The topic of this Master thesis is The Monitoring of Biologically Active Substances of Coffee. The technological production of coffee beans from harvesting the crops to the final packaging is described in the theoretical part, together with the chemical composition of both green and roasted coffee beans. The next part sums up the current knowledge of biologically active substances that can be found in coffee and their effect on human health. The main focus has been put on phenolic compounds and their antioxidant properties. The last chapter of the theoretical part tells of modern ways which are used to define phenolic compounds. The practical part of the thesis identifies phenolic compounds in coffee beans of two kinds, Coffea arabica and Coffea canephora, roasted at different temperatures and in the range from very raw beans to over-roasted ones. A highly efficient High Performance Liquid Chromatography in connection with Mass Spectrometry has been used to detect the most significant phenolic compounds.

The thesis deals with monitoring of ascorbic acid and other substances in selected fruit drinks. The theoretical part begins with a summary of knowledge about the occurrence and importance of ascorbic acid and their physiological effects. Furthermore, the content of vitamin C in individual fruits is compared. The following part deals with the division of soft drinks and raw materials, used for the production of soft fruit drinks. Part of the thesis is focused on the technology of fruit juice production obtained by direct pressing of fruit material and technology of fruit drinks production from fruit concentrates. The practical part is focused on determination of vitamin C concentration as well as vitamins of group B (B1, B2, B3, B5, B6) and organic acids (citramic acid, citric acid, malic acid, pyruvic acid and succinic acid) in samples of direct fruit juices and juice from concentrate. Mass spectrometer-coupled high-performance liquid chromatography (HPLC-MS) was used to detect vitamin C and other substances.

The thesis on Monitoring alkaloids in tomatoes describes a group of alkaloids and also some of them. The thesis focuses on the Solanaceae family, especially the tomato plant, tomato production, important substances and their influence on human health. The thesis presents information about tomato products and their quality which is influenced by the general material. Furthermore, separative and identification methods which can qualify alkaloids are described. In the practical part of the thesis the content of alkaloids in whole tomato plant is found out qualitatively by DESI and DART technic, the amount of the present alkaloids in unripe fruit, semi-ripe fruit and ripe fruit quantitatively by High Performance Liquid Chromatography connected with Mass Spectrometry (HPLC/MS). The volume of alkaloids in tomato juice, ketchup and tomato paste are determined.

Tumors of the adrenal gland belong to the most frequent neoplasms in humans with a prevalence of 3–10 % in adults. The aim of the diagnostic workup is the identification of potentially hormone-secreting and / or malignant tumors, because most of these tumors will require surgical resection. Malignant adrenocortical carcinomas (ACC) are very rare and associated with a poor prognosis in advanced stages, therefore, an early and accurate diagnosis is crucial. Within this thesis, two liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) methods for the quantification of steroids in different biomaterials were developed to improve the diagnostic workup of adrenal tumors. First, an LC-MS/MS method for the simultaneous quantification of cortisol and dexamethasone in serum samples after dexamethasone suppression test (DST) was developed, validated, and applied to 400 clinical samples. Newly established method-specific threshold concentrations for cortisol and dexamethasone increased DST specificity from 67.5 % to 92.4 % while preserving 100 % sensitivity. Second, an LC-MS/MS method for the quantification of eleven urinary steroids was developed and validated to improve the differentiation between ACC and adrenocortical adenomas (ACA). A decision tree requiring only two steroids was trained for classification and tested based on 24 h urine samples from 268 patients with adrenal tumor. Malignancy was excluded with a negative predictive value of 100 % in an independent validation cohort of 84 samples of 24-h urine. A newly proposed simplified diagnostic workflow with urinary steroid profiling as first tier test could obviate additional adrenal-specific imaging in 42 of 64 patients with ACA. The new DST method is already in clinical use at the University Hospital Würzburg, whereas the classification model based on urinary steroid profiling will require prospective validation in a larger cohort. / Nebennierentumoren gehören zu den häufigsten Neoplasmen beim Menschen und treten mit einer Prävalenz von 3–10 % bei Erwachsenen über 50 Jahren auf. Häufig wird die Raumforderung zufällig im Rahmen einer bildgebenden Untersuchung erkannt. Die meisten dieser sogenannten Inzidentalome sind gutartige und hormoninaktive Nebennierenrindenadenome (ACA), die keine therapeutische Intervention erfordern. Das Ziel der Nebennierentumor-Diagnostik ist die Abklärung potentieller Hormonaktivität und Malignität, denn diese Tumoren müssen zum Großteil operativ entfernt werden. Hormonaktive Tumoren können benigne oder maligne sein und sind durch die autonome Sekretion von Steroidhormonen charakterisiert. Maligne Nebennierenrindenkarzinome (ACC) sind sehr selten, aber aggressiv und mit einer schlechten Prognose im fortgeschrittenen Tumorstadium assoziiert. Da die therapeutischen Möglichkeiten für das ACC limitiert sind, ist eine schnelle und sichere Diagnostik erforderlich. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurden zwei Flüssigchromatographie-Tandemmassenspektrometrie (LC-MS/MS) Methoden zur Quantifizierung von Steroiden in Biomaterialien entwickelt, um damit die Diagnostik von Nebennierentumoren zu verbessern. Der 1 mg-Dexamethason-Hemmtest (DST) ist ein häufig durchgeführter Screening-Test zur Untersuchung auf autonome Cortisolsekretion. Dabei wird die Supprimierbarkeit der Cortisolsekretion durch die orale Einnahme von Dexamethason überprüft. Eine LC-MS/MS Methode zur simultanen Quantifizierung von Cortisol und Dexamethason im Serum wurde entwickelt, validiert und zur Messung von 400 DST-Patientenproben genutzt. Durch methodenspezifische Schwellenwertkonzentrationen für Cortisol und Dexamethason konnte die klinische Testspezifität von 67.5 % auf 92.4 % bei unveränderter Sensitivität von 100.0 % erhöht werden. Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Verbesserung der Unterscheidung von ACC und ACA. Dafür wurde eine LC-MS/MS Methode zur Quantifizierung von elf Steroiden im Urin entwickelt und validiert. Über die Messung von 24 h Sammelurinproben von 268 Nebennierenrindentumor-Patienten wurde ein Klassifikationsmodell, das auf nur zwei Steroiden basiert, trainiert und getestet. Sowohl die analytische Methode als auch das Klassifikationsmodell wurden hinsichtlich Robustheit und Zeiteffizienz optimiert, um sich möglichst gut in die klinische Routine implementieren zu lassen. Außerdem lag der Fokus auf einer einfachen, nachvollziehbaren und direkten Datenauswertung und -interpretation. Als ein Hauptergebnis konnte Malignität in einer unabhängigen Validierungskohorte von 84 Patienten mit einem negativen prädiktiven Wert von 100 % ausgeschlossen werden. Nach einem vereinfachten diagnostischen Schema mit der Urin-Steroid-Analytik als erstem Screening-Test könnte bei 42 von 64 Patienten mit ACA auf eine zusätzliche nebennierenspezifische Bildgebung verzichtet werden. Des Weiteren wurden erstmals Spontanurinproben als Surrogatmatrix für 24 h Sammelurin in der Validierungskohorte getestet. Dabei unterschied sich der positive prädiktive Wert der Spontanurine mit 86.7 % kaum von den 87.5 % der 24-h Sammelurine, während auch mit Spontanurin ein negativer prädiktiver Wert von 100 % erzielt werden konnte, was einen wichtigen Schritt in die Richtung einer vereinfachten Probensammlung darstellt. Sowohl die simultane Quantifizierung von Cortisol und Dexamethason als auch die 24-h Urin-Steroid-Methode haben ihre Eignung für die klinische Routineanwendung bewiesen. Der Transfer der Urinmethode auf den deutlich einfacheren Spontanurin erfordert jedoch eine prospektive Validierung in einer größeren Patientenkohorte. Die neue DST-Methode wurde bereits im September 2021 in die klinische Routine am Universitätsklinikum Würzburg eingeführt.

Capparis spinosa is a wild and cultivated bush, which grows mainly in the Mediterranean Basin. Unopened flower buds, called capers are used in the Mediterranean cuisine as flavoring for meat, vegetable and other foods. Several studies evaluated bioactive component and antioxidant activity of Capparis spinosa, increasing the market demand and the economic importance of capers. The aim of this work was to evaluate the contents of bioactive compounds in floral buds fermented in salt of C. spinosa collected from different areas of Pantelleria Island (Italy), testing the effect on healthy function as total antioxidant compounds. Hydrophilic extracts of C. spinosa from Pantelleria Island were characterized by high-performance liquid chromatography-electrospray ionization/mass spectrometry. Among 24 compounds were detected and quantified by HPLC-MS technique: several Kaempherol and Quercetin derivate were characterized, based on UV spectra and MSn fragmentation pattern. The antioxidative activity of caper hydrophilic extracts was assessed in a number of chemical assays (ORAC, DPPH and ABTS). In order to determine the genetic diversity within and among populations of Capparis spinosa from Pantelleria Island, AFLPs (Amplified Fragment Length Polymorphism) markers were employed. Moreover, in the present study, a commercial model of an Electronic Nose (EN), EOS835 (Sacmi), was preliminarily used to investigate the flavor profile of capers. The EN technique was comparated with a classical techniques gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis, using Head Space Solid-Phase Microextraction (HS-SPME) as a solvent-free sample preparation method. / Capparis spinosa es un arbusto silvestre y cultivado, que crece principalmente en la cuenca mediterránea. Cuando los botones de las flores aún no están abiertas reciben el nombre de alcaparras y se utilizan en la alimentación. Varios estudios han demostrado la presencia de un número de componentes bioactivos in C. spinosa y su actividad antioxidante, lo que ha provocado un aumento de su demanda y ha incrementado la importancia económica de las alcaparras. El propósito de este trabajo fue evaluar el contenido de compuestos bioactivos en el capullo de la flor de C. spinosa conservado en salmuera, procedente de diferentes zonas de la isla de Pantelleria (Italia). Los resultados se expresan como actividad antioxidante total. La actividad antioxidante de los extractos hidrófilos de alcaparra se evaluó mediante pruebas químicas (ORAC, DPPH, ABTS). Con el fin de determinar la diversidad genética dentro y entre poblaciones de C. Spinosa, se utilizaron marcadores moleculares del tipo AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism). Los extractos hidrófilos de C. spinosa se caracterizaron mediante cromatografía líquida de alta eficacia - ionización electrospray acoplada a espectrometría de masas. Se han identificado y cuantificado aproximadamente 24 compuestos con la técnica de HPLC-MS, y se han caracterizado varios derivados de kaempferol y quercetina, sobre la base de los espectros UV y con el modelo de fragmentación MSn. En el este estudio también se ha utilizado un modelo de nariz electrónica comercial (ES), EOS835 (Sacmi), para un estudio preliminar del perfil de aroma de las alcaparras. La técnica ES se ha comparado con una técnica de análisis clásicos tales como la cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-MS), utilizando como método de preparación de la muestra el espacio de cabeza de microextracción en fase sólida (HS-SPME) libre de disolventes. / Capparis spinosa és un arbust silvestre i conreat, que creix principalment a la conca mediterrània. Quan els botons de les flors encara no estan obertes reben el nom de tàperes i s'utilitzen en l'alimentació. Diversos estudis han demostrat la presència d'un nombre de components bioactius in C. spinosa i la seva activitat antioxidant, el que ha provocat un augment de la seva demanda i ha incrementat la importància econòmica de les tàperes. El propòsit d'aquest treball va ser avaluar el contingut de compostos bioactius en el capoll de la flor de C. spinosa conservat en salmorra, procedent de diferents zones de l'illa de Pantelleria (Itàlia). Els resultats s'expressen com a activitat antioxidant total. L'activitat antioxidant dels extractes hidròfils de tàperes es va avaluar mitjançant proves químiques (ORAC, DPPH, ABTS). Per tal de determinar la diversitat genètica dins i entre poblacions de C. Spinosa, es van utilitzar marcadors moleculars del tipus AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism). Els extractes hidròfils de C. spinosa es van caracteritzar mitjançant cromatografia líquida d'alta eficàcia - ionització electrospray acoblada a espectrometria de masses. S'han identificat i quantificat aproximadament 24 compostos amb la tècnica d'HPLC-MS, i s'han caracteritzat diversos derivats de kaempferol i quercetina, sobre la base dels espectres UV i amb el model de fragmentació MSN. Al aquest estudi també s'ha utilitzat un model de nas electrònic comercial (ES), EOS835 (Sacmi), per a un estudi preliminar del perfil d'aroma de les tàperes. La tècnica ÉS s'ha acoblat amb una tècnica d'anàlisi clàssics com ara la cromatografia de gasos acoblada a espectrometria de masses (GC-MS), utilitzant com a mètode de preparació de la mostra l'espai de cap de microextracció en fase sòlida (HS-SPME ) lliure de dissolvents. / Lo Bosco, F. (2017). Evaluation of antioxidant properties and assessment of genetic diversity of Capparis spinosa cultivated in Pantelleria Island [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/79872

En marge d'expériences actuelles visant à développer une méthodologie analytique sur la pharmacocinétique-pharmacodynamique de la N-acétyl-cystéine (NAC) en prévention de la néphropathie liée à l'exposition aux substances de contraste (NESC), une mesure de la clairance des substances de contraste a été mise au point comme marqueur de filtration glomérulaire (FG) étant donné que celles-ci sont totalement éliminées par FG. Ainsi, la mesure de la FG a été déterminée par la clairance de l'iohexol, substance de contraste utilisée en imagerie médicale. L'originalité de ce projet est triple: (1) mesurer la clairance de l'iohexol (Omnipaque) chez des patients recevant également de l'iodixanol (Visipaque), substance de contraste de plus en plus utilisée; (2) explorer la mesure de la clairance d'iodixanol et (3) utiliser la spectrométrie de masse couplée à la chromatographie liquide, qui depuis les dernières années s'est taillée une place de plus en plus importante, pour le dosage de l'iohexol et de l'iodixanol. Le projet actuel s'est déroulé chez 17 sujets avec divers niveaux de fonction rénale devant subir des examens d'imagerie avec des substances de contraste. Une dose-traceur d'iohexol (5 ml) a été co-administrée avec l'iodixanol (environ 95 ml). Des spécimens sanguins ont été obtenus 0, 1, 2, 3, 4, 8 et 24 heures post-imagerie pour mesurer les clairances de l'iohexol et de l'iodixanol. Le comportement des autres marqueurs conventionnels de FG, soit le taux créatinine plasmatique et la clairance de la créatinine, ainsi que la clairance de la cystatine C et la clairance d'iodixanol ont été comparés à la clairance d'iohexol. Par conséquent, un protocole scientifique par HPLC-MSD Tof a été développé afin de séparer et de quantifier les molécules iohexol et iodixanol co-administrées dans le plasma des sujets. Les mesures des taux plasmatiques de ces deux molécules ont permis de déterminer par des calculs pharmacocinétiques que la clairance de l'iohexol discrimine bien la fonction rénale des sujets avec une fonction rénale normale de ceux avec une fonction rénale diminuée. De plus, il a été démontré qu'une seule mesure post-4 heures est suffisante pour diagnostiquer l'état de la fonction rénale d'un patient qui a subi une intervention demandant une exposition aux substances de contraste. Les corrélations entre la clairance de l'iohexol et d'autres marqueurs conventionnels de FG ainsi que celle de l'iodixanol ont illustré que la clairance de la créatinine calculée soit par l'équation MDRD (r = 0,714 et p = 0,001) ou par Cockcroft et Gault (r = 0,518 et p = 0,033) et la clairance de la cystatine C (r = 0,671 et p = 0,003) corrèlaient de manière significative avec l'étalon d'or, soit la clairance de l'iohexol. C'est pourquoi, il pourrait être possible de se fier à la mesure de la clairance de l'iohexol comme meilleur marqueur de FG afin de prévenir, de diagnostiquer et de traiter la NESC. De plus, des expériences scientifiques en recherche fondamentale pourront enfin être menées pour déterminer la relation pharmacodynamique- pharmacocinétique de la N-acétylcystéine dans la prévention de la NESC à l'aide de la mesure de la clairance de l'iohexol comme marqueur fiable de la FG. Enfin, les mécanismes d'action qui interviennent dans la NESC pourront être mieux évalués.

As micotoxinas são compostos produzidos por fungos, sendo potencialmente perigosos à saúde humana e animal. A Ocratoxina A (OTA) é uma das micotoxinas mais amplamente estudadas, sendo encontrada em várias matrizes alimentícias. A concentração dessa micotoxina nos alimentos é geralmente muito baixa (da ordem de ng g-1), sendo, portanto, necessário o emprego de técnicas de preparo de amostras que realizem a purificação e pré-concentração no analito. Os métodos de separação e detecção empregados na análise de OTA também devem oferecer sensibilidade adequada para a quantificação do analito. Logo, os objetivos do trabalho foram desenvolver uma metodologia utilizando a técnica in-tube SPME no modo de extração única (flow through extraction) com partículas de C18 como fase extratora e separação e detecção por HPLC-MS/MS. Além disso, otimizar e validar a metodologia proposta e detectar e quantificar a OTA em amostras de vinho. Para isso, a técnica in-tube SPME foi configurada e um tubo de PEEK foi empacotado com partículas de C18, o qual foi utilizado na extração. A otimização do método foi realizada utilizando-se um planejamento experimental composto central 22 + 3 pontos centrais, tendo como fatores a porcentagem de ACN e o tempo durante o carregamento da amostra. A validação da metodologia empregada foi realizada conforme o guia de validação da ANVISA e, posteriormente, amostras de vinho tinto seco e vinho branco seco foram analisadas. O método proposto foi desenvolvido, tendo sua funcionalidade atestada e suas condições de análise melhoradas, sendo utilizado 22 % de ACN e 6 minutos no carregamento da amostra. O método foi validado, mostrando sensibilidade adequada, com limites de detecção e quantificação iguais à 0,02 e 0,05 µg L-1, respectivamente. A linearidade e precisão da metodologia foram avaliadas, apresentando coeficiente de correlação igual a 0,996 e DPR menor que 6%, respectivamente. O método mostrou-se exato nos níveis de concentração médio e alto e a recuperação máxima obtida para o nível alto foi próximo 73%. Amostras brasileiras e estrangeiras de vinho tinto seco e vinho tinto seco branco foram analisadas e a OTA não foi detectada em nenhuma delas. Entretanto, a OTA pode essa estar presente nas amostras analisadas em concentrações mais baixas que as determinadas pelos limites de detecção e quantificação, não sendo potencialmente perigosos à saúde. / Mycotoxins are compounds produced by fungus, being a potential danger to human and animal health. Ochratoxin A (OTA) is a mycotoxin widely studied, being found in a varied of food matrices. OTA concentration in food is generally low (the order of ng g-1), being, therefore, necessary the use of sample preparation techniques to perform the analyte purification and preconcentration in the sample. The separation and detection methods used in OTA analysis also should offer proper sensibility in order to quantify the analyte adequately. In short, the goals of the present work were to develop a methodology using in-tube SPME in flow through extraction mode with C18 particles as extraction phase and separation and detection by HPLC-MS/MS. Further, optimize and validate the proposed methodology and detect and quantify OTA in wine samples. For this, in-tube SPME was configured and a PEEK tube was packed with C18 particles, which was used in the extraction step. The method optimization was achieved using a central composite 22 + 3 central points experimental design, having as factors the percentage of ACN and time during sample loading step. Validation method was done following ANVISA validation guide after which red dry wine and white dry wine samples were analyzed. The proposed method was developed, having its functionalities attested and its analysis conditions enhanced, using 22% of ACN and 6 minutes in sample loading. The method was validated, demonstrating proper sensitivity, with detection and quantification limits equal to 0.02 and 0.05 µg L-1, respectively. Linearity and precision were evaluated, exhibiting correlation coefficient equal to 0,996 e RSD under 6%, respectively. The method was accurate in medium and high concentration levels and maximum recovery was 73% in high concentration level. Brazilian and foreign red dry wine and white dry wine samples were analyzed and OTA was not detected in any of them. However, OTA may be present in samples analyzed in lower concentrations than that ones determined by detection and quantification limits, not being a potential danger to human health.

As micotoxinas são compostos produzidos por fungos, sendo potencialmente perigosos à saúde humana e animal. A Ocratoxina A (OTA) é uma das micotoxinas mais amplamente estudadas, sendo encontrada em várias matrizes alimentícias. A concentração dessa micotoxina nos alimentos é geralmente muito baixa (da ordem de ng g-1), sendo, portanto, necessário o emprego de técnicas de preparo de amostras que realizem a purificação e pré-concentração no analito. Os métodos de separação e detecção empregados na análise de OTA também devem oferecer sensibilidade adequada para a quantificação do analito. Logo, os objetivos do trabalho foram desenvolver uma metodologia utilizando a técnica in-tube SPME no modo de extração única (flow through extraction) com partículas de C18 como fase extratora e separação e detecção por HPLC-MS/MS. Além disso, otimizar e validar a metodologia proposta e detectar e quantificar a OTA em amostras de vinho. Para isso, a técnica in-tube SPME foi configurada e um tubo de PEEK foi empacotado com partículas de C18, o qual foi utilizado na extração. A otimização do método foi realizada utilizando-se um planejamento experimental composto central 22 + 3 pontos centrais, tendo como fatores a porcentagem de ACN e o tempo durante o carregamento da amostra. A validação da metodologia empregada foi realizada conforme o guia de validação da ANVISA e, posteriormente, amostras de vinho tinto seco e vinho branco seco foram analisadas. O método proposto foi desenvolvido, tendo sua funcionalidade atestada e suas condições de análise melhoradas, sendo utilizado 22 % de ACN e 6 minutos no carregamento da amostra. O método foi validado, mostrando sensibilidade adequada, com limites de detecção e quantificação iguais à 0,02 e 0,05 µg L-1, respectivamente. A linearidade e precisão da metodologia foram avaliadas, apresentando coeficiente de correlação igual a 0,996 e DPR menor que 6%, respectivamente. O método mostrou-se exato nos níveis de concentração médio e alto e a recuperação máxima obtida para o nível alto foi próximo 73%. Amostras brasileiras e estrangeiras de vinho tinto seco e vinho tinto seco branco foram analisadas e a OTA não foi detectada em nenhuma delas. Entretanto, a OTA pode essa estar presente nas amostras analisadas em concentrações mais baixas que as determinadas pelos limites de detecção e quantificação, não sendo potencialmente perigosos à saúde. / Mycotoxins are compounds produced by fungus, being a potential danger to human and animal health. Ochratoxin A (OTA) is a mycotoxin widely studied, being found in a varied of food matrices. OTA concentration in food is generally low (the order of ng g-1), being, therefore, necessary the use of sample preparation techniques to perform the analyte purification and preconcentration in the sample. The separation and detection methods used in OTA analysis also should offer proper sensibility in order to quantify the analyte adequately. In short, the goals of the present work were to develop a methodology using in-tube SPME in flow through extraction mode with C18 particles as extraction phase and separation and detection by HPLC-MS/MS. Further, optimize and validate the proposed methodology and detect and quantify OTA in wine samples. For this, in-tube SPME was configured and a PEEK tube was packed with C18 particles, which was used in the extraction step. The method optimization was achieved using a central composite 22 + 3 central points experimental design, having as factors the percentage of ACN and time during sample loading step. Validation method was done following ANVISA validation guide after which red dry wine and white dry wine samples were analyzed. The proposed method was developed, having its functionalities attested and its analysis conditions enhanced, using 22% of ACN and 6 minutes in sample loading. The method was validated, demonstrating proper sensitivity, with detection and quantification limits equal to 0.02 and 0.05 µg L-1, respectively. Linearity and precision were evaluated, exhibiting correlation coefficient equal to 0,996 e RSD under 6%, respectively. The method was accurate in medium and high concentration levels and maximum recovery was 73% in high concentration level. Brazilian and foreign red dry wine and white dry wine samples were analyzed and OTA was not detected in any of them. However, OTA may be present in samples analyzed in lower concentrations than that ones determined by detection and quantification limits, not being a potential danger to human health.

Les floculants à base de polyacrylamide (PAM) sont produits à partir du monomère toxique : l’acrylamide (AMD) et peuvent en contenir des quantités résiduelles (jusqu’à 0,1% en Europe). Après utilisation pour faciliter la séparation solide/liquide des eaux de procédés dans les industries de granulat, ces floculants sont stockés avec les boues de décantation dans des lagunes à partir desquelles une dissémination de l’AMD et du PAM vers les eaux de surface ou les eaux souterraines peut avoir lieu. Dans ces travaux de thèse, les interactions du PAM et de l’AMD avec des particules de boue et des phases argileuses (kaolinite et illite, utilisées pour étanchéifier les lagunes de décantation) ont été étudiées. Pour pouvoir quantifier correctement l’AMD, une méthode d’analyse basée sur la HPLC/MS/MS en injection directe a été développée. Cette méthode a été validée avec les normes Afnor NF T 90-210 et NF T 90-220 avec une limite de quantification égale à 1 µg/L. L’étude de l’interaction de l’AMD avec des particules de boue d’un site de granulat et deux argiles (kaolinite et illite) a mis en évidence une faible adsorption de l’AMD sur ces phases solides (<10%), indépendante du temps, de la concentration en AMD et du pH. Inversement, le PAM s’adsorbe fortement et irréversiblement sur la boue, la kaolinite et l’illite avec une cinétique rapide de 1er ordre. Les isothermes d’adsorption sont bien corrélées avec les modèles de Langmuir et de Freundlich. Les quantités d’adsorption du PAM sont indépendantes du pH des suspensions mais fortement impactées par la force ionique qui influence les interactions électrostatiques entre le PAM et les surfaces solides. / Polyacrylamide (PAM) based floculants are produced from the highly toxic acrylamide (AMD) monomer and can contain residual amounts (up to 0.1% in Europe) of AMD. After they are used to facilitate liquid/solid separation of process water in aggregate quarries, PAM floculants are stored, with the sewage sludge, in decantation lagoons. Dissemination of AMD and PAM to groundwater and surface water from these lagoons can occur. In this work, we aimed to study the interactions of AMD and PAM with sludge particles and clays (kaolinite and illite used for decantation lagoon sealing) from aggregate quarry. To correctly quantify the AMD, analytical method based on HPLC/MS/MS with direct injection was developed. This method was validated according to the Afnor guidelines (NF T 90-210 and NF T 90-220) with a limit of quantification of 1 µg/L. Results of AMD adsorption experiments showed a low adsorption of AMD to sludge and clay (kaolinite and illite) particles, which is independent of time, AMD concentration and pH. Inversely, PAM was found to adsorb strongly and irreversibly to sludge, kaolinite and illite with a rapid kinetic of adsorption which consists of first order kinetic. Adsorption isotherms are well correlated with Langmuir and Freundlich models. PAM adsorption quantities are independent on the pH of suspensions, but are strongly impacted by the ionic strength which affects electrostatic interactions between PAM and solid surfaces.

Tagesleuchtfarben finden in der zeitgenössischen Kunst aufgrund ihrer Leuchtkraft vermehrt Anwendung. Sie besitzen nur eine geringe Lichtechtheit. Die Zusammensetzung der Pigmente ist bisher wenig erforscht und es stehen nur vereinzelt Studien zur Lichtalterung zur Verfügung. Die Abbauprozesse wurden in der Literatur bisher nicht behandelt. In der vorliegenden Arbeit werden die Zusammensetzung von Tagesleuchtpigmenten von Kremer Pigmente identifiziert, die Abbauprodukte der Bestandteile ermittelt sowie das Alterungsverhalten von Tagesleuchtfarben betrachtet. Die Eignung der verwendeten Methoden für die verschiedenen Aufgaben wird diskutiert. Für die Identifizierung der Zusammensetzung wird eine Dialysemethode für die Abtrennung der Farbstoffe vom Harz vorgestellt. Die Ermittlung der Komponenten erfolgt mittels Hochleistungsflüssigchromatographie–Massenspektrometrie (HPLC–MS). Die Ergebnisse zeigen Rhodamine und Coumarine als die hauptsächlich verwendeten Fluoreszenzfarbstoffe sowie optische Aufheller. Verschiedene Pigmentfarben enthalten dieselben Farbstoffe in verschiedenen Anteilen. Die Komponenten werden künstlicher Lichtalterung unterzogen und die Abbauprodukte ebenfalls mittels HPLC–MS identifiziert. N-Deethylierung und Oxidation, hauptsächlich Hydroxylierung, können als Hauptabbauwege der Farbstoffe betrachtet werden. Die Art der Abbauprodukte ist dieselbe für eine Alterung unter sichtbarem Licht und UV-Strahlung. Die N-deethylierten Abbauprodukte führen zu einer Blauverschiebung der Farbe und Emissionswellenlänge während der Alterung. Coumarine zeigen generell eine höhere Lichtechtheit als die Rhodamine. Die Lichtalterung wird weiterhin an Farbmustern durchgeführt. Das Alterungsverhalten lässt sich anhand des Abbaus der einzelnen Komponenten begründen. Ausbleichen und eine Blauverschiebung von Farbe und Emissionswellenlänge sind die zentralen Merkmale der Alterung. Raman-Spektroskopie und Fluoreszenzspektroskopie werden als geeignete Methoden für die Bewertung des Alterungszustandes aufgezeigt. Die Alterungsgeschwindigkeit ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig, wobei die Schichtdicke, Pigmentkonzentration und Beleuchtungsstärke als ausschlaggebend anzunehmen sind. Die Methoden werden an Fallbeispielen von Kunstobjekten mit Tagesleuchtfarben angewandt und der Nutzen mobiler Raman-Spektroskopie zur zerstörungsfreien Analyse von Kunstobjekten erprobt. Die Ergebnisse bestätigen die durchgeführte Untersuchung an Modellsystemen. Die HPLC–MS ist als die aussagekräftigste Methode sowohl für die Identifizierung der Zusammensetzung als auch die Bewertung des Alterungszustandes festzuhalten.:Danksagung Kurzfassung Abstract Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Publikationen 1 Einleitung und Zielstellung 2 Theoretische Grundlagen 2.1 Tagesleuchtpigmente 2.1.1 Zusammensetzung 2.1.2 Fluoreszenz und Förster-Resonanzenergietransfer 2.1.3 Farbton von Tagesleuchtfarben 2.2 Eingesetzte analytische Methoden 2.2.1 Methodenbewertung 2.2.2 DC 2.2.3 HPLC–MS(/MS) 2.2.4 Raman-Spektroskopie 2.2.5 Fluoreszenzspektroskopie 2.2.6 IR-Spektroskopie 3 Experimentelle Durchführung 3.1 Separation der Farbstoffe und optischen Aufheller aus dem Pigment 3.1.1 Zielstellung 3.1.2 Festphasenextraktion 3.1.3 Dialyse 3.2 Alterungssimulation mittels Belichtung 3.2.1 Aufbau der Belichtungskammer 3.2.2 Alterungssimulation an den Farbstoffen und optischen Aufhellern 3.2.3 Alterungssimulation an Farbmustern 3.3 Eingesetzte analytische Methoden 3.3.1 DC 3.3.2 HPLC–MS(/MS) 3.3.3 NMR-Spektroskopie 3.3.4 Raman-Spektroskopie 3.3.5 Fluoreszenzspektroskopie 3.3.6 FTIR-Spektroskopie 4 Ergebnisse und Diskussion 4.1 Vorbemerkungen 4.2 Identifizierung der Bestandteile der Tagesleuchtpigmente 4.2.1 Vorversuche mittels DC 4.2.2 Identifizierung mittels HPLC–MS/MS und NMR-Spektroskopie 4.2.3 Spektroskopische Erfassung 4.2.4 Diskussion und Literaturvergleich 4.3 Identifizierung der Abbauprodukte 4.3.1 Fotografische und fluoreszenzspektroskopische Erfassung 4.3.2 Ermittlung der Abbauprodukte mittels HPLC–MS/MS 4.3.3 Diskussion und Literaturvergleich 4.4 Verhalten von Tagesleuchtfarben während der Lichtalterung 4.4.1 Phänomenologische Betrachtung and Farbmustern 4.4.2 Bewertung mit Analysemethoden 4.4.3 Diskussion und Literaturvergleich 4.5 Anwendung der Methoden an Fallbeispielen von Kunstobjekten 4.5.1 HPLC–MS und Raman-Spektroskopie 4.5.2 Raman-Spektroskopie an historischen Pigmentproben 4.5.3 Mobile Raman-Spektroskopie 4.5.4 Eignung der Methoden 5 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Anhang A Verwendete Geräte, Materialien und Chemikalien B Ergänzende Chromatogramme, Spektren, Abbildungen und Tabellen B.1 Spektren der Lampen und LEDs in der Belichtungskammer B.2 Raman-Spektroskopie B.2.1 Raman-Spektren der Tagesleuchtpigmente und der Bestandteile B.2.2 Raman-Spektren der photochemisch gealterten Farbmuster B.2.3 Raman-Spektren von Kunstobjekten und historischen Pigmenten B.3 Fluoreszenzspektroskopie B.3.1 Fluoreszenzspektren der Kremer Tagesleuchtpigmente B.3.2 Fluoreszenzspektren der Referenzsubstanzen B.3.3 Emissionsspektren der gealterten Referenzsubstanzen B.3.4 Fluoreszenzspektren der photochemisch gealterten Farbmuster B.4 HPLC–MS(/MS) B.4.1 Tandem-Massenspektren der Bestandteile B.4.2 Abbauprodukte der Referenzsubstanzen B.5 NMR-Spektroskopie B.6 Fotografien der Farbmuster und Ergebnisse der Farbmessungen Versicherung