Profilanalyse von reaktiven Zuckerabbauprodukten in Lebensmitteln und Peritonealdialyselösungen

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2014-03-28
Issue Year
2014
Authors
Gensberger, Sabrina
Editor
Abstract

Carbohydrates represent one of the most important components of human nutrition. As a major and rapidly available energy source, carbohydrates play a prominent role in food and medicinal products. Commonly, monosaccharides as well as disaccharides are used to improve flavour, since they are sweet to the taste. Sucrose and high-fructose corn syrup (HFCS) are two examples for commercial sweeteners, which are often used in food and beverages. HFCS is produced from corn starch by hydrolysis and partial enzymatic isomerization from glucose to fructose. Recently, HFCS has become a very successful alternative to sucrose, because of several advantages compared to table sugar. As the raw material for HFCS is corn starch, it is cheaper than sucrose. Additionally, liquid HFCS is much easier to handle than crystalline sucrose and is stable under acidic conditions, whereas sucrose inverts to the monosaccharides glucose and fructose. This might have a negative impact on product properties, since the formulation of the product is attuned to the sort of sweetener. Due to thermal treatment sugars are considerably degraded during the processing steps, leading to the formation of reactive � -dicarbonyl compounds. These � -dicarbonyls show cytotoxic and mutagenic as well as carcinogenic properties. Studies, however, which monitor the overall profile of � -dicarbonyls in HFCS and HFCS-containing food, are still missing. With detailed knowledge of the molecular structures and concentrations of these compounds, it will be possible to monitor the physiological effects of resorbed � -dicarbonyls in detail. Therefore, in the first part of this thesis, a targeted screening was performed to evaluate the major degradation products with � -dicarbonyl structure in various HFCS samples. For this purpose, � -dicarbonyl compounds were selectively converted to their corresponding quinoxaline derivatives by trapping with o-phenylenediamine. Afterwards analysis of the quinoxalines was carried out by ultra-high performance liquid chromatography with hyphenated diode array-tandem mass spectrometry (UHPLC-DAD-MS/MS) detection. Quinoxalines were identified by their characteristic UV/Vis spectra. Thus, these molecules must be derived from � -dicarbonyls. Using the synthesized standards as references, 3-deoxy-D-erythro-hexos- 2-ulose (3-deoxyglucosone, 3-DG), D-lyxo-hexos-2-ulose (glucosone), 3-deoxy-D-threo-hexos- 2-ulose (3-deoxygalactosone, 3-DGal), 1-deoxy-D-erythro-hexos-2,3-ulose (1-deoxyglucosone, 1-DG), (E)-3,4-dideoxyglucosone-3-ene as well as (Z)-3,4-dideoxyglucosone-3-ene (3,4-DGE), methylglyoxal (MGO), and glyoxal were identified by their chromatographic and spectroscopic properties. Monitoring of enhanced mass spectra as well as MS/MS product ion spectra allowed unequivocal peak identification and verification. Complete derivatization of all identified � -dicarbonyls without any de novo formation was ensured by adding the complexing agent diethylene triamine pentaacetic acid to the derivatization reagent and adjusting the derivatization procedure. De novo formation of glyoxal, however, was not suppressed under these conditions, but was rather influenced by the sugar concentration than by metal catalysis. Thus, glyoxal had to be excluded from the quantification process. For quantification of 3-DG, glucosone, 3-DGal, 1-DG, 3,4-DGE, and MGO in HFCS matrix, the UHPLC-DAD-MS/MS method was fully validated. Recovery rates ranged from 89.2% to 105.8 %, with a relative standard deviation between 1.9% to 6.5 %, depending on the analyte and its concentration. Linearity of calibration was checked by the test of linearity according to Mandel (level of significance p<0.05) and by the coefficient of determination (R2 � 0.9990). All calibration models fulfilled these criteria. Subsequently, the � -dicarbonyl profiles of 14 commercial HFCS samples were analyzed. 3-DG was identified as the major degradation product with concentrations up to 730 � g/mL, followed by glucosone (32- 402 � g/mL), 3-DGal (10-61 � g/mL), 1-DG (not detectable-26 � g/mL), 3,4-DGE (2-14 � g/mL), and MGO (1-11 � g/mL). Total � -dicarbonyl levels ranged from 293 � g/mL to 1,130 � g/mL. Significant differences in � -dicarbonyl load between samples of various manufacturers were detected, indicating that the production process influenced the formation of � -dicarbonyls in HFCS matrix. Since the above mentioned experiments showed a considerable � -dicarbonyl load in HFCS, sugar-sweetened carbonated soft drinks, which represent typical HFCS or sucrose-containing consumer products, were tested for reactive degradation products in the second part of this work. Carbonated soft drinks contain HFCS or sucrose or both sweeteners, depending on the region where these products are distributed. Particularly in the USA, carbonated soft drinks are sweetened with HFCS. In the European Union, however, production and importing of HFCS are limited due to an administrative order. Consequently, carbonated soft drinks, which are available in the European Union, mostly contain sucrose. To few products a combination of HFCS and sucrose is added. In this study 25 carbonated soft drink samples were analyzed in all, 14 samples solely contained HFCS, 5 samples contained both sweetener, and 11 samples just sucrose. Identification of the � -dicarbonyls was carried out after conversion to the quinoxalines with o-phenylenediamine by UHPLC-DAD-MS/MS as described above. Thus, 3-DG, glucosone, 3-DGal, 1-DG, (E)-3,4-DGE, (Z)-3,4-DGE, MGO, and glyoxal could be identified in carbonated soft drinks. Since several ingredients of soft drinks interfered with the chromatographic separation, a solid phase extraction method was developed to remove all interfering compounds efficiently. In the following, the method was fully validated (recovery rates 85.6-103.1 %; relative standard deviation 0.8-3.6 %; linearity of calibration according to Mandel p<0.05; R2 � 0.9991) and all identified � -dicarbonyls were quantified with the exception of glyoxal. During the derivatization process de novo formation of glyoxal occurred, so that it had to be excluded from the quantification. Total � -dicarbonyl concentrations in commercially available carbonated soft drinks ranged from 0.3-116 � g/mL, with the concentration significantly higher in products sweetened with HFCS compared to samples that contained HFCS and sucrose, or sucrose alone. This means that the total amount of � -dicarbonyls depends on the applied sweetener. Similar to HFCS, the predominant degradation product was 3-DG (� 87 � g/mL), whereas the remaining � -dicarbonyls were detected in lower concentrations (glucosone: � 21 � g/mL; 3-DGal: � 8 � g/mL; 1-DG: � 3 � g/mL; 3,4-DGE: � 0.9 � g/mL; MGO: � 0.6 � g/mL). The final part of this thesis was focused on reactive degradation products in peritoneal dialysis fluids, which contained polyglucose as an osmotic agent. Peritoneal dialysis (PD) is a gentle process for removing metabolites of toxicological concern and excess fluid from the metabolism of patients suffering from renal failure. A highly osmotic solution, mostly containing glucose or polyglucose as well as buffers and electrolytes, is applied to the patient’s abdominal cavity and remains there for a defined time. Diffusion and osmosis drive compounds, which are obligatory excreted by urine, and excessive water through the peritoneum that acts as a semi-permeable membrane. Application of PD, however, is limited, since the peritoneal membrane loses its filtration capacity due to the bioincompatible PD fluids. It is well-established that degradation products with � -dicarbonyl structure, which are formed during heat sterilization of these fluids, impair long-term application due to fibrosis or apoptosis in human mesothelial cells, as well as due to accumulation of so-called advanced glycation end products (AGEs) in the peritoneal cavity. Glucose-based PD fluids have already been extensively tested for reactive degradation products. Polyglucose containing fluids, however, were hardly investigated. For this reason polysaccharide-based PD fluids were analyzed by trapping GDPs with o-phenylenediamine to form stable derivatives. Subsequently, UHPLC-DAD-MS/MS measurements were performed. To achieve chromatographic baseline separation of all derivatives, two different chromatographic methods were developed. Based on these methods, UV/Vis spectra, mass spectra, and product ion spectra could be unequivocally assigned to the signals. Since four UV/Vis spectra were characteristic for quinoxalines, it is most likely, that the precursor molecules had been � -dicarbonyl compounds. Two more degradation products were identified to have different chromophores and subsequently non-� -dicarbonyl precursors. High-resolution mass spectrometry analysis led to elemental formulas of the derivatives and hence to putative chemical structures. To confirm these structures, the molecules were synthesized and analyzed by UHPLC-DAD-MS/MS, nuclear magnetic resonance spectroscopy, and high-resolution mass spectrometry. Comparison of the chromatographic and spectroscopic properties of the reference compounds and the analytes allowed unambiguous peak identification. Thus, the � -dicarbonyls 3-DG, 3-DGal, 4-deoxyglucosone (4-DG,) and 3,4-dideoxypentosone (3,4-DDPS) were identified in polyglucose-containing PD fluids, of which the latter two were analyzed for the first time in these PD fluids. Additionally, 5-HMF, a well-known degradation product of glucose-based PD fluids, were detected in polyglucose-based fluids. For the first time, it has been shown, that 5-HMF reacts with o-phenylenediamine to form (5-(1H-benzo[d]imidazol-2- yl)furan-2-yl)methanol. Moreover, by reacting the samples with o-phenylenediamine, a hitherto unknown degradation product yielded 1,4-bis (1H-benzo[d]imidazol-2-yl)3,4-dihydroxybutan-1-one, which occurred in heat as well as in filter sterilized PD fluids. It can be concluded, that contamination of PD fluids with reactive compounds can also originate from raw material. Quantification of 5-HMF, 3-DG, 3-DGal, and 4-DG was carried out by UHPLC-DAD analysis. 3,4-DDPS was analyzed by UHPLC-MS/MS using standard addition. For reliable quantification, both chromatographic methods were validated. Recovery rates ranged from 98.4% to 103.0% depending on the analyte and concentration level with relative standard deviations � 3.5 %. Linearity of all calibration models was also given (R2 � 0.9997). These methods were then applied to the analysis of degradation products in commercial polyglucose containing PD fluids. The major degradation product in all samples was 4-DG (14-20 � M), followed by 3-DGal (15-16 � M), 3-DG (6-7 � M), 3,4-DDPS (0.2-0.3 � M), and 5-HMF (0.2-0.3 � M). The results of this thesis show that reactive � -dicarbonyl compounds are present in considerable amounts in food like HFCS and carbonated soft drinks, as well as in polyglucosebased PD fluids. The newly developed analytical methods achieve product identification on the one hand and reliable quantification on the other hand. Thus, these methods can be very helpful in further studies. This work provides detailed knowledge of structures and concentration levels of GDPs in food and medicinal products. With this knowledge, biological activity of the different GDPs can be now investigated as well as physiological effects of resorbed � -dicarbonyls. Moreover, this work points out, that GDPs are present in various matrices and thus can be absorbed through different ways. Further studies should also monitor the pathways of GDPs to the human metabolism and the subsequent implications. For this purpose, the presented work is a valuable basis, because GDP structures and concentration levels were investigated in food and medicinal products successfully.

Abstract

Kohlenhydrate gehören zu den Grundstoffen der menschlichen Ernährung und nehmen als Energieträger eine wichtige Stellung im Bereich der Nahrungsmittel und Arzneimittel ein. Da besonders Mono- und Disaccharide süß schmeckende Eigenschaften besitzen, tragen sie erheblich zum Genusswert eines Lebensmittels bei. Glucose-Fructose-Sirup (HFCS) ist ein weit verbreitetes Süßungsmittel, das überwiegend aus den Monomeren Glucose und Fructose besteht. Da HFCS aus preisgünstiger Maisstärke gewonnen werden kann, flüssig und unter sauren Bedingungen stabil ist, hat er sich zu einer interessanten Alternative zu der üblicherweise eingesetzten Saccharose entwickelt. Während des Herstellungsprozesses wird HFCS auf Grund technologischer Erfordernisse einer thermischen Behandlung ausgesetzt. Infolgedessen kommt es jedoch zu chemischen Abbaureaktionen von Glucose und Fructose, in deren Verlauf reaktive � -Dicarbonylverbindungen gebildet werden. Auf Grund ihrer hohen Reaktivität führen diese Zuckerabbauprodukte (GDPs) nach Aufnahme zu Protein- und DNS-Modifikationen, wodurch die funktionellen Eigenschaften dieser Biomoleküle beeinträchtigt werden. Ferner können � -Dicarbonyle Signaltransduktionswege stören und auf Zellen zytotoxisch wirken. In Tierstudien mit Ratten zeigen diese Strukturen mutagene sowie kanzerogene Eigenschaften. Es fehlen bisher umfassende Studien, die das gesamte Profil der Hauptabbauprodukte mit � -Dicarbonylstruktur in HFCS und weiteren Lebensmitteln untersuchen. Erst auf Basis solcher Studien ist es dann möglich, weiterführende Untersuchungen hinsichtlich der Reaktivität der GDPs durchzuführen und Auswirkungen dieser Verbindungen auf Biomoleküle in vitro sowie in vivo zu untersuchen. Daher war es Ziel des ersten Teils dieser Dissertation eine Profilanalyse reaktiver GDPs in HFCS durchzuführen. Hierbei wurden � -Dicarbonyle selektiv mit o-Phenylendiamin (OPD) zu ihren entsprechenden Chinoxalinderivaten umgesetzt. Anschließend erfolgte die Analyse der Chinoxaline durch eine speziell dafür entwickelte Ultrahochleistungsflüssigchromatographie mit kombinierter Diodenarray-/tandemmassenspektrometrischer Detektion (UHPLC-DADMS/MS). Anhand charakteristischer UV/Vis-Spektren war es möglich Signale, die durch Chinoxaline hervorgerufen wurden, zu identifizieren. Folglich besaßen diese Verbindungen vor der Derivatisierung mit OPD eine � -Dicarbonylstruktur. Durch massenspektrometrische Untersuchungen wurden das Molekulargewicht sowie die Produktionenspektren der Zielmoleküle analysiert. Der Vergleich der chromatographischen und spektroskopischen Eigenschaften der Analyten mit den Charakteristika unabhängig synthetisierter Referenzsubstanzen, erlaubte die Anwesenheit folgender � -Dicarbonylverbindungen in HFCS Proben zweifelsfrei zu belegen: 3-Desoxy-D-erythro-hexos-2-ulose (3-Desoxyglucoson, 3-DG), D-lyxo-Hexos-2-ulose (Glucoson), 3-Desoxy-D-threo-hexos-2-ulose (3-Desoxygalactoson, 3-DGal), 1-Desoxy-D-erythro-hexos-2,3-ulose (1-Desoxyglucoson, 1-DG), 3,4-Didesoxyglucoson-3-en (3,4-DGE), Methylglyoxal (MGO) und Glyoxal. Im Folgenden wurden die Gehalte der einzelnen GDPs in 14 verschiedenen HFCS-Proben bestimmt. Hierfür wurde zunächst eine effiziente Derivatisierungsmethode entwickelt, die eine vollständige Umsetzung aller � -Dicarbonyle zu ihren Chinoxalinderivaten gewährleistete. Die Präsenz von Diethylentriaminpentaessigsäure während des Derivatisierungsprozesses stellte sicher, dass die Analyten nicht de novo gebildet wurden. Eine Ausnahme dabei war Glyoxal, dessen de novo Bildung von der Zuckerkonzentration der Matrix abhing und deshalb nicht quantifiziert werden konnte. Anschließend erfolgte eine umfangreiche Validierung der Methode, um eine verlässliche Quantifizierung von 3-DG, Glucoson, 3-DGal, 1-DG, 3,4-DGE und MGO gewährleisten zu können. Abhängig von der � -Dicarbonylstruktur und dessen Konzentration betrugen die Wiederfindungsraten 89,2% bis 105,8% mit Variationskoeffizienten von 1,9% bis 6,5 %. Die Qualität der linearen Kalibriermodelle wurde überprüft, indem sowohl das Bestimmtheitsmaß (R2) als auch der Linearitätstest nach Mandel durchgeführt wurde. Alle Regressionsmodelle erfüllten den Test auf Linearität mit einem Signifikanzniveau von p<0,05 und wiesen ein R2 � 0,9990 auf. Schließlich wurden die � -Dicarbonylprofile der HFCS-Proben analysiert. 3-DG wurde dabei als das Hauptabbauprodukt mit einer Konzentration von bis zu 730 � g/mL in HFCS identifiziert. In absteigenden Konzentrationen konnten Glucoson (32-402 � g/mL), 3-DGal (10-61 � g/mL), 1-DG (nicht detektierbar-26 � g/mL), 3,4-DGE (2-14 � g/mL) und MGO (1-11 � g/mL) detektiert werden. Die Gesamtkonzentration von � -Dicarbonylverbindungen in den einzelnen Sirupen schwankte zwischen 293 und 1130 � g/mL. Außerdem wurden signifikante Unterschiede zwischen den Gesamtgehalten von Proben unterschiedlicher Hersteller festgestellt. Diese Tatsache ließ vermuten, dass der Herstellungsprozess einen großen Einfluss auf die Gesamtbelastung der HFCS-Proben mit � -Dicarbonylen ausübte. Da im ersten Teil der vorliegenden Arbeit eine hohe Belastung von HFCS mit � -Dicarbonylverbindungen festgestellt wurde, wurde im zweiten Abschnitt HFCS-haltige Lebensmittel auf die Kontamination mit GDPs untersucht. Hierfür wurden kohlensäurehaltige Erfrischungsgetränke (KEG) eingesetzt, die weltweit eine wichtige Rolle in der Ernährung vieler Menschen spielen. Meist sind KEG mit kalorischen Süßungsmitteln wie HFCS oder Saccharose versetzt, wenngleich es regionale Unterschiede gibt. Während in den Vereinigten Staaten von Amerika kalorische KEG nahezu vollständig mit HFCS gesüßt sind, ist die Verwendung des Sirups in der Europäischen Union auf Grund von limitierter Produktion und Einfuhr eingeschränkt. Daher enthalten KEG entweder eine Mischung aus HFCS und Saccharose, meist sind diese jedoch nur mit Saccharose gesüßt. Im Rahmen dieser Studie wurden insgesamt 25 KEG auf die Belastung mit � -Dicarbonylen untersucht. Dabei enthielten 14 Proben ausschließlich HFCS, fünf Proben beide Süßungsmittel und elf KEG nur Saccharose. Die Identifizierung der GDPs beruhte auf der Analyse der entsprechenden Chinoxalinderivate, die durch Vorsäulenderivatisierung mit OPD generiert wurden. Schließlich wurden mittels UHPLC-DAD-MS/MS die chromatographischen sowie spektroskopischen Eigenschaften der Analyten mit den Charakteristika von Referenzsubstanzen verglichen. Auf diese Weise wurden 3-DG, Glucoson, 3-DGal, 1-DG, 3,4-DGE, MGO und Glyoxal in den KEG Proben zweifelsfrei identifiziert. Da weitere Inhaltsstoffe der KEG mit der chromatographischen Trennung der Chinoxalinderivate interferierten, wurde eine auf Festphasenextraktion basierende Methode entwickelt, die eine effiziente Abtrennung aller störenden Matrixbestandteile erlaubte. Im Anschluss daran wurde die Methode zur Profilanalyse der GDPs in KEG einer umfangreichen Validierung unterzogen, um die Gehalte der einzelnen Analyten in allen Proben präzise und richtig bestimmen zu können. Glyoxal wurde auch hier auf Grund einer deutlichen de novo Bildung von der Quantifizierung ausgeschlossen. Die Wiederfindungsraten der � -Dicarbonyle reichten in Abhängigkeit des Analyten und dessen Konzentration von 85,6% bis 103,1 %, mit Variationskoeffizienten zwischen 0,8% und 3,6 %. Die Kalibriermodelle wurden durch das Bestimmtheitsmaß (R2 � 0,9991) und den Linearitätstest nach Mandel, den alle Modelle erfüllten (p<0,5), charakterisiert. Die Gesamtgehalte der � -Dicarbonyle in den kommerziell erhältlichen KEG erreichten Werte zwischen 0,3 und 116 � g/mL, mit 3-DG (� 87 � g/mL) als Hauptabbauprodukt, gefolgt von Glucoson (� 21 � g/mL), 3-DGal (� 8 � g/mL), 1-DG (� 3 � g/mL), 3,4-DGE (� 0,9 � g/mL) und MGO (� 0,6 � g/mL). Zusätzlich konnte festgestellt werden, dass KEG, die HFCS enthielten, signifikant höhere Gesamtkonzentrationen enthielten als Proben, die mit einer Kombination aus HFCS und Saccharose oder ausschließlich mit Saccharose gesüßt waren. Dies ließ darauf schließen, dass die Verwendung von HFCS zu einer signifikant höheren Kontamination der KEG mit GDPs führte. Im dritten Teil der Dissertation lag der Fokus auf polysaccharidbasierten Peritonealdialyselösungen (PD-Lösungen). Die Peritonealdialyse (PD) ist ein Blutreinigungsverfahren, das alternativ zur Hämodialyse eingesetzt werden kann. Dabei wird dem Patienten eine osmotisch wirksame Lösung, die PD-Lösung, für eine definierte Verweilzeit in die Bauchhöhle gegeben. Als osmotisch wirksames Agens dient meist Glucose oder Polyglucose. Während der Dialysezeit wird ein osmotischer Druckgradient zwischen dem Bauchfell und den dort verlaufenden Kapillaren aufgebaut, wodurch dem Metabolismus harnpflichtige Stoffe und überschüssiges Wasser entzogen werden. Das Bauchfell (Peritoneum) fungiert dabei als semi-permeable Membran. Diese Behandlungsmethode ist jedoch zeitlich begrenzt, da das Bauchfell mit zunehmender PD-Applikation seine Filtrationseigenschaften verliert. Es ist bereits fundiert beschrieben, dass GDPs, die während der Hitzesterilisation der PD-Lösungen aus dem osmotischen Agens entstehen, erheblich zur Bioinkompatibilität der PD-Lösungen beitragen. Gründe hierfür liegen im Auslösen von fibrotischen sowie zytotoxischen Effekten in humanen peritonealen Mesothelzellen und der Akkumulation von sogenannten „advanced glycation end products“ (AGEs) im Bauchraum. Glucosehaltige PD-Lösungen wurden im Hinblick auf GDPs bereits umfangreichen Studien unterzogen. Es waren bisher jedoch kaum Daten über den Abbau von Polyglucose in PD-Lösungen oder polysaccharidspezifischen GDPs in solchen PD-Lösungen bekannt. Aus diesem Grund wurden polyglucosehaltige PD-Lösungen einer systematischen Profilanalyse von GDPs unterzogen. Hierfür wurden die Abbauprodukte mit OPD umgesetzt und die entstandenen Derivate mittels UHPLC-DAD-MS/MS analysiert. Um eine effiziente Trennung der derivatisierten GDPs zu erreichen, wurden zwei verschiedene UHPLC-DAD-MS/MS-Methoden entwickelt. Diese erlaubten eine sichere Zuordnung der UV/Vis-Spektren, Molekülmassen und Produktionenspektren zu den jeweiligen Signalen. Anhand der UV/Vis-Spektren konnten vier verschiedene Chinoxaline sowie zwei weitere Strukturen mit unbekannten Chromophoren und damit unbekannten Präkursoren identifiziert werden. Mittels hochauflösender Massenspektrometrie wurden die Summenformeln der Derivate ermittelt, von denen sich Strukturformeln ableiten ließen. Zur Evaluation dieser Strukturvorschläge erfolgte die Darstellung der Verbindungen, die durch UHPLC-DAD-MS/MS, NMR-Experimente und hochauflösender Massenspektrometrie charakterisiert wurden. Der Vergleich der chromatographischen sowie spektroskopischen Eigenschaften der Referenzsubstanzen und der Analyten ließ den zweifelsfreien Nachweis folgender � -Dicarbonylverbindungen zu: 3-DG, 3-DGal sowie 4-Desoxyglucoson (4-DG) und 3,4-Didesoxypentoson (3,4-DDPS). 4-DG und 3,4-DDPS wurden dabei zum ersten Mal in PD-Lösungen nachgewiesen. Ferner konnte auch 5-Hydroxymethylfurfural (5-HMF), ein bereits für glucosebasierte PD-Lösungen bekanntes GDP, in den untersuchten Lösungen detektiert werden. Dies erfolgte zum ersten Mal über ein Reaktionsprodukt aus OPD und 5-HMF, dem (5-(1H-Benzo[d]imidazol-2-yl)furan-2-yl)methanol. Ein weiteres Reaktionsprodukt aus OPD und einem bislang unbekannten GDP wurde als 1,4-bis (1H-Benzo[d]imidazol-2-yl)3,4-dihydroxybutan-1-on identifiziert. Dabei handelte es sich jedoch nicht um ein GDP, dessen Bildung durch Hitzeeinwirkung induziert wurde, sondern um eine bereits im Rohstoff vorhandene Kontamination. Die Quantifizierung der GDPs erfolgte für 5-HMF, 3-DG, 3-DGal und 4-DG durch Analyse der Derivate mittels UHPLC-DAD, das Chinoxalinderivat von 3,4-DDPS wurde mittels UHPLC-MS/MS erfasst. Die beiden entwickelten chromatographischen Methoden wurden vor der Quantifizierung der Analyten umfangreich validiert, wobei 3,4-DDPS über das Standardadditionsverfahren quantifiziert wurde. Die Wiederfindungsraten betrugen in Abhängigkeit der Analyten und deren Konzentration 98,4% bis 103,0 %, mit Variationskoeffizienten � 3,5 %. Die Linearität aller Regressionsmodelle war ebenfalls gegeben (R2 � 0,9997). Im Folgenden fanden diese Methoden Anwendung mit dem Ziel, die Gehalte der GDPs in kommerziell erhältlichen polysaccharidbasierten PD-Lösungen zu bestimmen. 4-DG konnte mit einer Konzentration von 14-20 � M als Hauptabbauprodukt identifiziert werden. 3-DGal (15-16 � M), 3-DG (6-7 � M), 3,4-DDPS (0,2-0,3 � M) und 5-HMF (0,2-0,3 � M) wurden in geringeren Konzentrationen nachgewiesen. Die Ergebnisse dieser Arbeit belegen, dass reaktive � -Dicarbonylverbindungen sowohl in Lebensmitteln, wie HFCS und KEG, als auch in Arzneimitteln, wie polysaccharidbasierten PD-Lösungen, in nennenswerten Konzentrationen vorkommen. Die entwickelten analytischen Methoden ermöglichen einerseits die Identifizierung bisher unbekannter Verbindungen und andererseits auch deren verlässliche Quantifizierung. Diese Daten sind nun Ausgangspunkt für weiterführende Studien, die die Bioaktivität der unterschiedlichen GDPs in ihren vorhandenen Konzentrationen untersuchen. Außerdem zeigt diese Arbeit auf, dass � -Dicarbonylverbindungen in unterschiedlichen Matrices auftreten und daher unterschiedliche Eintragswege der GDPs in den menschlichen Metabolismus existieren. Vor diesem Hintergrund, sollten Studien angestrebt werden, die mögliche physiologische Effekte der � -Dicarbonyle in Abhängigkeit der Aufnahmewege untersuchen. Auf Grund der Kenntnis, welche GDPs in welchen Konzentrationen auftreten, bildet die vorliegende Arbeit für weiterführende Studien eine wertvolle Grundlage.

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