[EN] Persimmon (Diospyros kaki L.) 'Rojo Brillante' is an astringent variety characterised by good growing conditions, excellent colour, size, sensory characteristics and good nutritional properties. In the last decade, its production has grown substantially in Spain given the application of high levels of CO2 to remove astringency while firmness is preserved. This technology has also increased its potential as a fresh-cut commodity. However, physical damage during processing result in degradation of the colour and firmness of the product and a higher susceptibility to microbial spoilage that significantly reduces the fruit's shelf life. The objective of the present thesis was to develop optimum procedures for processing and marketing 'Rojo Brillante' persimmon into a fresh-cut product with the maximum shelf life and best physicochemical, nutritional, sensory and microbiological quality. Firstly, the objective was to evaluate the effect of the maturity stage (MS) at harvest, storage time at 15 ºC before processing, and the application of different antioxidant treatments on enzymatic browning, sensory and nutritional quality of fresh-cut 'Rojo Brillante' persimmon during storage at 5 ºC. Concentrations of 10 g L-1 ascorbic acid (AA) or 10 g L-1 citric acid (CA) controlled tissue browning and maintained the visual quality of fresh-cut persimmon above the limit of marketability for 6-8 storage days at 5 ºC, depending on the MS. However, these acidic solutions reduced fruit firmness as compared to control samples. Further studies showed that the combination of these antioxidants with 10 g L-1 CaCl2 maintained firmness of the persimmon slices within the same range as the control samples. In another work, the application of 1-methylcyclopropene (1-MCP) allowed to process fruits after 45 days of storage at 1 ºC with commercial firmness and the antioxidant solution (10 g L-1 CA + 10 g L-1 CaCl2) extended the limit of marketability up to 9 days of storage at 5 ºC. Different controlled atmosphere conditions in combination with AA or CA dips were also evaluated as a first step to select optimum O2 and CO2 concentrations for modified atmosphere packaging (MAP) of fresh-cut 'Rojo Brillante' persimmons. Overall, the combination of antioxidant dips and a controlled atmosphere composed of 5 kPa O2 (balance N2) was proved to be the most effective combination to control enzymatic browning. This atmosphere maintained the visual quality of persimmon slices within the limit of marketability during 7- 9 days at 5 ºC. On the contrary, high CO2 concentrations (10 or 20 kPa) induced darkening in some tissue areas, associated with a flesh disorder known as 'internal flesh browning'. Later studies confirmed the beneficial effect of an active MAP in 5 kPa O2 compared to passive MAP to improve the visual quality of fresh-cut 'Rojo Brillante' persimmon, showing a synergic effect with the antioxidant dip (10 g L-1 CA + 10 g L-1 CaCl2). Antioxidant edible coatings were prepared from whey protein isolate (WPI), soy protein isolate (SPI), hydroxylpropyl methylcellulose (HPMC) and apple pectin as the polymeric matrix. All edible coatings were amended with the antioxidant combination selected (10 g L-1 CA + 10 g L-1 CaCl2). All the edible coatings tested proved effective to control enzymatic browning of persimmon slices. However, the samples treated with the HPMC- and pectin- based coatings were scored with a better visual quality that the rest of the treatments. In general, free radical scavenging activity and total carotenoid content increased in late-season persimmons; whereas, processing (cutting and storage at 5 ºC), antioxidant dips, controlled atmosphere storage or edible coatings had no clear effect on nutritional quality (vitamin C, free radical scavenging activity, total phenolic content, and carotenoids) of fresh-cut persimmons. / [ES] El caqui persimmon (Diospyros kaki L.) 'Rojo Brillante' es un cultivar astringente que presenta unas propiedades organolépticas y nutricionales excelentes. En la última década, su cultivo en el área mediterránea de España se ha incrementado de manera exponencial con el desarrollo de la tecnología que permite eliminar la astringencia, manteniendo la firmeza del mismo. Esta nueva forma de presentación, aporta numerosas ventajas, entre la que se incluye la posibilidad de ser comercializado como fruta fresca cortada. Sin embargo, el éxito comercial del producto está limitado por el pardeamiento enzimático, la pérdida de firmeza y al crecimiento microbiano. En este contexto, el objetivo de la Tesis ha sido el desarrollo de caqui 'Rojo Brillante' fresco cortado mediante un enfoque que integra el estudio de las características del producto en el momento del procesado y de distintas tecnologías que mantengan la calidad físico-química, sensorial, nutricional y microbiológica del producto durante un periodo que permita su comercialización. En primer lugar, se evaluó el efecto del estado de madurez (MS) en el momento de recolección, el tiempo de almacenamiento a 15 ºC antes del procesado y la aplicación de diferentes antioxidantes en el pardeamiento enzimático y la calidad sensorial y nutricional del caqui 'Rojo Brillante' cortado y almacenado a 5 ºC. La aplicación de 10 g L-1 de ácido ascórbico (AA) ó 10 g L-1 ácido cítrico (CA) controló el pardeamiento enzimático y mantuvo la calidad visual del caqui por encima del límite de comercialización entre 6 y 8 días de almacenamiento a 5 ºC, dependiendo del MS. Sin embrago, la aplicación de estos antioxidantes redujo de manera significativa la firmeza del fruto respecto al control. La combinación de estos antioxidantes con 10 g L-1 de CaCl2 permitió mantener la firmeza en el mismo rango que las muestras control. En un trabajo posterior, la aplicación de 1-metilciclopropeno (1-MCP) permitió procesar caqui almacenado 45 días a 1 ºC con una buena firmeza comercial y el tratamiento antioxidante (10 g L-1 CA + 10 g L-1 CaCl2) consiguió alcanzar un límite de comercialización del producto de 9 días a 5 ºC. La evaluación de distintas atmósferas controladas en combinación con tratamientos antioxidantes (AA o CA), como paso previo al envasado en atmósfera modificada (MAP) del caqui, mostró como más efectiva en el control del pardeamiento enzimático la atmósfera compuesta por 5 kPa O2 (balance N2). Esta atmósfera mantuvo la calidad visual del caqui cortado dentro del límite de comercialización durante 7-9 días a 5 ºC. Por el contrario, la aplicación de altas concentraciones de CO2 (10 ó 20 kPa) dio lugar a un pardeamiento en ciertas zonas de la pulpa que se conoce como 'internal flesh browning'. Estudios posteriores confirmaron el efecto beneficioso del envasado de caqui cortado y tratado con solución antioxidante (CA-CaCl2) en una MAP activa de 5 kPa O2 en la calidad visual del fruto frente a la aplicación de una MAP pasiva. El desarrollo de recubrimientos comestibles con capacidad antioxidante se realizó mediante la incorporación de antioxidantes (10 g L-1 CA + 10 g L-1 CaCl2) a formulaciones a base de proteína de suero lácteo (WPI), proteína de soja (SPI), hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) y pectina. Todos los recubrimientos fueron efectivos controlando el pardeamiento enzimático del caqui cortado, siendo las muestras recubiertas con HPMC y pectina las mejor evaluadas visualmente. En general, el procesado, la aplicación de antioxidantes, el envasado en atmósferas controladas y los distintos recubrimientos comestibles estudiados, si bien no mostraron un efecto claro en los parámetros de calidad nutricional evaluados, no tuvieron un efecto negativo en los mismos. Por otra parte, los frutos cosechados a final de campaña tuvieron mayor actividad antioxidante y contenido en carotenoides. / [CAT] El caqui persimmon (Diospyros kaki L.) 'Rojo Brillante' és un cultiu astringent que presenta unes propietats organolèptiques i nutricionals excel¿lents. En la última dècada, el seu cultiu en l'àrea mediterrània d'Espanya s'ha incrementat de manera exponencial amb el desenvolupament de la tecnologia que permet eliminar l'astringència, mantenint la fermesa del mateix. Esta nova forma de presentació, aporta un gran nombre d'avantatges, entre els quals s'inclou la possibilitat de comercialitzar-lo com fruita fresca processada. No obstant, l'èxit comercial del producte està limitat per pardetjament enzimàtic, la pèrdua de fermesa i el creixement microbià. L'objectiu de la Tesis ha estat en el desenvolupament de caqui 'Rojo Brillante' tallat en fresc mitjançant un enfocament que integra l'estudi de les característiques del producte en el moment del processat i de diferents tecnologies en el manteniment de la qualitat físico-química, sensorial, nutricional i microbiològica del producte durant un període que permeta la seua comercialització. En primer lloc, es va avaluar l'efecte de l'estat de maduresa (MS) en el moment de recol¿lecció, el temps d'emmagatzemament a 15ºC abans del processat i l'aplicació de diferents tractaments antioxidants en el pardetjament enzimàtic i la qualitat sensorial i nutricional del caqui 'Rojo Brillante' tallat i emmagatzemat a 5 ºC. L'aplicació de 10 g L-1 d'àcid ascòrbic (AA) o 10 g L-1 d'àcid cítric (CA) va controlar el pardetjament enzimàtic i va mantenir la qualitat visual del caqui per damunt del límit de comercialització entre 6-8 dies d'emmagatzemament a 5 ºC, depenent del MS. No obstant, l'aplicació d'antioxidants va reduir de manera significativa la fermesa del fruit comparat amb el control. La combinació d'aquestos antioxidants amb 10 g L-1 de CaCl2 va permetre mantenir la fermesa en el mateix rang que les mostres control. En un treball posterior, l'aplicació de 1-metilciclopropeno (1-MCP) va permetre processar caqui emmagatzemat 45 dies a 1 ºC amb una bona fermesa comercial i a més, el tractament antioxidant (10 g L-1 CA + 10 g L-1 CaCl2) va aconseguir un límit de comercialització del producte tallat de 9 dies a 5 ºC. L'avaluació de diferents atmosferes controlades en combinació amb tractaments antioxidants (AA o CA), com a pas previ a l'envasament en atmosfera modificada (MAP) del caqui 'Rojo Brillante, va mostrar com a més efectiva en el control del pardetjament enzimàtic l'atmosfera composta per 5 kPa O2 (balanç N2). Aquesta atmosfera va mantenir la qualitat visual del caqui tallat dins del límit de comercialització durant 7-9 dies a 5 ºC. Per contra, l'aplicació d'altes concentracions de CO2 (10 ó 20 kPa) va donar lloc a un pardetjament en certes zones de la polpa, el qual és conegut com 'internal flesh browning'. Estudis posteriors van confirmar l'efecte beneficiós de l'envasament de caqui tallat i tractat amb solució antioxidant (CA-CaCl2) en una MAP activa de 5 kPa O2 millorant la qualitat visual de la fruita front a l'aplicació de una MAP passiva. El desenvolupament de recobriments comestibles amb capacitat antioxidant es va realitzar mitjançant la incorporació d'antioxidants (CA-CaCl2) en formulacions a base de proteïna de sèrum làctic (WPI), proteïna de soia (SPI), hidroxipropilmetilcel-lulosa (HPMC) i pectina. Tots els recobriments van ser efectius controlant el pardetjament enzimàtic del caqui tallat. No obstant, les mostres recobertes amb HPMC i pectina van ser millor avaluades visualment que la resta de tractaments. En general, el processat, l'aplicació d'antioxidants, l'envasament en atmosferes controlades i els distints recobriments comestibles estudiats, si bé no van mostrar un efecte clar en els paràmetres de la qualitat nutricional avaluats, no van tindre un efecte negatiu en els mateixos. Per altra banda, els fruits recol¿lectats a final de temporada van tenir major activitat antioxidant i contingut en / Sanchís Soler, E. (2016). Effect of processing on the physicochemical, sensory, nutritional and microbiological quality of fresh-cut 'Rojo Brillante' persimmon [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62588 / TESIS

Formaldehyde-based adhesives have been reported to be detrimental to health. Petrochemical-based adhesives are non-renewable, limited and costly. Therefore, the improvement of environmental-friendly adhesive from natural agricultural products has awakened noteworthy attention. A novel adhesive for wood application was successfully prepared with enhanced shear strength and water resistance. The Fourier transmform infrared spectra showed the surface functionalities of the functionalized carbon nanotubes (FCNTs) and soy protein isolate nanocomposite adhesive. The attachment of carboxylic functional group on the surface of the carbon nanotubes (CNTs) after purification contributed to the effective dispersion of the CNTs in the nanocomposite adhesive. Hence, enhanced properties of FCNTs were successfully transferred into the SPI/CNTs nanocomposite adhesive. These unique functionalities on FCNTs however, improved the mechanical properties of the adhesive. The shear strength and water resistance of SPI/FCNTs was higher than that of the SPI/CNTs. SEM images showed the homogenous dispersion of CNTs in the SPI/CNTs nanocomposite adhesive. The carbon nanotubes were distributed uniformly in the soy protein adhesive with no noticeable clusters at relatively reduced fractions of CNTs as shown in the SEM images, which resulted into better adhesion on wood surface. Mechanical (shear) mixing and ultrasonication with 30 minutes of shear mixing both showed an improved dispersion of CNTs in the soy protein matrix. However, ultrasonication method of dispersion showed higher tensile shear strength and water resistance than in mechanical (shear) mixing method. Thermogravimetric analysis of the samples also showed that the CNTs incorporated increases the thermal stability of the nanocomposite adhesive at higher loading fraction. Incorporation of CNTs into soy protein isolate adhesive improved both the shear strength and water resistance of the adhesive prepared at a relatively reduced concentration of 0.3%.The result showed that tensile shear strength of SPI/FCNTs adhesive was 0.8 MPa and 7.25MPa at dry and wet state respectively, while SPI/CNTs adhesive had 6.91 MPa and 5.48MPa at dry and wet state respectively. There was over 100% increase in shear strength both at dry and wet state compared to the pure SPI adhesive. The 19% decrease in value of the new adhesive developed compared to the minimum value of ≥10MPa of European standard for interior wood application may be attributed to the presence of metallic particles remaining after purification of CNTs. The presence of metallic particles will prevent the proper penetration of the adhesive into the wood substrate. The type of wood used in this study as well as the processing parameters could also result into lower value compared to the value of European standard. Therefore, optimization of the processing parameter as well as the conversion of carboxylic acid group on the surface of the CNTs into acyl chloride group may be employed in future investigation. However, the preparation of new nanocomposite adhesive from soy protein isolate will replace the formaldehyde and petrochemical adhesive in the market and be of useful application in the wood industry. / Civil and Chemical Engineering / M. Tech. (Chemical Engineering)

Formaldehyde-based adhesives have been reported to be detrimental to health. Petrochemical-based adhesives are non-renewable, limited and costly. Therefore, the improvement of environmental-friendly adhesive from natural agricultural products has awakened noteworthy attention. A novel adhesive for wood application was successfully prepared with enhanced shear strength and water resistance. The Fourier transmform infrared spectra showed the surface functionalities of the functionalized carbon nanotubes (FCNTs) and soy protein isolate nanocomposite adhesive. The attachment of carboxylic functional group on the surface of the carbon nanotubes (CNTs) after purification contributed to the effective dispersion of the CNTs in the nanocomposite adhesive. Hence, enhanced properties of FCNTs were successfully transferred into the SPI/CNTs nanocomposite adhesive. These unique functionalities on FCNTs however, improved the mechanical properties of the adhesive. The shear strength and water resistance of SPI/FCNTs was higher than that of the SPI/CNTs. SEM images showed the homogenous dispersion of CNTs in the SPI/CNTs nanocomposite adhesive. The carbon nanotubes were distributed uniformly in the soy protein adhesive with no noticeable clusters at relatively reduced fractions of CNTs as shown in the SEM images, which resulted into better adhesion on wood surface. Mechanical (shear) mixing and ultrasonication with 30 minutes of shear mixing both showed an improved dispersion of CNTs in the soy protein matrix. However, ultrasonication method of dispersion showed higher tensile shear strength and water resistance than in mechanical (shear) mixing method. Thermogravimetric analysis of the samples also showed that the CNTs incorporated increases the thermal stability of the nanocomposite adhesive at higher loading fraction. Incorporation of CNTs into soy protein isolate adhesive improved both the shear strength and water resistance of the adhesive prepared at a relatively reduced concentration of 0.3%.The result showed that tensile shear strength of SPI/FCNTs adhesive was 0.8 MPa and 7.25MPa at dry and wet state respectively, while SPI/CNTs adhesive had 6.91 MPa and 5.48MPa at dry and wet state respectively. There was over 100% increase in shear strength both at dry and wet state compared to the pure SPI adhesive. The 19% decrease in value of the new adhesive developed compared to the minimum value of ≥10MPa of European standard for interior wood application may be attributed to the presence of metallic particles remaining after purification of CNTs. The presence of metallic particles will prevent the proper penetration of the adhesive into the wood substrate. The type of wood used in this study as well as the processing parameters could also result into lower value compared to the value of European standard. Therefore, optimization of the processing parameter as well as the conversion of carboxylic acid group on the surface of the CNTs into acyl chloride group may be employed in future investigation. However, the preparation of new nanocomposite adhesive from soy protein isolate will replace the formaldehyde and petrochemical adhesive in the market and be of useful application in the wood industry. / Civil and Chemical Engineering / M. Tech. (Chemical Engineering)

Wheat bran is a promising material containing a wide range of useful components, including proteins. In addition, it is produced in significant volumes. Currently, wheat bran is used for the production of energy by combustion and for feed purposes. Gradually, new methods of valorization of this material are being sought. One of the possibilities of using wheat bran is the isolation of proteins, hydrolysis, and separation of selected amino acids. This diploma thesis deals with this issue, it is focused on the recovery of arginine and leucine from a protein isolate. Proteins were extracted from wheat bran by changing the pH. Thanks to the subsequent lyophilization a protein isolate was gained. Prior to hydrolysis of the resulting isolate, a stability test of arginine and leucine amino acid standards was first performed, to which various hydrolysis methods were applied. Acid hydrolysis using a mineralizer, which was applied to the protein isolate, was proved to be the most effective. This was followed by the derivatization of the hydrolysates with OPA and analysis of the resulting hydrolysates by high-performance liquid chromatography with UV-VIS detection. Then, suitable adsorption and desorption conditions were optimized. It was found that the time dependence does not affect the amount of adsorbed material on the sorbent. Therefore, an application time of 15 minutes was chosen. While optimizing the amount of used standard, it was found that the optimal weight was 0.25 g of sorbent. The selected conditions were applied to the protein hydrolyzate. Two fractions were obtained by the separation of selected amino acids due to the change in the pH of the citrate buffer. After the application of this procedure, 0.26 g of arginine and 0.82 g of leucine were obtained from one kilogram after evaporation. From evaporation two, 1.01 g of arginine and 0.25 g of leucine were obtained after evaporation.

Obwohl seit der Einführung des Penicillins ein wirksames Medikament gegen Streptokokken der Lancefield Gruppe A (GAS) existiert, bei welchem bislang keine Resistenzen beschrieben wurden, bleiben GAS-Infektionen auch heute noch ein großes gesundheitspolitisches Problem, das sowohl die Morbidität als auch die Mortalität der Menschen weltweit beeinflusst. GAS können ein breites Spektrum an Erkrankungen beim Menschen verursachen. Dazu zählen nicht nur unkomplizierte Racheninfektionen mit und ohne Scharlach oder Hautinfektionen wie Erysipel oder Impetigo, sondern auch invasive sowie Folgeerkrankungen. 1928 wurde als Typ-spezifische, Antikörperbildung-induzierende Substanz das M-Protein beschrieben, welches durch das emm-Gen kodiert und seither zur Beschreibung der Epidemiologie von GAS verwendet wird. Eine der Hauptfunktionen des auf der Oberfläche von GAS verankerten M-Proteins besteht darin, die Phagozytose durch polymorphkernige Leukozyten zu verhindern, was zu den wichtigsten Abwehrmechanismen von Infektionen mit GAS gezählt wird. Obwohl seit einigen Jahrzehnten große Anstrengungen unternommen wurden, bleibt ein sicherer und effektiver Impfstoff bisher ein unerreichtes Ziel. In der hier vorliegenden Studie wurde, anhand der über den Zeitraum vom 11.03.2006 bis 19.05.2012 am Universitätsklinikum Freiburg gesammelten Daten und Isolaten, die regionale Epidemiologie von Infektionen pädiatrischer Patienten durch GAS retrospektiv untersucht. Mit insgesamt 566 Isolaten und zugehörigen klinischen Daten stellt diese Studie die bisher größte unizentrische epidemiologische Untersuchung von pädiatrischen Erkrankungen mit emm-Typisierung von GAS in Deutschland dar. Dabei wurde besonders auf Zusammenhänge zwischen den molekularepidemiologischen Daten, basierend auf der emm-Typisierung, und den anonymisierten klinischen Informationen eingegangen. In die Kohorte konnten insgesamt 566 Fälle eingeschlossen werden. Bei 405 Fällen wurde eine Racheninfektion festgestellt, wovon bei wiederum 75 Fällen zusätzlich die Diagnose Scharlach gestellt wurde, 34 Kinder stellten sich mit einer Hautinfektion vor, 21 mit einer akuten Otitis media, 19 mit einer anogenitalen Infektion, acht mit einer invasiven Infektion und zwei mit einer Harnwegsinfektion. Als Kolonisation durch GAS ohne Krankheitswert wurden 77 Fälle gewertet, davon 48 mit pharyngealer Kolonisation. In der molekularepidemiologischen Untersuchung konnten drei neue emm-subtypen entdeckt werden, welche als emm29.13, emm36.7 sowie emm75.5 erstbeschrieben und deren Sequenzen in der Datenbank des CDC hinterlegt wurden. Über die gesamte Kohorte hinweg wurde Typ emm12 bei 19% aller Fälle gefunden und lag somit am häufigsten vor, gefolgt von emm1 und emm4 mit je 14% sowie emm28 und emm89 mit je 11%. Bei Betrachtung der emm-Cluster zeigte sich E4 mit 31% am häufigsten, danach folgten Cluster A-C4 mit 19%, A-C3 und E1 mit jeweils 14%. Unter den 405 Fällen mit GAS-Tonsillopharyngitis lag emm12 mit knapp 20% am häufigsten vor, gefolgt von emm4 mit 15%, emm1 mit 14%, emm89 mit 13% und emm28 sowie emm3 mit je 9%. Hinsichtlich der Cluster wurde E4 dort mit knapp 30% am häufigsten festgestellt, gefolgt von A-C4 mit 20%, E1 mit 15%und A-C3 mit 14%. In der vorliegenden Studie konnte gezeigt werden, dass sich die emm-Typ- sowie die emm-Cluster-Epidemiologie in Abhängigkeit von der klinischen Manifestation unterscheidet. Auch wenn sich die Verteilungen grundsätzlich ähnelten, traten emm4 bzw. die Cluster A-C5 und E1 bei Patienten mit Tonsillopharyngitis mit Scharlach auch nach Bonferroni-Korrektur signifikant häufiger auf als bei solchen mit Tonsillopharyngitis ohne Scharlach. Erste Hinweise hierfür wurden im Rahmen dieser Arbeit in einer Vorabauswertung zu dieser Kohorte 2013 erstmals beschrieben und durch Ergebnisse folgender, internationaler Studien gestützt. Bei anogenitalen Infektionen wurde in knapp 80% der Fälle Cluster E4 und in 58% emm28 festgestellt, so-dass hier ein deutlich eingeengtes Erregerspektrum vorlag. Verglichen zu allen Fällen mit Tonsillopharyngitis wurden bei anogenitaler Infektion Typ emm28 und Cluster E4 signifikant häufiger isoliert. Für Hautinfektionen konnte kein signifikanter Unterschied der emm-Typ-Verteilung im Vergleich zu Racheninfektionen insgesamt gefunden werden. Es zeigte sich jedoch Cluster E4 signifikant häufiger bei Patienten mit einer Hautinfektion als bei solchen mit Scharlach. Insgesamt zeigte sich im konkreten Vergleich zu einer französischen Studie eine weitgehende Übereinstimmung hinsichtlich der Epidemiologie der emm-Typen und -Cluster, jedoch auch einzelne Differenzen. Diese Unterschiede waren signifikant für emm6 und emm22, ebenso wie für Cluster M6. Weiterhin bestätigte unter anderen die Studie von d´Humieres et al. die Häufung von emm4 bei Scharlach-Patienten, was die Aussage der vorgelegten Ergebnisse unter-streicht. Weiterhin wurde zur Untersuchung der longitudinalen Entwicklung der emm-Typen und emm-Cluster die Verteilung des Zeitraumes vom 01.04.2006 und 31.03.2007 mit dem vom 01.05.2011 bis 30.04.2012 verglichen. Zumindest für den vergleichsweise kurzen zeitlichen Abstand konnten nach Adjustierung keine signifikanten Veränderungen der Epidemiologie hinsichtlich einzelner emm-Typen bzw. -Cluster beobachtet werden. In bisherigen Studien wurde die Pathogenität eines Stammes meist anhand des klinischen Erscheinungsbildes bestimmt. In dieser Studie wurde weiterführend untersucht, inwiefern sich einzelne emm-Typen bzw. emm-Cluster auch in quantitativ messbaren Parametern wie u.a. dem C-reaktiven Protein (CRP) sowie der Leukozytenzahl im Blut unterscheiden. Bei Patienten mit Tonsillopharyngitis zeigte sich lediglich Cluster E4 signifikant häufiger mit einem CRP-Wert über 35 mg/l assoziiert. Für die Leukozytenzahl war ein solcher Zusammenhang dagegen nicht nachweisbar. Da die verwendeten Analysen jedoch Störfaktoren unterlagen und ein Kausalzusammenhang zwischen der Pathogenität des Erregers und der Auslenkung der ge-nannten Parameter im Rahmen des Studiendesigns nicht bewiesen werden konnte, lassen diese Ergebnisse keine abschließende Beurteilung zu. Der bereits entwickelte 30-valente Impfstoff zeigte anhand der enthaltenen M-Antigene eine gute Übereinstimmung mit den in dieser Studie gefundenen emm-Typen. Dabei waren die Antigene von 19 der 25 in dieser Studie registrierten emm-Typen in dem Impfstoff enthalten, was jedoch unter Berücksichtigung der Kreuzreaktivitäts-Hypothese für emm-Cluster zu einem Deckungsgrad von 99,8% aller untersuchten Fälle (565 von 566) führt. Insgesamt erwies sich der unizentrische Charakter der hier vorgelegten Studie in gewisser Hinsicht als Vorteil gegenüber multizentrischen Studien, da hierdurch zu bestimmten Fragen Informationen ohne den Einfluss regionaler Besonderheiten ausgewertet werden konnten. Inwiefern regionale Prävalenzen einzelner emm-Typen oder deren Pathogenitätspotential ent-scheidend für die Epidemiologie insbesondere invasiver Infektionen sind, kann anhand dieser Studie nicht abschließend beurteilt werden. Zur näheren Untersuchung dieses Sachverhaltes wären weiterführende Studien in größerem Maßstab notwendig. Zusammenfassend wurde mit dieser Arbeit eine umfassende epidemiologische Untersuchung anhand der molekularepidemiologischen Erregeranalyse unter Einschluss klinischer Aspekte an einer großen pädiatrischen Kohorte durchgeführt. Die gewonnenen Erkenntnisse leisten einen Beitrag zur Aufklärung der regionalen wie auch internationalen Epidemiologie von GAS und bieten wichtige Grundlagen sowie Ansätze für nachfolgende Untersuchungen, insbesondere für die Impfstoffentwicklung gegen GAS.:1 Einleitung 7 2 Theoretische Grundlagen 8 2.1 Epidemiologie 8 2.2 Taxonomie 10 2.3 Infektionspathologie 11 2.4 Aufbau des M-Proteins 14 2.5 Die Bedeutung des M-Proteins 16 2.6 emm-Genetik 18 2.7 Therapie und Prophylaxe 20 3 Ziele der Studie 22 4 Patienten, Material und Methoden 23 4.1 Mikrobiologische Isolate und klinische Daten 23 4.1.1 „Klinische Krankheitsbilder“ 25 4.1.2 Modifizierter Centor-Score 26 4.1.3 Grunderkrankungen 27 4.1.4 Paraklinik 27 4.2 Geräte und Materialien 29 4.2.1 Geräte und Hilfsmittel 29 4.2.2 Verbrauchsmaterialien 30 4.2.3 Molekulare Diagnostiksysteme 31 4.2.4 Primer für PCR und Sequenzierung 31 4.2.5 Medien und Lösungen 31 4.3 Mikrobiologische Methoden 32 4.3.1 Mikrobiologische Proben 32 4.3.2 Kultur von GAS 32 4.3.3 Latex-Agglutinationstest auf Gruppe A Antigen 33 4.3.4 Kryokonservierung der Isolate 34 4.4 Molekulargenetische Methoden 35 4.4.1 DNA-Isolierung 35 4.4.2 Photometrische Bestimmung der DNS-Konzentration und Einstellung 36 4.4.3 Polymerase-Kettenreaktion (PCR) 37 4.4.4 Agarose-Gelelektrophorese 37 4.4.5 DNA Sequenzierung 39 4.4.6 Sequenz-basierte Typisierung 41 4.5 Statistische Auswertung 42 5 Ergebnisse 43 5.1 Ausgewertete mikrobiologische Proben und retrospektive Daten 43 5.2 Analyse der Kohorte 45 5.2.1 Analyse der Altersverteilung 45 5.2.2 Analyse der Geschlechtsverteilung 48 5.2.3 Analyse der saisonalen Verteilung 49 5.2.4 Analyse der klinischen Symptome 51 5.2.5 Analyse von Vorerkrankungen und Versorgungsform 55 5.3 Laborbefunde 58 5.3.1 Analyse der semiquantitativen Wachstumsdichte der Abstrich-Kulturen 58 5.3.2 Blutparameter: C-Reaktives Protein (CRP) 59 5.3.3 Blutparameter: Leukozytenzahl 59 5.4 Molekulare Epidemiologie des emm-Typs 60 5.5 Erstbeschreibung neuer emm-Subtypen 60 5.6 emm-Typ- bzw. Cluster-Verteilung und klinische Manifestation 61 5.6.1 emm-Verteilung bei Tonsillopharyngitis 61 5.6.2 emm-Verteilung bei akuter Otitis media (AOM) 63 5.6.3 emm-Verteilung bei Hautinfektionen 64 5.6.4 emm-Verteilung bei anogenitalen Infektionen 65 5.6.5 emm-Verteilung bei invasiven Infektionen 68 5.6.6 emm-Verteilung bei asymptomatischer Rachen-Kolonisierung 68 5.7 Analyse der Altersverteilung für emm-Typen und -Cluster 70 5.8 Infektionsparameter und Korrelation zur molekularen Epidemiologie 71 5.8.1 Temperatur: 71 5.8.2 CRP: 72 5.8.3 Leukozytenzahl: 73 5.9 Patienten mit wiederholten Vorstellungen 73 5.9.1 Antibiotische Therapie 75 5.10 Resistenzlage 76 5.11 Analyse der molekularen Epidemiologie über der Zeit 78 6 Diskussion 80 6.1 Vorbemerkung 80 6.2 Kohorte 81 6.2.1 Alter 81 6.2.2 Geschlecht 82 6.2.3 Jahreszeit 82 6.2.4 Vorerkrankungen 83 6.2.5 Klinische Symptome 84 6.2.6 Diagnostischer Wert der semiquantitativen Wachstumsdichte 85 6.2.7 Rezidive 85 6.3 emm-Typ und –Cluster-Epidemiologie 86 6.3.1 emm-Typen und -Cluster bei Tonsillopharyngitis 86 6.3.2 emm-Typen und –Cluster bei Anogenitalinfektionen 86 6.3.3 emm-Typen und -Cluster bei invasiven Infektionen 87 6.3.4 emm-Typ und -Cluster-Epidemiologie im Vergleich zu anderen Studien 87 6.3.5 Longitudinale Betrachtung der emm-Typ-Epidemiologie 91 6.3.6 Vergleich der emm-Typen und Cluster-hinsichtlich des Alters der Patienten 92 6.3.7 emm-Typen und -Cluster hinsichtlich Infektionsparametern 92 6.3.8 Deckungsgrad mit 30-valentem M-Protein-basiertem GAS-Impfstoff 95 6.3.9 emm-Typ / -Cluster – Antibiotika-Resistenz 96 6.4 Ausblick 97 7 Zusammenfassung 98 8 Summary 101 9 Anhang 104 10 Abbildungsverzeichnis 112 11 Tabellenverzeichnis 114 12 Abkürzungsverzeichnis 116 13 Literaturverzeichnis 118 14 Anlage 1 127 15 Anlage 2 129 16 Danksagung 131 / Although - since the introduction of penicillin - there has been an effective drug against strep-tococci of Lancefield Group A (GAS), in which no resistance has been described so far, GAS infections remain a major healthcare policy problem, which affects both morbidity and mortality of people worldwide. GAS can cause a wide range of disorders in humans. These include un-complicated pharyngeal infections with and without scarlet fever as well as skin infections such as erysipelas or impetigo but also invasive as well as secondary complications. In 1928, the M-protein encoded by the emm gene was described as a type-specific, antibody -inducing substance and has since been used to characterize the epidemiology of GAS. One of the main functions of the M protein, anchored on the surface of GAS, is to evade phagocytosis by polymorphonuclear leukocytes, which is one of the most important defense mechanisms against infections by GAS. Although major efforts have been made for several decades, a safe and effective vaccine remains an unreached goal. In this study, the regional epidemiology of infections of pediatric patients by GAS was retro-spectively investigated on the basis of data and isolates collected from 11.03.2006 to 19.05.2012 at the University Medical Center in Freiburg. With a total of 566 isolates and asso-ciated clinical data, the present study provides the largest uni-centric epidemiological study of pediatric diseases with emm-typing of GAS so far in Germany. Particular attention was paid to associations between molecular epidemiology, based on emm-typing, and anonymized clinical data. The total cohort included 566 cases, thereof 405 cases of pharyngeal infection, 75 of which were additionally diagnosed with scarlet fever, 34 children presented with a skin infection, 21 with an acute otitis media, 19 with an anogenital infection, eight with an invasive infection and two with an urinary tract infection. In 77 cases colonization by GAS was estimated as having no clinical relevance of those 48 isolates were isolated from pharyngeal swabs. In the molecular investigation, three new emm subtypes were discovered which were first de-scribed as emm29.13, emm36.7 as well as emm75.5. These sequences were entered into the database of the CDC. Over the entire cohort, emm12 was found in 19% of all cases and was thus the most frequent, followed by emm1 and emm4, with 14% each, emm28 and emm89, with 11% each. When considering emm-clusters, E4 was the most frequent with 31%, followed by cluster A-C4 with 19%, A-C3 and E1 with 14%. Among the 405 cases with GAS-related pharyngeal infection, emm12 was the most common with almost 20%, followed by emm4 with 15%, emm1 with 14%, emm89 with 13% and emm28 as well as emm3 with 9% each. With respect to the clus-ters, E4 was found to be the most common with around 30%, followed by A-C4 with 20%, E1 with 15% and A-C3 with 14%. In the present study it was shown that emm-types as well as emm-clusters differed depending on the clinical manifestation. Although the distributions were basically similar, emm4 as well as clusters A-C5 and E1 were significantly more common in patients with tonsillopharyngitis and scarlet fever, even after Bonferroni correction, than those with tonsillopharyngitis but without the diagnosis of scarlet fever. These findings were first described in a preliminary evaluation of this cohort in 2013 and supported by the results of consecutively published international stud-ies. In anogenital infections, cluster E4 was found in almost 80% and emm28 in 58%, indicat-ing a clearly narrowed spectrum. Compared to cases with tonsillopharygitis, emm28 and clus-ter E4 were significantly more frequently isolated in anogenital infections. For skin infections no significant difference could be found in the emm-distribution compared to tonsillopharyngi-tis. However, cluster E4 was found to be significantly more common in patients with a skin infection than in those with scarlet fever. Overall, in a direct comparison to a French study, there was a wide agreement regarding the epidemiology of emm-types and -clusters, but also some differences. These differences were significant for emm6, emm22, as well as for cluster M6. Furthermore, among others, the study by d´Humieres et al. confirmed the accumulation of emm4 in scarlet fever patients, which un-derlines the statement of the presented results. Furthermore, in order to investigate the longitudinal development of emm-types and emm-clusters, the distribution in the period from 01.04.2006 to 31.03.2007 was compared to that from 01.05.2011 to 30.04.2012. At least for the comparatively short period, no significant changes in the epidemiology of individual emm-types or -clusters could have been observed after adjusting the p-values. In previous studies, the pathogenicity of a strain was determined by its association to the clini-cal picture. In addition, this study investigated the extent to which individual emm-types or emm-clusters also differed in quantitatively measurable parameters such as the C-reactive protein (CRP) and the leukocyte count in the blood. In cases of tonsillopharyngitis, cluster E4 was found significantly associated with a CRP value above 35 mg/l. For the leukocyte count such a difference was not detectable. However, since the values were subject to confounding factors, a causal link between pathogenicity of certain emm-types and the deflection of the mentioned parameters could not be proved within the framework of this study. Therefore, these results do not allow to draw final conclusions. The existing 30-valent M-protein based vaccine would show a good agreement with the corre-sponding emm-types of the cohort used here. The antigens of 19 of the 25 different emm-types registered in this study were included in the vaccination model, which corresponds to a vaccine coverage of 99.8% (565 of 566) of all strains examined here, if cross-reactivity of GAS strains within an emm-cluster was taken into consideration. Overall, the uni-centric character of the study presented here provided in certain aspects an advantage over multi-centric studies, as differences and similarities between different clinical pictures, excluding regional differences as well as comprehensive clinical information on the cases, could be emphasized. The extent to which regional prevalence of individual emm-types or their pathogenicity potential are decisive for the epidemiology of invasive infections could not be conclusively assessed by this study. For a closer look at this issue, further studies on a larger scale would be necessary. In summary, this work presents a comprehensive epidemiological investigation on molecular epidemiologic pathogen analysis including clinical aspects in a large pediatric cohort. The find-ings contribute to the elucidation of the regional an international epidemiology of GAS and pro-vide important basics as well as approaches for subsequent investigations, especially for vac-cine development against GAS.:1 Einleitung 7 2 Theoretische Grundlagen 8 2.1 Epidemiologie 8 2.2 Taxonomie 10 2.3 Infektionspathologie 11 2.4 Aufbau des M-Proteins 14 2.5 Die Bedeutung des M-Proteins 16 2.6 emm-Genetik 18 2.7 Therapie und Prophylaxe 20 3 Ziele der Studie 22 4 Patienten, Material und Methoden 23 4.1 Mikrobiologische Isolate und klinische Daten 23 4.1.1 „Klinische Krankheitsbilder“ 25 4.1.2 Modifizierter Centor-Score 26 4.1.3 Grunderkrankungen 27 4.1.4 Paraklinik 27 4.2 Geräte und Materialien 29 4.2.1 Geräte und Hilfsmittel 29 4.2.2 Verbrauchsmaterialien 30 4.2.3 Molekulare Diagnostiksysteme 31 4.2.4 Primer für PCR und Sequenzierung 31 4.2.5 Medien und Lösungen 31 4.3 Mikrobiologische Methoden 32 4.3.1 Mikrobiologische Proben 32 4.3.2 Kultur von GAS 32 4.3.3 Latex-Agglutinationstest auf Gruppe A Antigen 33 4.3.4 Kryokonservierung der Isolate 34 4.4 Molekulargenetische Methoden 35 4.4.1 DNA-Isolierung 35 4.4.2 Photometrische Bestimmung der DNS-Konzentration und Einstellung 36 4.4.3 Polymerase-Kettenreaktion (PCR) 37 4.4.4 Agarose-Gelelektrophorese 37 4.4.5 DNA Sequenzierung 39 4.4.6 Sequenz-basierte Typisierung 41 4.5 Statistische Auswertung 42 5 Ergebnisse 43 5.1 Ausgewertete mikrobiologische Proben und retrospektive Daten 43 5.2 Analyse der Kohorte 45 5.2.1 Analyse der Altersverteilung 45 5.2.2 Analyse der Geschlechtsverteilung 48 5.2.3 Analyse der saisonalen Verteilung 49 5.2.4 Analyse der klinischen Symptome 51 5.2.5 Analyse von Vorerkrankungen und Versorgungsform 55 5.3 Laborbefunde 58 5.3.1 Analyse der semiquantitativen Wachstumsdichte der Abstrich-Kulturen 58 5.3.2 Blutparameter: C-Reaktives Protein (CRP) 59 5.3.3 Blutparameter: Leukozytenzahl 59 5.4 Molekulare Epidemiologie des emm-Typs 60 5.5 Erstbeschreibung neuer emm-Subtypen 60 5.6 emm-Typ- bzw. Cluster-Verteilung und klinische Manifestation 61 5.6.1 emm-Verteilung bei Tonsillopharyngitis 61 5.6.2 emm-Verteilung bei akuter Otitis media (AOM) 63 5.6.3 emm-Verteilung bei Hautinfektionen 64 5.6.4 emm-Verteilung bei anogenitalen Infektionen 65 5.6.5 emm-Verteilung bei invasiven Infektionen 68 5.6.6 emm-Verteilung bei asymptomatischer Rachen-Kolonisierung 68 5.7 Analyse der Altersverteilung für emm-Typen und -Cluster 70 5.8 Infektionsparameter und Korrelation zur molekularen Epidemiologie 71 5.8.1 Temperatur: 71 5.8.2 CRP: 72 5.8.3 Leukozytenzahl: 73 5.9 Patienten mit wiederholten Vorstellungen 73 5.9.1 Antibiotische Therapie 75 5.10 Resistenzlage 76 5.11 Analyse der molekularen Epidemiologie über der Zeit 78 6 Diskussion 80 6.1 Vorbemerkung 80 6.2 Kohorte 81 6.2.1 Alter 81 6.2.2 Geschlecht 82 6.2.3 Jahreszeit 82 6.2.4 Vorerkrankungen 83 6.2.5 Klinische Symptome 84 6.2.6 Diagnostischer Wert der semiquantitativen Wachstumsdichte 85 6.2.7 Rezidive 85 6.3 emm-Typ und –Cluster-Epidemiologie 86 6.3.1 emm-Typen und -Cluster bei Tonsillopharyngitis 86 6.3.2 emm-Typen und –Cluster bei Anogenitalinfektionen 86 6.3.3 emm-Typen und -Cluster bei invasiven Infektionen 87 6.3.4 emm-Typ und -Cluster-Epidemiologie im Vergleich zu anderen Studien 87 6.3.5 Longitudinale Betrachtung der emm-Typ-Epidemiologie 91 6.3.6 Vergleich der emm-Typen und Cluster-hinsichtlich des Alters der Patienten 92 6.3.7 emm-Typen und -Cluster hinsichtlich Infektionsparametern 92 6.3.8 Deckungsgrad mit 30-valentem M-Protein-basiertem GAS-Impfstoff 95 6.3.9 emm-Typ / -Cluster – Antibiotika-Resistenz 96 6.4 Ausblick 97 7 Zusammenfassung 98 8 Summary 101 9 Anhang 104 10 Abbildungsverzeichnis 112 11 Tabellenverzeichnis 114 12 Abkürzungsverzeichnis 116 13 Literaturverzeichnis 118 14 Anlage 1 127 15 Anlage 2 129 16 Danksagung 131

There is little solid research that explores counterinsurgency practices against the Revolutionary Armed Forces of Colombia (FARC), not only from the standpoint of what is being done, but, rather, what should be done based on past COIN successes. Notable works on counterinsurgency in Colombia include the research of Tom Marks, who focused on operational strategy and tactics; Kevin Self, who professes the importance of controlling territory in defeating the FARC, by addressing the social and institutional ills within Colombia itself; and Dennis Rempe, who notes US involvement in shaping Colombia's COIN strategy. Using a comparative case study model, this thesis provides an analysis of Colombia?s counterinsurgency (COIN) strategies and tactics through the lens of successful and unsuccessful COIN operations in Iraq, Algeria, Malaya, South Vietnam, Thailand, Algeria and El Salvador over the course of the 20th and early 21st centuries. After all, no matter how successful a COIN force is militarily, their accomplishments will ultimately be fruitless if the conditions which fuel insurgency remains present. This paper begins by providing the historical context for the conditions which shaped the Colombian social order, which led to the revolutionary movement. It then follows the growth of the FARC, examining that organization?s strengths and weaknesses. The FARC is contrasted by outlining recent COIN transformation efforts within the Colombian government, to include little acknowledged failures and successes, strengths and weaknesses. An important focus is placed on Colombian President Alvaro Uribe Velez? Democratic Security Policy as the model for Colombia?s current COIN efforts. After next examining various ongoing factors contributing to the Colombian insurgency?to include institutional failures, illicit funding and the problem of paramilitary groups?this thesis examines past COIN efforts by other governments. Finally, after applying lessons learned from thee past COIN efforts?cross-referencing historically successful and unsuccessful tactics with tactics used and not used by Bogota in its fight against the FARC?I provide recommendations to the government of Colombia (GOC) on how to improve its COIN efforts. Although it is important to look at this problem set from an external standpoint, we must still factor in internal factors that have limited Colombia?s ability to emerge victorious, such as allowing porous borders, airspace and coastlines; placing a priority on killing or capturing the enemy and not on engaging the population; and the primacy of military direction of counterinsurgency; disregard of basic human rights; an insufficient judiciary structure; failure to halt financial support mechanisms; and the lack of an outlet for political inclusion . From this vantage point, we will be able to see that these elements?when properly implemented?have proven successful over time and may enhance GOC success and ultimately result in victory over the insurgency that has plagued their country for 40+ years