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Bei der Herstellung und Lagerung von Milch und Milchprodukten kommt es in unterschiedlichem Ausmaß zur Bildung von reversiblen und irreversiblen Proteinquervernetzungen. Dabei verändern sich neben technologischen auch ernährungsphysiologische Eigenschaften des Produktes. Die für die Oligomerisation verantwortlichen Strukturen sind bisher nur zum Teil bekannt. Daher soll in dieser Arbeit zunächst das Ausmaß der Quervernetzung in einer größeren Anzahl an handelsüblichen Milchprodukten ermittelt und mit den für diese Proben gemessenen Gehalten der für irreversible Quervernetzungsreaktionen in Lebensmitteln wichtigen Aminosäurederivate Lysinoalanin (LAL) und Histidinoalanin (HAL) verglichen werden. Der Beitrag dieser beiden Dehydroalanin-Derivate für Oligomerisationen ist jedoch stark von der Art ihres Bildungsweges abhängig. Da es in der Literatur keine abschließenden Untersuchungen über eine intra- oder intermolekularen Bildung von LAL und HAL gibt, ist dies eine grundlegende Aufgabe, um in der Folge den Anteil von unbekannten Crosslinks für die analysierten Lebensmittel bestimmen zu können. Die Identifizierung dieser vorhandenen, jedoch strukturell unbekannten Crosslinks ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Untersuchungen. Hierbei richtet sich das Interesse vor allem auf Quervernetzungsprodukte, die im Zusammenhang mit der nicht-enzymatischen Bräunung oder Maillard-Reaktion gebildet werden. Aus der Literatur ist eine Vielzahl von Verbindungen, die an der Oligomerisation und den damit verbundenen Eigenschaftsänderungen von Proteinen beteiligt sind, aus Modellansätzen oder in vivo-Studien bekannt. Untersuchungen zum Vorkommen dieser Strukturen in handelsüblichen Lebensmitteln fehlen jedoch in den überwiegenden Fällen. Dazu ist neben der Synthese einzelner Verbindungen als Standardmaterial die Entwicklung bzw. Optimierung der Analytik für Lebensmittelmatrices durchzuführen. Einige der bekannten, aber noch nicht in Lebensmitteln nachgewiesenen Crosslinkaminosäuren zeichnen sich durch eine charakteristische Fluoreszenz aus. Die Zunahme der Fluoreszenz in technologisch hergestellten Milchprodukten ist aus der Literatur bekannt, eine Identifizierung der dafür verantwortlichen Verbindungen fehlt hingegen. Daher ist ein weiteres Ziel dieser Arbeit, individuelle, fluoreszierende Crosslinks in Milchprodukten zu charakterisieren und zu quantifizieren.

Ausgangspunkte der vorliegenden Arbeit waren stereoselektive Synthesen von Reissert-Verbindungen über chirale N-Acylisochinoliniumsalze. Es galt die Konfiguration der erhaltenen Produkte zu beweisen und deren Synthesepotential zu erforschen. Ein Ziel dieser Arbeit war es, weiterführende Reaktionen für die Synthese von alkaloidanalogen Substanzen zu entwickeln. Es gelang, die Reissert-Reaktion mit Chlorameisensäurementhylester erfolgreich auf andere Heterocyclen als Isochinolin auszudehnen. Die Annahme eine stereoselektiven Verlaufes mußte korrigiert werden. Das Reissert-Produkt konnte mit einer großen Anzahl von Alkylhalogeniden in 1-Position alkyliert werden. Die Cyanogruppe konnte in zwei Verfahren abgewandelt werden. Die Behandlung des Reissert-Produktes und der alkylierten Verbindungen mit Säuren, Halogen und Grignard-Reagenzien führte zu verschiedenen interessanten Cyclisierungen. Es gelang, die Reissert-Reaktion auf elektronenreiche Aromaten und metallorganische Reagenzien als Nucleophile zu erweitern. Es gelang eine asymmetrische C-C-Knüpfung mit Zink-Nucleophilen sowie Grignard-Verbindungen. 4-Bromsubstituierte Mannich-Produkte konnten erfolgreich in einer Suzuki-Kupplung zu 4-arylsubstituierten Isochinolinaddukten umgesetzt werden. Es gelang die Hydrierung der Enamindoppelbindung und die Abspaltung des chiralen Auxiliars auf zwei verschiedenen Wegen. Während Additionsreaktionen an die 1-Position von 2-Menthyloxcarbonylisochinoliniumsalzen im wesentlichen nicht stereoselektiv verliefen, konnte beim Einsatz von geschützten Aminosäurefluoriden als chirale Auxiliare Diastereoselektivitäten bis zu 6:1 erzielt werden. Der Einsatz der elektronenreichen Aromaten als Nucleophile führte zu Mannich-Produkten in guten Ausbeuten. Auch der Einsatz von Grignard-Reagenzien als Nucleophile konnte erfolgreich getestet werden. Hiermit ist die erste stereoselektive Addition von elektronenreichen Aromaten an cyclische Iminiumsalze gelungen. / Starting points of the present work were stereoselective syntheses of Reissert compounds about chiral N-acylisoquinoliniumsalts. It was a matter of proving the configuration of the preserved products and of investigating synthesis potential. A purpose of this work was to develop continuing reactions for the synthesis of alkaloide-analogous substances. One succeeded in expanding the Reissert reaction with menthylchloroformat successfully to other heterocycles than isoquinoline. The acceptance a stereoselective course had to be corrected. The Reissert product could be alkylated with a big number of alkylhalides in 1 position. The Cyanogroup could be modified in two procedures. The treatment of the Reissert product and the alkylated compounds with acids, halogens and Grignard reagents led to different interesting cyclisations. One succeeded in extending the Reissert reaction to electronrich aromatic and heteroaromatic compounds and metal-organic reagents as nucleophiles. An asymmetrical C-C-bondformation with Zink-nucleophiles as well as Grignard compounds succeeded. 4-Bromine-substituted Mannich products could be transformed successfully in a Suzuki coupling to 4-arylsubstituted isoquinolineadducts. The hydrogenation of the enamindoublebond and the splitting off chirale auxiliary on two different ways succeeded. While addition reactions ran to the 1 position of 2-Menthyloxcarbonylisoquinoliniumsalts basically not stereoselectively, could be achieved by the application by protected Aminosäurefluoriden as chirale auxiliaries slide stereo selectivities up to 6:1. The application of the electronrich aromatics as nucleophiles led to Mannich products in good exploiting. Also the application of Grignard reagents as nucleophiles could be tested successfully. Herewith the first stereoselective addition from electronrich aromatics to cyclic iminiumsalts has succeeded.

Quantitative Untersuchungen krankheitsspezifischer oder krankheitsassoziierter metabolischer Signaturen in humanen Körperflüssigkeiten („Clinical Metabolomics“) haben zum Ziel neue Ansätze für diagnostische oder therapeutische Konzepte zu entwickeln. Die simultane quantitative Analytik von Aminosäuren (AS) und Acylcarnitinen (AC) mittels Tandem-Massenspektrometrie (MS/MS) ermöglicht die Erfassung wichtiger Stoffwechselwege des humanen Metabolismus. Hierzu zählen der Stoffwechsel der ketogenen AS, des Harnstoffzyklus oder der β-Oxidation langkettiger Fettsäuren. Allerdings wird die Konzentration der verschiedenen metabolischen Parameter in humanen Körperflüssigkeiten durch eine Vielzahl präanalytischer in vitro Störfaktoren und in vivo Einflussgrößen beeinflusst. Diese können zu signifikanten Veränderungen der Laborergebnisse führen. Im Rahmen meiner Promotionsarbeit wurden in vitro Störfaktoren (Probenmaterial, Lagerung u. a.) und in vivo Einflussgrößen (Ernährung, physische Aktivität) untersucht und ein standardisiertes Präanalytik-Protokoll entwickelt. Dazu wurden pro Probe 3 µL Trockenblut (TB), 10 µL Serum oder Plasma nach Butylierung mittels Elektrospray-Ionisations-MS/MS analysiert und jeweils 26 AS und 35 AC in 1,5 Minuten simultan bestimmt. Als Ergebnis der zahlreichen systematischen Präanalytik-Untersuchungen konnten signifikante Konzentrationsunterschiede der Metabolite zwischen kapillärer und venöser Blutentnahme sowie in Abhängigkeit des Hämatokrits gefunden werden. Im Vergleich zu Serum und antikoaguliertem Plasma (EDTA, Citrat, Heparin) waren die Konzentrationen der langkettigen AC im TB 5-fach höher. Nahrungsaufnahme und körperliche Aktivität führten ebenfalls zu signifikanten Veränderungen der AS- und AC-Konzentrationen. Durch Optimierung des Probenaufarbeitungsprotokolls konnte die Variabilität zwischen den Messtagen für 17 AS und 6 AC auf < 20 % gesenkt werden. Die Ergebnisse meiner Promotionsarbeit unterstreichen den Einfluss präanalytischer Faktoren auf die Metabolomanalytik. Durch Etablierung und Einhaltung standardisierter präanalytischer Protokolle kann die präanalytische Varianz der Ergebnisse deutlich verringert werden. Sie stellen somit eine wichtige Voraussetzung für eine qualitativ hochwertige Metabolomanalytik im Rahmen klinischer Studien zur Identifizierung neuer Biomarker dar.

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It has been discovered during the past few years that demosponges of the order Verongida such as Aplysina cavernicola exhibit chitin-based skeletons. Verongida sponges are well known to produce bioactive brominated tyrosine derivatives. We could recently demonstrate that brominated compounds do not exclusively occur in the cellular matrix but also in the skeletons of the marine sponges Aplysina cavernicola and Ianthella basta. Our measurements imply that these yet unknown compounds are strongly, possibly covalently bound to the sponge skeletons. In the present work, we determined the skeletal amino acid composition of the demosponge A. cavernicola especially with respect to the presence of halogenated amino acids. The investigations of the skeletons before and after MeOH extraction confirmed that only a small amount of the brominated skeleton-bound compounds dissolves in MeOH. The main part of the brominated compounds is strongly attached to the skeletons but can be extracted for example by using Ba(OH)2. Various halogenated tyrosine derivatives were identified by GC-MS and LC-MS in these Ba(OH)2 extracts of the skeletons.

Das Ziel des Fütterungsversuches war es, zu ermitteln, wie sich das Wachstum von Reitpferdehengsten in der Aufzucht im Alter von 11 bis 27 Monaten, abhängig von der Energie- und Proteinversorgung darstellt. Die Tiere wurden in zwei Gruppen mit je sechs Tieren in Laufställen mit täglichem Auslauf gehalten. Die Aufwertung der Proteinversorgung im Sinne des Idealproteinkonzeptes erfolgte in der Supplement-gruppe über ein pelletiertes Ergänzungsfuttermittel in welchem hochwertige Proteinträger sowie kristalline Aminosäuren eingesetzt wurden. Die Trocken-substanzaufnahmen waren in allen Rationen in beiden Gruppen identisch. Gemäß Versuchsziel war die Protein- und Aminosäurenversorgung der einzige unterschiedliche Versuchsfaktor, die Energieaufnahme beider Gruppen war ausgeglichen. Effekte der optimierten Versorgung wurden durch Wachstums-, Gewebe- und Stoffwechselparameter über einen Zeitraum von 72 Wochen im Vergleich der Gruppen erhoben und ausgewertet. Die Zunahmen an Lebendmasse und in der Widerristhöhe waren über den gesamten Versuchsverlauf in der Supplementgruppe höher. Bei Betrachtung von kürzeren Zeiträumen waren signifikante, rationsabhängige Effekte in diesen, aber auch mittels anderer Wachstumsparameter, nachweisbar. Der Zuwachs im Muskelumfang war im entsprechenden Betrachtungszeitraum signifikant erhöht, die weiteren Gewebeparameter BIA und Röntgen lieferten dem Alter der Tiere entsprechende Ergebnisse. Im Parameter des Harnstoff-Stickstoff im Serum wurde an einem Zeitpunkt des Versuches im Mittel der Tiere der Supplementgruppe ein signifikant niedrigerer Wert ermittelt. An weiteren Zeitpunkten und auch bei der Indikatorsubstanz 1-Methyl-Histidin waren keine Unterschiede zwischen den Gruppen nachweisbar. Eine höhere Absorption der unentbehrlichen Aminosäuren aus dem Ergänzungsfutter in der Supplementgruppe wurde durch die Analyse der freien Aminosäuren im Blut in mehreren Versuchsabschnitten nachgewiesen. Die verbesserte Proteinqualität in der Ration der Supplementgruppe beeinflusste das Wachstum der Tiere positiv. Eine Verwendung von hochwertigen Proteinträgern und kristallinen Aminosäuren gemäß Idealproteinkonzept konnte in Ergänzungs-futtermitteln für die Aufzucht von Pferden und für Zeiträume erhöhter Leistungsabforderungen empfohlen werden. Weiterer Forschungsbedarf zum Idealprotein Pferd für zukünftige Untersuchungen wurde im Bereich der knappen relativen Versorgungslage an Methionin, Histidin und den verzweigtkettigen Aminosäuren nachgewiesen.

Demosponges of the order Verongida such as Ianthella basta exhibit skeletons containing spongin, a collagenous protein, and chitin. Moreover, Verongida sponges are well known to produce bioactive brominated tyrosine derivatives. We recently demonstrated that brominated compounds do not only occur in the cellular matrix but also in the skeletons of the marine sponges Aplysina cavernicola and I. basta. Further investigations revealed the amino acid composition of the skeletons of A. cavernicola including the presence of several halogenated amino acids. In the present work, we investigated the skeletal amino acid composition of the demosponge I. basta, which belongs to the Ianthellidae family, and compared it with that of A. cavernicola from the Aplysinidae family. Seventeen proteinogenic and five non-proteinogenic amino acids were detected in I. basta. Abundantly occurring amino acids like glycine and hydroxyproline show the similarity of I. basta and A. cavernicola and confirm the collagenous nature of their sponging fibers. We also detected nine halogenated tyrosines as an integral part of I. basta skeletons. Since both sponges contain a broad variety of halogenated amino acids, this seems to be characteristic for Verongida sponges. The observed differences of the amino acid composition confirm that spongin exhibits a certain degree of variability even among the members of the order Verongida.