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Gehalt und Zusammensetzung des ätherischen Öls sind je nach Sorte, Herkunft und Erntezeitpunkt stark unterschiedlich.
Der Gehalt schwankt zwischen 0,04 und 0,70 %, wobei das Deutsche Arzneibuch einen Mindestgehalt von 0,4 % vorschreibt (bezogen auf die Trockensubstanz).
Die wichtigsten Bestandteile des ätherischen Öls sind dabei Linalool mit bis zu 85 % Anteil, Estragol mit bis zu 90 % und Eugenol mit bis zu 20 %. Weiterhin sind andere Monoterpene wie Ocimen und Cineol enthalten, Sesquiterpene und Phenylpropane. Außer ätherischem Öl sind noch Gerbstoffe, Flavonoide, Kaffeesäure und Äsculosid in nennenswerten Mengen enthalten. Das Bundesinstitut für Risikobewertung warnt vor dem im Basilikum enthaltenen Methyleugenol, das in hohen Dosen als krebserregend gilt.
