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2025 DE
Prühs N. · Prühs A.
Die Verwendung des kompletten Lebensmittels „ohne Abfall” oder auf Englisch „Zero waste” für die Zubereitung von unterschiedlichsten Lebensmitteln spielt im Rahmen der Ernährungstrends eine immer größer werdende Rolle. Die Liste der Rezepte, die zu finden sind, ist lang. So werden häufig Blätter, Stängel und Schalen für Gemüsebrühen mitgekocht, für Pestos oder Smoothies komplett zerkleinert oder kräuterartig über Gerichte gestreut. Auf diese Weise gelangen Pflanzenteile, die bislang üblicherweise nicht mitverzehrt wurden, in die zubereiteten Speisen. Es können unerwünschte Inhaltsstoffe wie zum Beispiel Pestizide oder Elemente in den jeweiligen Pflanzenteilen in sehr unterschiedlichen Mengen vorhanden sein. Da sich die geltenden Höchstgehalte häufig auf den „essbaren” Anteil beziehen, werden die im Rahmen der „Zero Waste Küche” verwendeten Pflanzenteile von den Höchstgehaltsregelungen oft nicht erfasst. Für dieses Projekt wurden Radieschen, Karotten und Kohlrabi auf die Elemente Blei, Cadmium, Arsen, Nickel und Aluminium untersucht. Ziel des Projektes war die Untersuchung der Verteilung der Elementgehalte in Knolle/Wurzel im Vergleich zum zugehörigen Blattgrün und ggf. in der Schale. Dafür wurde von den Radieschen und Karotten je die Knolle und das Blattgrün getrennt untersucht. Bei den Kohlrabiproben wurden die Knolle, Schale und das Blattgrün untersucht. Die Ergebnisse werden auf diesem Poster vorgestellt.
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2025 DE
Ba D. · Kaltner F.
Pyrrolizidinalkaloide (PA) und deren A/‐Oxide (PANO) sind sekundäre Pflanzenmetabolite mit genotoxischen und hepatotoxischen Eigenschaften. Sie kommen weltweit in über 6000 Pflanzenarten vor und können vor allem durch Kontaminationen bei der Ernte oder über Pollen und Nektar in die Nahrungskette gelangen, wodurch sie ein Risiko für die Lebensmittelsicherheit darstellen. Kenntnisse zur Stabilität von PA sind zur Bewertung ihres Risikos von Bedeutung. Frühere Studien befassten sich sowohl mit Veränderungen während der Verarbeitung, wie etwa bei der Käseherstellung [1]. als auch mit dem Verhalten dieser Verbindungen in unverarbeiteten Lebensmitteln wie Honig während der Lagerung. Dabei wurde in Honig mit zunehmender Lagerdauer ein Rückgang der PANO‐Gehalte beobachtet, während die entsprechenden PA weitgehend stabil blieben und nicht anstiegen [2]. Ob mit dem Rückgang der PANO diese wirklich abgebaut und damit detoxifiziert werden, ist bis heute unklar. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, den Verbleib von PANO in gelagerten Honigen näher zu charakterisieren und zu prüfen, welche Prozesse oder Inhaltsstoffe zu dem beobachteten Rückgang beitragen. Hierzu wurden ausgewählte Honigproben mit definierten Mengen an PANO dotiert und über einen Zeitraum von mehreren Wochen gelagert. Parallel dazu wurden zunächst Lagerungsexperimente mit honigeigenen Enzymen in künstlich kontaminiertem Invertzucker durchgeführt, um deren potenzielle Beteiligung am PANO‐Abbau zu überprüfen. Die Probenaufarbeitung erfolgte mittels SPE, die Quantifizierung übereine externe Kalibrierung mittels LC‐MS. Ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden Abbaumechanismen ist entscheidend für eine verlässliche Bewertung und regulatorische Einordnung von PANO in Honigen. Über die Ergebnisse der Untersuchungen wird berichtet.
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Appel J. · Becker N. · Kulosa C.
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Furan tritt als hitzeinduzierte Kontaminante in einer Vielzahl von Lebensmitteln auf und wurde auf Grundlage verschiedener Tierversuchsdaten als primär hepatotoxisch und mögliches Humankanzerogen identifiziert (IARC 2B). Die Toxizität von Furan beruht hierbei auf einer primär durch CYP2E1 vermittelten metabolischen Aktivierung und der daraus resultierenden Bildung des hochreaktiven cis ‐But‐2‐en‐1,4‐dials (BDA), welches Addukte mit zellulären Proteinen sowie DNA bilden kann. Neben Furan kommt es bei der thermischen Behandlung von Lebensmitteln ebenfalls zur Bildung strukturell verwandter Alkylfurane, wie 2,5‐Dimethylfuran, deren Toxizität und Metabolismus derzeit nur unzureichend charakterisiert sind. Aufgrund der strukturellen Ähnlichkeit und potentiell vergleichbarem Metabolismus können Alkylfurane bedeutend zur Gesamtexposition gegenüber Furanen und damit zu einem erhöhten Risiko für hepatotoxische Effekte beitragen. Im Rahmen dieses DFG geförderten Projektes wurde die Bildung ausgewählter Phase I Metabolite des Alkylfurans 2,5‐Dimethylfuran in humanen Lebermikrosomen, sowie ausgewählten CYP‐Isoenzymsystemen untersucht. Hierfür wurde zum einen eine HPLC‐MS/MS‐Methode etabliert um die Bildung des reaktiven Metaboliten 3‐Hexen‐2,5‐dion (HDO) nach Konjugation mit Glutathion in vitro zu verfolgen. Parallel dazu wurde der durch die Seitenkettenhydroxylierung gebildete primäre Alkohol 5‐Methyl‐2‐furfurylalkohol (MFA) mittels GC‐MS in den Inkubationsansätzen erstmals identifiziert und quantifiziert. Hierbei war es möglich, die entsprechenden Bildungskinetiken beider Metabolite in humanen Lebermikrosomen abzuleiten, sowie die an der Biotransformation beteiligten CYP‐ Isoformen zu identifizieren und damit zum detaillierteren Verständnis des humanen Phase I Metabolismus der hitzeinduzierten Kontaminante 2,5‐Dimethylfuran beizutragen.
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Müller L. · Simat T. J.
Der Retentionsindex (RI) wird in der Gaschromatographie (GC) herangezogen, um eine Normierung der Retentionszeit eines Analyten unabhängig von Messgerät, dem Temperaturgradienten, der Säulendimension und dem Gasfluss zu erreichen. Der RI ist ein relativer Wert, der charakteristisch für eine Substanz auf einer bestimmten stationären Phase in einer Trennsäule ist [1]. Die Rls vieler Substanzen auf verschiedenen stationären Phasen ‐ meistens DB‐1, DB‐5, WAX und FFAP ‐ sind in Datenbanken wie der NIST‐Datenbank [2] gelistet. Daher kann der RI einer Substanz neben dem Massenspektrum als Kriterium zur Identifizierung der Substanz genutzt werden. Ziel der Arbeit war es, den RI nicht nur für einzelne Peaks zu berechnen, sondern für das gesamte GC‐Chromatogramm. Es wurde ein einfaches Programm in der Programmiersprache Python geschrieben, welches die Rohdaten eines Chromatogramms (Wertepaare aus Retentionsszeit (Rt) und der gemessenen Intensität) im txt‐ oder csv‐Format in eine neue txt‐ oder csv‐Datei transformiert. Zu dieser Berechnung wird auf eine txt‐Datei zugegriffen, welche die Retentionszeiten eines n‐Alkan‐Standards auf demselben chromatographischen System enthält. Das Programm berechnet für jeden Datenpunkt den entsprechenden RI mithilfe der Berechnungsformel nach Kováts [1]. Im Ergebnis resultiert ein Datensatz im txt‐ oder csv‐Format. Anschließend kann die Darstellung des GC‐Chromatogramms mit dem Retentionsindex auf der Abszisse nach Import in Programme wie Excel oder Origin realisiert werden.
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Braun J. · Bihlmeier A. · Bunzel M.
Photometrische Nachweis‐ und Quantifizierungsmethoden sind in der Kohlenhydratanalytik weit verbreitet. Zu den etablierten Verfahren zählen die Phenol‐Schwefelsäure‐Methode zur Bestimmung des Gesamtkohlenhydratgehalts sowie der m ‐Hydroxybiphenyl ( m ‐HB)‐Assay und dessen Modifikationen zur Quantifizierung von Uronsäuren [1,2]. Diese Methoden beruhen auf dem Erhitzen der kohlenhydrathaltigen Probe in konzentrierter Schwefelsäure, wobei unter Zusatz eines phenolischen Reagenzes farbige Verbindungen entstehen. Ein detailliertes Verständnis der bei der Analyse gebildeten Chromophore ist für eine fundierte Interpretation der Ergebnisse und eine gezielte Optimierung der Methoden unverzichtbar. Die vorliegenden Untersuchungen befassen sich ausschließlich mit der Strukturaufklärung des Chromophors aus dem m ‐HB‐Assay. Während des Erhitzens in konzentrierter Schwefelsäure werden Zucker zu Furanderivaten abgebaut. Im Fall von Uronsäuren konnte hierbei vorwiegend 5‐Formyl‐2‐Furancarbonsäure (5FFA) als Abbauprodukt identifiziert werden. Die Ausbildung des für die quantitative Analyse relevanten Chromophors beruht auf einer säurekatalysierten Reaktion von m ‐HB mit 5FFA, die über eine farblose Triarylmethan‐Zwischenstufe verläuft. Diese Zwischenstufe konnte aus verdünnter Säure isoliert und vollständig charakterisiert werden. Unter Zusatz konzentrierter Säure wurde die Ausbildung des Chromophors bestätigt, eine detaillierte Strukturcharakterisierung war jedoch nicht möglich. Zur Isolierung eines stabileren Chromophors und zur Vermeidung unerwünschter Nebenreaktionen, wie einer Ringöffnung der Furanstruktur, wurde 4‐Carboxy‐benzaldehyd eingesetzt. Hier konnte mittels massenspektrometrischer und NMR‐spektroskopischer Verfahren eine zwitterionische xanthenbasierte Struktur charakterisiert werden. Diese planare Struktur entsteht durch die intramolekulare Bildung eines Ethers sowie durch Oxidation des zentralen Kohlenstoffatoms aus der Triarylmethan‐Zwischenstufe. Mithilfe quantenchemischer Berechnungen konnte diese charakterisierte Struktur erfolgreich auf das ursprüngliche System aus m ‐HB und 5FFA übertragen werden.
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2025 DE
Rausch A. · Bunzel M.
Photometrische Assays stellen eine schnelle und weit verbreitete Methode dar, um den Gehalt an reduzierenden Zuckern, wie Mono‐ und Oligosacchariden, in verschiedenen Matrices zu analysieren. Einer der am häufigsten verwendeten Assays ist der Dinitrosalicylsäure‐Assay (DNS‐Assay). Es ist jedoch bekannt, dass dieser bei der Analyse von Oligo‐ und Polysacchariden zu einer deutlichen Überbestimmung des Gehalts an reduzierenden Zuckern führen kann [1]. Dies erschwert insbesondere die Interpretation der Ergebnisse komplexer Kohlenhydratgemische, wie sie in der pflanzlichen Zellwand Vorkommen. Zellwandpolysaccharide setzen sich aus einer Vielzahl unterschiedlicher Monosaccharid‐Einheiten zusammen, die über verschiedene glykosidische Bindungspositionen verknüpft sind. Eine mögliche Alternative zum DNS‐Assay ist der Bicinchoninsäure‐Assay (BCA‐Assay). Obwohl dieser überwiegend zur Bestimmung von Proteinen eingesetzt wird, reagiert das zweiwertige Kuper ebenfalls mit reduzierenden Zuckern und bietet dadurch die Möglichkeit, auch Kohlenhydratproben zu analysieren [1]. Im Rahmen dieser Arbeit wurden der DNS‐Assay und der BCA‐Assay hinsichtlich ihrer Anwendung zur quantitativen Analyse von Mono‐ und Oligosacchariden als Bestandteile pflanzlicher Zellwand‐ und Speicherpolysaccharide untersucht und verglichen. Dabei wurde der Einfluss verschiedener Monosaccharid‐Einheiten, ihrer Bindungspositionen sowie des Polymerisationsgrads (DP) auf die Wiederfindung betrachtet. Im Vergleich beider Methoden wurde deutlich, dass die Wiederfindung einzelner Monosaccharide im BCA‐Assay variierte, während die Wiederfindung im DNS‐Assay weitgehend konstant blieb. Die Bindungsposition beeinflusste die Wiederfindungen in beiden Assays. Während der DNS‐Assay generell zu einer deutlichen Überbestimmung neigte, wurden im BCA‐Assay sowohl Über‐ als auch Unterbestimmungen beobachtet, jedoch in geringerem Ausmaß. Die deutlichsten Unterschiede zwischen den beiden Methoden traten bei der Analyse verschiedener DPs auf. Beim DNS‐Assay war mit zunehmendem DP von Maltooligosacchariden eine Zunahme des Ausmaßes der Überbestimmung zu erkennen, während dies bei Arabinooligosacchariden nicht zu beobachten war. Im Gegensatz dazu lagen die Wiederfindungen beim BCA‐Assay deutlich näher am zu erwartenden Wert. Insgesamt lassen die Ergebnisse darauf schließen, dass der BCA‐Assay insbesondere bei komplexen Kohlenhydratgemischen mit variierenden Polymerisationsgraden besser zur Quantifizierung reduzierender Zucker geeignet ist.
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2025 DE
Rausch A. · Bunzel M.
Photometrische Assays stellen eine schnelle und weit verbreitete Methode dar, um den Gehalt an reduzierenden Zuckern, wie Mono‐ und Oligosacchariden, in verschiedenen Matrices zu analysieren. Einer der am häufigsten verwendeten Assays ist der Dinitrosalicylsäure‐Assay (DNS‐Assay). Es ist jedoch bekannt, dass dieser bei der Analyse von Oligo‐ und Polysacchariden zu einer deutlichen Überbestimmung des Gehalts an reduzierenden Zuckern führen kann [1]. Dies erschwert insbesondere die Interpretation der Ergebnisse komplexer Kohlenhydratgemische, wie sie in der pflanzlichen Zellwand Vorkommen. Zellwandpolysaccharide setzen sich aus einer Vielzahl unterschiedlicher Monosaccharid‐Einheiten zusammen, die über verschiedene glykosidische Bindungspositionen verknüpft sind. Eine mögliche Alternative zum DNS‐Assay ist der Bicinchoninsäure‐Assay (BCA‐Assay). Obwohl dieser überwiegend zur Bestimmung von Proteinen eingesetzt wird, reagiert das zweiwertige Kuper ebenfalls mit reduzierenden Zuckern und bietet dadurch die Möglichkeit, auch Kohlenhydratproben zu analysieren [1]. Im Rahmen dieser Arbeit wurden der DNS‐Assay und der BCA‐Assay hinsichtlich ihrer Anwendung zur quantitativen Analyse von Mono‐ und Oligosacchariden als Bestandteile pflanzlicher Zellwand‐ und Speicherpolysaccharide untersucht und verglichen. Dabei wurde der Einfluss verschiedener Monosaccharid‐Einheiten, ihrer Bindungspositionen sowie des Polymerisationsgrads (DP) auf die Wiederfindung betrachtet. Im Vergleich beider Methoden wurde deutlich, dass die Wiederfindung einzelner Monosaccharide im BCA‐Assay variierte, während die Wiederfindung im DNS‐Assay weitgehend konstant blieb. Die Bindungsposition beeinflusste die Wiederfindungen in beiden Assays. Während der DNS‐Assay generell zu einer deutlichen Überbestimmung neigte, wurden im BCA‐Assay sowohl Über‐ als auch Unterbestimmungen beobachtet, jedoch in geringerem Ausmaß. Die deutlichsten Unterschiede zwischen den beiden Methoden traten bei der Analyse verschiedener DPs auf. Beim DNS‐Assay war mit zunehmendem DP von Maltooligosacchariden eine Zunahme des Ausmaßes der Überbestimmung zu erkennen, während dies bei Arabinooligosacchariden nicht zu beobachten war. Im Gegensatz dazu lagen die Wiederfindungen beim BCA‐Assay deutlich näher am zu erwartenden Wert. Insgesamt lassen die Ergebnisse darauf schließen, dass der BCA‐Assay insbesondere bei komplexen Kohlenhydratgemischen mit variierenden Polymerisationsgraden besser zur Quantifizierung reduzierender Zucker geeignet ist.
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Gerlach E. L. · Glomb M. A.
Solanum glaucophyllum ist ein mehrjähriger Strauch, der zu der Familie der Nachtschattengewächse zählt. Erzeichnet sich durch eine kalzinogene Wirkung aus, die unter anderem auf 1,25(OH) 2 D 3 ‐Glykoside zurückzuführen ist. Neben einer Vielzahl an phenolischen Verbindungen konnten 1‐(β‐D‐glucopyranosyl)‐1,25(OH) 2 D 3 und 1,3‐Di‐(β‐D‐glucopyranosyl)‐1,25(OH) 2 D 3 aus Solanum glaucophyllum isoliert werden. [1,2,3] Zudem wurde über Größenausschluss‐chromatographie gezeigt, dass weitere 1,25(OH)2D3 Derivate Vorkommen, die mit bis zu 8‐12 Zuckermonomeren modifiziert sind. Da durch den höheren Kohlenhydratanteil sowohl der amphiphile Charakter, als auch die Komplexität der Strukturen zunimmt, war eine Isolierung an festen stationären Phasen nicht möglich. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es mit Hilfe von Multi‐Layer Countercurrent Chromatographie glykosilierte 1,25(OH) 2 D 3 Derivate aus Solanum glaucophyllum anzureichern. Das zerkleinerte Pflanzenmaterial wurde nach Aceton‐Wasser‐Extraktion auf Sephadex G10 aufgetrennt. Der so gewonnene Hauptextrakt wurde zunächst mit Natriumhydroxid und Methyliodid in Dimethylsulfoxid methyliert. Im Anschluss erfolgte die Anreicherung mittels MLCCC. Dafür wurde ein Methanol‐Wasser‐Gemisch als stationäre Phase und ein Ethylacetat‐Hexan‐Gemisch als mobile Phase verwendet. Die einzelnen Fraktionen wurden über HPLC‐UV bei 265 nm und LC‐MS analysiert. Diese Chromatographie bietet ein schnelles, reproduzierbares und verlustfreies Verfahren, sodass erfolgreich eine Anreicherung der Zielanalyten erreicht werden konnte.
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2025 DE
Rüger T. · Kuleshova K. · Rohn S.
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Honig ist ein traditionelles Naturprodukt, das als Süßungsmittel mehrheitlich roh verzehrt wird. Er ist jedoch auch wichtiger Bestandteil vieler Süßwaren und Feingebäcke wie beispielsweise Lebkuchen, Florentiner oder Baklava. Der hohe Gehalt an reduzierenden Zuckern (~80% Fructose und Glucose) sowie der geringe Wassergehalt (~17%) machen Honig zu einem „Reaktionstopf” für nicht‐enzymatische Bräunungsreaktionen. [1] Die dabei entstehenden Reaktionsprodukte im Honig sind noch nicht vollständig aufgeklärt, obwohl sie insbesondere bei der thermischen Behandlung von honighaltigen Lebensmitteln in relevanten Mengen gebildet werden. In dieser Arbeit wurde die thermisch‐induzierte Bildung von Zuckerabbauprodukten und Farbstoffen in verschiedenen Honigsorten (u.a. Manuka‐, Sonnenblumen‐, Wald‐ und Zitrusblütenhonig) sowie in Zuckersirupen untersucht. Die Proben wurden bei 180 °C bis zu 30 min erhitzt, während der Wasserverlust gravimetrisch und die Bräunung photometrisch (A420) verfolgt wurden. Der Umsatz an Monosacchariden sowie die Bildung von a‐Dicarbonylverbindungen und 5‐Hydroxymethylfurfural wurden mittels HPLC ermittelt. Gebildete Farbstoffe wurden hinsichtlich ihrer molekularen Größe und Komposition mithilfe von Größenausschlusschromatographie bzw. HRMS untersucht. Mithilfe des TEAC‐Assays wurden antioxidative Eigenschaften ermittelt. Innerhalb von 30 min Erhitzung sank der Fructosegehalt um ~30%, der Glucosegehalt um ~10%. Neben dem quantitativ überwiegenden 3‐Desoxyglucoson wurde die Bildung einer unbekannten a‐Dicarbonylverbindung festgestellt. Das Profil der entstehenden a‐Dicarbonylverbindungen variierte je nach ursprünglichem Fructose‐ und Glucosegehalt. Der charakteristisch hohe Methylglyoxalgehalt in nativem Manukahonig wurde bereits innerhalb von 5‐10 min Erhitzung umgesetzt. Nach 20 min war bei allen Proben eine Bräunung zu beobachten, während dieser Oligomerisierungsreaktionen auftraten. Honige, die initial dunkler gefärbt sind, weisen hierbei eine intensivere Färbung beim Erhitzen auf als hellere. Es wurde eine Zunahme der antioxidativen Aktivität während des Erhitzens beobachtet, die mit der Bräunung korrelierte. Diese Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse, die für Honig oder honighaltigen Lebensmitteln während thermischen Prozessen von Relevanz sein können.
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2025 DE
GensbergerReigl S. · Awada J. · Weigel I.
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Peritonealdialyselösungen (PD) enthalten typischerweise Glukose als osmotisch wirksame Substanz. Die zur mikrobiologischen Sicherheit notwendige Flitzesterilisation führt jedoch zu einem Abbau der Glukose [1]. Ein Indikator dieses Abbaus ist die pFI‐Wert‐Absenkung nach der Sterilisation, die auf die Bildung von Glukoseabbauprodukten mit Carboxygruppen (carboxylGDPs) zurückgeführt werden könnte. Ziel der vorliegenden Studie war es, carboxylGDPs in PD‐Lösungen zu identifizieren. Flierzu wurde eine gezielte Profilanalyse durchgeführt, bei der Carbonsäuren durch Derivatisierung mit 3‐Nitrophenylhydrazin analysiert werden [2]. Die Analyse der Lösungen erfolgte mittels Ultrahochleistungsflüssigchromatographie in Kombination mit Tandem‐Massenspektrometrie. Zur Verbesserung der Selektivität wurde die Fragmentierung der derivatisierten Carbonsäuren durch kollisionsinduzierte Dissoziation genutzt. Dabei entstand ein charakteristisches Fragmention mit m/z von 137, mit dem Carbonsäurederivate im Vorläuferionen‐Modus (precursor ion Scan) der Massenspektrometrie gezielt erfasst wurden. Produktionenspektren unterstützten die strukturelle Charakterisierung der unbekannten Verbindungen. Die Identifizierung erfolgte durch Vergleich der chromatographischen und massenspektrometrischen Parameter mit authentischen Referenzsubstanzen. Insgesamt konnten fünf Carbonsäuren in kommerziellen PD‐Lösungen eindeutig identifiziert werden: Gluconsäure, Metasaccharinsäure, Glycerinsäure, Ameisensäure und Essigsäure. Die Ergebnisse zeigen, dass in hitzesterilisierten, glukosehaltigen PD‐Lösungen Carbonsäuren entstehen, welche vermutlich zur beobachteten pH‐Wert‐Absenkung beitragen.