Enantioselective capillary-GC and isotope ratio mass spectrometry, efficient analytical methods in biogenesis studies and clinical biochemistry

• Applicant: Professor Dr. Armin Mosandl
• Subject Area: Food Chemistry
• Term: from 1999 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5183666

Genetisch determinierte Enantioselektivität und/oder Isotopendiskriminierung während der Aromastoff-Biosynthese können heute sehr erfolgreich als "endogene" Echtheitsparameter für natürliche Duft- und Aromastoffe herangezogen werden.Enantioselektive multidimensionale Kapillargaschromatographie/Massenspektrometrie (enantio-MDGC/MS) bzw. - Isotopenmassenspektrometrie (enantio-MDGC/IRMS) haben sich dabei als höchst effiziente online-Verfahren zur simultanen herkunftsspezifischen Bestimmung von Spurenkomponenten aus komplexer Naturstoffmatrix erwiesen. Enantio-MDGC/MS wurde darüber hinaus bereits auch fachübergreifend erfolgreich eingesetzt. In weiterführender Zusammenarbeit mit der Kinderklinik der Universität Frankfurt (AK Prof. Böhles) ist geplant, für die erblich bedingten Stoffwechselstörungen Ahornsirupkrankheit (geruchsaktive Verbgg.), Glutar-Azidurie (Typ I) sowie für die Verbindungen 3-Hydroxy-2-Methylbuttersäure und 2-Methylcitronensäure, die als Schlüsselverbindungen verschiedener Azidosen einzustufen sind, (stereo) selektive analytische Methoden für die klinische Diagnostik zu erarbeiten.Diese Verfahren sollen nun auch verstärkt zu Biosynthese-Studien genutzt werden. Dazu werden Stabilisotop-Markierung (13C, 2H) und (enantio)-GC/IRMS-Analyse als Methoden der AromastoffAnalytik für Biogenesestudien bei intakten Pflanzen eingesetzt.Durch Fütterungsversuche mit 13C (2H) stellungsspezifisch markierte Glucose bzw. 1-Desoxy-D-xylulose (DOC) soll geklärt werden, inwieweit die Bildung von Isopentenyldiphosphat (IPP) bei höheren Pflanzen über den klassischen Acetat/Mevalonat Weg (im Cytosol) und/oder über den alternativen DOXP-Weg ("Rohmer-Pathway") in den Plastiden verläuft; zur Zeit ist die Frage offen, ob es zwischen beiden IPP-pools (oder auf der Ebene anderer Prenyldiphosphate) einen Austausch geben kann.Die Aufklärung dieser insgesamt längerfristig angelegten Zielsetzungen wird im Rahmen dieses Vorhabens auf eine begrenzte Anzahl monoterpenoider Verbindungen von Duft- und Gewürzpflanzen fokussiert. Es ist zu erwarten, daß (enantio) MDGC-(IRMS) bei Biogenese-Studien sehr erfolgreich eingesetzt werden kann und im Vergleich zu 13C(2H)-NMR spektroskopischen Verfahren aufgrund wesentlich höherer Empfindlichkeit - und in Verbindung mit chromatographischer Selektivität - entscheidende Vorteile bieten wird. Aus dem Bereich der klinischen Biochemie sollen bestimmte Biosyntheseleistungen beim Menschen über in vitroVersuche getestet und mittels MDGC-IRMS-Analyse aufgeklärt werden: 2H-markierte a-Linolensäure (18:3, w-3) u. a. Precursoren sollen an isolierten Placentazellen auf ihre Befähigung zur Biosynthese langkettiger, mehrfach ungesättigter Fettsäuren (LCP), z. B. Docosahexaensäure (22:6, w-3) hin untersucht werden. Diese Frage kommt grundsätzliche Bedeutung zu, sowohl im Hinblick auf optimalen LCP-Versorgungsstatus des Föten als auch bezüglich Minimierung der Risikofaktoren für oxidativen Streß an der Plazenta.

• DFG Programme: Research Grants
• Major Instrumentation: GC-Multicolumn Switching System
• Instrumentation Group: 1340 Gaschromatographen (außer GC-MS-Kopplung)