Enantiomerentrennung von Polyphenolen mittels Kapillarelektrophorese

Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse zur Untersuchung von phenolischen Pflanzeninhaltsstoffen (enantiomere Polyphenole) mittels enantioselektiver Kapillarelektrophorese vorgestellt. Die untersuchten Analyten stammen alle aus der Klasse der Flavonoide. Für diese wurden entsprechende Methoden entwickelt, die eine Trennung in die einzelnen Enantiomere ermöglichen. Als Methode der Wahl wurde die Kapillarelektrophorese eingesetzt. Sie zeichnet sich unter anderem durch ihre hervorragende Trennleistung aus und ermöglicht eine zügige Methodenentwicklung und - optimierung.<br /> Untersucht wurden die monomeren Flavan-3-ole Catechin und Epicatechin. Es gelang, eine Trennmethode zu entwickeln, die es ermöglicht, innerhalb kurzer Zeit in rein wässrigem Milieu Catechin und Epicatechin in ihre Enantiomere zu trennen. Als chirale Selektoren wurden dabei modifizierte Cyclodextrine eingesetzt. Diese Methode wurde auf verschiedene catechin- und epicatechinhaltige Lebensmittel (Fruchtsäfte, Kakao etc.) angewendet.<br /> Bei der Analyse diverser Lebensmittel konnte die in der Literatur vorherrschende Meinung bestätigt werden, dass aufgrund der Biosynthese in der Pflanze überwiegend (–)-Epicatechin und (+)-Catechin gebildet werden.<br /> In Guaraná (<i>Paullinia cupana </i>var<i>. sorbilis</i> KUNTH) ließ sich jedoch erstmalig das natürliche Vorkommen aller Enantiomere von Catechin und Epicatechin nachweisen. Guaraná enthält neben (+)-Catechin und (–)-Epicatechin somit auch die atypischen Enantiomere (–)-Catechin und (+)-Epicatechin. So konnte über die qualitative Analyse aller Catechin- und Epicatechin-Enantiomere teilweise ein Zusatz von Guaraná in Lebensmitteln nachgewiesen werden.<br /> Ein weiterer Schwerpunkt der enantioselektiven Analyse von Catechin und Epicatechin lag bei der Untersuchung dieser Substanzen in verarbeiteten Lebensmitteln. Catechin und Epicatechin beginnen durch die zeitabhängige Einwirkung von Temperatur und/oder alkalischem pH-Wert zu epimerisieren. Diese Reaktion konnte bei der Untersuchung von Kakao und Kakaoerzeugnissen nachgewiesen werden. Die Bildung der Epimere wird dabei durch die technologischen Bedingungen während der Kakaoverarbeitung (Röstung der Kakaobohnen, Alkalisierung der Kakaomasse) induziert. Über die Berechnung und den Vergleich der Peakflächenverhältnisse der Flavan-3-ole gelang eine Abgrenzung der unterschiedlich technologisch behandelten Kakaoerzeugnisse.<br /> In frischem Apfelsaft wurden die natürlich vorkommenden Flavan-3-ol-Enantiomeren (+)-Catechin und (-)-Epicatechin nachgewiesen. Da Apfelsaft bei der Herstellung verschiedenen thermischen Behandlungsverfahren ausgesetzt wird, wurden Apfelsäfte ebenfalls wie Kakao auf die atypischen Enantiomere von Catechin und Epicatechin untersucht. Diese konnten mit der entwickelten Methode jedoch nicht nachgewiesen werden. Eine Differenzierung von Säften aufgrund der verschiedenen Behandlungsverfahren konnte somit nicht erzielt werden.<br /> Als weitere enantiomere Polyphenole wurden die in Hopfen- und Hopfenprodukten vorkommenden Prenylflavonoide Isoxanthohumol und 8-Prenylnaringenin mittels enantioselektiver Kapillarelektrophorese untersucht.<br /> Hierbei gelang erstmalig für 8-Prenylnaringenin und Isoxanthohumol die Trennung in die einzelnen Enantiomere.

<strong>Enantioseparation of polyphenols using capillary electrophoresis</strong><br /> Different methods for the chiral separation of various flavonoids by capillary electrophoresis were developed. A separation was achieved for the monomeric flavan-3-olenantiomers of catechin and epicatechin. The method was applied to a variety of food samples. As shown in literature, the most food samples contain (–)-Epicatechin and (+)-Catechin.<br /> For the first time it was proven that the seed of guaraná (<i>Paullinia cupana </i>var.<i> sorbilis </i>KUNTH) contain all four flavan-3-ol-enantiomers, (+)- and (–)-catechin and (+)- and (–)-epicatechin. The natural occurence of all flavan-3-ol-enantiomers was partially applied for the proof of authenticity of guaraná containing products.<br /> Another aim of this work was to determine the alteration of the flavan-3-ol-enantiomers in processed food. Raw cocoa beans contain (–)-epicatechin and (+)-catechin as natural substances. During the cocoa processing, an alteration was observed in the flavan-3-ol-enantiomeric profile. As a result of the roasting and alkalizing process, (–)-catechin is generated from (–)-epicatechin by an epimerization reaction. Peak ratios were calculated to distinguish the various cocoa products. By comparison of the peak ratio of different cocoa products, a differentation in raw and roasted cocoa beans, alkalized and non-alkalized cocoa powder, respectively was achieved.<br /> In addition different samples of apple juice were analysed to assess epimerisation of flavan-3-ols caused by different kind of juice processing. Unfortunately, there was no proof of the atypical flavan-3-ol-enantiomers.<br /> Also, prenylated hop flavonoids were separated using enantioselective CE. For the first time, a baseline separation was achieved for isoxanthohumol and 8-prenylnaringenine.