LCMS-System mit linearer Ionenfalle
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Es handelt sich um die Kopplung von Flüssigchromatografie (LC) und Massenspektrometrie (MS) als Methode der Wahl, weil sowohl die Trennung als auch die Identifizierung der Substanzen schnell und in der Regel eindeutig möglich ist. Ein Gerät mit Ionenfalle bietet dabei die Möglichkeit, MS-Messungen mehrfach auf die Fragmente durchzuführen. Quadrupolgeräte sind im Vergleich einfacher aufgebaut und gut für einfache Routinemessungen geeignet. Ionenfallengeräte sind von der Bedienung her aufwendiger, bieten aber gerade in Hinblick auf die Methodenentwicklung und die Strukturaufklärung deutliche Vorteile. Das Gerät wurde schwerpunktmäßig für folgende wissenschaftliche Arbeiten eingesetzt: 1. Identifikation von Pflanzeninhaltsstoffen. Von einer Reihe von Pflanzen wurden Extrakte hergestellt, fraktioniert und auf ihre biologische Wirksamkeit in Zellkulturen untersucht. Mit Hilfe des LC-MS-Gerätes wurden die Fraktionen kontrolliert in Hinblick auf Gehalte einzelner Komponenten sowie die Reproduzierbarkeit. Durch die Verfolgung einzelner Massenspuren könnten die Reinigungsschritte überprüft werden. Es konnten einige Substanzen neu identifiziert werden bzw das Vorhandensein einzelner Substanzgruppen. Ebenso konnten Aussagen zum Glykosylierungsmuster einzelner Verbindungen gemacht werden. 2. Entwicklung von Methoden für die Routineanalytik. Bei neuen Projekten, bei denen HPLC-Methoden als Routineanalytik zur Bestimmung von Umsatz, Ausbeute und (Enantio)sektivität und für kinetische Messungen eingesetzt werden soll, wird die LC-MS zur Methodenentwicklung eingesetzt. Der Vorteil liegt darin, dass die Edukte und Produkte zweifelsfrei identifiziert werden können. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn Referenzsubstanzen nicht zur Verfügung stehen. Die Routineanalytik wird dann nach Umbau der Säule auf anderen HPLC-Anlagen mit UV oder RI-Detektoren durchgeführt. 3. Gehaltsbestimmung von Fermentationsbrühen. Für die Entwicklung einer Aufarbeitungsmethode für Serinol aus wäßrigen Medien (Fermentationsbrühe) wurde die LC-MS zunächst zur eindeutigen Bestimmung der Produktkonzentration und Kontrolle der durchgeführten Fermentation benutzt. Weiterhin wurden die Reaktionsprodukte der reaktiven Aufarbeitung identifiziert und über die Verfolgung der Massenspuren die einzelnen Aufarbeitungsschritte in Hinblick auf ihren Erfolg beurteilt. 4. Kopplung von Elektrochemie und MS-Detektion. Das Gerät bietet die Möglichkeit der Direktinfusionstechnik mittels Spritzenpumpe. Durch direkte Kopplung einer elektrochemischen Zelle mit dem MS-Gerät konnten kurzlebige Oxidationsprodukte von Flavonolen nachgewiesen werden. Durch Wahl des Lösungsmittels, der Konzentrationen und der Durchflussgeschwindigkeit konnten in Abhängigkeit vom Substrat unterschiedliche Oxidationsmuster beobachtet und eindeutig bestätigt werden. 5. Bestimmung von Inhaltsstoffen von Mikroorganismen In Kooperation mit dem Institut für Biowissenschaften konnten Serinderivate als Speicherstoffe und kompatible Solute in Cynaobakterien nachgewiesen werden. In einem weiteren Projekte wurde das Polysaccharid Laminarin als Speicherstoff in Braunalgen nachgewiesen. In beiden Fällen erlaubte die MS-Kopplung eine eindeutige Identifikation der Substanzen durch die Verfolgung der Massenspuren und Analyse der Fragmentierungsmuster.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- "Polyphenol compounds with anti-carcinogenic qualities: effects of quercetin (flavonol), chrysin (flavon), kaempferol (flavanol), naringenin (flavanon) and hesperidin (flavanoid) on in vitro breast cancer" Journal of Medicinal Plants Research 7, 2187-2196 (2013)
Stapel, J.; Oppermann, C.; Richter, D. U.; Ruth, W.; Briese, V.
(Siehe online unter https://doi.org/10.5897/JMPR12.5126) - "Comparison of electrochemical oxidation of flavonols and calculated proton affinity and electron transfer enthalpy in water" Electroanalysis 26, 910-918 (2014)
Kummer, S.; Ruth, W.; Kuehn, O.; Kragl, U.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/elan.201300631|) - "Anti-carcinogenic effects of ethanolic extracts from root and shoot of Lupinus angustifolius on the breast carcinoma cell lines MCF-7 and BT20" Journal of Medicinal Plants Research, 9, 561-568 (2015)
Stapel, J.; Oppermann, C.; Richter, D.U.; Ruth, W.; Briese, V.
(Siehe online unter https://doi.org/10.5897/JMPR2014.5392) - "Floridoside and isofloridoside are synthesized by trehalose 6-phosphate synthase-like enzymes in the red alga Galdieria sulphuraria" New Phytologist 205, 1227-1238 (2015)
Pade, N.; Linka, N.; Ruth, W.; Weber, A. P. M.; Hagemann, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/nph.13108) - "LC-MS analysis of extracts from beech and sea buckthorn to correlate the phytoestrogen content and anti-cancer activity" Journal of Chemical and Pharmaceutical Research 7, 175-185 (2015)
Oppermann, C.; Engel, N.; Ruth, W.; Nebe, B.; Kragl, U.
- Chemoenzymatic Sequential Multistep One-Pot Reaction for the Synthesis of (1 S, 2 R)-1-(Methoxycarbonyl) cyclohex-4-ene-2-carboxylic Acid with Recombinant Pig Liver Esterase. Organic Process Research & Development 19, 2034-2038 (2015)
Süss, P.; Borchert, S.; Hinze, J.; Illner, S.; von Langermann, J.; Kragl, U.; Bornscheuer, U. T.; Wardenga, R.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acs.oprd.5b00294) - "Chemical characterization and quantification of the brown algal storage compound laminarin - A new methodological approach" Journal of Applied Phycology 28, 533-543 (2016)
Graiff, A.; Ruth, W.; Kragl, U.; Karsten, U.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s10811-015-0563-z) - Downstream processing of serinol from a glycerol-based fermentation broth and transfer to other amine containing molecules. Engineering in Life Science (2016)
Jost, U.; Andreeßen, B.; Michalik, D.; Steinbüchel, A.; Kragl, U.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/elsc.201600116) - Electrochemical Initiated C‐N Coupling of 3‐Methylcatechol and n‐Hexylamine in a Flow Cell Monitored with ESI‐MS. Electroanalysis 28, 1992-1999 (2016)
Kummer, S.; Ruth, W.; Kragl, U.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/elan.201600035) - Trimethylated homoserine functions as the major compatible solute in the globally significant oceanic cyanobacterium Trichodesmium. Proceedings of the National Academy of Science 113, 13191-13196 (2016)
Pade, N; Michalik, D.; Ruth, W.; Hess, W. R.; Bermann-Frank, I.; Hagemann, M.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1073/pnas.1611666113)
