Entwicklung und Vergleich von Methoden zur Charakterisierung von Fruktanen

Breit, Ulrich

Fruktane, unverdauliche Polysaccharide bestehend aus einer Glukoseeinheit und einer mehr oder weniger großen Anzahl an Fruktoseeinheiten, werden hauptsächlich aufgrund ihrer prebiotischen und günstigen lebensmitteltechnologischen Eigenschaften in der Arzneimittel- und Lebensmittelindustrie eingesetzt. Um Fruktane zu charakterisieren, gibt es unterschiedliche analytische Ansätze. So lässt sich z. B. der durchschnittliche Polymeristionsgrad, der molekulare Aufbau oder ein „Fingerprint“, d. h. die Verteilung der Fruktane bezüglich ihrer Kettenlänge (DP) bestimmen. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass über eine sequentielle Lösung von Fruktanen in unterschiedlichen Lösungsmitteln eine gute und schnell durchzuführende Fraktionierung von Fruktanen nach ihrem DP möglich ist. Weiter konnte gezeigt werden, dass mit einer HPLC-Analytik mit Amino-Phasen eine Fingerprint-Analytik bis zu einem DP von 25 erreicht werden kann. Über eine Nachsäulenderivatisierung der Fruktane mit Guanidinumchlorid und Fluoreszenz-Detektion konnte die Nachweisgrenze von Fruktanen deutlich gesenkt und eine Fingerprintanalytik bis zu einem DP von 20 durchgeführt werden. Die Ergebnisse konnten über eine bereits etablierte HPAEC-PAD- und GC-Analytik bestätigt werden. Die in dieser Arbeit entwickelten Methoden wurden mit anderen Analyseverfahren (GPC, NMR u.a.) verglichen, um die jeweiligen Stärken und Schwächen der einzelnen Methoden beurteilen zu können. In dieser Arbeit konnten erfolgreich einfache und kostengünstige Routineverfahren zur Trennung und DP-Bestimmung von Fruktanen entwickelt werden.

Fructans are indigestible polysaccharides consisting of one monomer of glucose and a differing number of fructose molecules. They are mainly used by the pharmaceutical and food industry due to their beneficial prebiotic and technological properties. For characterization of fructans several analytical methods are available. So it is possible to determine the average degree of polymerization, the molecular structure or a fingerprint analysis of the fructan composition. Fingerprint analyses are performed to determine the degree of polymerization (DP) of fructans. In this study a fast and reliable method, to fractionate fructans according to their DP was developed, namely the sequential solution of fructans with different solvents. Furthermore a HPLC analysis using amino phases was established, which allows fingerprint analysis up to a DP of 25. The detection limit of fructans was considerably lowered by post-column derivatisation with guanidinum chloride and fluorescence detection. Thus fingerprint analysis of fructans could be performed up to a DP of 20. The obtained results could be confirmed by HPAEC-PAD and GC analysis and were additionally compared with established analytical methods (e.g. SEC, NMR) used for the analysis of fructans. Strength and weakness of each method are discussed. In summary a simple and cheap analytical method was developed, which can routinely be used for the separation of fructans and the determination of their DP.

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Breit, Ulrich: Entwicklung und Vergleich von Methoden zur Charakterisierung von Fruktanen. 2008.

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