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Quantifizierung von Saponinen in Oberflächen- und Abwasserproben mittels LC-MS/MS

deren Einfluss auf die Schaumbildung und toxikologische Bedeutung

Michaela Theresa Lucia Kreuml

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Dr.-Studium der Naturwissenschaften (Lebenswiss.) (Dissertationsgebiet: Ernährungswissenschaften)

Betreuer*in

Karl-Heinz Wagner

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DOI

10.25365/thesis.36171

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30091.45978.523169-8

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Schaum wird immer wieder auf unterschiedlichen Gewässern in ganz Österreich beobachtet. Die Ursachen für eine Schaumbildung können sehr vielfältig sein und viele bekannte und unbekannte Faktoren beeinflussen diese. Saponine sind nichtflüchtige oberflächenaktive Substanzen die aufgrund ihres amphiphilen Charakters für das Seifverhalten bzw. die Schaumbildung in wässrigen Lösungen verantwortlich sind. Als in Pflanzen natürlich vorkommende Glykoside zählen sie zu den sekundären Pflanzenstoffen und einige Verbindungen dieser Substanzgruppe wirken toxisch. Zur Erfassung ausgewählter Saponine in Oberflächengewässern und vereinzelt auch in Abwässern, wurde im Rahmen dieser Dissertation eine analytische Labormethode zur quantitativen Bestimmung von Saponinen mittels Flüssigkeitschromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS) entwickelt. Zusätzlich wurde, aufgrund der zu erwartenden niedrigen Saponinkonzentrationen, als Probenvorbereitung zur Reinigung der Proben und Aufkonzentrierung der Analyten für Oberflächengewässer die Festphasen-Extraktion und für die weitaus höher belasteten verunreinigten Abwasserproben die Flüssig-Flüssig-Extraktion etabliert. Um die entwickelte LC-MS/MS-Spurenanalytik an Realproben auf ihre Funktionalität zu testen, wurden 31 Immissions- und 3 Emissionsmessstellen über einen Zeitraum von einem Jahr beprobt und die 446 Oberflächengewässer- und 35 Abwasserproben aufgearbeitet und analysiert. Da Saponine oberflächenaktive Substanzen sind und stabile Schäume hervorrufen, wurden diese Proben ebenfalls mit dem in Zusammenarbeit mit der TU Wien entwickelten Schäumungstest, auf deren Schäumbarkeit untersucht. Danach wurde auf einen Zusammenhang zwischen dem Auftreten der Saponine in den Proben und dem Auftreten von Schäumen geprüft. Da viele Saponine toxisch wirken, wurde das mutagene beziehungsweise oxidative Potential der ausgewählten Saponine in einem Bakterienrückmutationstest, dem Ames Test getestet. Dazu wurden die in den in Oberflächengewässern mittels LC-MS/MS detektierten Saponinkonzentrationen verwendet und ein Vielfaches davon, um auch eine Aussage bezüglich deren toxikologischen Bedeutung zu machen. Hierfür wurden die Salmonella typhimurium Stämme TA 98 und TA 102 mit und ohne metabolischer Aktivierung verwendet.

Abstract

(Englisch)

Saponins are a structurally diverse class of natural glycosides and widely distributed in the plant kingdom. They are generally known as non-volatile, surface-active compounds and belong to the group of phytochemicals. The combination of non-polar aglycones coupled with one or more monosaccharide moieties (glycone) explains their soap-like behaviour in aqueous solutions. Saponins possess a wide range of physicochemical or biological properties including cytotoxic activity. The aim of the present study was to develop a method to quantify Saponins in water samples, using liquid chromatography coupled with tandem-mass spectrometry (LC-MS/MS). Due to the very low expected concentrations, the sample preparation had to accumulate and clean the waters ahead of analysis. For surface waters the solid phase extraction was the method of choice and the higher polluted wastewaters were prepared with liquid-liquid extraction. 31 immission and 3 emission monitoring sites were sampled over a period of one year (March 2011 to Mai 2012) and measured with the established LC-MS/MS method, to verify its applicability. In addition a test concerning the foaming properties of surface waters was generated in cooperation with the University of Technology Vienna and all surface water and wastewater samples were analysed with this foam ability test. Afterwards the results were compared. Saponins are potentially toxic and therefore the mutagenic and oxidative potential of selected Saponins were evaluated with the Ames Salmonella/microsome mutagenicity assay. The Ames test is a short-term bacterial reverse mutation assay conceived to detect a wide range of chemical compounds that can produce genetic damage that leads to gene mutations. In the present study the Salmonella strains TA 98 and TA 102 with and without metabolic activation (rat liver homogenate) was used.

Autor*innen

Michaela Theresa Lucia Kreuml

Haupttitel (Deutsch)

Quantifizierung von Saponinen in Oberflächen- und Abwasserproben mittels LC-MS/MS

Hauptuntertitel (Deutsch)

deren Einfluss auf die Schaumbildung und toxikologische Bedeutung

Paralleltitel (Englisch)

Quantitation of saponins in surface and waste water samples by LC-MS/MS - whose influence on foam formation and toxicological evaluation

Publikationsjahr

2014

Umfangsangabe

XXI, 260 S. : Ill., graf. Darst.

Sprache

Deutsch

Beurteiler*innen

Maria Fürhacker ,

Walter Giger

Klassifikationen

30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines ,

30 Naturwissenschaften allgemein > 30.03 Methoden und Techniken in den Naturwissenschaften

AC Nummer

AC12216553

Utheses ID

32056

Studienkennzahl

UA | 791 | 474 | |

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