Fettsäureethylester als Marker exzessiven Alkoholkonsums -
Analytische Bestimmung im Haar und in Hautoberflächenlipiden
mittels Headspace-Festphasenmikroextraktion und Gaschromatographie-Massenspektrometrie

D i s s e r t a t i o n

zur Erlangung des akademischen Grades
d o c t o r r e r u m n a t u r a l i u m
( Dr. rer. nat. )
im Fach Chemie

eingereicht an der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
der Humboldt-Universität zu Berlin

vorgelegt von:
Dipl.-Chem. Volker Auwärter
geboren am 27. Mai 1970 in Bad Wimpfen

Präsident der Humboldt-Universität zu Berlin

Prof. Dr. Jürgen Mlynek

Dekan: Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I Prof. Thomas Buckhout, PhD

Gutachter:
1. Prof. Dr. rer. nat. Fritz Pragst
2. Prof. Dr. rer. nat. Michael W. Linscheid
3. Prof. Dr. rer. nat. Rolf Aderjan

Tag der mündlichen Prüfung: 20. Januar 2006

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit wurde ein analytisches Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Fettsäureethylestern (FSEE) im Haar und in Hautoberflächenlipiden mittels Headspace-Festphasenmikroextraktion (HS-SPME) und Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) sowie eine auf Hochleistungs-Flüssigchromatographie mit Photodiodenarray-Detektion (HPLC-DAD) basierende Methode zur Bestimmung der Squalenkonzentrationen in Lipidextrakten entwickelt. Die bei Untersuchung von Proben verschiedener Konsumentengruppen erhaltenen Konzentrationswerte wurden hinsichtlich ihrer Eignung als Marker für chronisch exzessiven Alkoholkonsum untersucht. Aus den Ergebnissen lässt sich schließen, dass Fettsäureethylester im Haar als Alkoholmarker den bisher üblicherweise genutzten Markern wie GGT, CDT oder MCV bezüglich Sensitivität und Spezifität mindestens ebenbürtig sind. Es wurden die folgenden vorläufige Cut-off-Werte festgelegt: wenn sich im Haar für die Summenkonzentration der vier in der höchsten Konzentration vorkommenden FSEE (Ethylmyristat, Ethylpalmitat, Ethyloleat und Ethylstearat) ein Wert > 1 ng/mg ergibt, kann mit hoher Sicherheit von chronisch exzessivem Alkoholkonsum ausgegangen werden, für Abstinenzler werden typischerweise Werte < 0,4 ng/mg gefunden. Durch Bildung des Quotienten der FSEE-Konzentrationen und der Squalenkonzentrationen wurden relative FSEE-Konzentrationen erhalten, die im Falle der Haaranalyse zu einer Verbesserung der Zuordnungssicherheit zu den entsprechenden Konsumentengruppen führten bzw. bei der Analyse von Hautoberflächenlipiden einen sinnvollen Vergleich der Werte erst ermöglichten. Als vorläufiger Cut-off-Wert für die relativen FSEE-Konzentrationen wurde ein Wert von 2 ng/µg vorgeschlagen. Als weiteres wichtiges Ergebnis der Arbeit wurde der Einlagerungsmechanismus der FSEE ins Haar aufgeklärt. Es konnte gezeigt werden, dass Fettsäureethylester in erster Linie über das Sebum ins Haar gelangen.

Eigene Schlagworte: Schlagwörter: Fettsäureethylester, FSEE, Headspace-Festphasenmikroextraktion,
HS-SPME, Haaranalytik, Alkoholismusmarker, Alkoholmarker, Einlagerungsmechanismus

Abstract

The current doctoral thesis presents the development of an analytical procedure for the quantitative analysis of fatty acid ethyl esters (FAEE) in hair and in skin surface lipids using headspace solid phase microextraction (HS-SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) as well as a method based on high-performance liquid chromatography with photodiode array detection (HPLC-DAD) to determine squalene concentrations in lipid extracts. The results obtained from analysis of samples from different alcohol consuming groups showed that FAEE are suitable markers for long-term alcohol misuse. Concerning sensitivity and specifity they are at least as good as other commonly used markers like GGT, CDT or MCV. The following provisional cut-off values were established: for chronically excessive alcohol consumption, the sum of the four FAEE (ethyl myristate, ethyl palmitate, ethyl oleate and ethyl stearate) found in the highest mean concentrations should be > 1 ng/mg in hair; for non-drinkers, concentrations < 0,4 ng/mg are typical. The quotient obtained by dividing the FAEE concentration by the squalene concentration was defined as the relative FAEE concentration, which provides a better classification of the samples regarding the consumer groups through hair analysis. Relative FAEE values also allow a reasonable comparison in the case of skin surface lipid concentrations for the first time. 2 ng/µg is suggested as a preliminary cut-off value. As a further important result of the current work, the mechanism of incorporation of FAEE into hair was clarified. It was shown that fatty acid ethyl esters are incorporated into hair mainly through sebum.

Keywords: Keywords: fatty acid ethyl ester, FAEE, headspace solid phase microextraction,
HS-SPME, hair analysis, marker for alcohlism, alcohol marker, incorporation route

Inhaltsverzeichnis

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15.03.2006