Thaumatococcus Benth. − rodzaj roślin z rodziny marantowatych. Należą do niego dwa gatunki występujące w Afryce Zachodniej i północno-zachodniej Afryce Środkowej. Z owoców gatunku T. daniellii pozyskuje się taumatynę, najsłodszą substancję pochodzenia naturalnego znaną człowiekowi. Rośliny z tego gatunku stanowią bogate źródło związków fitochemicznychaktywnych biologicznie i są wykorzystywane leczniczo. Ogonki liściowe roślin wykorzystuje się w tkactwie, a blaszki liściowe jako materiał na strzechy. Są one również powszechnie stosowane jako materiał do pakowania żywności.
Wieloletnierośliny zielne, tworzące kępy, osiągające wysokość 2,5 metra, w przypadku Thaumatococcus flavus, lub 3,5 metra (4 metry[9]), w przypadku T. daniellii[7][8].
Liście odziomkowe wyrastają z kłącza pojedynczo z każdego węzła[7]. U dorosłych roślin obecnych jest nawet 30 liści w różnych stadiach rozwoju[5]. Pochwa liściowa o długości do 20cm, naga[8]. Ogonek liściowy długości do 2,5 metra (T. flavus)[8] lub do 3 metrów (T. daniellii)[7], zielony, nagi[8]. Poduszeczka liściowa długości 10cm, naga[8]. Blaszka liściowa niemal okrągła i nieco asymetryczna, o wymiarach do 40×30cm (T. flavus) lub jajowato-eliptyczna, zaokrąglona, ścięta u nasady, o wymiarach do 46×30cm (T. daniellii), z krótkim, szerokim wierzchołkiem, po obu stronach jasnozielona, z wyraźnymi, równoległymi żyłkami bocznymi[8][7].
Kwiaty wyrastają w parach, zebranych po 5–6 (T. daniellii)[7] lub do 14 (T. flavus)[8] w kłosy, proste lub rozgałęzione, długości około 10cm (T. daniellii)[7] lub do 20cm (T. flavus)[8], wyrastające tuż nad ziemią u nasady ogonków liściowych[7]. Szypuła kwiatostanów osiąga do 10cm wysokości[8]. Osie kwiatostanu są brązowe, omszone[8]. Kwiatostan i każde jego odgałęzienie z 2–4 podsadkami[8]. Każda para kwiatów wsparta jest podsadką o długości ok. 2,2cm, u T. flavus żółtą i owłosioną[8]. Szypułki o długości 0,5mm i 1mm, nagie z jedną, brązową przysadką wielkości 1,5×0,9mm[8]. Listki okwiatu bladofioletowe (T. dianellii)[7] lub żółte (T. flavus)[8], długości podsadek. Listki zewnętrznego okółka szeroko równowąskie, długości 1cm (T. daniellii) lub 1,2 cm (T. flavus)[8]. Listki wewnętrznego okółka podługowate, długości 2,5cm (T. dianellii) lub 2,8cm (T. flavus), zrośnięte na długości około 1,5cm[8]. Zewnętrzne prątniczki zwykle nieobecne[8]. Guzowaty prątniczek długości około 25mm[8]. Kapturkowaty prątniczek długości około 25mm[8]. Jeden pręcik z pojedynczym pylnikiem[10], długości około 3mm[8]. Zalążnia zbudowana z trzech owocolistków, funkcjonalnie jednokomorowa, z jednym, anatropowym zalążkiem[10], omszona, u T. flavus żółtobrązowa[8]. Szyjka słupka długości około 3cm[8].
Owocostan składa się zwykle z 3–4[7]jagodopodobnych[10] owoców, które dojrzewają na poziomie gruntu lub w nim zagłębione[7]. Owoce ostrosłupowate lub trójgraniaste[7], o grubym, skórzastym egzokarpie[10], średnicy do 3cm (T. daniellii) lub do 4cm (T. flavus), w kolorze od ciemnozielonego, przez brązowy do karmazynowego lub jaskrawoczerwonego, gdy są w pełni dojrzałe. Każdy owoc zawiera 2–3 błyszczące, czarne i twarde nasiona[7], które otoczone są przez lepką, cienką, przezroczystą (u T. flavus białawą[8]) osnówkę[7][8], która przez niektórych autorów uznawana jest za przekształcony z osnówki, śluzowaty endokarp owocu[10].
Rozwój
Zasadniczo rośliny z gatunku Thaumatococcus daniellii kwitną raz w roku, jednak w sprzyjających warunkach mogą zakwitnąć powtórnie[5]. Roślina kwitnie przez większą część roku, ale szczyt kwitnienia przypada na okres od lipca do końca października, po którym pojawiają się owoce dojrzewające od stycznia do połowy kwietnia[11]. Po dojrzeniu owoców obumiera liść, z kąta którego wyrasta szypuła[5]. Badania biologii rozmnażania T. daniellii potwierdziły alogamiczny sposób rozmnażania tego gatunku. Zaobserwowano, że w zapylaniu kwiatów tej rośliny biorą udział ptaki (nektarnik oliwkowy[12][13]) oraz mszycowate z rodzaju Aphis[12]. Rośliny rozmnażają się również wegetatywnie[6].
Siedlisko
Thaumatococcus daniellii rośnie w runie gorących, wilgotnych lasów równikowych, na nizinach i w strefie przybrzeżnej Afryki Zachodniej[7], tworząc rozległe i gęste kolonie[5]. Większość opisów stanowisk tego gatunku wskazuje na zacienione warunki lasów wtórnych lub wieloletnich upraw plantacyjnych, w tym kakaowca i koli[5]. Roślina preferuje nisko położone, płaskie obszary z wilgotnymi, ale dobrze przepuszczalnymi i kwaśnymi glebami[11]. Na obszarze występowania jest rozpowszechniona na wysokościach poniżej 800m n.p.m., na klasycznych dla obszaru klimatu równikowego silnie zwietrzałych glebach ferralitowych[5]. W Australii gatunek naturalizował się na obrzeżach tropikalnego lasu deszczowego na północy kontynentu[7].
W osnówce nasion T. daniellii obecne jest białkotaumatyna, będące jednym z najsłodszych związków znanych człowiekowi – około 100000 razy słodszym od cukru w przeliczeniu na mol i 3000 razy słodszym na jednostkę masy[7]. Uważana jest za najsłodszą substancję słodzącą pochodzenia naturalnego w przemyśle spożywczym[15] i została ujęta jako najsłodsza substancja w Księdze rekordów Guinnessa[16]. W dojrzałych owocach zawartość taumatyny w osnówce osiąga od 50 mg/g[7] do 60 mg/g[15]. Osnówki nasion roślin z tego gatunku zawierają oprócz taumatyny proteazę cysteinową zwaną taumatopainą o właściwościach zbliżonych do papainy, L-arabinozę, D-ksylozę, kwas D-glukuronowy i kwas 4-O-metylo-D-glukuronowy, pentozę i kwas uronowy[7].
Kłącza i liście T. daniellii zawierają również lunamarynę, rybalinidynę, kemferol, rutynę, katechinę, epikatechinę, antocyjany i sparteinę[6].
Genetyka
Liczba chromosomów2n w przypadku gatunku Thaumatococcus daniellii wynosi 20[21].
Pozycja systematyczna
Rodzaj z rodziny marantowatych (Marantaceae) z rzędu imbirowców (Zingiberales)[2]. W systemie Takhtajana z 1997 roku zaliczany do plemienia Phrynieae w rodzinie marantowatych, zaliczanej do rzędu Cannales[22]. W obrębie rodziny jest rodzajem siostrzanym względem Megaphrynium, stanowiąc razem grupę siostrzaną dla kladu obejmującego rodzaje Hypselodelphys i Trachyphrynium[23].
Nazwa naukowa rodzaju pochodzi od greckich słów θαύμα (thauma – cud) i κόκκος (kokkos – jagoda)[24].
Nazwy zwyczajowe w języku polskim
Rodzaj nie jest ujęty w polskich słownikach nazw zwyczajowych roślin.
Nazwy zwyczajowe w językach obcych
W języku angielskim rośliny z gatunku T. daniellii nazywa się Sweet Prayer Plant, African Serendipity Plant[6], Miracle Fruit, Miraculous Berry lub Yoruba Soft Cane Fruit[7]. W języku francuskim rośliny te noszą nazwę Fruit Miraculeux[7]. Są one znane również pod nazwami zwyczajowymi z obszaru naturalnego występowania: katemfe (Sierra Leone), nzilizili (Demokratyczna Republika Konga), adundunmitan, ewe eran i ewe moi-moi (Nigeria). W języku igala ludu Igala i języku ibibio ludu Ibibio roślina nazywana jest iwee i mfang aya[6].
Owoce i liście Thaumatococcus daniellii mają działanie przeczyszczające i stosowane są w zaburzeniach pracy wątroby. Wywarowi z kłączy przypisuje się działanie uspokajające i stosowany jest w niektórych zaburzeniach psychicznych[24]. W Wybrzeżu Kości Słoniowej i w Kongu owoc T. daniellii wykorzystuje się w medycynie ludowej jako środek przeczyszczający, a nasiona jako środek wymiotny i na problemy płucne. Liście i korzenie są stosowane jako środki uspokajające i lecznicze w zaburzeniach psychicznych. Sok z liści jest również stosowany jako antidotum na jady, użądlenia i ukąszenia[7]. W Demokratycznej Republice Konga kłącze i owoce podawane są kobietom rodzącym w przypadku dystocji barkowej i powikłań porodowych[6]. T. daniellii wykorzystywana jest również w tradycyjnym leczeniu hiperglikemii i cukrzycy[6].
Badania na szczurach aktywności biochemicznej etanolowego ekstraktu z liści T. daniellii wykazały, że jego przyjmowanie doustne zwiększa aktywność narządowej dysmutazy ponadtlenkowej, zredukowanego glutationu w nerkach i stężenie lipoproteiny o wysokiej gęstości (HDL) w osoczu, jednocześnie zmniejszając aktywność transaminazy alaninowej i stężenia cholesterolu w osoczu oraz bilirubiny i dialdehydu malonowego w narządach. Etanolowy ekstrakt z liści tych roślin ma więc działanie przeciwutleniające, hepatoprotekcyjne i zmniejszające lipidemię[25]. Ekstrakt fenolowy z liści powodował znaczącą, zależną od dawki, chelatacjężelaza, peroksydację lipidów, hamował wytwarzanie dialdehydu malonowego[6]. Wodny ekstrakt z liści w dawce 100 mg/kg zwiększał poziom przeciwutleniaczy u szczurów z cukrzycą wywołaną streptozotocyną. Zaobserwowano znaczny wzrost aktywności GSH, SOD i katalazy u zwierząt leczonych ekstraktem. Ekstrakty roślinne z T. dianellii poprawiają więc działanie antyoksydacyjne i łagodzą stres oksydacyjny[6]. Ekstrakty etanolowe z liści indukowały zależne od dawki hamowanie α-amylazy. Zaobserwowano także zwiększony wychwyt glukozy w komórkach drożdży oraz lepszą od troloksu zdolność hamowania glikacjihemoglobiny. Podanie ekstraktu w dawkach 250 i 500 mg/kg masy ciała powodowało też istotny statystycznie, zależny od dawki spadek glikemii u chorych na cukrzycę w porównaniu z grupą kontrolną. Leczenie stanów ostrych i podostrych ekstraktem etanolowym z liści (200 i 400 mg/kg) spowodowało znaczne zmniejszenie glikemii na czczo i stężenia hemoglobiny glikowanej oraz obserwowalny wzrost stężenia amylazy w surowicy zwierząt chorych na cukrzycę. Ekstrakty z rośliny wykazują więc działanie przeciwcukrzycowe i przeciwhiperglikemiczne[6].
Olejek eteryczny z liści tej rośliny znacząco i w sposób zależny od dawki zmniejsza ilość rodników DPPH. Zaobserwowana aktywność była wyższa niż butylowanego hydroksyanizolu, butylowanego hydroksytoluenu, witaminy C i witaminy E. Ponadto olejek eteryczny wykazał zależną od dawki aktywność usuwania tlenku azotu, wyższą niż witamin C i E[6].
Ekstrakty z liści T. daniellii wykazały w badaniach działanie hamujące rozwój grzybów[20]. Zaobserwowano, że najsilniejszą aktywność wykazywał ekstrakt etanolowy. Ponadto ekstrakty etanolowe i acetonowe wykazywały najniższe minimalne stężenie hamujące. Ekstrakty wodne i heksanowe były dość nieskuteczne[6].
Z osnówki nasion Thaumatococcus daniellii pozyskuje się taumatynę, substancję słodzącą ok. 2000 do 3000 razy słodszą od sacharozy[26]. Oprócz słodkiego smaku białko to wzmacnia niektóre smaki, maskując inne[27]. Żucie surowych nasion wpływa na kubki smakowe tak, że przez około godzinę wszelkie kwaśne pokarmy wydają się mieć słodki smak; utrzymujący się posmak „słodzi” również gorzkie lub kwaśne smaki[28].
W zachodniej Afryce osnówki są tradycyjnie używane do osładzania pieczywa, nadmiernie sfermentowanego wina palmowego, kwaśnych deserów owocowych i kwaśnych potraw. Osnówek używa się również do słodzenia potraw, takich jak garri (sfermentowana mąka z manioku, zwykle smażona na oleju palmowym), pap (owsianka z mąki kukurydzianej) i herbaty[7].
Pierwszym Europejczykiem, który odkrył i opisał właściwości słodzące T. daniellii, był brytyjski botanik i chirurg William Freeman Daniell, który w 1848 roku sprowadził roślinę do Kew Gardens. Gatunek został nazwany jego imieniem w 1855 roku przez Johna Josepha Benetta (pod nazwą Phrynium daniellii). Po śmierci Daniella w 1865 roku badania właściwości tej rośliny zostały porzucone i powrócono do nich dopiero w latach 70. XX wieku, kiedy to zidentyfikowano taumatynę jako białko o właściwościach słodzących[29]. Od lat 90. XX wieku taumatyna stosowana jest jako słodzik i wzmacniacz smaku w przemyśle spożywczym i cukierniczym w wielu krajach, zastępując syntetyczne słodziki[7]. Stosowana jest jako słodzik lub modyfikator smaku w napojach, deserach, gumach do żucia i karmach dla zwierząt domowych[7]. Taumatyna została dopuszczona do stosowania jako dodatek do żywności w Unii Europejskiej, pod numerem E957[30], i wielu innych krajach na całym świecie[7]. Jest substancją bezpieczną dla zdrowia i jedyną substancją intensywnie słodzącą dopuszczoną w Polsce, która nie wymaga ustalenia poziomu tolerancji oraz dla której nie ma określonego dopuszczalnego dziennego poziomu spożycia[15].
Liście T. daniellii są szeroko wykorzystywane w Ghanie i Nigerii do zawijania ryżu, yam (bulw pochrzynu), fasoli, kenkey (sfermentowanego ciasta z mąki kukurydzianej), owoców plantanu[11] i moi moi w czasie gotowania[6].
W Nigerii liście T. daniellii dodawane są do karmy kóz[11].
Ogonki liściowe służą do tkania mat, fantazyjnych toreb, kapci[7], pułapek na ryby i koszy[11] oraz jako narzędzia i materiały budowlane[7]. Liście wykorzystuje się jako materiał na strzechy do krycia dachów. Są one również powszechnie stosowane jako materiał do pakowania żywności[7], mydła i soli[11].
Rośliny magiczne
W Gabonie T. daniellii uprawia się na wsiach jako fetysz[7].
Inne zastosowania
Badania ekstraktów z rośliny wykazały potencjał do pozyskiwania z nich bio-półprzewodników[31].
Uprawa rośliny możliwa jest w warunkach klimatu tropikalnego. Najlepiej rośnie na obszarach, gdzie roczne temperatury w ciągu dnia mieszczą się w zakresie 21–30°C, ale toleruje wahania w przedziale 15–35°C. Preferuje średnie roczne opady w przedziale 1700–2300mm, ale toleruje 1300–2700mm. Preferuje stanowiska zacienione, dobrze przepuszczalną glebę gliniastą o pH w zakresie 4,5–5 (przy czym toleruje pH = 4,3–7). Pierwsze kwitnienie rozpoczyna się 3 miesiące po posadzeniu, ale jest bardziej obfite po około 1 roku. Owoce rozwijają się tylko na roślinach, które mają 2 lata lub są starsze. Owoce dojrzewają po 13 tygodniach[28].
Michael A.M.A.RuggieroMichael A.M.A. i inni, A Higher Level Classification of All Living Organisms, „PLOS One”, 10 (4), 2015, art. nr e0119248, DOI:10.1371/journal.pone.0119248, PMID:25923521, PMCID:PMC4418965 [dostęp 2020-02-20](ang.).
Wojciech S.Waliszewski,SethOppong,John B.Hall,Fergus L.Sinclair.Implications of Local Knowledge of the Ecology of a Wild Super Sweetener for Its Domestication and Commercialization in West and Central Africa.„Economic Botany”.59(3),s.231-243,2005.
OlumideFadahunsi,PeterAdegbola,SinbadOlorunnisola,OluseyiAkinloye.Phytochemistry, nutritional composition, and pharmacological activities of Thaumatococcus daniellii (Benth): a review.„BioTechnologia, Journal of Biotechnology, Computational Biology and Bionanotechnology”.102(1),s.101–117,2021. DOI: 10.5114/bta.2021.103766.
Hasan MAgha,Norrizah JafaarSidik,Ali HJawad,Amjad AbdulhadiMohammedi inni.Overview of Thaumatococcus Daniellii Plant, History, Uses, Benefits, and Characterization.„Journal of Asian Scientific Research”.12(2),s.80–90,2022-06-03. DOI: 10.55493/5003.v12i2.4505.
L.Andersson:Marantaceae. W:KlausKubitzki:The Families and Genera of Vascular Plants.T.4:Flowering Plants. Monocotyledons: Alismatanae and Commelinanae (except Gramineae).Berlin Heidelberg:Springer-Verlag,1998,s.278–292. DOI: 10.1007/978-3-662-03531-3. ISBN978-3-662-03531-3.(ang.).
BoadiB.SamuelBoadiB., Studies on the ecology, conservation, cultivation and management potential of Thaumatococcus daniellii for agroforestry systems, Kumasi: Kwame Nkrumah University of Science and Technology, 2011, nd.
A.Mangara,M.Y.Gnagne,B.Sweetman,J.Sweetman.Agents et mécanismes de la reproduction chez Thaumatococcus daniellii.„Agronomie Africaine”.22(2),s.97-108,2010.
Jorrit H.Poelen,James D.Simons,Chris J.Mungall.Global biotic interactions: An open infrastructure to share and analyze species-interaction datasets.„Ecological Informatics”.24,s.148–159,2014-11. DOI: 10.1016/j.ecoinf.2014.08.005.
AlicjaDrzewiecka.Charakterystyka użytkowa i właściwości fizykochemiczne naturalnej substancji słodzącej taumatyny.„Nauki Inżynierskie i Technologie”.20(1),s.32–42,2016. DOI: 10.15611/nit.2016.1.03.
S.Adesina,JeffreyHarborne.The Occurrence and Identification of Flavonoids in Thaumatococcus daniellii Benth.„Planta Medica”.34(07),s.323–327,1978-11. DOI: 10.1055/s-0028-1097459.
A. A. (i inni)Hamid.Thaumatococcus daniellii leaves: its chemical compositions, antioxidant and antimicrobial activities..„Ife Journal of Science”.19(2),s.409,2017-11-14. DOI: 10.4314/ijs.v19i2.21.
OluwagbengaAdeogun,AdedotunAdekunle,AnofiAshafa.Chemical composition, lethality and antifungal activities of the extracts of leaf of Thaumatococcus daniellii against foodborne fungi.„Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences”.5(4),s.356–368,2016-12. DOI: 10.1016/j.bjbas.2016.11.006.
GritWinterfeld,AlexandraLey,Matthias H.Hoffmann,JurajPaulei inni.Dysploidy and polyploidy trigger strong variation of chromosome numbers in the prayer-plant family (Marantaceae).„Plant Systematics and Evolution”.306(2),2020-04. DOI: 10.1007/s00606-020-01663-x.
Shalom NwodoChinedu,Franklyn NonsoIheagwam,Boluwatife TaiwoMakinde,Babajide OladipoThorpei inni.Data on in vivo antioxidant, hypolipidemic and hepatoprotective potential of Thaumatococcus daniellii (Benn.) Benth leaves.„Data in Brief”.20,s.364–370,2018-10. DOI: 10.1016/j.dib.2018.08.016. PMID: 30175200.
G.Bartoszewski,A.Niedziela,M.Szwacka,K.Niemirowicz-Szczytt.Modification of tomato taste in transgenic plants carrying a thaumatin gene from Thaumatococcus daniellii Benth.„Plant Breeding”.122(4),s.347–351,2003-08. DOI: 10.1046/j.1439-0523.2003.00864.x.
Pearce Steve i Roth Hayley:Out of Africa: the chemistry and flavour properties of the protein thaumatin. W:Swift Karl A. D. (red.):Advances in Flavours and Fragrances.T.277.Royal Society of Chemistry,2002,s.188. ISBN978-0-85404-821-2.
M.E.Emetere,M.Ahiara Ikechukwu.Synthesis and characterization of properties of zinc coated Thaumatococcus daniellii extracts for solid state application.„IOP Conference Series: Materials Science and Engineering”.958(1),s.012002,2020-10-01. DOI: 10.1088/1757-899X/958/1/012002.