Analyse wertgebender Inhaltsstoffe von Aronia melanocarpa sowie Charakterisierung und Isolierung von Proanthocyanidinen

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1 Analyse wertgebender Inhaltsstoffe von Aronia melanocarpa sowie Charakterisierung und Isolierung von Proanthocyanidinen Von der Fakultät für Lebenswissenschaften der Technischen Universität Carolo-WiJhelmina zu Braunschweig zur Erlangung des Grades einer Doktorin der Naturwissenschaften (Dro rero nato) genehmigte Dissertation von aus Tuba Esatbeyoglu Braunschweig

2 Inhaltsverzeichnis ABBILDUNGSVERZEICHNIS TABELLENVERZEICHNIS ABKÜRZUNGS- UND SYMBOLVERZEICHNIS V IX XI 1 EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG GRUNDLAGEN UND KENNTNISSTAND Sekundäre Pflanzenstoffe: Polyphenole Klassifizierung der Polyphenole Phenolsäuren: Hydroxybenzoesäure, Hydroxyzimtsäure Flavonoide Flavonole, Flavanone, Flavon und Flavanonole Flavan-3-ole (Catechine) Proanthocyanidine Anthocyanidine Biosynthese Biosynthese der Polyphenole Biosynthese der Proanthocyanidine Physiologische Wirkungen der Proanthocyanidine Gesundheitliche Wirkungen der Proanthocyanidine Bioverfügbarkeit der Procyanidine Untersuchte pflanzliche Rohstoffe Aroniabeere (Aronia melanocorpa) Herkunft, Botanik und Verwendung Inhaltsstoffe und ihre Wirkungen Weiden rinde (Solix alba L.) Kakaobohnen (Theobroma cocao L.) Haselnusssamenschalen (Corylus avellona L.) Präparative Trenntechniken High-speed countercurrent chromatography (HSCCC) Low-speed rotary countercurrent chromatography (LSRCCC) Spiral-Disk für die HSCCC Spiral-Coil LSRCCC Grundlagen zu einigen verwendeten Methoden Allgemeines zur Analytik von Proanthocyanidinen Analyse der Proanthocyanidine mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie Säurekatalysierte Degradation (Phloroglucinolyse) Semisynthese zur Darstellung dimerer Procyanidine Saure Butanolyse (Bate-Smith Assay) Bestimmung der antioxidativen Aktivität ("TEAC-Assay") Bestimmung des Gesamtpolyphenolgehaltes (Folin-Ciocalteu) Monomerindex... 39

3 " Zirku lardichroismus... ' NMR (engl. Nuclear magnetic resonance)-spektroskopie ERGEBNISSE UND DISKUSSION Analyse von Aroniabeeren, Aroniasaft und Aroniatrester Vergleich VOn Aroniasaft mit verschiedenen Buntsäften Analyse von verschiedenen Aroniasäften Antioxidative Kapazität, Gesamtpolyphenolgehalt, Monomerindex Analyse von Anthocyanen, Chlorogensäuren und Quercetin-Derivaten Analyse von Procyanidinen Untersuchung der Lagerstabilität von Aroniasäften Antioxidative Kapazität und Gesamtpolyphenolgehalt Monomerindex Polyphenolprofil Polymere Procyanidine Zusammenfassung Präparative Isolierung der Polyphenole aus Aroniatrester Isolierung und Fraktionierung der Polyphenole aus Aroniatrester mittels HSCCC Isolierung und Fraktionierung der Polyphenole aus Aroniatrester mittels LSRCCC Semisynthese zur Darstellung der acht dimeren Procyanidine Semisynthese mit Aronia melanocarpa Optimierung der Reaktionsparameter Isolierung der Produkte der Semisynthese mittels HSCCC Screening diverser Naturstoffe hinsichtlich des Vorkommens dimerer Procyanidine und der Polymerzusammensetzung Semisynthese mit Weidenrindenextrakt (Salix alba L.) Optimierung der Reaktionsparameter Isolierung der Produkte der Semisynthese mittels HSCCC Isolierung der Proanthocyanidine im Großmaßstab Isolierung der Procyanidine aus Kakaobohnen (Theobroma cacaa L) Isolierung von oligomeren Procyanidinen aus Kakaofiltrat mittels LSRCCC Isolierung von oligomeren Procyanidinen aus Kakaofiltrat mittels HSCCC Isolierung der Dimere B1 und B7 nach Semisynthese mittels Spiral-Coil LSRCCC Isolierung der Dimere B1 und B7 nach Semisynthese mittels LSRCCC Isolierung der Proanthocyanidine aus Haselnusssamenschalen Isolierung der Semisyntheseprodukte mittels HSCCC Isolierung der Dimere B1, B3, B6 und B7 nach Semisynthese mittels LSRCCC Isolierung der Dimere B2, B4, B5 und B8 nach Semisynthese mittels LSRCCC Strukturaufklärung von Proanthocyanidinen Procyanidine des B-Typs Trimere Procyanidine (P20 bis P27) Tetrameres und pentameres Procyanidin Dimere Procyanidine Dimere Prodelphinidine des B-Typs Bestimmung der absoluten Konfiguration von Proanthocyanidinen des B-Typs Dimere Prodelphinidine des A-Typs

4 111 4 ZUSAMMENFASSUNG MATERIAL UND METHODEN Proben material Kommerziell erhältliche Extrakte der Firma Breko (Bremen) Rohstoffe '"...'" Kommerziell erhältliche Fruchtsäfte Chemikalien und Lösungsmittel Geräte und Parameter Zerkleinerungsgeräte und Siebmaschine Photometer Spektropolarimeter zur Messung des Zirkulardichroismus (CD) Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) Analytische HPLC-Anlagen Präparative HPLC-Anlagen Säulen, Fließmitteisysteme und Gradienten Massenspektrometrie Kernspinresonanz (NMR) Countercurrent chromatography (CCC) High-speed countercurrent chromatography (HSCCC) Low-speed rotary countercurrent chromatography (LSRCCC) Spiral-Coil LSRCCC Präparative und analytische Methoden Herstellung der Extrakte Herstellung von Amberlite XAD 7-Extrakten Hexanfällung Fällung der Extrakte Fällung des Reaktionsgemisches der Semisynthese (LSRCCC und Spiral-Coil LSRCCC) Semisynthese zur Darstellung von Procyanidinen S Optimierung der Reaktionsbedingungen Reaktionsansatz zur Isolierung von Procyanidinen mittels CCc HSCCC-Trennung LSRCCC- und Spiral-Coil LSRCCC-Trennung Bestimmung der Verteilungskoeffizienten für die CCC Isolierung von Naturstoffen mittels präparativer HPLC Isolierung von POlyphenolen aus Aronia melanocarpa (Trester) Isolierung von Proanthocyanidinen Dünnschichtchromatographie (DC) Dünnschichtchromatographie zur Analytik von Anthocyanen Dünnschichtchromatographie zur Analytik von Proanthocyanidinen Phloroglucinolyse Herstellung der Phloroglucinol-Addukte Phloroglucinolyse zur Analyse von Naturstoffen Phloroglucinolyse zur Strukturaufklärung von Proanthocyanidinen

5 IV 5,5 Quantitative Methoden,.",.,.""""".. ",,,,,,,,,,,,,,,..,,..,,.,,...,,...,,,,...,,...,...,,,,..."".",,,,,,,...,,..,,.,, ,1 Quantifizierung mittels HPlC """"..""... ".."".."""... "...',...""... "...,..."""...,,... " ,5.1,1 Polyphenolanalytik..",...",...",.. ",.,..",...".,."",...,.".,.",..."".,."...",.,...",... ""..."",...,."" ,1.2 Niedermolekulare Procyanidine...""..",..."... "... "...,,,...,,..,...,,...,...,,,, ,5,1.3 Höhermolekulare Procyanidine...""...""..."..."...,...,, Bestimmung des Gesamtpolyphenolgehaltes nach Folin-Ciocalteu Bestimmung der antioxidativen Aktivität mittels TEAC-Assay...,205 5,5.4 Monomerindex...,...",.,.,.,..."..,.,..."...",..."...,..."...".,...,... ",...,.,.,...,...""...".,...,..,.,, ,5 Saure Butanolyse (Bate-Smith Assay)...,...,...,...,.., Amygdalin-Bestimmung..."..,...,..."...,..."... "..., ,6 Untersuchung der Lagerstabilität von Aroniasäften..."..." Physikalisch-chemische Charakterisierung der isolierten Verbindungen "... " LITERATURVERZEICHNIS ANHANG Anhang A: Zusammenfassung der Ergebnisse der CCC-Trennungen Anhang B: 'H-NMR Daten der Trimere 1 bis 6 (P20 bis P25)