Struktur-Wirkungsbeziehungen bei der enzymatischen Hydrolyse von Carbonsäureestern

Die Hydrolysierbarkeit von Carbonsäureestern, die als Aromastoffe und als Bestandteile von Lebensmittelverpackungsmaterial Bedeutung haben, spielt bei der toxikologischen Bewertung dieser Substanzen eine wichtige Rolle. Das Ziel der Studie war es, Struktur-Wirkungsbeziehungen aus der enzymatischen Hydrolyse von Carbonsäureestern in biologischem Material abzuleiten. Es wurden 15 Ester mit charakteristischen und für Aromastoffe relevanten Strukturmerkmalen ausgewählt: Ethylester mit linear unverzweigtem Acylrest verschiedener Kettenlänge (Ethylpropionat, -valerat, -heptanoat, -undecanoat und –myristat), Ethyl- und Benzylester mit verzweigtem und aromatischem Acyl- oder Alkylrest (Ethylisovalerat, Ethyl- und Benzyltiglat, Ethyl- und Benzylphenylacetat, Benzylsalicylat sowie Ethylcinnamat) sowie Ester mit identischer Summenformel und verschiedener chemischer Struktur (Methyloctanoat, Ethylheptanoat und Isoamylbutyrat). Voraussetzung für die Metabolisierung eines Stoffes ist seine Verteilung im Körper. In der ersten Projektphase wurden die Löslichkeitseigenschaften der Ester beurteilt. Anhand der Löslichkeit in Verbindung mit den errechneten Octanol/Wasser-Verteilungskoeffizienten konnten die hydrophoben Eigenschaften der untersuchten Ester beschrieben werden. Rattenplasma hydrolysierte die Ester im Vergleich zu Humanplasma um den Faktor 7 bis 10 (Ethyltiglat) und 34 bis 51 (Benzyltiglat) schneller. Die höchste Hydrolyseaktivität besaß Rattenleberhomogenat, das Ethyl- und Benzyltiglat 600-mal und 350-mal schneller als Rattenplasma hydrolysierte. Ethylundecanoat-, –myristat und –cinnamat sowie Benzylsalicylat und –tiglat wurden in Humanplasma langsam abgebaut. In Verbindung mit ihren hydrophoben Eigenschaften muss davon ausgegangen werden, dass diese Substanzen im Körper zirkulieren können und damit Tendenz zur Anreicherung gegeben ist. Die Ester wurden in drei Klassen eingeteilt, wobei Halbwertzeit und Quotient aus Maximalgeschwindigkeit und Michaelis-Menten-Konstante als Kriterien für die Hydrolysierbarkeit in Humanblutplasma herangezogen wurden: schnelle Hydrolysierbarkeit (Ethylvalerat, Isoamylbutyrat, Benzylphenylacetat, Phenylacetat (Referenzsubstanz)), mäßige Hydrolysierbarkeit (Ethylpropionat, Ethylheptanoat, Ethylisovalerat, Ethylphenylacetat) sowie langsame Hydrolysierbarkeit (Ethylundecanoat, Ethylmyristat, Ethyltiglat, Benzyltiglat, Ethylcinnamat, Benzylsalicylat). Die unterschiedlichen strukturellen Eigenschaften zeigten, dass grundsätzlich eine schnelle Hydrolyse von Carbonsäureestern in Blutplasma des Menschen nicht unterstellt werden kann. Mit der Möglichkeit einer langsamen Hydrolyse muss gerechnet werden, wenn Substanzen mit voluminösen Substituenten in der Nähe des sp2-hybridisierten Carbonylsauerstoffatoms (alpha–Position) zu finden sind. Dazu zählen insbesondere: Acylkettenlängen mit mehr als 4 Kohlenstoffatomen, iso-, sec- oder tert-Funktionen, aromatische Ringe mit polaren Gruppen wie 2-Hydroxy-Gruppen sowie trans-Doppelbindungen.

Author dc:creator

• Arnold, Verena

Advisor dc:contributor.advisor

• Kroh, Lothar W.

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

de, German

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus-11430
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1231

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/1528