Nikotinherstellung: Nikotin aus Tabak und aus dem Labor

Nikotin ist der gemeinsame Wirkstoff in Zigaretten, Snus und Nikotinbeuteln. Doch woher kommt es eigentlich? Wird es aus der Tabakpflanze gewonnen, oder lässt es sich auch ganz ohne Tabak herstellen? Und macht die Herkunft einen Unterschied dafür, wie Nikotin im Körper wirkt? In diesem Artikel erfährst Du, welche Wege der Nikotingewinnung es gibt, worin sie sich unterscheiden und was das für Deinen Konsum bedeutet.

Woher kommt Nikotin natürlich? Die Tabakpflanze als Quelle

Nikotin ist ein natürlich vorkommendes Alkaloid – also eine stickstoffhaltige organische Verbindung, die von bestimmten Pflanzen gebildet wird. Die mit Abstand wichtigste natürliche Quelle ist die Tabakpflanze (Nicotiana tabacum). Sie gehört zur Familie der Nachtschattengewächse (Solanaceae), zu der auch Tomaten, Kartoffeln, Paprika und Auberginen zählen. Hier stellt sich fast automatisch die Frage: Steckt also auch in Deinem Gemüse Nikotin? Die Antwort darauf findest Du im weiteren Verlauf dieses Artikels.

Aber zurück zur Tabakpflanze: Woher stammt diese eigentlich? Ursprünglich stammt die Tabakpflanze, wie die Kartoffel und die Tomate auch, aus Amerika. Dort wurde sie schon lange vor der Ankunft der Europäer angebaut und in rituellen wie medizinischen Zusammenhängen genutzt. Von dort verbreitete sie sich weltweit so stark, dass heute Tabak in zahlreichen Ländern kommerziell angebaut wird. Doch wie kam die Tabakpflanze zu einer solchen Popularität? Die Antwort hat überraschenderweise zunächst wenig mit uns Menschen zu tun, sondern eher mit der Wirkung auf Insekten. Nikotin entsteht in den Wurzeln der Tabakpflanze und wird von dort vor allem in die Blätter transportiert – also genau dorthin, wo Fraßfeinde angreifen. Für viele Insekten ist Nikotin giftig; lange Zeit wurde es deshalb sogar als Pflanzenschutzmittel eingesetzt. Nikotin ist Teil des chemischen Abwehrsystems der Pflanze, kein Stoff, den die Pflanze für den menschlichen Konsum produziert. In größeren Mengen kann es für Menschen ebenso giftig wirken und zu einer Nikotinvergiftung führen.

Wo entsteht Nikotin in der Pflanze?

Warum wird Nikotin ausgerechnet in den Blättern gespeichert, wenn die Pflanze es doch in den Wurzeln bildet? Die Antwort liegt im natürlichen Abwehrsystem der Tabakpflanze. Die Biosynthese von Nikotin, also die Bildung des Stoffes selbst, beginnt in den Wurzeln. Von dort gelangt es über das Leitgewebe, genauer gesagt mit dem Wasserstrom des Xylems, in die oberirdischen Pflanzenteile. In den Blättern wird es schließlich in den Zellvakuolen gespeichert – also in kleinen, von einer Membran umgebenen Zellräumen. Dort kann es seine Funktion als natürlicher Fraßschutz gegen bestimmte Insekten erfüllen.² Wie viel Nikotin eine Tabakpflanze bildet, hängt unter anderem von der Sorte und den Anbaubedingungen ab. Bei konventionellen Tabaksorten liegt der Nikotingehalt in der Regel zwischen 1 % und 5 % des Trockengewichts. Verarbeiteter Zigarettentabak enthält meist etwa 1 % bis 2 %. Ein Grund dafür ist, dass Hersteller unterschiedliche Tabaksorten und Ernten miteinander mischen, um bestimmte Eigenschaften des Tabaks zu erzielen.³

Das Nikotinmolekül: klein, aber wirksam

Unabhängig davon, in welcher Tabaksorte es vorkommt, handelt es sich beim Nikotin um dasselbe Molekül. Chemisch besteht es aus zwei miteinander verbundenen Ringsystemen: einem Pyridinring und einem Pyrrolidinring. Seine Summenformel lautet C₁₀H₁₄N₂.¹ Diese molekulare Struktur ist entscheidend für die Wirkung von Nikotin im Körper. Nach der Aufnahme kann das Molekül an sogenannte nikotinische Acetylcholinrezeptoren binden. Diese Rezeptoren sitzen unter anderem auf Nervenzellen im Gehirn und reagieren normalerweise auf den körpereigenen Botenstoff Acetylcholin. Durch die Bindung von Nikotin werden Nervensignale ausgelöst, die unter anderem die Ausschüttung von Dopamin im Belohnungssystem des Gehirns anregen. Welche chemischen Prozesse jedoch im Detail dahinterstecken und was die Dopaminausschüttung für Auswirkungen auf Deinen Körper haben kann, erfährst Du im Artikel Nikotin und seine Nebenwirkungen.

Nikotin in anderen Lebensmitteln

Wenn also Tomaten, Kartoffeln und Auberginen zur selben Pflanzenfamilie gehören wie der Tabak – bilden sie dann auch Nikotin? Tatsächlich enthalten diese Gewächse ebenfalls geringe Mengen Nikotin – eine österreichische Studie hat die Konzentrationen in verschiedenen Nachtschattengewächsen systematisch erfasst.⁴ Die nachgewiesenen Mengen sind jedoch so minimal, dass laut dieser Untersuchung selbst ein regelmäßiger Verzehr keine mit dem Tabakkonsum vergleichbare Nikotinaufnahme erzeugt⁴ – ein direkter Vergleich mit Tabakprodukten wäre irreführend, da Konzentration und Verabreichungsweg entscheidend sind.

Was Nikotin genau ist, woher es kommt und wie es im Körper wirkt, erfährst Du im Artikel Nikotin: Was es ist, woher es kommt und wie es wirkt.

Nikotin aus der Tabakpflanze extrahieren – die wichtigsten Verfahren

Nikotin ist also eng mit Tabak verbunden – aber nicht dasselbe. In der Pflanze ist es nur einer von vielen Inhaltsstoffen. Um es als eigenständigen Rohstoff nutzen zu können, muss es erst aus den Blättern herausgelöst werden. Aber wie genau kommt das Nikotin eigentlich aus dem Tabakblatt? Für die Antwort auf diese Frage lohnt sich ein Blick auf die zwei in der Tabakextraktion etablierten Verfahren – und auf ein drittes, das derzeit noch erforscht wird. Je nach Verfahren werden unterschiedliche chemische und physikalische Prozesse genutzt, um das Nikotin aus dem Pflanzenmaterial herauszulösen und anschließend weiterzureinigen. Für die Gewinnung aus Tabak wurden verschiedene Extraktionsverfahren entwickelt. Sie unterscheiden sich unter anderem darin, welche Lösungsmittel oder Hilfsmittel zum Einsatz kommen, wie aufwendig der Prozess ist und wie gezielt sich das Nikotin von anderen Pflanzenbestandteilen trennen lässt. Einige dieser Verfahren sind seit Jahrzehnten bekannt, andere werden vor allem als moderne oder alternative Ansätze wissenschaftlich untersucht.

Vom Blatt ins Gefäß: Bei der Extraktion wird Nikotin mithilfe von Lösungs- oder Hilfsmitteln aus dem Pflanzenmaterial herausgelöst und anschließend weiter aufbereitet.

1. Klassische Methode: Säure-Base-Extraktion

Eine der klassischen Methoden, um Nikotin aus Tabak zu gewinnen, ist die sogenannte Säure-Base-Extraktion. Vereinfacht gesagt, wird das Tabakmaterial zunächst mit einer alkalischen Lösung behandelt. Dadurch wird das im Tabak enthaltene Nikotin aus dem Pflanzenmaterial freigesetzt und kann anschließend gezielt aus der Mischung herausgelöst und gereinigt werden.⁵

Der Vorteil: Die Methode ist zwar vergleichsweise aufwendig, liefert dafür aber einen Extrakt mit einem hohen Nikotinanteil. Untersuchungen zeigen, dass dabei zwar insgesamt weniger Pflanzenstoffe extrahiert werden als bei einer einfachen Mazeration, also dem bloßen Einweichen des Tabaks in Lösungsmitteln – der gewonnene Extrakt dafür aber deutlich stärker auf Nikotin konzentriert ist.⁵ Kurz gesagt: Die Säure-Base-Extraktion ist kein besonders einfacher, aber ein wissenschaftlich gut dokumentierter Weg,⁵ um Nikotin gezielt aus Tabak herauszulösen und anschließend weiter aufzureinigen.

2. Überkritische Flüssigkeitsextraktion (CO₂)

Eine etwas technischere Methode arbeitet mit Kohlendioxid (CO₂). Dafür wird CO₂ unter hohem Druck und bei einer bestimmten Temperatur in einen sogenannten überkritischen Zustand gebracht. Dabei verhält es sich weder ganz wie eine Flüssigkeit noch wie ein Gas – und genau diese besondere Eigenschaft macht es als Lösungsmittel interessant.

In diesem Zustand kann das CO₂ bestimmte Stoffe aus dem Tabakmaterial herauslösen, darunter auch Nikotin. Anschließend lässt sich das CO₂ wieder entfernen, sodass der extrahierte Stoff zurückbleibt. Bekannt wurde das Prinzip in den 1970er-Jahren durch die Entkoffeinierung von Kaffee; etwa zur selben Zeit wurde es auch für die Extraktion von Nikotin aus Tabak patentiert und seitdem weiterentwickelt und optimiert.⁶ Statt klassischer organischer Lösungsmittel wie bei der Säure-Base-Extraktion kommt hier CO₂ zum Einsatz. Das macht die Methode technisch anspruchsvoller, ermöglicht aber eine gezielte Extraktion und eine anschließend vergleichsweise saubere Abtrennung des Nikotins.⁶

3. Ultraschallverfahren – die neue Methode

Eine weitere, in der Tabakverarbeitung bisher aber noch nicht etablierte Methode ist die ultraschallunterstützte Extraktion (UAE). Dabei werden hochfrequente Schallwellen eingesetzt, um die Struktur des Pflanzenmaterials zu beeinflussen. Vereinfacht gesagt können dabei Zellstrukturen aufgebrochen werden, sodass die enthaltenen Stoffe für das verwendete Lösungsmittel leichter zugänglich sind. Dadurch kann die Extraktion schneller und effizienter ablaufen. Auch für Tabak wurde dieses Verfahren bereits untersucht: Wissenschaftliche Arbeiten zeigen, dass sich mithilfe von Ultraschall verschiedene Inhaltsstoffe aus Tabakblättern und Tabaknebenprodukten extrahieren lassen.^{7, 20} Dabei spielen Faktoren wie Lösungsmittel, Temperatur, Extraktionszeit und das Verhältnis von Tabakmaterial zu Lösungsmittel eine wichtige Rolle.²⁰ Ultraschall kann die Extraktion unterstützen und beschleunigen. Für die industrielle Gewinnung von reinem Nikotin ist das Verfahren bislang jedoch keine übliche Standardmethode.

Synthetisches Nikotin – Herstellung ohne Tabakpflanze

Und damit stellt sich die Frage aus der Einleitung neu: Muss Nikotin überhaupt aus der Pflanze kommen? Wenn es sich um ein klar definiertes Molekül mit bekannter Formel handelt, liegt der Gedanke nahe, dass es sich auch vollständig synthetisch im Labor herstellen lässt. Dafür wird keine Tabakpflanze benötigt – das fertige Nikotinmolekül kann am Ende trotzdem genau dasselbe sein wie das aus Tabak gewonnene. Deshalb wird synthetisches Nikotin häufig auch als tabakfreies Nikotin bezeichnet, im Englischen Tobacco-Free Nicotine (TFN).

Ohne Pflanze, aber mit demselben Ergebnis: Synthetisches Nikotin wird über mehrere Reaktionsschritte aus chemischen Ausgangsstoffen aufgebaut. Am Ende steht dasselbe Molekül – C₁₀H₁₄N₂.

Wie wird synthetisches Nikotin hergestellt?

Um Nikotin künstlich herzustellen, werden zunächst andere chemische Ausgangsstoffe verwendet. Ein möglicher Ausgangspunkt sind beispielsweise Ester der Nikotinsäure (Niacin, Vitamin B3). Über mehrere chemische Reaktionsschritte wird daraus schließlich das Nikotinmolekül aufgebaut. Entsprechende Syntheseverfahren sind unter anderem in Patenten beschrieben.⁹ Am Ende steht ein Molekül mit derselben chemischen Summenformel wie das Nikotin aus der Tabakpflanze: C₁₀H₁₄N₂. Auch der grundlegende Aufbau des Moleküls ist identisch – es besitzt unter anderem einen Pyridin- und einen Pyrrolidinring.¹

Doch bei synthetischem Nikotin gibt es eine Besonderheit, die leicht übersehen wird: Das Nikotinmolekül kann in zwei spiegelbildlichen Varianten vorkommen. In der Chemie wird dabei von (S)-Nikotin und (R)-Nikotin gesprochen. Vereinfacht kann man sich die beiden Formen wie die linke und rechte Hand vorstellen: Sie bestehen aus denselben Bausteinen, sind aber räumlich unterschiedlich angeordnet. Hier kommt schnell die Frage auf, welche Form von beiden in der Tabakpflanze entsteht. Dort findet sich fast ausschließlich (S)-Nikotin. Der Anteil der (R)-Form liegt typischerweise bei weniger als 1,2 Prozent.⁸ Bei der Herstellung im Labor hängt es dagegen vom gewählten Syntheseweg ab, welche Form entsteht. Moderne Verfahren können gezielt überwiegend oder nahezu ausschließlich (S)-Nikotin erzeugen. Bei anderen Syntheserouten entsteht zunächst ein Gemisch aus (S)- und (R)-Nikotin im Verhältnis 1:1 – ein sogenanntes Racemat.⁸

Aber wieso ist das relevant? Das ist nicht nur eine chemische Feinheit. Die beiden Formen verhalten sich im Körper nicht völlig gleich. (R)-Nikotin bindet schwächer an bestimmte nikotinische Rezeptoren als (S)-Nikotin. Wie sich unterschiedliche Anteile der beiden Formen auf Wirkung und gesundheitliche Effekte auswirken, ist allerdings noch nicht vollständig geklärt.⁸

Wer also von „synthetischem Nikotin" spricht, beschreibt zunächst nur die Herkunft des Nikotins – nicht automatisch seine genaue Zusammensetzung. Je nach Herstellungsverfahren kann es sich um nahezu reines (S)-Nikotin oder um ein Gemisch aus beiden Formen handeln. Mehr dazu, wie die drei Nikotinformen in Nikotinbeuteln das Wirkungsprofil beeinflussen, liest Du in unserem gesonderten Artikel.

Ist synthetisches Nikotin teurer?

Die Frage stellt sich schnell, wenn man den technischen Aufwand der Herstellung im Labor im Hinterkopf hat. Zumindest in den Jahren nach der Einführung entsprechender Produkte war synthetisches Nikotin deshalb auch deutlich teurer als Nikotin aus Tabak. Eine Analyse der US-amerikanischen Großhandelspreise aus dem Jahr 2021 kam beispielsweise auf einen etwa viermal so hohen Preis wie für tabakbasiertes Nikotin.⁹

Wie groß dieser Preisunterschied heute ist, lässt sich allerdings nicht zuverlässig aus öffentlich verfügbaren Daten ableiten. Der damalige Preisvergleich sollte daher nicht einfach auf die heutigen Herstellungskosten übertragen werden.

Synthetisch oder aus Tabak: Macht das einen Unterschied?

Nicht zwangsläufig. Entscheidend ist nicht, woher das Nikotin stammt, sondern welche chemische Form tatsächlich vorliegt. Handelt es sich um reines (S)-Nikotin, ist das Molekül unabhängig von seiner Herkunft chemisch dasselbe.¹ Das bedeutet auch: Die Herstellung im Labor macht Nikotin nicht automatisch weniger suchterzeugend. (S)-Nikotin aus der Synthese ist chemisch dasselbe Molekül wie (S)-Nikotin aus der Tabakpflanze und wirkt entsprechend grundsätzlich auf dieselben nikotinischen Rezeptoren.^{1, 8}

Regulatorischer Rahmen

Was darf eigentlich in einem Nikotinbeutel stecken – und wer kontrolliert das? Gerade bei Nikotinbeuteln ist die Antwort nicht ganz so einfach, denn die Produkte passen bislang nicht in die klassischen Kategorien des europäischen Tabakrechts. Die derzeit geltende EU-Tabakproduktrichtlinie (TPD) von 2014 regelt Tabakerzeugnisse und bestimmte verwandte Produkte wie E-Zigaretten. Tabakfreie Nikotinbeutel werden darin nicht als eigene Produktkategorie erfasst.

mehr über Nikotinformen lesen

Und wie ist es in Deutschland?

Wie ist das eigentlich rechtlich geregelt, wenn Nikotin nicht aus Tabak stammt – oder zwar aus Tabak gewonnen wird, das Produkt selbst aber keinen Tabak mehr enthält? In Deutschland lautet die Antwort derzeit: nicht als Tabakprodukt. Weil tabakfreie Nikotinbeutel keinen Tabak enthalten, fallen sie nicht unter das Tabakerzeugnisgesetz, das etwa Zigaretten und E-Zigaretten regelt.¹⁰ Die Lebensmittelüberwachungsbehörden der Länder ordnen sie stattdessen als Lebensmittel ein – genauer: als neuartiges Lebensmittel („Novel Food")^{11, 12} im Sinne der EU-Verordnung 2015/2283.¹³ Das Problem: Nikotin ist in der EU weder als Lebensmittel noch als Lebensmittelzutat zugelassen. Nach behördlicher Rechtsauffassung sind Nikotinbeutel daher nicht verkehrsfähig.^{11, 14}

Mehrere Verwaltungsgerichte haben diese Einordnung bestätigt – unter anderem die Oberverwaltungsgerichte Lüneburg¹⁵ und Hamburg¹⁶ sowie das Verwaltungsgericht München.¹⁷ Dabei stützten sich die Gerichte nicht nur auf die fehlende Zulassung, sondern auch auf den Nikotingehalt: Er überschreitet die von der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) festgelegte akute Referenzdosis – also die Menge, die kurzfristig ohne erkennbares Gesundheitsrisiko aufgenommen werden kann – um ein Vielfaches.^{15, 17} Gleichzeitig sind Nikotinbeutel über verschiedene Vertriebswege weiterhin erhältlich.¹⁴ Die rechtliche Lage ist damit deutlich komplexer, als ihre bloße Verfügbarkeit vermuten lässt.

Auf EU-Ebene zeichnet sich eine Neuordnung ab: Die Europäische Kommission hat angekündigt, Vorschläge zur Überarbeitung der Tabakproduktrichtlinie¹⁹ vorzulegen, die auch Nikotinbeutel ausdrücklich erfassen sollen.¹⁸ Solange ein solcher Rechtsrahmen nicht beschlossen und in Kraft ist, ergeben sich daraus keine konkreten Vorgaben für die Herstellung und den Handel.

Nikotin in Nikotinbeuteln und Snus – was steckt wirklich drin?

Ob Tabakprodukt oder Lebensmittel – rechtlich entscheidet letztlich die Zusammensetzung. Umso naheliegender ist die Frage: Was steckt eigentlich in einem Snus oder einem Nikotinbeutel, und welches Nikotin ist darin enthalten? Wer Nikotinbeutel oder Snus konsumiert, nimmt entweder extrahiertes oder synthetisches Nikotin zu sich – je nach Produkt und Marke. Liegt in beiden Fällen (S)-Nikotin vor, wirkt es im Körper grundsätzlich gleich.^{1, 8} Relevant ist die Herkunft trotzdem: für das Verständnis des Produkts und, bei synthetischem Nikotin, für die Frage, welche Form tatsächlich enthalten ist.

Traditioneller Snus enthält Tabakblätter als Grundmasse, in denen Nikotin natürlich vorkommt. Zusätzlich kann weiteres extrahiertes Nikotin beigemischt werden, um einen definierten Nikotingehalt zu erreichen.

Nikotinbeutel – sogenannte Nicotine Pouches – sind hingegen vollständig tabakfrei. Sie bestehen aus Pflanzenfasern oder Zellulose als Trägermaterial sowie Geschmacksstoffen und enthalten entweder extrahiertes oder synthetisches Nikotin. Da Nikotinbeutel keinen Tabak enthalten, entsteht kein Tabakrauch. Mit dem Tabak entfällt zudem die Hauptquelle tabakspezifischer Nitrosamine: krebserregender Verbindungen, die sich vor allem beim Trocknen, Fermentieren und Lagern sowie beim Verbrennen von Tabak bilden.²¹ Das Suchtpotenzial des Nikotins bleibt davon unberührt.

Was ist eigentlich der Unterschied zwischen beiden Produkten im Alltag? Und welche Hersteller stehen hinter den bekanntesten Marken? Antworten auf diese Fragen findest Du in dem Artikel Was sind Snus und Nikotinbeutel? und über Snus Hersteller und ihre Marken – hier kannst Du tiefer in die Produktwelt eintauchen.

alle Nikotinbeutel entdecken