Реферати

Стаття: Визначення інтегральної антиоксидантной здатності рослинної сировини і харчових продуктів

Середньовічне ірландське право. План Уведення 1 Джерела 2 Основні норми ірландського права 2.1 Земельне право і статус 2.2 Шлюб і родина 2.3 Судочинство. Інші юридичні норми

Португальська Індонезія. План Уведення 1 Історія 1.1 Соціально-економічні відносини в Португальській Індонезії 2 Новий час 2.1 Географія 3 Голландське настання 4 Спадщина

Право на захист. Зміст: Уведення ......2 Глава I. Поняття і значення права на захист......4 1.1 Визначення поняття "право на захист"......4

Людина і природа у творчості Куприна. Людина і природа у творчості Куприна Автор: Куприн А. И. Образ природи органічний для художнього світу Куприна і нерозривно зв'язана з його концепцією людини. Можна виділити цілий ряд добутків письменника, у яких природа займає важливе місце. Такі мальовничий Поліський цикл, ліричні мініатюри "Вальдшнепи", "Ніч у лісі", міркування про природні явища - "Порожні дачі" (початок осені), "Золотий півень" (схід сонця).

Суб'єкти цивільного права 4. Уведення. Впроцессе здійснення різного роду діяльності як окремі індивіди (громадяни), так і організації цих індивідів вступають між собою в різні відносини, що у силу їхнього суспільного характеру одержали назву суспільних відносин. Багато хто з них регулюються нормами права і відповідно одержали назва правовідносин.

Храпко Наталья Вячеславовна

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата хімічних наук

Краснодар 2006

Робота виконана на кафедрі аналітичної хімії Кубанського державного університету

Актуальність теми. Вплив на людину несприятливих чинників навколишнього середовища, таких як УХ-випромінювання, радіація, забруднення атмосфери і харчових продуктів хімічними сполуками приводить до утворення в організмі надлишкової кількості вільних радикалів, тим самим викликаючи дисбаланс в його антиоксидантном статусі.

Джерелами антиоксидантов для людини можуть служити харчові продукти і напої на основі рослинної сировини, антиоксидантние властивості яких зумовлені такими біологічно активними речовинами як фенольние з'єднання, вітаміни, протеїни, цукор, карбоновие і амінокислоти. Тому антиоксидантная активність (АОА) харчових продуктів є одним з показників, що визначають їх біологічну цінність. Антиоксиданти також широко використовуються для запобігання окислювальному псуванню жирів і жиросодержащих продуктів в процесі виробництва і зберігання. Однак застосування синтетичних антиоксидантов обмежене через їх можливу токсичну дію. Це проводить до необхідності пошуку альтернативних з'єднань в рослинній сировині, що володіють високою антиоксидантной активністю і нешкідливих для людини.

У цей час найбільш популярні методи оцінки антиоксидантной активності, засновані на ингибированії окислення різних липидних субстрат з подальшим визначенням продуктів окислення. Більшість цих методів, що відносяться до даної групи, є тривалими і дають результати, що погано відтворюються, тому розробка нових методів визначення, що поєднують експрессность з достовірністю і високою воспроизводимостью отриманих даних, залишаються актуальною задачею.

Справжня робота виконувалася при фінансовій підтримці РФФИ (гранти № 03-03-96548, № 06-03-96616).

Мета роботи. Дослідження індикаторної системи Fe(III)/Fe(II)− о-фенантролин і розробка на її основі способу визначення інтегральної антиоксидантной активності рослинної сировини і харчових продуктів.

У відповідність з метою дослідження в роботі поставлені наступні задачі:

теоретично обгрунтувати і експериментально довести можливість використання індикаторної системи Fe(III)/Fe(II)-о-фенантролин для розробки спектрофотометрического способу оцінки антиоксидантной активності рослинної сировини і харчових продуктів;

дослідити вплив індивідуальних відновників органічної природи і їх сумішей на індикаторну систему;

оцінити сумарну антиоксидантную активність і провести порівняльний аналіз її величини з відомими сумарними характеристиками ряду харчових продуктів і рослинної сировини.

Наукова новизна. Запропонована і вивчена індикаторна система Fe(III)/Fe(II)− о-фенантролин для оцінки антиоксидантной активності харчових продуктів і рослинних матеріалів. Досліджений вплив відновників фенольной і нефенольной природи, присутніх в харчових продуктах, на індикаторну систему і показаний сумарний характер величини антиоксидантной активності, що вимірюється.

Показана можливість використання величини сумарної антиоксидантной активності для характеристики якості харчових продуктів і рослинної сировини.

Практична значущість. Запропонований спосіб визначення сумарної антиоксидантной активності харчових продуктів і лікарських препаратів на основі рослинної сировини з використанням індикаторної системи Fe(III)/Fe(II)− о-фенантролин.

Проведена метрологічна атестація методик визначення антиоксидантной активності вин і лікарських рослин. Методика випробувана на зразках вина, пива, соків, чаю, лікарських трав і настойок.

На захист виносяться

спектрофотометрический спосіб оцінки інтегральної (сумарної) антиоксидантной здатності рослинної сировини і харчових продуктів на його основі;

результати визначення антиоксидантной здатності індивідуальних відновників з урахуванням їх хімічної структури;

результати аналізу сумішей відновників органічної природи для оцінки сумарного характеру величини АОА;

результати визначення сумарної антиоксидантной здатності деяких харчових продуктів для оцінки їх екологічної безпеки і якості;

результати досліджень по впливу екологічної ситуації території на величину антиоксидантной активності рослинних матеріалів.

Випробування роботи. Основні результати роботи докладені на Всеросійській конференції по аналітичної хімії «Аналітика Росії 2004» (Москва, 2004 р.), II міжнародному симпозіумі «Розділення і концентрування в аналітичній хімії і радіохімії» (Краснодар, 2005 р.), заключній конференції грантодержателей регіонального конкурсу РФФИ і адміністрації Краснодарського краю «р2003юг» (Краснодар, 2005 р.), міжнародному конгресі по аналітичній хімії «ICAS - 2006» (Москва, 2006 р.), Всеросійської конференції молодих вчених і II школи ім. Н. М. Еммануеля «Окислення, окислювальний стрес, антиоксиданти» (Москва, 2006 р.), міжнародної наукової конференції «Хімія, хімічна технологія і біотехнологія на рубежі тисячоліть» (Томск, 2006 р.).

Публікації. По матеріалах дисертації опубліковані 4 статті і тези 6 доповідей, отриманий патент РФ.

Структура і об'єм роботи. Робота складається з введення, огляду літератури, експериментальної частини і обговорення результатів, виведення, літератури, що цитується, додатку. Диссертационная робота викладена на 178 сторінках, містить 46 таблиць, 7 малюнків і бібліографію з 170 найменувань.

У введенні розкрита актуальність теми, визначені цілі і задачі дослідження, сформульовані наукова новизна і практична значущість роботи.

У літературному огляді (розділ 1) дана класифікація і охарактеризовані основні групи антиоксидантов. Розглянуті способи визначення активності індивідуальних антиоксидантов і сумарної антиоксидантной здатності рослинної сировини і харчових продуктів.

У другому розділі представлені дані про методи, що використовуються і прилади, описані умови експерименту, викладені результати з обговоренням.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1 Дослідження системи Fe(III)/Fe(II)− о-фенантролин для оцінки антиоксидантной здатності природних об'єктів

Аналіз літературних даних показав, що існуючі в цей час методи визначення антиоксидантной активності в більшості випадків засновані на здатності антиоксидантов взаємодіяти з вільними радикалами. Для оцінки антиоксидантной активності індивідуальних речовин і реальних об'єктів звичайно використовують радикалів, що утворюються в процесі окислення липидсодержащих субстрат або радикали, що генеруються в різних системах (Fe(III) - H2O2, гипоксантин - ксантин оксидаза, пероксидаза хріну - H2O2) OH˙, ПРО˙ֿ2

Методи, засновані на ингибированії антиоксидантами окислення липидов, дають більш достовірні результати, оскільки характеризують здатність досліджуваного об'єкта придушувати свободнорадикальние окислювальні процеси в організмі. Однак дані методи є тривалими і трудомісткими, а отримані результати погано відтворюються і залежать від багатьох параметрів: природа субстрат, що окисляється, концентрації ініціатора, початкової швидкості окислення.

Антиоксидантное дія більшості біологічно активних з'єднань пов'язана з їх здатністю легко окислюватися, віддаючи електрон або атом водня, що встановлено в основу визначення індивідуальних відновників по їх впливу на окислювально-відбудовну систему, вмісну комплексні з'єднання іонів перехідних металів: Fe(III) - 2, 2′ дипиридил, Fe(III) - трипиридил-триазин, Fe(III) - ферроцин, Cu(II) - неокупроин, Ru - 2, 2′ дипиридил.

Введення в окислювально-відбудовну систему Fe(III)/Fe(II) органічного лиганда - о-фенантролина збільшує величину стандартного редокс-потенціалу полуреакції [Fe(Phen)3]+3 + ē D [Fe(Phen)3]+2 до Е° = 1,10 В, розширюючи коло визначуваних речовин. Потрібно також відмітити, що здатність органічного лиганда утворювати з відновленою формою заліза стійкий в широкому діапазоні рН (2 - 9) забарвлений хелат зі значним молярним коефіцієнтом поглинання (ε = 11100) створює умови для високочутливий і селективного визначення. Це дозволяє використати систему Fe(III)/Fe(II)− о-фенантролин для визначення антиоксидантной здатності біологічно активних з'єднань.

Окислювально-відбудовна здатність вибраної індикаторної системи і чутливість визначення залежать від кількості і співвідношення Fe(III) і о-фенантролина, які доцільно вводити в реакцію спільно у вигляді комплексного реагенту.

Оптимізацію складу реагенту проводили методом многофакторного планування експерименту, який дозволив виділити і оцінити ефект, що викликається кожним чинником, що вивчається окремо. Чинниками виступали - концентрація Fe(III), о-фенантролина і об'єм реагенту, що вводиться в реакцію з відновником. Як відновник вибрана аскорбінова кислота, в зв'язку з її високим окислювально-відбудовним потенціалом і можливою присутністю в передбачуваних об'єктах дослідження. Межі варіювання рівнів чинників визначалися шириною діапазону линейности залежності аналітичного сигналу від концентрації аскорбінової кислоти (0,05 - 2,0 мкг/см3), з одного боку, і достатньою чутливістю і стійкістю аналітичного сигналу у часі, з іншою.

Для кожного складу реагенту, по рівняннях регресії, була розрахована величина аналітичного сигналу при концентрації аскорбінової кислоти 1,2 мкг/см3 і підібраний об'єм, при якому значення аналітичного сигналу максимальне. Подальші розрахунки дозволили укласти, що оптимальним є реагент складу: 0,006 М Fe(III) - 0,01 М о-фенантролина, при його об'ємі, що вводиться в реакцію 1,0 см3 на 100 см3 розчини.

Для доказу сумарного характеру визначуваної величини АОА розглядався вплив відновників органічної природи і їх суми на індикаторну систему.

Вивчений вплив ряду індивідуальних відновників на систему Fe(III)-о-фенантролин оптимального складу. Для дослідження вибрані широко поширені в рослинній сировині, матеріалах і що використовуються в харчовій промисловості антиоксиданти фенольной (галловая кислота, кверцетин, рутини, таніну, гидрохинон) і нефенольной (аскорбінова кислота, цистеин, глутатион) природи.

Аналітичний сигнал для перерахованих органічних сполук лінійно залежить від концентрації речовини в широкому діапазоні, але не стабільний у часі. Це приводить до збільшення залежного коефіцієнта в рівнянні регресії при збереженні линейности в тому ж діапазоні (таблиця 1). Величина тангенса кута нахилу залежності аналітичного сигналу від концентрації відновника змінюється від 0,01 для глутатиона до 0,5 для галловой кислоти, що пояснюється різною антиоксидантной здатністю відновників, що вивчаються. По зменшенню антиоксидантной активності їх можна розташувати в наступній послідовності: галловая кислота > кверцетин > гидрохинон > аскорбінова кислота > танін > рутини > цистеин > глутатион. Антиоксидантная активність зумовлена числом і розташуванням функціональних груп, здатних легко віддавати атом водня (-OH, -SH, -NH), наявністю зв'язаних двійчастих зв'язків, а також просторовою структурою молекул. Так, кверцетин, який має дві 3' і 4' гидроксильние групи в орто-положенні кільця В і одну в 3 положенні кільця З є більш ефективним антиоксидантом, ніж його гликозид рутини, активна 3 - OH група якого заміщена цукровим залишком (рутинозой). Крім того, наявність гликозидного залишку приводить до зміни просторового розташування молекули, що також є причиною більш низької антиоксидантной здатності гликозидов в порівнянні з агликонами. Відмінність у відбудовній здатності цистеина і трипептида глутатиона, мабуть, також зумовлена просторовою структурою їх молекул.

Таблиця 1 - Залежність аналітичного сигналу від концентрації відновника у часі

Відновник

τ, мін

Рівняння регресії

R2

Діапазон линейности,

мкг/см3

Аскорбінова

кислота

30

у = 0,2306 х + 0,0037

0,9993

0,05 - 1,8

60

у = 0,2465 х + 0,0012

0,9996

90

у = 0,2603 х + 0,0013

0,9994

120

у = 0,2713 х - 0,0004

0,9991

Танін

30

у = 0,1408 х + 0,0028

0,9992

0,1 - 2,0

60

у = 0,1807 х + 0,0009

0,9997

90

у = 0,2118 х + 0,0008

0,9991

120

у = 0,2305 х + 0,0039

0,9987

Рутини

30

у = 0,1006 х - 0,0011

0,9993

0,1 - 2,0

60

у = 0,1294 х - 0,0016

0,9996

90

у = 0,1535 х - 0,0025

0,9997

120

у = 0,1682 х - 0,0024

0,9997

Кверцетін

30

у = 0,3524 х - 0,0018

0,9991

0,02 - 0,8

60

у = 0,4390 х - 0,0043

0,9987

90

у = 0,4852 х - 0,0046

0,9986

120

у = 0,5156 х - 0,0044

0,9983

Галловая

кислота

30

у = 0,5201 х - 0,0026

0,9995

0,02 - 0,8

60

у = 0,5817 х - 0,0003

0,9991

90

у = 0,6304 х - 0,0003

0,9989

120

у = 0,6642 х + 0,0003

0,9986

Гидрохинон

10

у = 0,3481 х + 0,0105

0,9993

0,05 - 1,4

20

у = 0,3517 х + 0,0078

0,9993

30

у = 0,3522 х + 0,0063

0,9994

60

у = 0,3530 х + 0,0061

0,9995

90

у = 0,3541 х + 0,0059

0,9994

120

у = 0,3552 х + 0,0051

0,9992

Цистеїн

30

у = 0,0847 х - 0,0075

0,9967

0,1 - 2,0

60

у = 0,1141 х - 0,0051

0,9992

90

у = 0,1301 х - 0,0024

0,9997

120

у = 0,1394 х - 0,0001

0,9998

Глутатіон

30

у = 0,0107 х - 0,0016

0,9880

1,0 - 20

60

у = 0,0168 х - 0,0022

0,9921

90

у = 0,0212 х - 0,0024

0,9959

120

у = 0,0243 х - 0,0022

0,9978

Реальні об'єкти являють собою досить складні по хімічному складу системи, антиоксидантние властивості яких реалізовуються за рахунок сумарного змісту і дії відновників різної природи. Як правило, в рослинних природних об'єктах і харчових продуктах одночасно містяться фенольние з'єднання, вітаміни, моно- і полисахариди, органічні і амінокислоти. Крім того, при оцінці антиоксидантной здатності необхідно враховувати не тільки природу і вміст відновників в досліджуваному об'єкті, але і можливість їх взаємного впливу (наприклад, синергізм або антагонізм).

Для порівняння антиоксидантной активності різних відновників, їх сумішей і реальних об'єктів доцільно виражати цю величину кількістю речовини-стандарту, як прийнято при визначенні багатьох відомих сумарних показників. Як речовина-стандарт при визначенні АОА запропоновано використати аскорбінову кислоту (АК), оскільки встановлено, що вона по антиоксидантной здатності займає проміжне положення серед відновників, що вивчаються.

Для підтвердження сумарного характеру визначуваної величини антиоксидантной активності вивчений вплив модельних сумішей, вмісних відновники в різних співвідношеннях на індикаторну систему Fe(III)/Fe(II)− о-фенантролин. Розрахунок теоретичної величини АОА, в перерахунку на речовину-стандарт, проводили по рівняннях кількісної відповідності, що показують зв'язок між кількістю речовини-стандарту і відновника в умовах рівної антиоксидантной активності. Експериментальні значення АОА розраховували, підставляючи величину аналітичного сигналу модельної суміші в усереднене рівняння регресії залежності аналітичного сигналу від кількості аскорбінової кислоти. Результати аналізу модельних сумішей представлені в таблиці 2.

Як видно з таблиці 2, експериментально отримані і теоретично розраховані величини АОА добре узгодяться. Трохи завищені результати для моделей, вмісних аскорбінову кислоту, ймовірно, можна пояснити виявом нею синергетических властивостей. Отримані дані показують, що визначувана величина - антиоксидантная активність - результат спільної дії всіх присутніх в модельній суміші відновників.

Таким чином, визначуваний показник є інтегральним і індикаторна система Fe(III)/Fe(II)− о-фенантролин може бути використана при розробці способу оцінки сумарної антиоксидантной активності рослинної сировини і харчових продуктів.

Таблиця 2 - Результати аналізу модельних сумішей (τ = 60 мін)

(n = 6, Р = 0,95)

Кількість компонентів в суміші, мкг

Теоретичне значення

АОА, мкг АК

Експериментальне

значення АОА,

мкг АК

введене

в перерахунку на АК

АК

танин

рутини

кверцетин

цистеин

АК

танин

рутини

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

2 Розробка способу оцінки антиоксидантной здатності природних об'єктів

Проведені нами дослідження показали, що аналітичні сигнали в індикаторній системі Fe(III)/Fe(II)− о-фенантролин міняються у часі в залежності від концентрації як індивідуальних відновників і їх сумішей, так і реальних об'єктів. Це приводить до необхідності суворого контролю часу експерименту, що робить його тривалим, трудомістким, гіршають також метрологічні характеристики аналізу. Усунення цього недоліку і стабілізація аналітичного сигналу вимагають оптимізації умов протікання реакції. Для рішення поставленої задачі розглядалися різні способи впливу на реакцію, що протікає в системі: підвищення температури і введення в реакційну суміш реагентів, що традиційно використовуються для скріплення іонів Fe+3 (фториду натрію, ЕДТА).

Вплив перерахованих параметрів вивчався на прикладі реакції окислення аскорбінової кислоти, концентрацію якої варіювали у встановлених межах діапазону линейности.

Дослідження впливу температури проводили в інтервалі 25 -60 °С. Ніжняя межа діапазону відповідає нормальним умовам протікання окислювально-відбудовних процесів, а верхня зумовлена нестійкістю аскорбінової кислоти при температурах вище за 50 °С. Установлено, що при витриманні реакційної суміші протягом 60 мін при температурі ~ 50 °З спостерігається стабілізація аналітичного сигналу у часі. Це, ймовірно, пов'язано з більш швидким і повним протіканням реакції. Однак при аналізі в цих умовах реальних об'єктів істотної стабілізації аналітичного сигналу не спостерігається.

Для стабілізації аналітичного сигналу шляхом висновку з реакції не прореагировавших іонів Fe+3 в реакційну суміш вводили «стопи-реагент», як який застосовували комплексообразователи: фторид натрію і ЕДТА в діапазоні концентрацій 0,06 мМ - 0,01 М, 0,03 мМ - 0,1 мМ відповідно.

У ході експерименту встановлено, що введення в реакційну систему більше за 0,05 мМ ЕДТА приводить до зменшення під часі аналітичного сигналу аскорбінової кислоти і (або) фенольних антиоксидантов, що використовуються як відновник. Введення ЕДТА в менших концентраціях приводить до отримання стабільного під часі аналітичного сигналу для індивідуальних відновників, однак при цьому не стабілізується сигнал реальних об'єктів.

Для більшості відновників, що вивчаються введення в реакцію 0,01 М фториду натрію забезпечує стабільний у часі аналітичний сигнал (таблиця 3). У випадку танина і рутина спостерігається незначне наростання аналітичного сигналу у часі.

У аналогічних умовах були отримані стабільні у часі аналітичні сигнали для реальних об'єктів, таких як сухе вино, пиво, соки, чай, екстракти лікарських рослин. Це дозволило рекомендувати фторид натрію як «стопи-реагент» при визначенні антиоксидантной активності рослинної сировини і харчових продуктів.

Таблиця 3 - Залежність аналітичного сигналу відновника від його концентрації у часі в присутності 0,01 М NaF *

Відновник

τ, мін

Рівняння регресії

R2

Аскорбінова

кислота

15

у = 0,2619 х - 0,0032

0,9996

30

у = 0,2624 х - 0,0035

0,9996

60

у = 0,2626 х - 0,0024

0,9996

90

у = 0,2628 х - 0,0032

0,9996

Танін

15

у = 0,1871 х + 0,0012

0,9999

30

у = 0,1917 х + 0,0009

0,9997

60

у = 0,1963 х + 0,0019

0,9998

90

у = 0,2013 х + 0,0038

0,9997

Рутини

15

у = 0,1301 х - 0,0012

0,9999

30

у = 0,1327 х - 0,0002

0,9999

60

у = 0,1384 х - 0,0004

0,9999

90

у = 0,1425 х + 0,0017

0,9999

Кверцетін

15

у = 0,3813 х - 0,0012

0,9986

30

у = 0,3818 х - 0,0010

0,9982

60

у = 0,3826 х - 0,0005

0,9983

90

у = 0,3837 х - 0,0006

0,9983

Галловая

кислота

15

у = 0,5537 х + 0,0030

0,9987

30

у = 0,5546 х + 0,0032

0,9986

60

у = 0,5557 х + 0,0036

0,9986

90

у = 0,5563 х + 0,0026

0,9986

Гидрохинон

15

у = 0,3531 х + 0,0049

0,9996

30

у = 0,3535 х + 0,0048

0,9997

60

у = 0,3541 х + 0,0043

0,9996

90

у = 0,3543 х + 0,0045

0,9997

Цистеїн

15

у = 0,0993 х - 0,0068

0,9976

30

у = 0,0997 х - 0,0066

0,9980

60

у = 0,1004 х - 0,0065

0,9985

90

у = 0,1004 х - 0,0065

0,9982

Глутатіон

15

у = 0,0168 х - 0,0021

0,9928

30

у = 0,0168 х - 0,0023

0,9930

60

у = 0,068 х - 0,0024

0,9927

90

у = 0,0168 х - 0,0023

0,9930

* «стопи-реагент» вводився в реакційну суміш через 60 мін після початку реакції

Проведена оптимізація умов визначення АОА: склад і об'єм комплексного реагенту, що вводиться, вибраний комплексообразователь і його концентрацію, а також час витримання до і після введення «стоп-реагенту», дозволив запропонувати алгоритм методики визначення антиоксидантной активності рослинних матеріалів і харчових продуктів. Комплексний реагент складу 6 мМ Fe(III) і 10 мМ о-фенантролина змішують з досліджуваним зразком (розбавлення і об'єм якого будуть залежати від його антиоксидантной активності), витримують фіксований час, по витікання якого реакцію зупиняють додаванням «стоп-реагенту» і через встановлений час вимірюють оптичну густину випробуваного розчину при характеристичній довжині хвилі. Антиоксидантную активність харчових продуктів і рослинної сировини виражають кількістю речовини-стандарту (аскорбінової кислоти), виробляючою антиоксидантний ефект, еквівалентний дії суми відновників зразка, що вивчається (в мг аскорбінової кислоти на г (см3) продукту).

Різні групи харчових продуктів відрізняються по хімічному складу і, в тому числі, за змістом відновників, тому їх антиоксидантние властивості можуть сильно відрізнятися. Це приводить до необхідності оптимізації умов визначення антиоксидантной активності реальних об'єктів. Крім того, відомо, що розбавлення може привести до зміни речовинного складу зразка, зокрема, за рахунок протікання реакцій гидролиза.

Оптимізацію визначення антиоксидантной активності проводили на зразках харчових продуктів по єдиній методології, що полягає в розгляді зміни аналітичного сигналу проби при різному розбавленні і часі витримання до введення в реакцію. Критеріями оптимальності служили незмінність аналітичного сигналу після розбавлення проби при її витриманні протягом 60 мін, стабільний протягом тривалого часу (до 120 мін) аналітичний сигнал після введення «стоп-реагенту», а також пропорційну зміну сигналів при розбавленні.

Так, наприклад, для зразків вина, розбавлених менш ніж в 100 раз, спостерігається зменшення аналітичного сигналу проби в середньому на 12 % при витриманні протягом години. При введенні в реакцію розбавлених в співвідношенні 1:100 і 1:200, а також нерозбавлених (об'єм, що вводиться 0,02 см3) зразків аналітичний сигнал стабільний після введення «стоп-реагенту» і пропорціонально зростає із збільшенням об'єму проби.

Проведені дослідження для різних груп харчових продуктів дозволили оптимізувати розбавлення і об'єм проби, що вводиться в реакцію (таблиця 4), і рекомендувати внесення її відразу після розбавлення.

По розробленій методиці були проаналізовані сухі червоні і білі вина, пиво, відновлені і свежеотжатие фруктові соки, чай і рослинна сировина (таблиця 5). Отримані результати показують, що величина їх антиоксидантной активності варіюється в широкому діапазоні.

Таблиця 4 - Оптимізована розбавлення і об'єм проби, що вводиться в реакцію

Об'єкт дослідження

Розбавлення зразка

Об'єм проби,

що вводиться в реакцію, см3

Вино

1: 100, 1: 200

1,0 - 2,0

Пиво

1: 20

1,0 - 2,5

Сік

1: 5

0,2 - 1,0

Чай

1: 50, 1: 100

1,0 - 2,0

Таблиця 5 - Антіоксидантная активність ряду зразків рослинної сировини і харчових продуктів (n = 6, Р = 0,95)

Об'єкт дослідження

Характеристика об'єкта

АОА, мгАК/г

Сухі вина:

Каберне Фанагорії

ОАО АПФ «Фанагорія»

3,7 ± 0,1

Каберне Абрау

вино невитримане ТОВ «Кубань - Вино»

2,3 ± 0,1

Каберне

ТОВ «Мільстрім - Чорноморські вина»

2,0 ± 0,1

Каберне

ТОВ «Інвінком», Молдова

2,0 ± 0,1

Мускат

ТОВ «Інвінком», Молдова

0,29 ± 0,05

Шардоне

ЗАТ Агрофірма «Мисхако»

0,23 ± 0,02

Пиво:

Балтика №3

світла, ВАТ «Пивоварна компанія

«Балтика»

0,21 ± 0,01

Балтіка №6

темне, ВАТ «Пивоварна компанія

«Балтика»

0,50 ± 0,01

Чай:

Травневий

сорт вищий, ТОВ «Травень»

134 ± 7

Краснодарський

сорт другий, ЗАТ «Дагомисчай»

60 ± 3

Соки відновлені:

Яблучний

ВАТ «Лебедянський»

0,51 ± 0,04

Апельсиновий

ВАТ «Лебедянський»

2,2 ± 0,2

Рослинна сировина:

кропива

ВАТ «Красногорськлексредства»

21 ± 1

ехиноцея пурпурна

ВАТ «Красногорськлексредства»

28 ± 1

3 Антіоксидантная активність харчових продуктів як узагальнююча характеристика показника їх якості

Представляло інтерес зіставити відомі сумарні показники конкретних харчових продуктів, характеризуючі їх відбудовні властивості, з величиною АОА, визначуваною по розробленій методиці.

Для ряду харчових продуктів можна виділити переважаючу групу відновників органічної природи. Наприклад, антиоксидантние властивості вина в основному зумовлені фенольними з'єднаннями, що включають катехини, антоциани, флавоноли, лейкоантоциани, танини, пива - водорастворимими компонентами солоду і хмелю (екстрактивними речовинами). Основний внесок у величину антиоксидантной активності чаю, ймовірно, вносять полифенольние з'єднання (танини). Крім того, в чаї присутні заміщені феноли (галловая кислота, кверцетин, рутини), здатні взаємодіяти з індикаторною системою Fe(III)/Fe(II)− о-фенантролин. Це і обумовило вибір об'єктів дослідження - сухе червоне вино, пиво, чай - для проведення порівняльного аналізу.

Був визначений сумарний вміст фенольних з'єднань в сухих червоних винах спектрофотометрическим методом з використанням реактиву Фоліна - Чокальтеу і суми екстрактивних речовин пива і чаю у відповідності з ГОСТ 12787-81 і 28851-90. Встановлений взаємозв'язок між сумарною антиоксидантной активністю і цими показниками. Залежність між антиоксидантной активністю і змістом екстрактивних речовин для зразків, на прикладі пива, приведена на мал. 1. Для зразків вина спостерігається не тільки взаємопов'язана зміна антиоксидантной активності і концентрації фенольних з'єднань, але і досить близькі значення цих сумарних показників (таблиця 6).

Рис. 1 - Взаємозв'язок антиоксидантной активності і суми екстрактивних речовин пива

Таблиця 6 - Результати визначення сумарних показників вин (n = 6, Р = 0.95)

Об'єкт

дослідження

Сумарний зміст фенольних з'єднань,

мг/см3

АОА,

мгАК/см3

Каберне Фанагорії, виробник

ВАТ АПФ «Фанагорія»

3,6 ± 0,3

3,7 ± 0,1

Каберне Абрау (невитримане), виробник

ТОВ «Кубань - Вино»,

1,9 ± 0,1

2,3 ± 0,1

Каберне, виробник ТОВ «Мільстрім - Чорноморські вина»

1,9 ± 0,1

2,0 ± 0,1

Каберне, виробник ТОВ «Інвіком»

1,7 ± 0,2

2,0 ± 0,1

Каберне (1)*

1,3 ± 0,1

1,3 ± 0,1

Каберне (2)*

1,4 ± 0,2

1,4 ± 0,1

Каберне (3)*

1,5 ± 0,2

1,5 ± 0,1

Каберне (4)*

0,7 ± 0,1

0,83 ± 0,06

Російська лоза (купаж), виробник

ЗАТ «Російська лоза»

1,9 ± 0,2

2,3 ± 0,1

Каберне (еталон)

2,7 ± 0,2

2,6 ± 0,1

Каберне (виноматериал)

2,1 ± 0,2

2,4 ± 0,1

Мерло, виробник ТОВ «Тамань-Агро»

2,6 ± 0,2

2,8 ± 0,2

Мерло, виробник ТОВ «Інвіком»

2,1 ± 0,2

2,4 ± 0,1

Ізабелла, виробник ТОВ «Бостован»

1,6 ± 0,2

1,5 ± 0,1

Ізабелла (еталон)

1,1 ± 0,1

0,69 ± 0,03

*зразки вин Каберне зберігалися тривалий час після відкоркування.

Взаємозв'язок, що Спостерігається між АОА досліджуваних зразків і іншими сумарними показниками підтверджує інтегральний характер розробленого показника - антиоксидантной активності.

Особливістю фруктових соків є відсутність домінуючої групи відновників органічної природи. У зв'язку з цим, був вивчений вплив ряду речовин, вхідних до складу соку: аскорбінової і яблучної кислот, вітаміну В1, глюкози, фруктози і сахароз на індикаторну систему Fe(III)/Fe(II)-о-фенантролин. При виборі діапазону досліджуваних концентрацій відновників орієнтувалися на їх вміст в реальних зразках.

Встановлено, що цукор: глюкоза, фруктоза і сахароза з індикаторною системою не реагують і внеску в антиоксидантную активність соку не вносять. Аскорбінова, яблучна кислоти і вітамін В1 дають значущі аналітичні сигнали при реакції з комплексним реагентом в діапазонах концентрацій 0,05 - 1,8; 2,0 - 10; 10 - 400 мкг/см3 відповідно.

Антиоксидантную активність харчових продуктів можливо зіставляти з величиною ванадатной окисляемости, що характеризує здатність зразка відновлювати ванадій (V) в кислому середовищі, що найбільш доцільно, якщо в об'єкті складно виділити домінуючу групу відновників. Однак порівняння можна провести тільки на якісному рівні шляхом побудови рядів або діаграм, в зв'язку з тим, що величини, що аналізуються мають різне вираження одиниць вимірювань.

Була визначена ванадатная окисляемость різних груп харчових продуктів - соку, пива, чаю. Встановлено, що послідовність розташування зразків, що аналізуються, що відносяться до одного вигляду харчових продуктів, по величинах антиоксидантной активності і ванадатной окисляемости однакова. Це є якісним доказом правильності розробленої методики. Діаграма якісної відповідності для зразків харчових продуктів, на прикладі пива, представлена на мал. 2.

Рис. 2 - Оцінка якісної відповідності АОА і ванадатной окисляемости для пива

Аналіз численних проб сухих червоних і білих вин різних виробників показав, що антиоксидантная здатність червоних вин групи «Каберне», «Мерло», «Ізабелла» приблизно на порядок вище, ніж білих вин групи «Шардоне» і «Мускат». Це можна пояснити більш високим вмістом в червоних винах фенольних з'єднань, особливо катехинов, танина і фарбувальних речовин - антоцианов. Крім того, по показнику антиоксидантной активності, ймовірно, можна відділити вина групи «Ізабелла» (0,7 - 1,5 мгАК/см3) від «Мерло» і «Каберне» (2,3 -3,7 мгАК/см3), а «Мускатні» (біля 0,3 мгАК/см3) від «Шардоне» (біля 0,2 мгАК/см3).

Для світлих сортів пива: «Білий ведмідь», «Ячмінний колос», «Балтика № 3», «Дон», «Балтика № 9», «Новороссийськоє» - характерні близькі значення АОА (0,19 - 0,26 мгАК/г), тим часом як антиоксидантная активність темного пива «Балтика №6» в 2 - 2,5 рази вище і складає біля 0,50 мгАК/г, що пояснюється різним змістом екстрактивних речовин.

Величина АОА свежеотжатого і відновлених яблучних соків «Фруктовий сад», «Rich», «Віко», «Любимий сад» змінюється від 0,5 до 0,7 мгАК/см3. Антиоксидантная здатність апельсинового соку значно вище і становить 2,2 мгАК/см3, що пов'язано з великим змістом вітаміну Dilmah, Принцеса Нурі, Королівське сафарі, Травневий чай в 1,5 - 2 рази вище, ніж Краснодарського чаю другого сорту, що зумовлено, мабуть, різною мірою екстракції біологічно активних речовин.

На показник антиоксидантной активність впливає умови і тривалість зберігання продукту. Для розгляду антиоксидантной активності як показника якості були проаналізовані зразки пива і фруктових соків, що зберігається з порушенням умов і після закінчення терміну придатності. Крім того, протягом 1,5 років контролювали зміну антиоксидантной активності і колірних характеристик (інтенсивності, відтінку) зразка вина Каберне.

Встановлено, що для зразків пива, що зберігаються в аеробний умовах, антиоксидантная активність зростає, що пояснюється накопиченням в зразку альдегідів. Зберігання укупоренного пива при підвищеній температурі приводить до незначного підвищення антиоксидантной активність, у простроченого пастеризованого пива антиоксидантная активність дещо меншає (таблиця 7).

Таблиця 7 - Результати визначення антиоксидантной активності зразків пива (n = 6, Р = 0.95)

Об'єкт дослідження

АОА, мгАК/г

Об'єкт дослідження

АОА, мгАК/г

Дон

0,21 ± 0,01

Дон (зберігалося 30 діб при t = 30° З)

0,24 ± 0,01

Новороссийськоє

0,26 ± 0,01

Новороссийськоє (після витікання терміну придатності)

0,22 ± 0,01

Ячмінний колос

0,22 ± 0,01

Ячмінний колос (зберігалося відкоркованим)

0,27 ± 0,01

Зберігання апельсинового соку протягом року приводить до зменшення його антиоксидантной активність в 2,4 рази. При зберіганні соків в аеробний умовах протягом 3-х днів величина антиоксидантной активності знижується в 1,5 - 2 рази як для яблучних, так і для апельсинового соків (таблиця 8).

Таблиця 8 - Зміна антиоксидантной активності зразків соку в процесі зберігання (n = 6, Р = 0.95)

День визначення

АОА апельсинового соку

«Тонус», мгАК/см3

АОА яблучного соку

«Фруктовий сад», мгАК/см3

свежеупакованний

після закінчення терміну придатності

1

2,2 ± 0,2

0,86 ± 0,07

0,51 ± 0,05

3

1,2 ± 0,1

0,59 ± 0,06

0,36 ± 0,04

Зберігання вина Каберне протягом 1,5 років приводить до зменшення як величини антиоксидантной активності, так і змісту фенольних з'єднань. Одночасно відбувається і зміна такого сумарного показника, як колірні характеристики (інтенсивність і відтінок), що пов'язано із зменшенням змісту антоцианов і збільшенням кількості конденсованих полифенолов (таблиця 9).

Таблиця 9 - Зміна основних показників вина в процесі зберігання (n = 6, Р = 0.95)

Дата проведення аналізу

АОА,

мгАК/см3 провина

Зміст фенольних з'єднань, мг/см3

Колірні характеристики

Інтенсивність

Оттенок

Лютий 2005

3,7 ± 0,1

3,6 ± 0,3

11,15

0,7

Листопад 2005

1,2 ± 0,1

1,3 ± 0,2

7,21

0,8

Квітень 2006

0,9 ± 0,09

1,0 ± 0,1

6,59

1,0

Таким чином, проведені дослідження дозволили укласти, що для кожного виду харчової продукції існує діапазон характерних значень антиоксидантной активності, що визначає якість продукції.

4 Вплив екологічної ситуації території на величину антиоксидантной активності рослинних матеріалів

Одним з підходів оцінки стану навколишнього середовища є реакція рослин на різні види забруднень. Зміст біологічно активних речовин, а, отже, і антиоксидантние властивості рослин залежать, передусім, від видової приналежності, а також місця зростання, кліматичних умов, геохімічного стану грунту, часу вегетації і інших екологічних чинників.

Для встановлення впливу несприятливих чинників навколишнього середовища на характер зміни сумарних показників тесту-рослин і доказу можливості їх використання з метою екологічного моніторинга був розроблений алгоритм, що включає обгрунтування вибору необхідних фізико-хімічних показників, які можуть впливати на параметри об'єктів дослідження, що вивчаються; методи і методики аналізу; програму відбору проб, орієнтовану як на відношення до джерела забруднення, так і що враховує період вегетації вибраної тесту-рослини; обробку і узагальнення результатів.

Попереднє визначення величини АОА рослинних матеріалів (кори дуба, звіробою, ехинацеи пурпурної, кропиви дводомної і інш.) дозволило вибрати як тест-рослина кропиву дводомну, оскільки вона володіє досить високою антиоксидантной активністю, а також характеризується широким ареалом поширення, високою толерантністю до температури і кількості осадків, тривалим вегетаційним періодом і розвиненою поверхнею листа.

При виборі фізико-хімічних показників враховували взаємозв'язок величини АОА із змістом біологічно активних речовин, що володіють відбудовними властивостями, таких як дубильні речовини. На вміст останніх в рослинних матеріалах може впливати забруднення навколишнього середовища, наприклад, токсичними металами (Zn, Cd, Pb, Cu), які можуть поступати в рослини, насамперед, з грунту.

Виходячи з можливих значень вибраних фізико-хімічних показників, був проведений вибір методик аналізу. Для визначення важких металів (Zn, Cd, Pb, Cu) - метод інверсійної вольтамперометрії, антиоксидантной активності - спектрофотометрический метод, дубильних речовин і аскорбінової кислоти - титриметрический.

Орієнтуючись на джерело забруднення - автомагістраль, відбір проб здійснювали на відстані 7 і 200 м від нього в різні вегетаційні періоди. Дослідження, проведені в період з 2004 по 2006 г показали, що зміст Zn і Pb в пробах кропиви дводомної, відібраних в 7 м від дороги, приблизно в 2 і 3 рази більше, ніж в зразках, відібраних на відстані 200 м, при цьому концентрація свинця в зразках, відібраних у дороги, перевищує ПДК для харчових продуктів. У також час аналіз проб грунту показав, що зміст кислотних і жвавих форм свинця, цинку і міді менше, ніж ПДК для їх валового змісту, а для кадмію - на рівні фонових значень для чорнозему.

Сумарний зміст відновників - АОА і дубильних речовин в зразках кропиви дводомної меншає з наближенням до джерела забруднення (таблиця 10), що ймовірно пов'язано із захисною реакцією рослини на дію забруднювача.

Таблиця 10 - Результати визначення антиоксидантной активності і вмісту дубильних речовин в кропиві дводомної (n = 6, Р = 0.95)

Зразок

Відстань від дороги

АОА, мгАК/г

Концентрація дубильних речовин, мг/г

Концентрація важких металів, мкг/г

Pb

Zn

Липень 2005

200 м

35 ± 3

113 ± 6

0,20 ± 0,02

2,3 ± 0,2

7 м

12 ± 1

77 ± 5

1,0 ± 0,1

4,9 ± 0,5

Серпень 2005

200 м

25 ± 2

105 ± 7

0,26 ± 0,03

2,4 ± 0,2

7 м

14 ± 1

89 ± 6

1,2 ± 0,1

5,0 ± 0,5

Квітень 2006

200 м

49 ± 3

141 ± 7

0,29 ± 0,03

2,8 ± 0,2

7 м

25 ± 2

107 ± 6

1,3 ± 0,1

5,9 ± 0,6

Травень 2006

200 м

31 ± 2

138 ± 7

0,32 ± 0,03

2,9 ± 0,3

7 м

23 ± 2

121 ± 7

1,3 ± 0,1

6,2 ± 0,6

ПДК

0,5

10

Висновки

Вивчено поведінка індикаторної системи Fe(III)/Fe(II)-о-фенантролин при визначенні антиоксидантной активності індивідуальних відновників і їх сумішей, показана можливість її використання для оцінки величини АОА рослинної сировини і харчових продуктів.

Досліджений вплив ряду індивідуальних відновників фенольной і нефенольной природи на індикаторній систему Fe(III)/Fe(II)-о-фенантролин і встановлено, що їх антиоксидантная активність меншає в наступному ряду: галловая кислота > кверцетин > гидрохинон > аскорбінова кислота > танін > рутини > цистеин > глутатион.

Встановлено, що аналітичний сигнал для харчових продуктів і рослинної сировини, що реєструється з використанням запропонованої індикаторної системи, має сумарний характер і може бути використаний при оцінці інтегральної антиоксидантной активності досліджуваних об'єктів. Оптимізовані умови (склад і об'єм комплексного реагенту, що вводиться, вибраний комплексообразователь і його концентрація, а також час витримання до і після введення «стоп-реагенту») і запропонований алгоритм методики визначення сумарної антиоксидантной активності рослинної сировини і харчових продуктів.

Розроблена аналітична схема визначення АОА харчових продуктів і рослинної сировини. Обгрунтована і показана доцільність використання аскорбінової кислоти як речовина-стандарт при проведенні аналітичних визначень. Проведена метрологічна атестація методик визначення антиоксидантной активності вина і лікарських рослин.

Проведена оцінка антиоксидантной здатності ряду харчових продуктів (сухих червоних і білих вин, пива, відновлених і свежеотжатих фруктових соків, чаю) і лікарської рослинної сировини. Встановлено, що для кожного вигляду харчових продуктів існує діапазон характерних значень антиоксидантной активності, що визначає якість продукції.

Показана залежність величини сумарної АОА рослинної сировини від умов екологічної ситуації території його зростання.

Список робіт, опублікованих по темі дисертації

Цюпко, Т. Г. Антіоксидантная активність - узагальнюючий показник якості лікарських рослин / Т. Г. Цюпко, З. А. Темердашев, О. Б. Воронова, Н. В. Храпко, А. В. Денісова // Тез. докл. Всеросійської конференції по аналітичної хімії «Аналітика Росії 2004». Москва. - 2004. - С. 187.

Цюпко, Т. Г. Спектрофотометрічеський спосіб визначення сумарної антиоксидантной активності харчових продуктів / Т. Г. Цюпко, З. А. Темердашев, О. Б. Воронова, Н. В. Храпко // Тез. докл. II Міжнародного симпозіуму «Розділення і концентрування в аналітичній хімії і радіохімії». Краснодар. - 2005. - С. 434.

Цюпко, Т. Г. Разработка методичного підходу до скринингу і аналізу об'єктів навколишнього середовища по узагальнених показниках / Т. Г. Цюпко, З. А. Темердашев, О. Б. Воронова, Н. В. Храпко, А. Н. Балаба // Тез. докл. Заключної конференції грантодержателей регіонального конкурсу РФФИ і адміністрації Краснодарського краю «р2003юг». Краснодар. - 2005. - С. 37-39.

Tsiupko, T.G. Antioxidant activity as а food product quality criterion / T.G. Tsiupko, O.B. Voronova, N.V. Khrapko, A.N. Balaba // International Congress on Analytical Sciences «ICAS - 2006». Moscow. - 2006. - P. 432.

Храпко, Н. В. Спектрофотометрічеський спосіб оцінки антиоксидантной активності харчових продуктів / Н. В. Храпко, А. Н. Балаба, Т. Г. Цюпко, О. Б. Воронова, Е. В. Переверзева, Е. Н. Терещенко, О. М. Баранова // Тез. докл. Всеросійської конференції молодих вчених і II школи ім. Н. М. Еммануеля «Окислення, окислювальний стрес, антиоксиданти». Москва. - 2006. - С. 156-157.

Храпко, Н. В Індикаторна система Fe(III)/Fe(II)-органічний реагент для визначення антиоксидантной активності харчових продуктів / Н. В. Храпко, Т. Г. Цюпко, З. А. Темердашев, О. Б. Воронова, А. Н. Балаба, Е. В. Переверзева, Е. Н. Терещенко // Тез. докл. Міжнародної наукової конференції «Хімія, хімічна технологія і біотехнологія на рубежі тисячоліть». Томськ. - 2006. - Т.2 - С. 144.

Цюпко, Т. Г. Разработка методичного підходу до визначення антиоксидантной активності харчових продуктів і лікарської сировини / Т. Г. Цюпко, З. А. Темердашев, О. Б. Воронова, А. В. Денісова, Н. В. Храпко // Наука Кубані. - 2004. - №3 - С. 89-91.

Цюпко, Т. Г. Антіоксидантная активність як узагальнююча характеристика якості харчових продуктів / Т. Г. Цюпко, О. Б. Воронова, Н. В. Храпко, З. А. Темердашев // Екологічний вісник наукових центрів Чорноморської екологічної співпраці. - 2005. - №2. - С. 91-95.

Храпко, Н. В. Методічеський підхід до скринингу і аналізу об'єктів навколишнього середовища по узагальнених показниках / Н. В. Храпко, Т. Г. Цюпко, З. А. Темердашев, О. Б. Воронова, А. Н. Балаба, Е. В. Переверзева // Наука Кубані. - 2005. - №5. - С. 18-21.

Темердашев, З. А. Определеніє антиоксидантной активності ряду харчових продуктів з використанням індикаторної системи Fe(III)/Fe(II) - органічний реагент / З. А. Темердашев, Т. Г. Цюпко, О. Б. Воронова, Н. В. Храпко, А. Н. Балаба // Заводська лабораторія. Діагностика матеріалів. - 2006. - Т.72. - №11. - З

Пат. 2282851 Російська Федерація., МПК7 G01N33/02. Спосіб визначення сумарної антиоксидантной активності / Цюпко Т. Г., Темердашев З. А., Воронова О. Б., Храпко Н. В. - № 2004138188/13; заявл. 27.12.2004; опубл. 27.08.2006, Бюл. № 24. С. 523.