Влияние кинетики процесса, протекающего в системе Fе(III) – органический реагент-восстановитель органической природы на величину антиокси

 

 

Таблица 9 – Пример расчета  аддитивности АС по тангенсам наклона  линейной зависимости АС от времени  при времени выдерживания 10 минут

Смесь Катехол + Протокатеховая кислота = 2 + 2 мкМ
время	tg КТ	tg ср	tg ПКК	tg ср	tg смесь	tgΣ	Σtg	S	∆tg	3S
10	3,4	3,167	5,15	5,083	6,6	7,117	8,250	0,525	-1,133	1,575
	3,2		4,95		7,65
	2,9		5,15		7,1

 

 

 

 

Таблица 10 – Результаты проверки аддитивности АС смесей

Смесь	Выполнение условия  аддитивности по 3S критерию
	По кинетическим кривым		По tg наклона
АК+РТ=1+3	неаддитивная	неаддитивная
АК+КВ=3+1	аддитивная	аддитивная
КВ+РТ=1+3	неаддитивная	неаддитивная
ГК+КТ=2+2	неаддитивная	неаддитивная
АК+ГК=2+2	неаддитивная	неаддитивная
КВ+ФК=0,5+3,5	неаддитивная	неаддитивная
КТ+ПКК=2+2	аддитивная	аддитивная
КТ + РТ + ГК=1+1,5+1,5	неаддитивная	неаддитивная
КТ + ПКК + АК=1,5+1+1,5	аддитивная	аддитивная
АК + КВ+ РТ=2 + 0,5 + 1,5	неаддитивная	неаддитивная
АК+КВ+ГК+КТ=1,3+0,5+1,0+1,2	неаддитивная	неаддитивная

 

Среди смесей отличное от других поведение проявила смесь  галловой кислоты и катехола (рисунок 13). Скорость процесса при совместном присутствии антиоксидантов значительно возросла. Это вероятно связано с появлением эффекта синергизма, что отмечается и рядом авторов.

 

Рисунок 13 – Кинетические кривые окисления катехола и галловой кислоты при их совместном присутствии

Пищевой продукт представляет собой сложную сбалансированную систему, большое количество восстановителей которой может по-разному воздействовать на индикаторную систему. В этом случае определение относительной антиоксидантной активности пищевого продукта, учитывающей различную кинетику процесса окисления для вещества-стандарта и пробы, является интересным. Пусть некоторое вещество Б относительно медленно восстанавливает избранный оксидант: для полного завершения реакции необходимо нерационально длительное время выдерживания реакционной смеси. Тогда, в простейшем случае, можно найти соединение А, характер временной зависимости которого подобен веществу Б. Под подобием следует понимать совпадение положения экспериментальных точек в координатах аналитический сигнал – время выдерживания, при условии сопоставления результатов для разных концентраций антиоксиданта Б и сопоставлении исследуемого антиоксиданта с подобранным веществом сравнения А. Тогда антиоксидантная активность вещества Б может быть выражена в единицах вещества А, причем этот параметр не будет зависеть от времени выдерживания смеси. В таком случае можно воспользоваться соотношением тангенсов углов наклона прямых линий на графике «аналитический сигнал как функция количества добавленного антиоксиданта»[32].

С использованием предложенной выше методики были исследованы железо-восстанавливающая активность вина и аскорбиновой кислоты. По полученным величинам оптической плотности определяли функциональный вид зависимости оптической плотности от количества раствора антиоксиданта (рисунок 14) и рассчитывали относительную антиоксидантную активность по уравнению 3, поправкой на концентрацию раствора вещества-стандарта, если количество антиоксидантов определяется объемом аликвотных порций:

АОА(Б) = С(А)b(Б)/b(А),                                        (3)

где С(А) – концентрация вещества стандарта (М), b(А) – тангенс угла наклона прямолинейной зависимости аналитического сигнала от вводимого в реакционную смесь объема вещества стандарта, b(Б) – тангенс угла наклона прямолинейной зависимости аналитического сигнала от вводимого в реакционную смесь объема пробы.

Рисунок 14 – Зависимость аналитического сигнала от вводимого в реакционную смеси объема вещества стандарта и образца вина

 

Этим способом была определена относительная АОА образцов вин (приложение А)

. Таблица 11 – Результаты анализа антиоксидантной активности образцов вин

 

Образец	tg наклона прямолинейной завсисости АС от вводимого объема				Относительная АОА, мМ аскорбиновой кислоты (предлагаемый способ)[32]		Относительная АОА, мМ аскорбиновой кислоты (ранее разработанный способ)[27]
	Аскорбиновой кислоты(10-4М)		Образцов вина
	10 мин	60 мин	10 мин	60 мин	10 мин	60 мин	10 мин	60 мин
№1	0,146	0,171	14,66	22,23	10,0±0,9	12,9±0,8	11,3±0,8	17,5±0,8
№2			17,17	25,14	11,7±0,9	14,7±0,7	12,9±0,9	18,9±0,7
№3			22,19	32,97	15,1±1,0	19,3±0,6	15,3±0,9	23,7±1,0
№4			19,40	28,94	13,2±0,8	16,9±0,7	12,4±0,7	18,7±0,7

Примечание: образец № 1 – «Мерло NR» ОАО «Фанагория»; образец № 2 – «Мерло Тамани» ООО «Кубань – Вино»; образец № 3 – «Мерло Звезда Тамани» ООО «Кубанские вина»; образец № 7 «Мерло столовое» ООО «Кубань Вино».

Этим способом была определена относительная АОА образцов вин. Данные результаты хорошо согласуются с результатами определения антиоксидантной активности обычном для этой системы способом (таблица 11).

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 На кинетической кривой, характеризующей редокс-процесс, протекающий в системе Fe(III) – о-фенантролин – вещества фенольного и нефенольного типа, выделены три участка.  Первый этап характеризуется быстрым ростом аналитического сигнала, степень протекания реакции – 40-70% . на втором этапе степень протекания реакции составляет 70-90% от максимального значения и наблюдается замедление нарастания сигнала. Третий этап характеризуется приблизительным постоянством оптической плотности в течение 24 часов.

2 Показана зависимость скорости реакции окисления антиоксидантов от их концентрации и природы вещества. На первом этапе процесса скорость окисления антиоксидантов линейно зависит от их начальной концентрации в растворе. По уменьшению скорости окисления антиоксиданты составляют ряд кверцетин > галловая кислота > катехол > аскорбиновая кислота > рутин > протокаховая кислота > феруловая кислота. На втором этапе скорость снижается в ряду кверцетин > галловая кислота > протокаховая кислота > рутин > катехол > аскорбиновая кислота > феруловая кислота.

3 Рассмотрены факторы: температура, ионная сила раствора, количество окислителя, влияющие на кинетику протекающего процесса и показано, что уменьшение количества окислителя практически не влияет на скорость окисления аскорбиновой кислоты,  мало изменяет кинетику реакции с рутином и приводит к возрастанию скорости реакции для кверцетина. На примере аскорбиновой кислоты, кверцетина и рутина показано, что для первого этапа реакции характерно увеличение скорости реакции в 1,5-2 раза при изменении температуры на 10^оС.

4 Апробирован способ  определения относительной антиоксидантной активности вин, который скорректирован на влияние кинетических факторов протекающих реакций. Получена удовлетворительная сходимость результатов анализа (70-90%) относительной антиоксидантной активности с результатами определения по известной методике

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1 Максимова, Т. Еще  раз об антиоксидантной терапии  / Т. Максимова // журн. наука и  жизнь. –2000, №8.

2 Абдулин, И. Ф. Определение  некоторых жирорастворимых антиокси-дантов  методом гальваностатической кулонометрии с помощью электрогенери-рованных окислителей / И. Ф.Абдулин, Е. Н. Турова, Г. К. Будников, Г. К. Зиятдинова // Журн. аналит. химии – 2002. – Т. 58, № 8. – С. 864 – 866.

3 Лапин, А. А. Антиоксидантные  свойства продуктов растительного  происхождения / А. А. Лапин, М. Ф. Борисенков, А. П. Карманов и др. // Химия растит. сырья – 2007. – № 2. – С. 79 – 83.

4 Короткова, Е. И.  Вольтамперометрический способ  определения актив-ности антиоксидантов / Е. И. Короткова // Журн. физ. химии. – 2000. – Т.74,  №9. – С. 1704 – 1706.

5 Яшин, А. Я. Экспрессный электрохимический метод определения анти-оксидантной активности пищевых продуктов / А. Я. Яшин, Я. И. Яшин // Наука-производству. – 2004,№6. – С. 32 – 34.

6 Базарова, Ю. Г. Ингибирование радикального окисления пищевых жиров флавоноидными антиоксидантами / Ю. Г. Базарова, Б. Я. Веретенов // Вопросы питания – 2004. – № 3. – С. 35 – 45.

7 Абдулин, И. Ф. Органические антиоксиданты как объекты анализа   (обзор) / И. Ф. Абдулин, Е. Н. Турова, Г. К. Будников // Журн. завод. лаб. Диагностика материалов. – 2001. – Т. 67, №6. – С. 3 – 12.

8 Будников, Г. К. Антиоксиданты как объекты биоаналитической химии / Г. К. Будников, Г. К. Зиятдинова // Журн. аналит. химии. –2005. –Т.60, №7. –  С. 678 – 691.

9 Dorman, H.J.D. Characterisation of the antioxidant properties of de-odourised aqueous extracts from selected Lamiaceae herbs / H.J.D. Dorman, A. Peltoketo, R. Hiltunen, M. J. Tikkanen // Food Chem. – 2003. – Vol. 88. – № 2. – P. 255-262.

10 Kim, S. Y. Effect of heating conditions of grape seeds on the antioxidant activity of grape seed extracts / S. Y. Kim, S. M. Jeong, W. P. Park, K.C. Nam, D.U. Ahn, S. C. Lee // Food Chem. – 2006. – Vol. 97. – № 3. – P. 472-479.

11 Яшин А. Я. Инжекционно-проточная система с амперометрическим детектором для селективного определения антиоксидантов в пищевых продуктах и напитках // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2008, т. LII, № 2

12 Зайцев В.Г. Связь между химическим строением и мишенью действия как основа классификации антиоксидантов прямого действия / Зайцев В.Г., Островский О.В., Закревский В.И // Эсперим. клин. фармакол.– 2003.– Т.66, № 4.– С.66-70.

13 M. Kosar Baser Antioxidant activity and phenolic composition of sumac (Rhus coriaria L.) extracts / M. Kosar, B. Bozan, F. Temelli, K.H.C.// Food Chemistry. – 2006.

14 Arya, S. P. A new method for the ascorbic acid assay using iron (II) – pyridine-2,6-dicarboxylic acid complex / S. P. Arya, P. Jain, M. Mahajan // Ann. Chem. – 2002. – Vol. 92. – № 11-12 – P. 1159-1164.

15 Kleszczewski, T. Flow injection spectrophotometric determination of L-ascorbic acid in biological matters / T. Kleszczewski, E. Kleszczewska // J. of Pharm. and Biomed. Anal. – 2002. – Vol. 29. – № 4 – P. 755-759.

16 Tütem, E. Simultaneous spectrophotometric determination of systine and systeine in amino acid mixtures using copper (II) – neocuproin reagent / E. Tütem, R. Apak // Anal. Chem. Acta. – 1991. – Vol. 255. – № 1 – P. 121-125.

17 Pérez-Ruiz, T. Flow injection chemiluminescent method for the successive determination of L-cysteine and L-cystine using photogenerated tris (2,2'-bipyridyl) ruthenium (III) / T. Pérez-Ruiz, C. Martínez-Lozano, V. Tomás, J. Martín // Talanta. – 2002. – Vol. 58. – № 5 – P. 987-994.

18 Shyamala, B. N. Leafy vegetable extracts – antioxidant activity and effect on storage stability of heated oils / B. N. Shyamala, S. Gupta, A. J. Lakshmi, J. Prakash // Innov. Food Sci. and Emerg. Technol. – 2005. – Vol. 6. – № 2 – P. 239-245.

19 Katalinić, V. Antioxidant effectiveness of selected wines in comparison with (+)-catechin / V. Katalinić, M. Milos, D. Modun, I. Musić, M. Boban // Food Chem. – 2004. – Vol. 86. – № 4 – P. 593-600.

20 Arnous, A. Correlation of pigment and flavanol content with antioxidant properties in selected aged regional wines from Greece / A. Arnous, D. P. Makris, P. Kefalas // J of Food Comp. and Anal. – 2002. – Vol. 15. – № 6 – P. 655-665.

21 Beretta, G. Standardization of antioxidant properties of honey by a combination of spectrophotometric / fluorimetric assays and chemometrics / G. Beretta, P. Granata, M. Ferrero, M. Orioli, R. M. Facino // Anal. Chim. Acta. – 2005. – Vol. 533. – № 2 – P. 185-191.

22 Benzie I.F The ferric reducing ability of plasma (FRAP) as a measure of «antioxidant power»: the FRAP assay / Benzie I.F., Strain J.J // Analytical Biochemistry. 1996. V. 239. P. 70–76.

23 Yen, G.-C. Antioxidant and pro-oxidant properties of ascorbic acid and gallic acid / G.-C. Yen, P.-D. Duh, H.-L. Tsai // Food Chem. – 2002. – Vol. 79. – № 3 – P. 307-313.

24 Wong, C.-C. A systematic survey of antioxidant activity of 30 Chinese medicinal plants using the ferric reducing antioxidant power assay / C.-C. Wong, H.-B. Li, K.-W. Cheng, F. Chen // Food Chem. – 2006. Vol. 97.№ 4 – P. 705-711.

25 Gil, M. Antioxidant activity of pomegranate juice and its relationship with phenolic composition and processing / M. I. Gil, F. A. Tomás-Barberán, B. Hess-Pierce, D. M. Holcroft, A. A. Kader // J. Agric. and Food Chem. – 2000. – Vol. 48. – № 10 – P. 4581-4589.