Исследование системы Fe(III)/Fe(II)−о-фенантролин для оценки антиоксидантной способности природных объектов
Разработка способа оценки антиоксидантной способности природных объектов
Антиоксидантная активность пищевых продуктов как обобщающая характеристика показателя их качества
Влияние экологической ситуации территории на величину антиоксидантной активности растительных материалов
Навигация
Исследование системы Fe(III)/Fe(II)−о-фенантролин для оценки антиоксидантной способности природных объектов
Определение интегральной антиоксидантной способности растительного сырья и пищевых продуктов
43561
знак
10
таблиц
2
изображения
1 Исследование системы Fe(III)/Fe(II)−о-фенантролин для оценки антиоксидантной способности природных объектов
Анализ литературных данных показал, что существующие в настоящее время методы определения антиоксидантной активности в большинстве случаев основаны на способности антиоксидантов взаимодействовать со свободными радикалами. Для оценки антиоксидантной активности индивидуальных веществ и реальных объектов обычно используют радикалы, образующиеся в процессе окисления липидсодержащих субстратов либо генерируемые в различных системах (Fe(III) – H2O2, гипоксантин – ксантин оксидаза, пероксидаза хрена – H2O2) радикалы OH˙, O˙ֿ2
Методы, основанные на ингибировании антиоксидантами окисления липидов, дают более достоверные результаты, поскольку характеризуют способность исследуемого объекта подавлять свободнорадикальные окислительные процессы в организме. Однако данные методы являются длительными и трудоемкими, а полученные результаты плохо воспроизводимы и зависят от многих параметров: природы окисляемого субстрата, концентрации инициатора, начальной скорости окисления.
Антиоксидантное действие большинства биологически активных соединений связано с их способностью легко окисляться, отдавая электрон или атом водорода, что положено в основу определения индивидуальных восстановителей по их воздействию на окислительно-восстановительную систему, содержащую комплексные соединения ионов переходных металлов: Fe(III) – 2, 2′ дипиридил, Fe(III) – трипиридил-триазин, Fe(III) – ферроцин, Cu(II) – неокупроин, Ru – 2, 2′ дипиридил.
Введение в окислительно-восстановительную систему Fe(III)/Fe(II) органического лиганда – о-фенантролина увеличивает величину стандартного редокс-потенциала полуреакции [Fe(Phen)3]+3 + ē D [Fe(Phen)3]+2 до E° = 1,10 В, расширяя круг определяемых веществ. Следует также отметить, что способность органического лиганда образовывать с восстановленной формой железа устойчивый в широком диапазоне рН (2 – 9) окрашенный хелат со значительным молярным коэффициентом поглощения (ε = 11100) создает условия для высокочувствительного и селективного определения. Это позволяет использовать систему Fe(III)/Fe(II)−о-фенантролин для определения антиоксидантной способности биологически активных соединений.
Окислительно-восстановительная способность выбранной индикаторной системы и чувствительность определения зависят от количества и соотношения Fe(III) и о-фенантролина, которые целесообразно вводить в реакцию совместно в виде комплексного реагента.
Оптимизацию состава реагента проводили методом многофакторного планирования эксперимента, который позволил выделить и оценить эффект, вызываемый каждым изучаемым фактором в отдельности. Факторами выступали – концентрация Fe(III), о-фенантролина и объем реагента, вводимый в реакцию с восстановителем. В качестве восстановителя выбрана аскорбиновая кислота, ввиду ее высокого окислительно-восстановительного потенциала и возможного присутствия в предполагаемых объектах исследования. Границы варьирования уровней факторов определялись шириной диапазона линейности зависимости аналитического сигнала от концентрации аскорбиновой кислоты (0,05 – 2,0 мкг/см3), с одной стороны, и достаточной чувствительностью и устойчивостью аналитического сигнала во времени, с другой.
Для каждого состава реагента, по уравнениям регрессии, была рассчитана величина аналитического сигнала при концентрации аскорбиновой кислоты 1,2 мкг/см3 и подобран объем, при котором значение аналитического сигнала максимально. Дальнейшие расчеты позволили заключить, что оптимальным является реагент состава: 0,006 М Fe(III) – 0,01 М о-фенантролина, при его объеме, вводимом в реакцию 1,0 см3 на 100 см3 раствора.
Для доказательства суммарного характера определяемой величины АОА рассматривалось влияние восстановителей органической природы и их суммы на индикаторную систему.
Изучено влияние ряда индивидуальных восстановителей на систему Fe(III)–о-фенантролин оптимального состава. Для исследования выбраны широко распространенные в растительном сырье, материалах и используемые в пищевой промышленности антиоксиданты фенольной (галловая кислота, кверцетин, рутин, танин, гидрохинон) и нефенольной (аскорбиновая кислота, цистеин, глутатион) природы.
Аналитический сигнал для перечисленных органических соединений линейно зависит от концентрации вещества в широком диапазоне, но не стабилен во времени. Это приводит к увеличению зависимого коэффициента в уравнении регрессии при сохранении линейности в том же диапазоне (таблица 1). Величина тангенса угла наклона зависимости аналитического сигнала от концентрации восстановителя изменяется от 0,01 для глутатиона до 0,5 для галловой кислоты, что объясняется различной антиоксидантной способностью изучаемых восстановителей. По уменьшению антиоксидантной активности их можно расположить в следующей последовательности: галловая кислота > кверцетин > гидрохинон > аскорбиновая кислота > танин > рутин > цистеин > глутатион. Антиоксидантная активность обусловлена числом и расположением функциональных групп, способных легко отдавать атом водорода (–OH, –SH, –NH), наличием сопряженных двойных связей, а также пространственной структурой молекул. Так, кверцетин, который имеет две 3' и 4' гидроксильные группы в орто-положении кольца В и одну в 3 положении кольца С является более эффективным антиоксидантом, чем его гликозид рутин, активная 3 – OH группа которого замещена сахарным остатком (рутинозой). Кроме того, наличие гликозидного остатка приводит к изменению пространственного расположения молекулы, что также является причиной более низкой антиоксидантной способности гликозидов по сравнению с агликонами. Различие в восстановительной способности цистеина и трипептида глутатиона, по-видимому, также обусловлено пространственной структурой их молекул.
Таблица 1 – Зависимость аналитического сигнала от концентрации восстановителя во времени
| Восстановитель | τ, мин | Уравнения регрессии | R2 | Диапазон линейности, мкг/см3 |
| Аскорбиновая кислота | 30 | y = 0,2306x + 0,0037 | 0,9993 | 0,05 – 1,8 |
| 60 | y = 0,2465x + 0,0012 | 0,9996 | ||
| 90 | y = 0,2603x + 0,0013 | 0,9994 | ||
| 120 | y = 0,2713x – 0,0004 | 0,9991 | ||
| Танин | 30 | y = 0,1408x + 0,0028 | 0,9992 | 0,1 – 2,0 |
| 60 | y = 0,1807x + 0,0009 | 0,9997 | ||
| 90 | y = 0,2118x + 0,0008 | 0,9991 | ||
| 120 | y = 0,2305x + 0,0039 | 0,9987 | ||
| Рутин | 30 | y = 0,1006x – 0,0011 | 0,9993 | 0,1 – 2,0 |
| 60 | y = 0,1294x – 0,0016 | 0,9996 | ||
| 90 | y = 0,1535x – 0,0025 | 0,9997 | ||
| 120 | y = 0,1682x – 0,0024 | 0,9997 | ||
| Кверцетин | 30 | y = 0,3524x – 0,0018 | 0,9991 | 0,02 – 0,8 |
| 60 | y = 0,4390x – 0,0043 | 0,9987 | ||
| 90 | y = 0,4852x – 0,0046 | 0,9986 | ||
| 120 | y = 0,5156x – 0,0044 | 0,9983 | ||
| Галловая кислота | 30 | y = 0,5201x – 0,0026 | 0,9995 | 0,02 – 0,8 |
| 60 | y = 0,5817x – 0,0003 | 0,9991 | ||
| 90 | y = 0,6304x – 0,0003 | 0,9989 | ||
| 120 | y = 0,6642x + 0,0003 | 0,9986 | ||
| Гидрохинон | 10 | y = 0,3481x + 0,0105 | 0,9993 | 0,05 – 1,4 |
| 20 | y = 0,3517x + 0,0078 | 0,9993 | ||
| 30 | y = 0,3522x + 0,0063 | 0,9994 | ||
| 60 | y = 0,3530x + 0,0061 | 0,9995 | ||
| 90 | y = 0,3541x + 0,0059 | 0,9994 | ||
| 120 | y = 0,3552x + 0,0051 | 0,9992 | ||
| Цистеин | 30 | y = 0,0847x – 0,0075 | 0,9967 | 0,1 – 2,0 |
| 60 | y = 0,1141x – 0,0051 | 0,9992 | ||
| 90 | y = 0,1301x – 0,0024 | 0,9997 | ||
| 120 | y = 0,1394x – 0,0001 | 0,9998 | ||
| Глутатион | 30 | y = 0,0107x – 0,0016 | 0,9880 | 1,0 – 20 |
| 60 | y = 0,0168x – 0,0022 | 0,9921 | ||
| 90 | y = 0,0212x – 0,0024 | 0,9959 | ||
| 120 | y = 0,0243x – 0,0022 | 0,9978 |
Реальные объекты представляют собой довольно сложные по химическому составу системы, антиоксидантные свойства которых реализуются за счет суммарного содержания и действия восстановителей различной природы. Как правило, в растительных природных объектах и пищевых продуктах одновременно содержатся фенольные соединения, витамины, моно- и полисахариды, органические и аминокислоты. Кроме того, при оценке антиоксидантной способности необходимо учитывать не только природу и содержание восстановителей в исследуемом объекте, но и возможность их взаимного влияния (например, синергизм или антагонизм).
Для сравнения антиоксидантной активности различных восстановителей, их смесей и реальных объектов целесообразно выражать эту величину количеством вещества-стандарта, как принято при определении многих известных суммарных показателей. В качестве вещества-стандарта при определении АОА предложено использовать аскорбиновую кислоту (АК), поскольку установлено, что она по антиоксидантной способности занимает промежуточное положение среди изучаемых восстановителей.
Для подтверждения суммарного характера определяемой величины антиоксидантной активности изучено влияние модельных смесей, содержащих восстановители в различных соотношениях на индикаторную систему Fe(III)/Fe(II)−о-фенантролин. Расчет теоретической величины АОА, в пересчете на вещество-стандарт, проводили по уравнениям количественного соответствия, показывающим связь между количеством вещества-стандарта и восстановителя в условиях равной антиоксидантной активности. Экспериментальные значения АОА рассчитывали, подставляя величину аналитического сигнала модельной смеси в усредненное уравнение регрессии зависимости аналитического сигнала от количества аскорбиновой кислоты. Результаты анализа модельных смесей представлены в таблице 2.
Как видно из таблицы 2, экспериментально полученные и теоретически рассчитанные величины АОА хорошо согласуются. Несколько завышенные результаты для моделей, содержащих аскорбиновую кислоту, вероятно, можно объяснить проявлением ею синергетических свойств. Полученные данные показывают, что определяемая величина – антиоксидантная активность – результат совместного действия всех присутствующих в модельной смеси восстановителей.
Таким образом, определяемый показатель является интегральным и индикаторная система Fe(III)/Fe(II)−о-фенантролин может быть использована при разработке способа оценки суммарной антиоксидантной активности растительного сырья и пищевых продуктов.
Таблица 2 – Результаты анализа модельных смесей (τ = 60 мин)
(n = 6, P = 0,95)
| Количество компонентов в смеси, мкг | Теоретическое значение АОА, мкг АК | Экспериментальное значение АОА, мкг АК | |||||||||
| введено | в пересчете на АК | ||||||||||
| АК | танин | рутин | кверцетин | цистеин | АК | танин | рутин | кверцетин | цистеин | ||
| − | 20 | 20 | 20 | − | − | 14,66 | 9,85 | 35,59 | − | 60,10 | 59 ± 5 |
| − | 10 | 10 | 10 | − | − | 7,33 | 4,92 | 17,79 | − | 30,04 | 27 ± 2 |
| − | 50 | 10 | 10 | − | − | 36,65 | 4,92 | 17,79 | − | 59,36 | 52 ± 5 |
| − | 10 | 50 | 10 | − | − | 7,33 | 24,63 | 17,79 | − | 49,75 | 51 ± 4 |
| − | 10 | 10 | 50 | − | − | 7,33 | 4,92 | 89,02 | − | 101,27 | 98 ± 8 |
| − | 30 | 10 | 10 | − | − | 21,99 | 4,92 | 17,79 | − | 44,70 | 38 ± 6 |
| − | 10 | 30 | 30 | − | − | 7,33 | 14,78 | 3,41 | − | 75,52 | 77 ± 9 |
| 20 | 20 | 20 | 20 | − | 20 | 14,66 | 9,85 | 35,59 | − | 80,10 | 97 ± 9 |
| 50 | 10 | 10 | 10 | − | 50 | 7,33 | 4,92 | 17,79 | − | 80,04 | 85 ± 10 |
| 10 | 50 | 10 | 10 | − | 10 | 36,65 | 4,92 | 17,79 | − | 69,36 | 74 ± 10 |
| 10 | 10 | 50 | 10 | − | 10 | 7,33 | 24,63 | 17,79 | − | 59,75 | 80 ± 11 |
| 10 | 10 | 10 | 50 | − | 10 | 7,33 | 4,92 | 89,02 | − | 111,27 | 129 ± 12 |
| 30 | 30 | 10 | 10 | − | 30 | 21,99 | 4,92 | 17,79 | − | 74,70 | 81 ± 8 |
| 10 | 10 | 30 | 30 | − | 10 | 7,33 | 14,78 | 53,41 | − | 85,52 | 108 ± 10 |
| 20 | − | − | 10 | 20 | − | − | − | 4,60 | 24,60 | 22 ± 2 | |
| 10 | − | − | 20 | 10 | − | − | − | 9,23 | 19,23 | 17 ± 2 |
Похожие работы
... недостаточной герметичности тары; - неприятные запах и вкус - возникают вследствие хранения продуктов при высокой влажности и плохой вентиляции складских помещений. Биологически активные добавки (БАД) к пище. Биологически активные добавки (БАД) к пище — это природные или идентичные им биологически активные вещества, предназначенные для непосредственного приема или введения в состав продуктов ...
... рак мочевого пузыря; рак гортани, пищевода) профессия 4-38%, алкоголь 3-5% (цирроз, мутаген, тератоген), инфекция 1-15%, особенности половой жизни 1-13%, загрязнение окр. среды <5%, лек.в-ва, мед. облучение 1-4% (анемии, лейкозы), природная радиация <1-4% пищевые добавки <1-2% профессиональная онкопатия деревообр. пром-сть, мебель, ремонт и пр-во обуви àопухоли носа и ...
... с различным содержанием полиненасыщенных жирных кислот в большей степени, чем бутилокситолуол и токоферол. 2. Введение в высокожировой рацион экспериментальных животных смеси масел льна и расторопши с селенопираном способствует торможению атеросклеротических процессов: снижению концентрации холестерина и атерогенных липопротеидов в плазме крови, повышению содержания антиатерогенных липопротеидов ...
... также следует учитывать при применении некоторых ЛС (например, снотворных длительного действия). Обилие лекарственных веществ, известных современной медицине, отнюдь не означает, что каждый препарат обладает индивидуальным механизмом действия. Понимание механизма действия важно не только для фармаколога, занятого поиском совершенных препаратов, но и помогает правильно использовать их в клинике. ...
0 комментариев