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Vergleichende Untersuchungen zur Toxinbildung durch Cyanobakterien unterschiedlicher Provenienz

Krüger, Thomas - Friedrich-Schiller-Universität Jena (2010)


Die Arbeit gibt zunächst einen theoretischen Überblick über die chemische Struktur, die Toxizität und das Vorkommen aller relevanten cyanobakteriellen Toxine, d.h. Microcystine, Nodularine, Cylindrospermopsine, Anatoxine, Paralytic Shellfish Poisoning-Toxine (PSP) und die neurotoxische Aminosäure ß-N-Methylamino-L-Alanin (BMAA). Außerdem werden mögliche Expositionsquellen und rechtliche Regelungen zum Schutz der Gesundheit diskutiert. Der experimentelle Teil der Arbeit umfasst zunächst Untersuchungen zum Einfluss unterschiedlicher Kultivierungsparameter (Phosphat- und Nitratgehalte sowie pH-Wert des Mediums, allelopathische Effekte, Kryopreservation) auf das Wachstum und die Toxinproduktion der Cyanobakterien Microcystis aeruginosa und Anabaena flos-aquae. Ferner wurde eine Methode auf Basis der flüssigchromatographischen Trennung und tandemmassenspektrometrischen Detektion (LC-MS/MS) der neurotoxischen Isomere BMAA und L-2,4-Diaminobuttersäure (DAB) entwickelt und mit Blick auf die wissenschaftliche Kontroverse bezüglich des Vorkommens der nichtproteinogenen Aminosäuren in Cyanobakterien angewendet.

Außerdem wurden massenspektrometrische Methoden zur eindeutigen Identifikation der chemischen Struktur desmethylierter cyanobakterieller Peptidtoxine entwickelt und angewendet. Dabei war insbesondere die Methode der stereospezifischen Bestimmung der resultierenden Aminosäuren und Ketosäuren nach Mikrowellen-unterstützter Hydrolyse besonders geeignet. Abschließend wurde eine Multikomponentenmethode zum Screening aller relevanten cyanobakteriellen Toxingruppen auf Basis der flüssigchromatographischen Trennung und massenspektrometrischen Detektion (LC-MS) optimiert. Dabei wurde die chromatographische Trennung mit und ohne Einsatz des Ionenpaarreagenzes Tridecafluorheptansäure (TDFHA) verglichen.


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