GERSTEL Aktuell Nr. 42 - Gerstel GmbH & Co.KG
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Metabolit-Profiling I<br />
Spargelzeit<br />
Bereits wenige Minuten nach dem Verzehr wird der Konsument auf<br />
olfaktorische Weise daran erinnert, dass er Spargel gegessen hat.<br />
Applikationsexperten von LECO sind den Ursachen des spargeltypischen<br />
Uringeruchs nachgegangen: mittels <strong>GERSTEL</strong>-Twister (SBSE), ein- und<br />
zweidimensionaler Gaschromatographie (GCxGC) sowie unter<br />
Einsatz eines Flugzeitmassenspektrometers<br />
(Time-Of-Flight Mass Spectrometer, TOFMS).<br />
Es dauert nur zehn bis 15 Minuten, bis<br />
der Verzehr ruchbar wird. Auch der<br />
Nachbar am Urinal merkt sofort mit seiner<br />
Nase: Die Spargelsaison hat begonnen.<br />
Nach einigem Rätselraten sind<br />
sich Wissenschaftler heute über den für<br />
Spargel typischen Uringeruch einig. Er<br />
lässt sich, wie Experimente zeigen, auf<br />
die im Spargel enthaltene Asparagusinsäure<br />
zurückführen, die im Organismus<br />
zu geruchsintensiven Schwefelverbindungen<br />
verstoffwechselt wird: zunächst<br />
zu S-Methylthioester, dann weiter zu<br />
Methanthiol, Dimethylsulfid, Dimethyldisulfid,<br />
Dimethylsulfon und schließlich<br />
zu Dimethylsulfoxid. Bei Testpersonen,<br />
die zwar keinen Spargel, dafür aber Asparagusinsäuren<br />
zu sich nahmen, stellte sich<br />
innerhalb kürzester Zeit genau der für<br />
Spargel typische Uringeruch ein.<br />
Zur Aufklärung des Sachverhalts<br />
bedurfte es einer Analyse des Stoffwechsels<br />
und der resultierenden Metaboliten:<br />
Überlagerung der mit der eindimensionalen GC<br />
aufgezeichneten Signale der infrage kommenden<br />
Metaboliten der Asparagusinsäure im Urin vor<br />
dem Spargelverzehr (blau) und danach (rot): Aceton<br />
(A), Essigsäureethylester (B), 4-Heptanon (C),<br />
5-Methyl-2-(1-methylethyl)-cyclohexanon (D) und<br />
1-(1,5-Dimethyl-4-hexenyl)-4-methylbenzol.<br />
„Traditionell werden die Proben (hier<br />
Urin) für die Dauer von rund 48 Stunden<br />
unter Einfluss von Wärme flüssig extrahiert,<br />
woraufhin man die Extrakte gasoder<br />
flüssigchromatographisch (GC/LC)<br />
auftrennt und die Analyten massenselektiv<br />
(MS) bestimmt“, schreibt Pete Stevens<br />
von LECO. Während sich die GC/MS<br />
beziehungsweise LC/MS vergleichsweise<br />
unkompliziert gestaltet, handelt es sich<br />
bei der Flüssigextraktion um ein sehr aufwändiges<br />
Prozedere, das obendrein häufig<br />
den Einsatz potenziell gesundheitsund<br />
umweltschädlicher Lösemittel erfordert.<br />
„Unser Ziel war es“, beschreibt der<br />
Applikationsexperte, „den Einsatz giftiger<br />
Lösemittel sowie die Extraktionsdauer<br />
nachhaltig zu reduzieren. Beides<br />
gelang uns mit der Stir Bar Sorptive Extraction<br />
(SBSE).“<br />
Technische Details: Durchgeführt<br />
wird die SBSE mit dem patentierten<br />
<strong>GERSTEL</strong>-Twister, einem mit Polydi-<br />
Kein Unterschied: Signal von S-Methyl-2-<br />
propenthioat, gemessen in realen Proben<br />
und verglichen mit der Spektrendatenbank.<br />
methylsiloxan (PDMS) als Sorptionsmedium<br />
ummantelten Rührstäbchen<br />
für Magnetrührer, das die Stoffwechselprodukte<br />
extrahiert, während es die<br />
Probe durchmischt. SBSE und thermische<br />
Extraktion der Twister erfolgten<br />
automatisiert unter Einsatz des GERS-<br />
TEL-MultiPurposeSamplers (MPS)<br />
und der <strong>GERSTEL</strong>-ThermalDesorptionUnit<br />
(TDU). Trennung und Analyse<br />
erfolgten mit einem LECO Pegasus 4D<br />
GCxGC-TOFMS-System. Für die einbzw.<br />
zweidimensionale GC wird ein GC<br />
6890 von Agilent Technologies zusätzlich<br />
mit einem Low-Thermal-Mass-<br />
Modul (LTM) ausgestattet, einem Säulenofen,<br />
der schnelle Heiz- und Kühlraten<br />
ermöglicht.<br />
Die eindimensionale Trennung wird<br />
auf einer unpolaren Säule (10,0 m x 0,18<br />
mm ID x 0,20 µm df Rtx-5) vorgenommen,<br />
die sich im LTM befindet<br />
und durch den GC-Ofen mit<br />
dem Injektor verbunden ist.<br />
Die Säule für die zweidimensionale<br />
Trennung, im GC-<br />
Ofen untergebracht, ist<br />
sehr kurz und von mittlerer<br />
Polarität (1,00 m x 0,10<br />
mm ID X 0,10 µm df DB-17<br />
ms). Zwischen beiden Säulen<br />
befindet sich ein LECO<br />
Dual-jet Thermal Modulator,<br />
der dazu dient, kontinuierlich<br />
das Eluat der ersten Säule zu<br />
trappen und in definierten Portionen<br />
auf die zweite Säule zu<br />
geben. Die zweidimensionale<br />
Trennung ermöglicht eine bessere<br />
Peak-Kapazität sowie eine<br />
höhere Auflösung der Signale.<br />
Breit eluierende Peaks der ersten<br />
Dimension werden im Modulator<br />
fokussiert und als scharfe<br />
Banden in der zweiten Dimension<br />
getrennt; die Peaks sind<br />
somit von schärferer Qualität<br />
und verfügen über ein besseres<br />
Signal-Rausch-Verhält-<br />
10 <strong>GERSTEL</strong> <strong>Aktuell</strong> – März 2010