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Hordatines are a characteristic class of secondary metabolites found in barley which have
been reported to be present in barley malt, beer and, recently, brewer ́s spent grain (BSG). However,
little is known about their biological activities such as antioxidative effects in beer or antifungal
activity as their main task within the plants. We conducted an in vitro investigation of the activity
of hordatines isolated from BSG towards enzymes of glucose metabolism. Hordatine-rich fractions
from BSG were prepared by solid-liquid extraction (SLE) with 60% acetone followed by purification
and fractionation. The fractions were characterised and investigated for their in vitro inhibitory
potential on α-glucosidase and glycogen phosphorylase α (GPα). Both enzymes are relevant within
the human glucose metabolism regarding the digestion of carbohydrates as well as the liberation of
glucose from the liver. In total, 10 hordatine-rich fractions varying in the composition of different
hordatines were separated and analysed by mass spectrometry. Hordatine A, B and C, as well as
hydroxylated aglycons and many glycosides, were detected in the fractions. The total hordatine
content was analysed by HPLC-DAD using a semi-quantitative approach and ranged from 60.7 ± 3.1
to 259.6 ± 6.1 μg p-coumaric acid equivalents/mg fraction. Regarding the biological activity of
fractions, no inhibitory effect on GPα was observed, whereas an inhibitory effect on α-glucosidase
was detected (IC50 values: 77.5 ± 6.5–194.1 ± 2.6 μg/mL). Overall, the results confirmed that
hordatines are present in BSG in relatively high amounts and provided evidence that they are potent
inhibitors of α-glucosidase. Further research is needed to confirm these results and identify the active
hordatine structure.
Natürliche Inhaltstoffe von Lebensmitteln können ein gentoxisches Potential haben. Ein Beispiel
dafür sind Phenylpropanoiden, welche als sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe in einer Vielzahl von
Gewürz- und Kräuterpflanzen vorkommen. Zu den prominenten Vertretern dieser Stoffe gehören
Estragol und Methyleugenol. Beide allylische Verbindungen wirken hepatokanzerogen im
Tierversuch, wobei als ultimales Kanzerogen die Bildung eines Carbeniumions infolge einer
spontanen Abspaltung eines Sulfatrestes nach Hydroxylierung und anschließender Sulfonierung
der Seitenkette postuliert wird. Dieses Carbeniumion ist in der Lage mit Nukleophilen wie Proteinen
und DNA Addukte zu bilden. α‐ und β‐Asaron nehmen im Gesamtkontext der Phenylpropene eine
Sonderstellung ein, denn im Gegensatz zu anderen 1‑propenylischen Phenylpropenen wie Anethol,
Methylisoeugenol und Isosafrol sind sie wie die allylischen Verbindungen Estragol und
Methyleugenol kanzerogen im Tierversuch.
Zu Beginn der vorliegenden Promotionsarbeit war der Metabolismus von α‐ und β‑Asaron
weitestgehend unbekannt. Aus früheren Studien leitete sich die Hypothese ab, dass die beiden
1‑propenylischen Asarone, nicht wie die allylischen Vertreter über Hydroxylierung und
anschließender Sulfonierung metabolisiert und somit aktiviert werden, sondern eine Epoxidierung
der Seitenkette zu reaktiven Metaboliten führen könnte. Nachdem das Metabolitenspektrum von
α‐ und β‐Asaron aufgeklärt wurde und die Epoxide als verantwortlich für das mutagene Potential
der Verbindungen im Ames-Fluktuationstest identifiziert werden konnten, sollte die Frage der
DNA-Adduktbildung in primären Rattenhepatozyten beantwortet werden. Hierfür wurde die
Reaktivität der Asaronepoxide gegenüber 2′-Desoxynukleosiden untersucht und die gebildeten
Addukte charakterisiert. In einer in-vitro-Studie konnte mit Hilfe einer sensitiven UHPLC-MS/MSMethode
ein konzentrationsabhängiger Zusammenhang zu den gebildeten DNA-Addukten
festgestellt werden. Weiter wurden in Untersuchungen zur Zeitabhängigkeit Hinweise auf Reparatur
der gebildeten Addukte gefunden.
We have investigated urine samples after coffee consumption using targeted and untargeted
approaches to identify furan and 2-methylfuran metabolites in urine samples by UPLC-qToF.
The aim was to establish a fast, robust, and time-saving method involving ultra-performance
liquid chromatography-quantitative time-of-flight tandem mass spectrometry (UPLC-qToF-MS/MS).
The developed method detected previously reported metabolites, such as Lys-BDA, and others that
had not been previously identified, or only detected in animal or in vitro studies. The developed
UPLC-qToF method detected previously reported metabolites, such as lysine-cis-2-butene-1,4-dial
(Lys-BDA) adducts, and others that had not been previously identified, or only detected in animal
and in vitro studies. In sum, the UPLC-qToF approach provides additional information that may be
valuable in future human or animal intervention studies.