Определение суммарного содержания полифенольных веществ в коньяке

 

Федеральное агентство по образованию

 

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

 «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

                                                Кафедра аналитической химии

 

 

 

                                                                        

 Научный  руководитель,

 канд. хим.  наук, доц.

 Т. Г.  Цюпко

_____________________

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОГО СОДЕРЖЕНИЯ ПОЛИФЕНОЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В КОНЬЯКЕ.

Работу  выполнила  ________________________________А. А. Лановая

Факультет  химии и высоких технологий,  ОДО 

Специальность  «Стандартизация  и сертификация»  –  200503, 3 курс

Нормоконтролер, _________________________________О. Б. Воронова

канд. хим. наук, ст. преп.    

 

 

 

 

Краснодар 2010

 

 Содержание

Введение…………………………………………………………………………………1

 

Введение

            Современный человек постоянно  контактирует с различными биологически активными веществами. К ним относятся регуляторы метаболизма, лекарственные средства, активные компоненты пищевых добавок, регуляторы роста растений, различные ксенобиотики, например, пестициды и многие другие соединения. В микроколичествах через воздушную среду и пищевые цепи многие из них (или продукты их деградации) попадают в организм человека и влияют на его здоровье. Вот почему необходим контроль содержания биологически активных веществ как до их поступления в организм человека, так и в случае их попадания.

             В последние годы возник интерес  к оценке антиоксидантной активности  коньячных изделий. Это связано  с тем, что в настоящее время принято считать причиной многих заболеваний (онкологических, сердечно-сосудистых, диабета и др.) увеличение содержания свободных радикалов, возникающих в организме людей при воздействии разных факторов. Концентрация свободных радикалов (супераксидный радикал, пероксид водорода, гидроксил радикал и др.) возрастает за счёт снижения активности естественной антиоксидантной системы человека, связанной с воздействием радиации, УФ облучения, курения, постоянных стрессов. Инфекционных болезней, некачественного питания. За счёт вредных воздействий свободных радикалов повреждаются стенки сосудов, мембраны клеток, окисляются липиды, что приводит к серьёзным патологическим изменениям, к сердечно-сосудистым и онкологическим заболеваниям, а также к преждевременному старению.

               Вредное воздействие на организм  свободных радикалов можно уменьшить за счёт систематического употребления некоторых лекарственных растительных препаратов, биологически активных добавок, продуктов питания и напитков, обладающей хорошей антиоксидантной активностью. Основные природные антиоксиданты – витамины Е и С, полифенолы, флавоноиды, ароматические оксикислоты, антоцианы и др. Природные фенольные соединения нейтрализуют свободные радикалы, значительно уменьшают риск заболеваний опасными болезнями и замедляют старение организма. Значительное количество антиоксидантов содержится в красных винах и винных напитках, соках, чае, фруктах овощах, ягодах. 
1 Аналитический обзор

1. Антиоксиданты

            В настоящее время резко возрос  интерес к изучению процессов  свободнорадикального окисления  в связи с признанием инициирующей роли свободных радикалов в процессах старения организма и в развитии таких патологий как ишемическая болезнь сердца, атеросклероз, катаракта, онкологические заболевания, вирус иммунодефицита человека и др. Установлено также, что свободные радикалы, в частности, активные формы кислорода (АФК) воздействуют и на генном уровне человека, вызывая целый ряд наследственных аутосомно-рецессивных болезней.

            Известно, что в здоровом организме  сохраняется равновесие в системе  оксидант-антиоксидант. Нарушение этого баланса в пользу оксидантов приводит к развитию так называемого оксислительного стресса. В результате окислительно-восстановительных реакций постоянно генерируются АФК, обладающих высокой реакционной способностью, что вызывает повреждение белков, нуклеиновых кислот, ферментов, биомембран и, в конечном итоге, приводит к развитию патологических состояний. Защита организма от действия радикалов осуществляется АО.

          Антиоксиданты – вещества различной химической природы, способные тормозить или устранять неферментативное свободнорадикальное окисление органических соединений различными формами кислорода (О2, 1О2, Н2О2, ОН.) .

Биоантиоксиданты, подавляя свободнорадикальное автоокисление, регулирует степень влияния окисления  на большинство метаболических процессов. В результате воздействия АО создаются условия для обеспечения нормального роста клеток и тканей.

АО, функционирующие  в живом организме (биоантиоксиданты), играют важную роль, защищая от неферментативного  автоокисления биосубстраты, например легко окисляющиеся липиды и, в частности, жиры и жирные кислоты мембранных образований клетки. Биоантиоксиданты являются необходимыми компонентами всех тканей и клеток живых организмов, где они в нормальных физиологических концентрациях поддерживают на низком стационарном уровне свободнорадикальные автоокислительные процессы. В норме расходование и пополнение антиоксидантами в тканях живых организмов сбалансировано.

Биоантиоксиданты  – это, как правило, полифункциональные соединения, антиокислительная функция которых выражена в разной степени. Различают АО, основная биологическая функция которых определяется или связана с антиоксидантной активностью, например токоферолы, и АО, обладающие антиоксидантным действием, биологическая функция которых не связанв с антиокислительными свойствами, например, антибиотики, обладающие в первую очередь бактерицидными свойствами, но оказывающие также антиоксидантное действие.

Биологическая активность АО обусловлена стереоэлектронными эффектами ароматического и хроманового колец, орто- и пара-положением гидроксильных групп, их трет-бутильным экранированием, образованием семихинонных форм, тиолсодержащими соединениями, хелатированием металлов переменной валентности, рецепторным взаимодействием с клеточной мембраной и т. д.

Индивидуальные биоантиоксиданты создают антиоксидантную систему, определяющую антиоксидантную активность живых тканей. Наиболее эффективными и распространёнными АО являются токоферолы (витамин Е), ряд фенолов (эвгенол и его производные) и полифенолов (конидендрин, пирокатехин, производные галловой кислоты), флавоноиды (рутин, кверцетин), убихиноны, некоторые стероидные гормоны, фосфолипиды, в том числе летицин, кефалин. Сюда же следует отнести аскорбиновую, лимонную, никотиновую, дегидрокофеиновую и бензойную кислоты и их соли, серосодержащие аминокислоты (цистеин, глутатион), серотонин, адреналин, билирубин, белки крови.

В процессе окисления  наблюдается превращение пищевых  веществ, разрушаются биологически ценные компоненты, в частности витамины, окисляются и расщепляются липиды, жирные кислоты, жироподобные вещества, в результате чего образуются продукты разложения и расщепления со специфическим запахом и вкусом. Зачастую эти продукты токсичны. Таким образом, происходит  изменение внешнего вида, запаха, вкуса продукта, снижается его пищевая ценность. Катализируют процессы окисления ферменты, ионы тяжелых металлов, свет, тепло, кислород.

Выделяют  две группы антиоксидантов — неорганической и органической природы. Последние разделяют на природные и синтетические АО, в структуре молекул которых содержатся функциональные группы, легко принимающие участие в радикальных и окислительно-восстановительных реакциях. Однако применение синтетических антиоксидантов ограничено из-за их возможного токсического действия. Это приводит к необходимости поиска альтернативных соединений в растительном сырье, обладающих высокой антиоксидантной активностью и безвредных для человека.

Антиоксиданты также делят на водорастворимые  и жирорастворимые.

К водорастворимым  антиоксидантам относятся: аскорбиновая кислота, природные полифенольные соединения, в частности, флавоноиды, оксиароматические кислоты, катехоламины, индоламины, производные кумаринов, фитоэкстрогены, тиоловые соединения (цистеин, гомоцистеин, таурин, глютанион и др.), некоторые олигопептиды (корнитин, эндорфины и др.)

К жирорастворимым  антиоксидантам относят витамин  Е (токоферолы и токотриенолы), каротиноиды, ретинол (провитамины и витамин А), убихинон [3].

Основным  критерием эффективности или  активности антиоксидантов является их способность поглощать кислород в объёме раствора, т.е 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.

Как правило, окисление органических соединений – радикальный цепной процесс [4].

Свободные радикалы – атомы или молекулы, имеющие  на внешней оболочке один или несколько  свободных электронов.

Свободные радикалы действуют как акцепторы водорода:

RO + InH2 → ROOH + InH

InH + InH → In + InH2 .

Существуют и другие механизмы действия радикалов [5], [6].

Механизмы действия антиоксидантов, в зависимости от их природы, может быть различен. Все биоантиоксиданты делят на 4 группы:

- антиоксидантные  ферменты (супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза, утилизирующие преоксид  водорода);

- комплексоны  ионов металлов, тормозящие их окисление и восстановление;

- низкомолекулярные  соединения, взаимодействующие с  радикалами и образующие малоактивные  продукты;

- высокомолекулярные  соединения (белки) во внеклеточной  среде, проявляющие антиоксидантные свойства [1], [2].

Известно, что в здоровом организме человека сохраняется равновесие в системе оксиданты – антиоксиданты. Нарушение этого баланса в пользу оксидантов приводит к развитию так называемого антиоксидантного стресса [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Полифенольные  соединения

Контакт коньячного спирта с дубовой древесиной приводит к его насыщению веществами фенольной природы, такими как ванилин, этилванилин, ванилиновая кислота, сиреневый альдегид, сиреневая кислота, галловая кислота, эллаговая кислота, феруловая кислота и некоторыми другими полифенолами.

 

Полифенолы - биологически активных веществ винограда.

Вторую по важности с точки зрения медицины группу биологически активных веществ  винограда представляют полифенолы, в т.ч. флавоноиды, которые не синтезируются  в организме человека. 
 
Виноград, по сравнению с другими культурными растениями, наиболее богат полифенольными соединениями - мономерными, олиго- и полимерными. К ним относятся катехины, антоцианы, лейкоантоцианы и другие полифенольные соединения, обладающие ан-тиоксидантной и Р-витаминной активностью. Среди флавоноидов винограда наиболее показательны антоцианы, создающие основу окраски красных вин, а также лейкоцианы и катехины разной степени полимеризации. В меньших количествах присутствуют другие флавоноиды - кверцитин, кемпферол, мирицетин и апе-гинин. Являясь биологически активными веществами, полифенолы повышают гигиеническую ценность вин и винных напитков. 
 
Полифенолы в нативном виде обладают малой растворимостью в воде и высокой - в спиртах, поэтому, в отличие от потребления вин, потребление нативной виноградной ягоды в обычных для суточного рациона объемах не обеспечивает организм человека поступлением необходимого количества этих важных веществ.

Действие полифенольных соединений винограда на организм.

Полифенольные соединения винограда оказывают разносторонние биологические эффекты. Активностью против грамотрицательных бактерий обладают антоцианы, а против грамположительных - транс-кумаровая кислота. Полифенолы, уменьшая уровень пероксидных радикалов в культуре клеток крови, препятствуют экспресии вируса иммунодефицита человека (Edeas M.A., Lindenbaum A., 2000). В растительных и животных тканях флавоноиды, совместно с аскорбиновой кислотой, участвуют в энзиматических процессах окисления и восстановления. Флавоноиды увеличивают упругость кровеносных сосудов, укрепляя их стенки, и нормализуют нарушенную проницаемость капилляров, способствуют накоплению витамина С в печени и надпочечниках. 
 
Получены многочисленные свидетельства противолучевого, спазмолитического, антиоксидантного, противовоспалительного, противоязвенного, раноза-живляющего и других эффектов действия флавоноидов. Группа высокомолекулярных полифенолов выступает в роли активных антиоксидантов, которые способны гасить цепные свободнорадикальные реакции, снижать активность окислительных ферментов и уменьшать концентрацию пероксидных липидов в плазме крови. Последнее свойство, по сути, является одним из главных механизмов лечебно- профилактического действия высокомолекулярных соединений винограда и продуктов переработки. 
 
Перечень патологических состояний и болезней, вызываемых увеличенным содержанием свободных радикалов, достаточно обширен. К ним относятся: атеросклероз, ишемия органов, бронхит, бронхиальная астма, эмфизема, болезнь Паркинсона, ревматизм, сахарный диабет, нарушение обмена катехоламинов. стресс, аллергия, гипоксия, лучевая болезнь, отравления, нарушения обмена веществ, онкологические заболевания, иммунная недостаточность, процесс старения организма, генетические нарушения митохондриального аппарата типа синдрома MELAS и др. 
 
Первые исследования антиоксидантных свойств полифенолов, содержащихся в вине и виноградном соке, были проведены в конце XX века и показали их способность усиливать антиоксидантный потенциал плазмы крови. Они обладают антиоксидантной активностью в 10-20 раз большей, чем а-токоферол. При этом антиоксидантное действие красных вин носит четкий доза-зависимый характер (Kondo К et al, 1994: Maxwell S. et al., 1994; FuhrmanB. etal., 1995; Simonetti P. et al., 1995; Carbonneau M-A., et al., 1997; Miyagi Y. etal., 1997).