Struktur-Wirkungs-Beziehung von Procyanidinen: Systematische Darstellung und Untersuchung der antioxidativen Eigenschaft in vitro

• Antragstellerin: Professorin Dr. Tuba Esatbeyoglu
• Fachliche Zuordnung: Lebensmittelchemie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461711366

Nachhaltigkeit ist derzeit nicht nur in der Politik, Wirtschaft und Gesellschaft ein zentrales Thema, sondern auch in der Lebensmittelindustrie. Das vorliegende Projekt beabsichtigt deshalb unter Verwendung einer Zero Waste-Strategie einen Beitrag zur effektiveren Verwertung der industriellen Nebenströme zu leisten. Diese sind noch reich an wertgebenden Inhaltsstoffen und können bei der Synthese von bioaktiven Verbindungen, wie Procyanidinen, eingesetzt werden. Procyanidinen werden antioxidative Wirkungen zugeschrieben. Jedoch fehlt bisher eine fundierte Grundlage zum Verständnis der Struktur-Wirkungs-Beziehung im Hinblick auf die antioxidativen Eigenschaften dieser Stoffklasse. Dieses Projekt verfolgt das Ziel, diese Grundlage zu erforschen.Um dieses Ziel zu erreichen, (1) werden A- und B-Typ Procyanidine (semi)synthetisiert und die Variabilität des Nukleophils untersucht. Auf diese Weise soll nicht nur die Stoffklasse der Procyanidine durch neue Strukturabkömmlinge erweitert werden, sondern auch durch den gezielten Einsatz von nachweislich antioxidativen Nukleophilen, wie Quercetin und Epicatechingallat, Produkte mit möglicherweise höherer antioxidativer Aktivität synthetisiert werden. Außerdem sollen Gambiriine, die bei der Semisynthese als Nebenprodukt entstehen und potentiell antioxidativ wirken, durch die Anpassung der Reaktionsbedingungen als Hauptverbindungen synthetisiert werden. (2) Zur Charakterisierung der synthetisierten und anschließend isolierten Verbindungen werden neben der Phloroglucinolyse bzw. Furanolyse auch instrumentell analytische Methoden (NMR, IMS MS) eingesetzt, um wertvolle Informationen über den Zusammenhang zwischen der Ionenmobilität und der molekularen Struktur zu erhalten. (3) Anschließend werden die Verbindungen im Hinblick auf ihre radikalfangenden und antioxidativen Eigenschaften erstmals systematisch mittels zellfreier und zellbasierter Assays untersucht. Die zugrundeliegenden Mechanismen, über die Procyanidine antioxidative Effekte vermitteln, werden u.a. mittels zell- und molekularbiologischer Methoden erforscht. Hierbei wird geklärt, ob und inwieweit die Flavan-3-ol-Einheiten, die Anzahl der OH-Gruppen in der unteren Einheit, die Art und Stereochemie der Interflavanbindung sowie der Polymerisationsgrad einen Einfluss auf die Bioaktivität haben.Die erzielten Ergebnisse werden zwei Forschungslücken aus unterschiedlichen Disziplinen schließen. Zum einen werden Spektren- und CCS-Datenbanken dazu beizutragen, zukünftig Procyanidine zielgerichtet anhand ihrer CCS-Werte in Lebensmitteln – ohne die Notwendigkeit der Isolierung, Phloroglucinolyse und NMR-Experimente – zu identifizieren. Zum anderen werden die Erkenntnisse zur antioxidativen Wirkung der Procyanidine und deren Abkömmlingen dazu dienen, ihren tatsächlichen Beitrag zu gesundheitsfördernden Effekten und damit verbunden ihre Bedeutung bei der Herstellung von Nahrungsergänzungsmitteln und/oder innovativen Lebensmitteln einzuschätzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen