

Sicherheitshinweise
Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[2]
Gefahrensymbol

Achtung

H- und P-Sätze H: 302
P: 264​‐​301+330+331​‐​312[2]
Toxikologische Daten
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Theobromin-Kristalle – erhalten durch Resublimation – unter dem Mikroskop in polarisiertem Licht

Natürliches Vorkommen

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Theobromin findet sich in Kakaobohnen des Kakaobaums (Theobroma cacao) (1–2,5 %), in der Nuss der Kolabäume (Cola) (0,1 %), den Blättern der Teepflanze (Camellia sinensis) (0,05 %), dem Mate-Strauch (Ilex paraguariensis) (0,1–0,2 %) und den Blättern der Ilex guayusa.[7]

  •  
    Kakaofrüchte
  •  
    Tee (Camellia sinensis)

In den Früchten und Blättern ist es fast vollständig an Gerbstoffe oder Chlorogensäure gebunden. Erst eine Fermentation bzw. der Röstprozess setzt das Alkaloid frei.[8] Theobromin ist in Schokolade enthalten: Dunkle Schokolade enthält 3–10 Gramm Theobromin pro Kilogramm (bei 70 % Kakaogehalt z. B. durchschnittlich 5 Gramm),[9] Milchschokolade enthält 0,6–4 Gramm pro Kilogramm Schokolade.[10]

Theobromin wurde 1841 von Alexander Abramowitsch Woskressenski aus Kakaobohnen isoliert.[11]

Eigenschaften

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Die chemische Bezeichnung von Theobromin lautet 3,7-Dimethylxanthin, es ist ein Isomer sowohl von Theophyllin (1,3-Dimethylxanthin) wie auch von Paraxanthin (1,7-Dimethylxanthin), während Coffein (1,3,7-Trimethylxanthin) eine zusätzliche Methylgruppe an Position 1 trägt. Theobromin ist eine weiße, geruchlose und kristalline Substanz mit bitterem Geschmack. In kaltem Wasser ist die Löslichkeit gering (0,33 g·l−1 bei 25 °C), in heißem Wasser erhöht sich die Löslichkeit der Verbindung. Theobromin weist sowohl sehr schwach basische Eigenschaften mit einem pKs-Wert <1 (Imidazol) auf, als auch schwach saure Eigenschaften mit einem pKs-Wert von 9,9 (Imid).[3][12]

Pharmakologische Wirkungen

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Wirkung auf den Menschen

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Theobromin besitzt eine diuretische, eine gefäßerweiternde sowie eine herzstimulierende Wirkung und relaxiert die glatte Muskulatur. Insgesamt ähnelt die Wirkung von Theobromin auf den menschlichen Organismus der des Coffeins, ist aber deutlich schwächer. Als anregende Substanz wird es oft mit Coffein verwechselt; es hat aber auch deutlich andere Effekte auf den Organismus, da es mild und dauerhaft anregend, aber auch stimmungsaufhellend wirkt.[13][14] Das Alkaloid kommt in Pflanzen in ungefährlichen Mengen vor, so dass es nahezu nicht überdosiert werden kann. Hohe Dosen von Theobromin (> 100 g Kakaopulver) bewirkten bei Testpersonen akut Augenflimmern, Pulsbeschleunigung und Kopfschmerzen. Chronische hohe Aufnahme von etwa 1,5 g/Tag über einen Zeitraum von 10 Tagen verursachte Kopfschmerzen, Schweißausbrüche und Zittern. Rechnet man den LD50-Wert von Ratten von 1265 mg/kg auf einen 65 kg schweren Menschen hoch, erhält man eine tödliche Dosis von 82 g.[15]

Nach einer amerikanischen Studie, die von 1996 bis 2000 an 2291 Frauen durchgeführt wurde, kann der Genuss von Schokolade das Risiko von Präeklampsie bei Schwangeren senken. Die Anzahl der Frauen mit entsprechenden Symptomen war dabei direkt negativ abhängig vom Spiegel des Theobromins im Serum, das aus der Schokolade stammte.[16][17]

Wirkung auf Tiere

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Die akuten toxischen Effekte von Theobromin werden bei Menschen, Ratten und Mäusen durch ein spezielles enzymatisches Abbausystem (die zum Cytochrom-P450-Komplex zählenden Enzyme Cytochrom P450 1A2 und Cytochrom P450 2E1) reduziert, so dass in deren Organismus die Plasmahalbwertszeit relativ gering ist; beim Menschen liegt sie zwischen sechs und acht Stunden. Bei einigen anderen Tieren wie etwa Hunden, Katzen, Pferden oder Keas[18] fehlen diese Enzyme. Die Tiere bauen Theobromin somit wesentlich langsamer ab (die Plasmahalbwertszeit beträgt für Hunde etwa 17 Stunden), weshalb Theobromin für diese Tiere eher tödlich sein kann. Für kleine Hunde wie einen Yorkshire-Terrier kann bereits – je nach Gewicht – eine halbe Tafel Zartbitterschokolade letal wirksam sein. Beim Hund wurde die tödliche Dosis LD50 bei etwa 300 mg/kg Körpergewicht,[3][4] bei Katzen bei 200 mg/kg verortet.[3][5] Bei einem nach Aufnahme von Schokolade verendeten Kea wurde eine Dosis von 250 mg/kg festgestellt.[18]

Gelegentlich wird Theobromin auch beim Doping von Pferden eingesetzt.[19]

Möglicher Einsatz als Arzneistoff

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Theobromin ist nicht mehr als Medikament zur Anwendung an Patienten zugelassen. Um 1953 fand es in den Kombinationspräparaten Eupond („zur unschädlichen Behandlung der Adipositas“, kombiniert mit Heilpflanzenzubereitungen, Atropin und Gallenextrakt) und Eucard (wegen seiner erweiternden Wirkung auf die Herzkranzgefäße, kombiniert mit Physostigmin, Acidum phenylaethylbarbituricum, Atropin und Chinidin) der Südmedica GmbH (München) Verwendung, zur Therapie arteriosklerotischer Beschwerden auch in Kombination mit Thiocyanogen (Rhodan) im Präparat Rhodapurin der Chemiewerk Homburg AG (Frankfurt am Main).[20]

Eine Studie aus dem Jahre 2004[21] hat gezeigt, dass Theobromin eine stärkere antitussive Wirkung bei gesunden Probanden mit durch Capsaicin induziertem Husten hat als das sonst als Hustenbekämpfungsmittel etablierte Codein.

Analytik

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Der Nachweis kann über die Murexid-Reaktion (Xanthinnachweis) erfolgen. Ein quantitativer Nachweis in Lebensmitteln erfolgt meist mittels HPLC.[22] Zuverlässige und gerichtsfeste qualitative und quantitative Bestimmungen erfolgen nach adäquater Probenvorbereitung durch die Kopplung der HPLC mit der Massenspektrometrie.[23][24]

Einzelnachweise

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  1. ↑ Eintrag zu THEOBROMINE in der CosIng-Datenbank der EU-Kommission, abgerufen am 11. Mai 2020.
  2. ↑ a b c d Eintrag zu Theobromin in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 9. Januar 2019. (JavaScript erforderlich)
  3. ↑ a b c d e f g Eintrag zu Theobromine in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM) (Seite nicht mehr abrufbar)
  4. ↑ a b c d Datenblatt Theobromin bei Alfa Aesar, abgerufen am 14. Dezember 2010 (Seite nicht mehr abrufbar).
  5. ↑ a b J. Marhold: Prehled Prumyslove Toxikologie; Organicke Latky. Avicenum, Prague, Czechoslovakia, 1986, S. 1372.
  6. ↑ C. C. Scott, R. C. Anderson, K. K. Chen: Further study of some l-substituted theobromine compounds. In: The Journal of pharmacology and experimental therapeutics. Band 86, Februar 1946, S. 113–119. PMID 21018247.
  7. ↑ Julius Schuster, Ellen S. Mitchell: More than just caffeine: psychopharmacology of methylxanthine interactions with plant-derived phytochemicals. In: Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. Band 89, 8. März 2019, S. 263–274, doi:10.1016/j.pnpbp.2018.09.005.
  8. ↑ Theobromin. In: Lexikon der Biologie. Wissenschaft-Online-Lexika; abgerufen am 20. Mai 2009.
  9. ↑ Schokolade: 25 Bitterschokoladen von gut bis mangelhaft. Warentest Bitterschokolade, Stiftung Warentest, Heft 12/2007, S. 18. (PDF)
  10. ↑ G. Balimann, W. Ammann, W. Blum, I.C. Ciurea, M.D. Luong, H. Mikle, R. Roschnik, H. Schudel: Schokolade. In: Bundesamt für Gesundheit (Hrsg.): Schweizerisches Lebensmittelbuch. Bern 2002, OCLC 648828721, 36C (web.archive.org [PDF; 765 kB; abgerufen am 23. Januar 2021]).
  11. ↑ A. Woskresensky: Ueber das Theobromin. In: Annalen der Chemie und Pharmacie. Band 41, Nr. 1, 1842, S. 125, doi:10.1002/jlac.18420410117.
  12. ↑ Simone Kaiser: Untersuchung zur Pharmakokinetik der Methylxanthine Coffein und Theobromin hinsichtlich der Dopingrelevanz beim Pferd. INAUGURAL-DISSERTATION. Institut für Pharmakologie, Toxikologie und Pharmazie der Tierärztlichen Hochschule Hannover, Hannover 2006, S. 40.
  13. ↑ Olaf Adam, Peter Schauder, Günter Ollenschläger: Ernährungsmedizin: Prävention und Therapie. 3. Auflage. Elsevier, Urban & FischerVerlag, 2006, ISBN 3-437-22921-4, S. 463.
  14. ↑ A. Bennett: An experimental inquiry into the physiological actions of theine, coffeine, guaranine, cocaine and theobromine. In: Edinburgh Medical Journal. Pt. I. Band 19, 1873, S. 323 ff.
  15. ↑ F. v. Bruchhausen, S. Greiner, R. Hänsel, G. Heubl, H. Hager, E. Stahl-Biskup, W. Reuss: Hagers Handbuch der pharmazeutischen Praxis. Band 6: Drogen P–Z. 5. Auflage. Springer, 1994, ISBN 3-540-52639-0, S. 943–954.
  16. ↑ Informationskreis Mundhygiene und Ernährungsverhalten, Pressedienst Nr. 06, Juni 2008.
  17. ↑ E. W. Triche, L. M. Grosso, K. Belanger, A. S. Darefsky, N. L. Benowitz, M. B. Bracken: Chocolate Consumption in Pregnancy and Reduced Likelihood of Preeclampsia. In: Epidemiology. Vol. 19, Iss. 3, Mai 2008, S. 459–464. doi:10.1097/EDE.0b013e31816a1d17.
  18. ↑ a b Theobromine as undesirable substances in animal feed. Scientific Opinion of the Panel on Contaminants in the Food Chain. In: The EFSA Journal, 725, 2008, S. 41.
  19. ↑ A. Vonaparti, E. Lyris, I. Panderi, M. Koupparis, C. Georgakopoulos: Direct injection liquid chromatography/electrospray ionization mass spectrometric horse urine analysis for the quantification and confirmation of threshold substances for doping control. II. Determination of theobromine. In: Rapid Commun Mass Spectrom. 23(7), Apr 2009, S. 1020–1028. PMID 19263423
  20. ↑ Südmedica, Eucard und Rhodapurin (Anzeigen der Südmedica GmbH, München). In: Münchener Medizinische Wochenschrift. Jahrgang 1953, Nr. 1 (Januar) 1953, S. II, CXXXV und CXXXV (zu Eupond und Eucard) sowie Galerie-Beilage (Alfred Schittenhelm).
  21. ↑ Omar S. Usmani u. a.: Theobromine inhibits sensory nerve activation and cough. In: The FASEB Journal: Official Publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology. Band 19, Nr. 2, Februar 2005, S. 231–233, PMID 15548587 (fasebj.org [PDF; abgerufen am 6. April 2010]).
  22. ↑ Reinhard Matissek, Gabriele Steiner: Lebensmittelanalytik: Grundzüge, Methoden, Anwendungen. 3. Auflage. Springer, 2005, ISBN 3-540-62513-5, S. 181–184.
  23. ↑ A. Serra, A. Macià, M. P. Romero, C. Piñol, M. J. Motilva: Rapid methods to determine procyanidins, anthocyanins, theobromine and caffeine in rat tissues by liquid chromatography-tandem mass spectrometry. In: J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci., 879(19), 1. Juni 2011, S. 1519–1528. PMID 21493169
  24. ↑ W. H. Kwok, T. L. Choi, K. Y. Kwok, G. H. Chan, J. K. Wong, T. S. Wan: Doping control analysis of 46 polar drugs in horse plasma and urine using a ‘dilute-and-shoot’ ultra high performance liquid chromatography-high resolution mass spectrometry approach. In: J Chromatogr A., 1451, 17. Juni 2016, S. 41–49. PMID 27180888
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