Wissenschaft & Forschung

Prof.Dr.

<p>Ob beim Spaziergang im Wald oder beim Kauf neuer Möbel: Der Geruch von Holz begegnet Menschen täglich. Er gilt als typisch und generell als angenehm. Welche Substanzen den natürlichen Holzgeruch verursachen, ist nicht leicht herauszufinden, da Holz so viele geruchsaktive wie geruchlose Stoffe enthält.</p>
<p>Holz ist Brennstoff, Baumaterial und Rohstoff für Spielzeuge, Gebrauchsgegenstände und auch Modeaccessoires wie Sonnenbrillen und Uhren. In der Produktion von Wein und Spirituosen gehen Aromen aus Holzfässern, insbesondere aus Eichenholz, in das Füllgut über und sorgen so für den besonderen Geschmack. Diese Substanzen, die durch Röstung des Holzes entstehen, sind weitgehend bekannt.</p><p>Bisher kaum erforscht sind die Geruchsstoffe, die das unbehandelte Holz enthält und die für dessen Geruch verantwortlich sind. Mit dem Wissen darüber ließen sich Produkte optimieren: Angenehme Gerüche blieben erhalten, die Entstehung von Fehlgerüchen bei der Verarbeitung oder Behandlung des Holzes würde reduziert oder vermieden.</p><p>Holz besteht hauptsächlich aus Cellulose, Hemicellulose und Lignin. Diese Biopolymere werden von Extraktstoffen und wenigen anorganischen Stoffen, etwa Salzen, begleitet. Extraktstoffe sind kein Bestandteil der Strukturelemente der Zellwand und lassen sich daher, wie der Name sagt, mit organischen Lösungsmitteln extrahieren. Zu den Extraktstoffen gehören Terpene und Terpenoide, Fettsäuren und Fettalkohole, Steroide, Aminosäuren und Phenole. Viele dieser Substanzen sind Geruchsstoffe oder aus ihnen können Geruchsstoffe entstehen.</p><h2>Strukturen und Geruch</h2><p>Damit ein Molekül geruchsaktiv ist, muss es flüchtig sein. Geruchsstoffe haben daher in der Regel eine Molekülmasse von unter 300 Dalton und sind weitgehend hydrophob, wodurch sie den olfaktorischen Rezeptor in der menschlichen Nase erreichen können. Davon abgesehen sind Geruchsstoffe heterogen. Sie gehören unterschiedlichen Stoffklassen an und haben verschiedene Strukturen.</p><p>Auf der einen Seite gibt es Geruchsstoffe, deren Strukturen sich ähneln, die sich aber in ihrer Geruchsqualität unterscheiden. Ein Beispiel hierfür ist das Enantiomerenpaar R-Carvon und S-Carvon ((R)-2-Methyl-5-(1-methylethenyl)-2-cyclohexen-1-on beziehungsweise (S)-2-Methyl-5-(1-methylethenyl)-2-cyclohexen-1-on): R-Carvon riecht nach Pfefferminze, S-Carvon nach Kümmel. Auf der anderen Seite gibt es Geruchsstoffe, die zwar gleich riechen, aber unterschiedliche Strukturen haben. Beispiele sind Benzaldehyd und Blausäure: Beide riechen nach Bittermandeln. Auch die Geruchsschwelle variiert von Stoff zu Stoff, was die Analytik mit Olfaktometrie erschwert.</p><h2>Sensorische Bewertung</h2><p>Probenmaterial war das Holz zweier Nadelbäume (Abbildung 1): das der Deutschen Waldkiefer (Pinus sylvestris L.) und das der Zeder (Calocedrus decurrens (Torr.) Florin). Die Kiefer ist einer der Bäume, die in Deutschlands am weitesten verbreitet sind, und Ausgangsmaterial für viele Holzprodukte wie Möbel. Die Zeder ist vor allem als Rohstoff für Schreibwaren wie Bunt- und Bleistifte bekannt.</p><figure><img src="https://media.graphcms.com/Xtw2SLF9R0qp0bddRgaV"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Das Probenmaterial. Links: Holz der Weihrauchzeder (Calocedrus decurrens (Torr.) Florin). Rechts: Holz der deutschen Waldkiefer (Pinus sylvestris L.), extrahiert wurden Holzspäne.</figcaption></figure>
<p>Für einen ersten Eindruck von den Proben geht der chemischen Analyse eine sensorische Untersuchung voran (Abbildung 2). Über die Geruchsprofilanalyse charakterisieren Tester den Gesamtgeruch der Holzproben. Dabei bestimmt ein Panel aus geschulten Personen zunächst gemeinsam Attribute, die den Geruch der Probe beschreiben. Dann bewertet es deren Intensität auf einer Skala von null (nicht wahrgenommen) bis zehn (sehr intensiv wahrgenommen). Auch die Gesamtintensität und Hedonik, also das persönliche Ge- oder Missfallen, wird abgefragt.</p><figure><img src="https://media.graphcms.com/6AFHkKS8RQuq5aw4L1uW"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Ein geschultes Panel beschreibt den Probengeruch anhand ausgewählter Attribute. Es bewertet auch Gesamtintensität und persönliches Ge- oder Missfallen am Geruch der Holzproben.</figcaption></figure>
<p>Wie die Geruchsprofile zeigen (Abbildung 3), unterscheiden sich die Proben im Geruch deutlich: Die Kiefer riecht stark nach Harz und hat Noten von Weihrauch und Sägespänen. Den Geruch der Zeder dagegen dominiert eine Bleistiftnote. Das Kiefernholz bewerteten die Tester mit einer Hedonik von sechs als neutral, den Geruch des Zedernholzes stuften sie mit einer Hedonik von vier als eher unangenehm ein. Die Gesamtintensität lag bei beiden Proben bei acht.</p><figure><img src="https://media.graphcms.com/lzdgXm8RK67x6WRx3wQr"><figcaption><label>Abb. 3: </label>Geruchsprofil der Kiefern- und der Zedernholzprobe als Spinnennetzdiagramm.<sup>3,4)</sup></figcaption></figure>
<h2>Probenvorbereitung</h2><p>Um die Geruchsstoffe zu analysieren, werden sie aus der Probenmatrix extrahiert. Dafür wird das Holz zu Spänen verarbeitet. Dichlormethan löst dann die Geruchsstoffe aus den Holzspänen. Der Extrakt wird anschließend lösungsmittelgestützt im Hochvakuum destilliert (Solvent Assisted Flavor Evaporation, Safe).<sup>1)</sup> Dazu reichen 55 °C; die Geruchsstoffe werden anschließend mit flüssigem Stickstoff ausgefroren. Diese Methode verhindert, dass durch hohe Temperaturen neue Geruchsstoffe entstehen oder sich vorhandene zersetzen. Die Destillation trennt die flüchtigen Stoffe von den nichtflüchtigen. Der Extrakt wird anschließend über Vigreux- und Mikrodestillation nach Bemelmans von zirka 100 mL auf 100 µL eingeengt.<sup>2)</sup></p><h2>Detektivarbeit</h2><p>Alle flüchtigen Stoffe im Holzextrakt werden mit Gaschromatographie-Olfaktometrie (GC-O) analysiert. Aufgrund ihrer unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften laufen sie unterschiedlich auf der Trennsäule. Als Detektor dient ein Flammenionisationsdetektor (FID) oder ein Massenspektrometer (MS). Um aus allen flüchtigen Stoffen diejenigen zu bestimmen, die geruchsaktiv sind, ist ein weiterer Detektor unerlässlich: die menschliche Nase. Daher werden die Peaks nach der Trennung auf der Säule neben dem FID oder MS noch einem Sniffing-Port zugeführt, an dem ein geschulter Proband Geruchsqualität und -intensität der Substanzen bewertet.</p><p>Mit einer Geruchsextraktverdünnungsanalyse, bei der der Extrakt schrittweise verdünnt und analysiert wird, bestimmt ein geschulter Proband, welche Geruchsstoffe den Geruch der Probe bestimmen. Diese sind stark verdünnt noch wahrnehmbar. Die Geruchsstoffe werden identifiziert über die Geruchsqualität und -intensität, über den Retentionsindex und das Massenspektrum, alles im Vergleich zu einer Referenzsubstanz.</p><p>Geruchsstoffe sind häufig noch in sehr kleinen Konzentrationen wahrnehmbar. So liegt die Geruchschwelle von Sotolon, einer Geruchskomponente des Liebstöckel, bei 0,000014 μg·L<sup>–1</sup>.<sup>5)</sup> Daher ist es nicht trivial, sie zu identifizieren. Im Chromatogramm werden sie oft von geruchlosen Substanzen überlagert, oder ihre Konzentration in der Probe liegt unter der Nachweisgrenze des Systems. Daher ist Detektivarbeit nötig.</p><p>Mit zweidimensionaler GC-GC-MS/O lassen sich die Substanzen aber aufschlüsseln (Abbildung 4). Dabei werden die Substanzen gaschromatographisch getrennt, und zwar nacheinander auf zwei Säulen mit unterschiedlicher Polarität.</p><figure><img src="https://media.graphcms.com/p409ZgQTDK4NUytU3qZw"><figcaption><label>Abb. 4: </label>Zweidimensionales GC-GC-MS/O-System. Die Substanzen werden auf zwei Trennsäulen unterschiedlicher Polarität getrennt und anschließend mit einem Massenspektrometer detektiert. Ein Y-Splitter teilt den Gasstrom und führt ihn jeweils einem Odour-Detection-Port zu. So entsteht das Massenspektrum, während gleichzeitig die Geruchsqualität der Substanzen eingeschätzt wird.</figcaption></figure>
<h2>Bestandteile des Holzgeruchs</h2><p>Mit GC-O wurden jeweils über 45 Geruchsstoffe in den Hölzern detektiert. Darunter sind viele, die typischerweise beim Fettabbau entstehen, etwa gesättigte und ungesättigte Carbonylverbindungen wie das nach Gras riechende Hexanal, das nach Citrus riechende Octanal, 1-Octen-3-on, das nach Pilz riecht, oder fettig riechende Substanzen wie (E)-Non-2-enal oder (E,E)-Nona-2,4-dienal.</p><p>Außerdem wurden einige Geruchsstoffe mit Terpenstruktur gefunden, etwa das harzig, holzig riechende α-Pinen und das balsamisch, pfeffrig riechende α-Bisabolol. Terpene sind natürlicher Bestandteil des Harzes.</p><p>Zusätzlich zu den Fettabbauprodukten und terpenoiden Substanzen wurden Substanzen mit phenolischer Grundstruktur als Geruchsstoffe detektiert. Hierzu gehören Vanillin oder das nach Pferdestall riechende p-Kresol. Diese Substanzen stammen zum Beispiel aus dem Abbau des Makromoleküls Lignin, das eine phenolische Grundstruktur hat.</p><p>Ein weiterer Geruchsstoff, der auch in hohen Verdünnungsstufen im untersuchten Holz vorkommt, ist Thymochinon, das hier erstmals dem Bleistiftgeruch zugeordnet wurde. Es ist Hauptbestandteil des Schwarzkümmels.</p><p>Vergleicht man die Ergebnisse der Geruchsprofilanalyse mit den Ergebnissen der analytischen Untersuchung, fällt auf: Die Gerüche nach Bleistift und nach Harz, die in der Geruchsprofilanalyse für Zedernholz beziehungsweise Kiefernholz jeweils dominieren, hängen möglicherweise mit den Substanzen Thymochinon („nach Bleistift“) und α-Pinen („harzig“) zusammen. Es könnte aber auch ein Zusammenwirken vieler einzelner Geruchsstoffe sein, das den Gesamtgeruch „Holz“ ausmacht.</p><p>Weitere Studien sollen ergeben, wie verschiedene Geruchsstoffe den Gesamtgeruch beeinflussen. Die einzelnen geruchsaktiven Substanzen werden über Stabilisotopenverdünnungsanalyse quantifiziert, um dann das Geheimnis des Geruchs von unbehandeltem Holz zu entschlüsseln.</p><figure><img src="https://media.graphcms.com/EKHfzdUgTN6Xlq6bGN3O"><figcaption><label>Abb. 5: </label>Waldkiefer Pinus Sylvestris. Lebensmittelchemiker versuchen herauszufinden, wonach ihr Holz riecht.<named-content> Foto: Wikipedia, Picasa</named-content></figcaption></figure>
<h2>Quergelesen</h2><p>Aus unbehandeltem Holz lassen sich Geruchsstoffe extrahieren und anschließend über Gaschromatographie-Olfaktometrie identifizieren.</p><p>In Hölzern unterschiedlicher Baumarten finden sich Stoffe mit unterschiedlichen Geruchsqualitäten, etwa das harzig riechende α-Pinen und das nach Bleistift riechende Thymochinon.</p><p>Möglicherweise sorgen nicht typische Substanzen in einem Holz für seinen charakteristischen Geruch, sondern das Zusammenwirken vieler einzelner Geruchsstoffe.</p><h2>Vitakasten</h2><p>Linda Schreiner hat Lebensmittelchemie an der Universität Erlangen-Nürnberg studiert. Seit dem Jahr 2015 promoviert sie am Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Freising in der Geruchsforschung. <email><a href="mailto:linda.schreiner@fau.de">linda.schreiner@fau.de</a></email></p><div><img src="https://media.graphcms.com/sHYMam9SQGOYhuHRYy5N">

</div><p></p><p>Andrea Büttner ist an der Universität Erlangen-Nürnberg seit dem Jahr 2012 Professorin für Aromaforschung und hat seit 2017 den Lehrstuhl für Aroma- und Geruchsforschung inne. Seit 2007 leitet sie parallel dazu die Abteilung Analytische Sensorik am Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV und ist seit 2017 stellvertretende Institutsleiterin. Sie studierte Lebensmittelchemie an der Ludwig-Maximilians-Universität München, promovierte und habilitierte an der TU München in der Aromaforschung. <email><a href="mailto:andrea.buettner@fau.de">andrea.buettner@fau.de</a></email></p><div><img src="https://media.graphcms.com/DajYyRq0TEWbs1TrrHwW">

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<ul><h2>Literatur</h2><li>
<sup>1 </sup>W. Engel, W. Bahr, P. Schieberle, Eur. Food Res. Technol. 1999, 209, 237–241. doi:10.1007/s002170050486</li><li>
<sup>2 </sup>J. Bemelmans, Prog. Flavour Res. 1979, 8, 79–98.</li><li>
<sup>3 </sup>L. Schreiner, H. M. Loos, A. Buettner, Anal. Bioanal. Chem. 2017, 409, 3719–3729. doi:10.1007/s00216–017–0314-x</li><li>
<sup>4 </sup>L. Schreiner, P. Bauer, A. Buettner, Sci. Rep. 2018, unveröffentlicht.</li><li>
<sup>5 </sup>I. Blank, A. Sen, W. Grosch, Z. Lebensm. Unters. Forsch. 1992, 195, 239–245.</li></ul>


Artikel

Bleistift, Sägespäne und Harz

Ob beim Spaziergang im Wald oder beim Kauf neuer Möbel: Der Geruch von Holz begegnet Menschen täglich. Er gilt als typisch und generell als angenehm. Welche Substanzen den natürlichen Holzgeruch verursachen, ist nicht leicht herauszufinden, da Holz so viele geruchsaktive wie geruchlose Stoffe ent...

<p>Lösen gefräßige Wachsmottenlarven unser globales Müllproblem? Oder sind die Daten löchrig?</p>
<p>Am Mittag des 25. April 2017 ereilte mich die Interview-Anfrage eines großen deutschen Fernsehsenders. Gefragt war meine Einschätzung zu einem sensationellen wissenschaftlichen Fund: Wie Forscher aus Spanien und England in der Fachzeitschrift Current Biology berichtet hatten, fressen und verdauen die Larven der Großen Wachsmotte (Galleria melonella, Abbildung 1) Polyethylen.<sup>1)</sup> Der Artikel war gerade erschienen und wollte erst einmal gefunden und gelesen werden. Die Zeit drängte, denn das Interview sollte innerhalb weniger Stunden stattfinden, um es noch in die Abendnachrichten zu schaffen.</p><figure><img src="https://media.graphcms.com/dsKiaTyxR7u2GCSSvvKG"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Larven der Großen Wachsmotte, Galleria melonella. <named-content>Foto: Holger/Fotolia</named-content></figcaption></figure>
<p>Die Relevanz dieser Entdeckung war offensichtlich: Das reaktionsträge Polymer wird jährlich in riesigen Mengen in die Umwelt freigesetzt und reichert sich dort an. Allein in die Ozeane gelangen jährlich zwischen fünf und dreizehn Tonnen.<sup>2)</sup></p><p>Die in der Arbeit gezeigten Daten wirkten auf den ersten Blick seltsam. Als ich den Journalisten am Telefon meine Bedenken mitteilte, bedeuteten sie mir, dass sie sich dann eventuell einen anderen Experten für diese sensationelle Story suchen würden.</p><p>Das Interview kam doch noch zustande. Der faszinierenden und potenziell hoch wichtigen Entdeckung des biologischen Abbaus eines der langlebigsten Kunststoffe stellte ich in der Diskussion mit dem Kamerateam deutlich meine Bedenken und Skepsis gegenüber. Die Kritik war wohl zu lang: Wie sich in den Abendnachrichten zeigte, hatte es für mehr als sieben unausgewogene Sendesekunden nicht gereicht.</p><p>In dem Originalartikel waren mir indes weitere Ungereimtheiten aufgefallen. Das, zusammen mit dem Ärger über den Schnitt des Interviews, motivierte mich, die Sache detaillierter anzuschauen und selbst zu experimentieren.</p><h2>Daten in der Originalpublikation</h2><p>Wie Bombelli und Coautoren beobachtet hatten, beißen sich Larven der Großen Wachsmotte durch Tüten aus Polyethylen. Dieser Umstand war zwar bekannt, aber es gab keine Daten über das Schicksal des gefressenen Polyethylens. Um dies zu ergründen, hatten die Wissenschaftler einige tiefgefrorene Larven zerstoßen und mit dem aufgetauten Larvenmus eine Polyethylenoberfläche bestrichen. Nach einiger Zeit schabten sie den Brei wieder ab und spülten die Oberfläche mit destilliertem Wasser. Diese Prozedur wiederholten sie dann noch siebenmal. Nach der finalen Trocknung untersuchten sie das Stück Kunststoff.</p><p>Ein wichtiger Hinweis war die als signifikant bezeichnete Massenabnahme von 13 Prozent, zudem hatte die mikroskopische Oberflächenrauigkeit zugenommen, wie Rasterkraftmikroskopie zeigte. In Infrarotspektren, die nach der Behandlung der Oberfläche mit Larvenmus gemessen wurden, traten neue Banden auf.</p><p>Schließlich hatten die Autoren die Oberfläche noch mit Acetonitril gewaschen und die erhaltene Lösung mit Elektrospray-Massenspektrometrie untersucht. In den ESI-Spektren der Lösung fanden die Autoren Signale, die sie als Abbauprodukte des Kunststoffs interpretierten, aber nicht näher bezeichneten. Aus eigener Erfahrung mit der Methode kam ich zu einem anderen Schluss: Die Massepeaks schienen mir lediglich auf Grundrauschen zu beruhen, das auch im Kontrollexperiment zu sehen ist.</p><h2>Eine Frage der Interpretation</h2><p>Das Infrarotspektrum zeigte ein breites Signal bei 3300 cm<sup>–1</sup>, eine Frequenz, bei der Verbindungen mit O-H- oder N-H-Bindungen absorbieren (Abbildung 2). Aus Sicht der Autoren war diese kaum spezifische Bande jedoch ein untrügliches Zeichen, dass das Polyethylen zu Ethylenglykol (1,2-Ethandiol, HO-CH<sub>2</sub>-CH<sub>2</sub>-OH) abgebaut worden war. Dies erscheint aus mehreren Gründen ungewöhnlich: Erstens ist Ethylenglykol hoch polar und bestens wasserlöslich, wäre durch die Waschprozedur also von der Oberfläche gespült worden. Zweitens ist Ethylenglykol zwar theoretisch ein Oxidationsprodukt von Polyethylen – da es sich aber leichter oxidieren lässt als dieses, würde man eher eine weitere Metabolisierung erwarten. Drittens müssten in den Infrarotspektren neben der Bande bei 3300 cm<sup>–1</sup> weitere charakteristische Banden des Ethylenglykols zu sehen sein. Ein Vergleichsspektrum dieser leicht verfügbaren Chemikalie fehlte aber im Artikel.</p><figure><img src="https://media.graphcms.com/fwCzx5nKQIOkIxlnxSQS"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Infrarotspektren von unbehandeltem und behandeltem Poylethylen. Oben: vor (schwarz) und nach (rot) Behandlung mit Eigelb nach Weber und Kollegen. Kästen unten: vor (schwarz) und nach (rot) Behandlung mit Larvenmus nach Bombelli und Kollegen. Blau: Regionen, die angeblich Abbauprodukte des Polymers zeigen. <named-content>Abbildung 2 mit freundlicher Genehmigung von Elsevier</named-content></figcaption></figure>
<h2>Kontrollexperimente</h2><p>Für die durch die Raupenbehandlung neu hinzugekommenen IR-Banden gibt es eine einfachere Erklärung: Sie passen nämlich zur spektralen Signatur von Fett und Proteinen. Zwei meiner Doktoranden führten Kontrollexperimente durch (Abbildung 3). Zunächst maßen sie IR-Spektren von Polyethylen mit und ohne Ethylenglykol, um die Signale dieses vermuteten Abbauprodukts genau zu lokalisieren. Dann brachten sie Eigelb und Hackfleisch als leicht verfügbare Fett-Protein-Mischungen auf Polyethylen auf und registrierten ebenfalls Infrarotspektren. Die Resultate dieser Kontrollexperimente bestätigten den Verdacht: Ethylenglykol zeigt zwar eine breite Bande um 3300 cm<sup>–1</sup>, aber auch vier weitere scharfe Banden, die in den veröffentlichten Spektren fehlen. Stattdessen ähnelten diese den IR-Spektren des mit Hackfleisch und insbesondere mit Eigelb behandelten Polyethylens. Die neuen Banden traten nicht nur bei der gleichen Frequenz auf, sie hatten sogar die gleiche relative Intensität.</p><figure><img src="https://media.graphcms.com/oETpDOiaQfu0D1ALcstz"><figcaption><label>Abb. 3: </label>Carina Weber und Stefan Pusch, die Autoren der Vergleichsstudie, führen die Kontrollmessungen durch. <named-content>Foto: Till Opatz</named-content></figcaption></figure>
<p>Es gibt durchaus Grund zu der Annahme, dass Mikroorganismen oder Enzyme aus den Larven der Wachsmotte Polyethylen abbauen könnten. Dieser Kunststoff ist dem Bienenwachs, durch das sich die Motten in der Natur beißen, chemisch ähnlich. Zudem hatten andere Forscher zuvor den Abbau weniger stabiler Polymere durch Insekten und Bakterien mit aussagekräftigeren Methoden untersucht und zum Teil auch belegen können. Allerdings war die Abbaugeschwindigkeit dort teils extrem niedrig, es wurden 0,5 Prozent Polyethylen in zwei Jahren abgebaut.<sup>3)</sup> Bombelli und Kollegen beschreiben einen Massenverlust von 13 Prozent innerhalb von vierzehn Stunden, also mehr als 30 000-mal schneller.</p><p>Wir schrieben einen Leserbrief an Current Biology, den wir vorab auch den Autoren der Originalarbeit zusandten. Leider erhielten wir von den Autoren keine Antwort. Unser Leserbrief erschien, begleitet von einer ausweichenden Replik der Autoren des Originalartikels, in derselben Ausgabe der Zeitschrift.<sup>4,5)</sup></p><p>Mit unseren bescheidenen Daten können wir nicht ausschließen, dass Wachsmottenlarven Polyethylen verdauen. Aber belegen die Daten von Bombelli und Coautoren diese Hypothese? Bis auf den Masseverlust, für den vielleicht mechanischer Abrieb verantwortlich ist, lassen sich die Messungen einfacher erklären. So blieben möglicherweise Überreste der Raupenbiomasse auf dem Plastikfilm haften und wurden detektiert. Um den Sachverhalt eindeutig zu klären, könnte man isotopenmarkiertes Polyethylen verfüttern und untersuchen, ob und in welchem Maß ein Abbau zu CO<sub>2</sub> oder ein Einbau in die Larven stattfindet.</p><h2>Was gut klingt, wird mehr beachtet</h2><p>Der Originalartikel in Current Biology löste weltweit ein enormes Medienecho aus. Er erschien in Hunderten von Zeitungsmeldungen, Radiobeiträgen und Fernsehnachrichten und war Gegenstand tausender Meldungen in sozialen Medien. Die Diskussion über die Stichhaltigkeit der Daten erzeugte nur einen Bruchteil der Resonanz.</p><p>Natürlich kann man nicht erwarten, dass eine methodisch einfache Studie ebenso verbreitet wird, besonders, wenn sie keine klare Aussage wie „Wachsmotten fressen doch kein Plastik“ im Titel führt. Dennoch weist diese Diskrepanz unabhängig vom konkreten Fall auf ein Problem hin, das nicht nur die Populärwissenschaft betrifft: Spektakuläre Nachrichten sind beliebter und besser verkäuflich als eine differenzierte Betrachtung.</p><p>Neben den Unzulänglichkeiten des Peer-review-Verfahrens zur Begutachtung wissenschaftlicher Veröffentlichungen birgt auch die Bevorzugung attraktiver Ergebnisse durch Öffentlichkeit und Fachwelt Risiken. Wohl jeder Wissenschaftler kennt Studien, die sich nicht wiederholen lassen. Allzu oft wird darüber nur hinter vorgehaltener Hand gesprochen. Vielleicht liegt es ja am eigenen experimentellen Ungeschick, wenn die publizierten Experimente nicht reproduzierbar sind. Zudem hat offene Kritik an Fachkollegen den Ruch der Nestbeschmutzung. Wissenschaftler kämpfen mit Politik und Verwaltung um Finanzmittel, wissenschaftsinterne Konflikte könnten die eigene Position oder das gemeinsam beforschte Gebiet in Frage stellen.</p><h2>Die Sichtbarkeit von Kritik</h2><p>Das Erfolgsrezept der Wissenschaft – und nach Karl Popper auch der entscheidende Unterschied zur Pseudowissenschaft – ist die experimentelle Überprüfbarkeit oder eigentlich die fehlende Falsifizierbarkeit der von ihr aufgestellten Hypothesen. Immer raffiniertere Experimente sollten zu einer sukzessiven Annäherung an das Konzept der Wahrheit führen.</p><p>Da die Wissenschaft ihre Kraft aus der Transparenz der Resultate bezieht, ist es kritisch, dass Fachzeitschriften positive Befunde bevorzugen. Wissenschaftsverlage sollten moralisch verpflichtet sein, ausreichend dokumentierte Kritik an gleicher Stelle zu veröffentlichen. Leider geschieht das nicht immer: Fundierte Kritik scheitert an einer Nutzen-Risiko-Abwägung von Verlagen oder Herausgebern, die vielleicht den bekannten Originalautor nicht einer vermeintlichen Demontage aussetzen wollten. Eine mildere und oft genutzte Variante ist, Kritik an weniger prominenter Stelle zu veröffentlichen oder sogar nur als Fußnote in einer thematisch anders ausgerichteten Arbeit.</p><p>Dass Manuskripte anonym begutachtet werden, kann ebenfalls eine Hürde sein, etwa wenn Nachwuchswissenschaftler Resultate allseits bekannter, etablierter Forschungsgruppen anzweifeln. Solche Asymmetrien können dazu führen, dass Leser Befunde falsch einschätzen. An Korrekturen durch Dritte werden zudem in der Regel strengere Maßstäbe gelegt als an Originalarbeiten.</p><h2>Konsequenzen falscher Daten</h2><p>Welche negativen Konsequenzen können fehlerhafte Daten und Aussagen in der Chemie haben? Die Verschwendung von Ressourcen für vergebliche Reproduktionsversuche ist offensichtlich. Was jedoch manchmal übersehen wird: Vermeintliche Lösungen eines Forschungsproblems verhindern, dass an tatsächlichen Lösungen gearbeitet wird. Fördermittel werden nur für Projekte bewilligt, die über den Stand der Forschung hinausgehen. Ist der Stand der Forschung aber falsch definiert, sind gute Argumente und umfangreiche Vorarbeiten nötig, um den Gutachtern die Projekte schmackhaft zu machen. Will man später die eigenen Ergebnisse veröffentlichen, tritt man wiederum gegen die Literatur an. Ist eine tragfähige Problemlösung mühsamer als eine bereits veröffentlichte vermeintliche Lösung, hat sie ohnehin einen schweren Stand. Unwidersprochene Fehler wirken somit nicht nur negativ auf die Leistungsfähigkeit des Wissenschaftsbetriebs, sie setzen zudem seine gesamte Glaubwürdigkeit aufs Spiel.</p><h2>Der Sensationseffekt</h2><p>Soll die Wissenschaft möglichst spektakuläre Erkenntnisse bringen, leiden deren Qualität und Richtigkeit darunter. Dennoch belohnen Fachjournale wie Massenmedien vor allem aufsehenerregende Studien mit Aufmerksamkeit. In einigen Ländern bestimmen herausragende Publikationen das Gehalt der Forscher, andernorts zumindest ihr Forschungsbudget.</p><p>Der Druck, spektakuläre Ergebnisse und Lösungen für tagesaktuelle Probleme zu entwickeln, führt oft genug zum gewünschten Ergebnis. Und es muss nicht einmal Betrug im Spiel sein: Bereits der Bestätigungsfehler – also die Neigung, Informationen so zu interpretieren, dass sie die eigenen Erwartungen erfüllen – kann Ähnliches bewirken.</p><p>Die Rettung der Erde durch gefräßige Wachsmottenlarven muss also möglicherweise ausfallen. Die Geschichte war spektakulär und leicht verständlich – man hätte sie also besser hinterfragt.</p><h2>Was zu tun bleibt</h2><p>Wie lässt sich die Richtigkeit von Forschungsergebnissen steigern und die Wissenschaft dem Popper‘schen Ideal annähern? Ein wichtiger Beitrag wäre die Etablierung einer offenen Publikationskultur, in der das Einräumen eines Irrtums nicht als Gesichtsverlust verstanden wird, aber fundierte Kritik als üblicher Beitrag zur Sicherung und Steigerung der Qualität. Hier stehen Forscher und Verlage gleichermaßen in der Verantwortung. Leider werden viel zu selten Publikationen zurückgezogen oder auch nur korrigiert, berechtigte Kritik bleibt zu oft im Verborgenen und damit unwirksam.</p><p>Ein weiteres Problem: Die Öffentlichkeit hat oft ein falsches Bild davon, welche Art Aussagen die Wissenschaft überhaupt treffen kann, wie die wissenschaftliche Argumentationsweise funktioniert. Die Lösung ist banal: Wissenschaftler, Journalisten und Redakteure müssen die Menschen immer wieder darauf hinweisen, warum Wissenschaft dem Zweifel näher ist als der Gewissheit.</p><h2>Quergelesen</h2><p>Wachsmottenlarven fressen und verdauen Polyethylen, wie spanische Forscher meldeten. Das Medienecho war enorm.</p><p>Aber auch andere Protein-Fett-Gemische verursachen solche Signale, wie die Spanier sie gemessen hatten.</p><p>Diese andere Interpretation der Daten ging im wissenschaftlichen Diskurs wie in den Medien unter. Denn: Spektakuläres erhält mehr Aufmerksamkeit.</p><h2>Vitakasten</h2><p>Till Opatz, Jahrgang 1973, ist W3-Professor für Organische Chemie an der Universität Mainz und leitet das Naturstoffzentrum Rheinland-Pfalz.</p><div><img src="https://media.graphcms.com/1r3wHzcISDayQ0gGxq7A">

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<ul><h2>Literatur</h2><li>
<sup>1 </sup>P. Bombelli, C. J. Howe, F. Bertocchini, Curr. Biol. 2017, 27, R292–R293.</li><li>
<sup>2 </sup>J. R. Jambeck, R. Geyer, C. Wilcox et al., Science 2015, 347, 768–771.</li><li>
<sup>3 </sup>A.-C. Albertsson, J. Appl. Polym. Sci. 1978, 22, 3419–3433.</li><li>
<sup>4 </sup>C. Weber, S. Pusch, T. Opatz, Curr. Biol. 2017, 27, R744–R745.</li><li>
<sup>5 </sup>P. Bombelli, C. J. Howe, F. Bertocchini, Curr. Biol. 2017, 27, R745.</li></ul>


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