89899

ОЦЕНКА ПРАВИЛЬНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ АНТИОКСИДАНТОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ МЕТОДОМ FRAP С ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИМ ДЕТЕКТИРОВАНИЕМ

Дипломная

Химия и фармакология

Общие понятия об антиоксидантах. Синергизм антиоксидантов. Классификация антиоксидантов. Методы исследования антиоксидантов. Антиоксидантные свойства некоторых пищевых продуктов. Оценка показателей прецизионности (повторяемости и воспроизводимости) и точности методики анализа.

Русский

2015-05-16

491 KB

7 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВПО «КубГУ»)

Кафедра аналитической химии

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ В ГАК

Заведующий кафедрой

д-р хим. наук, проф.

___________ З.А. Темердашев

__________________ 2014 г.

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

БАКАЛАВРА

ОЦЕНКА ПРАВИЛЬНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММАРНОГО СОДЕРЖАНИЯ АНТИОКСИДАНТОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ МЕТОДОМ FRAP С ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИМ ДЕТЕКТИРОВАНИЕМ

Работу выполнила _____________________________________  Н.Е. Комарова

                                                                      (подпись, дата)

Факультет химии и высоких технологий

Направление 200500.62 Метрология, стандартизация и сертификация

Научный руководитель,                                                        

преп., канд. хим. наук, ______________________________   Н.А. Николаева

                                                                      (подпись, дата)

Нормоконтролер                             

доц., канд. хим. наук___________________________________  О.Б. Воронова

                                                            (подпись, дата)

Краснодар 2014

СОДЕРЖАНИЕ

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

1 Аналитический обзор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

1.1 Общие понятия об антиоксидантах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

1.2 Синергизм антиоксидантов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

1.3 Классификация антиоксидантов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   

7

1.4 Методы исследования антиоксидантов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

1.5 Антиоксидантные свойства некоторых пищевых продуктов. . . . .

17

1.6 Оценка показателей прецизионности (повторяемости и воспроизводимости) и точности методики анализа. . . . . . . . . . . . ……… .

21

2 Экспериментальная часть. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . .  

26

2.1 Исходные реактивы, материалы и используемая аппаратура . . . . .

26

2.2 Приготовление рабочих растворов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

2.2.1 Приготовление рабочего раствора K3[Fe(CN)6] с концентрацией 1моль/дм3. . ……………………………………………….. .

27

2.2.2 Приготовление рабочего раствора K4[Fe(CN)6] с концентрацией 0,01 моль/дм3. . . ………………………………………….

27

2.2.3 Приготовление К-Na фосфатного буферного раствора с концентрацией 0,015 моль/дм3 (pH=7,4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

2.2.4 Приготовление рабочего раствора аскорбиновой кислоты с концентрацией 0,1моль/дм3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

2.2.5 Приготовление рабочего раствора аскорбиновой кислоты с концентрацией 0,01моль/дм3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

2.2.6 Приготовление рабочего раствора галловой кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

2.2.7 Приготовление рабочего раствора галловой кислоты с концентрацией 0,001 моль/дм3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

2.2.8 Приготовление рабочего раствора катехола с концентрацией 0,1 моль/дм3. . . . . . …………………………………………………………...

29

2.2.9 Приготовление рабочего раствора катехола с концентрацией 0,01 моль/дм3. . . . . . ………………………………………………………….

29

2.2.10 Приготовление рабочего раствора кверцетина с концентрацией 0,1 моль/дм3 . . ……………………………………………..

29

2.2.11 Приготовление рабочего раствора кверцетина с концентрацией 0,01 моль/дм3. ………………………………………………

29

2.2.12 Подготовка пробы чая к анализу……………………………     

30

2.3 Методика выполнения анализа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

3 Результаты и их обсуждение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

41

Список использованных источников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

42

Приложение А…………………………………………………………..........   

46


ВВЕДЕНИЕ

В современном мире всё чаще встречаются такие болезни, как раковые заболевания, диабет, артрит, катаракты и др. Эти и многие другие болезни могут быть вызваны свободными радикалами (СР) – это окислители, пагубно влияющие на организм человека. Радикалом считается химическое соединение, имеющее один или более неспаренных электронов, образованное либо в результате потери, либо приобретения одного электрона.

Соединения, способные связывать содержащие неспаренные электроны частицы с образованием менее активных или вовсе неактивных радикалов, называют антиоксидантами. Питание является фактором, определяющим здоровье человека.  Основными источниками антиоксидантов являются продукты растительного происхождения. Фрукты, овощи и продукты питания, произведенные на их основе, содержат большое количество веществ, способных выступать в качестве антиоксидантов.

Определение антиоксидантной активности (АОА) весьма важно для медицины, фармакологии, производства пищевых продуктов и биодобавок. В настоящее время для определения АОА пищевых продуктов широко применяется метод FRAP. Однако не установлены метрологические характеристики метода.

Поэтому целью работы являлась оценка правильности определения суммарного содержания антиоксидантов в пищевых продуктах методом FRAP с потенциометрическим детектированием.

Работа выполнена на оборудовании ЦКП «Эколого-аналитический центр».


  1.  Аналитический обзор

1.1 Общие понятия об антиоксидантах

В настоящее время резко возрос, прежде всего, 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.[1]. Установлено также, что свободные радикалы, в частности, активные формы кислорода, воздействуют и на геном человека, вызывая ряд наследственных аутосомно-рецессивных болезней [2].  

Защита организма от воздействия радикалов осуществляется антиоксидантами (АО). АО - вещества различной химической природы, способные тормозить или устранять неферментативное свободно радикальное окисление органических соединений различными формами кислорода [1]. К исследованию антиоксидантов, как одних из биологически активных веществ, большой интерес прежде всего проявляли специалисты, работающие в области наук о жизни, нежели к собственно аналитике.

Установлено, что свободные радикалы, в частности, активные формы кислорода, воздействуют на геном человека, вызывая целый ряд аутосомно-рецессивных болезней [3]. В здоровом организме сохраняется равновесие в системе оксиданты-антиоксиданты. Нарушение этого баланса в пользу оксидантов приводит к развитию окислительного стресса. В результате окислительно-восстановительной реакции постоянно генерируются активные формы кислорода, обладающих высокой реакционной способностью, что вызывает повреждение белков, нуклеиновых кислот, ферментов, биомембран, что, в конечном итоге, приводит к развитию патологических состояний. Воздействия антиоксидантов приводит к условиям для обеспечения нормального роста клеток и тканей.

Присутствие в клетках антиоксидантов обеспечивает еще один очень важный механизм: антиоксиданты быстро реагируют со свободными радикалами и, жертвуя собой, предохраняют более важные элементы клетки от повреждений. Основными антиоксидантами являются витамины С и Е, а также полифенолы, например, флавоноиды, которые поступают в организм с пищей.

Основные источники антиоксидантов в пище - фрукты, овощи, чай и вино. При этом красное вино содержит более 200 известных производных фенолов, таких как флавоноиды, танины и т.д. [4]. Чаще всего окислительный стресс вызывается УФ излучением, которое не только индуцирует свободнорадикальное окисление, но и нарушает работу ферментных антиоксидантов кожи.

1.2 Синергизм антиоксидантов

Антиоксиданты, как правило, оказывают положительный эффект в больших дозах. С другой стороны, известно, что большинство соединений данной группы характеризуется двухфазным действием, т.е. антиоксидантный эффект при повышении некоторой пороговой величины сменяется прооксидантным [5]. Необходимость использования больших концентраций антиоксидантов объясняется тем, что молекула антиоксиданта разрушается при реакции со свободными радикалами и выбывает из игры. Для того, чтобы антиоксидант эффективно работал, необходимо присутствие восстановителей, которые будут переводить его в активное состояние. Например, витамин С восстанавливает витамин Е, но сам при этом окисляется [6]. Тиоловые соединения восстанавливают витамин С, а биофлавоноиды восстанавливают как витамин Е, так и витамин С.  Такой же синергизм наблюдается между витамином Е и селеном.

Таким образом, функциональный синергизм антиоксидантов позволяет добиваться максимального защитного эффекта и высокой стабильности препарата при меньшей концентрации антиоксидантов. В настоящее время ведутся интенсивные исследования по изучению взаимодействия различных антиоксидантов в организме, которые позволят создавать оптимальные антиоксидантные композиции. Можно прогнозировать, что человек, решая проблему антиоксидантов, по-видимому, не сможет изобрести ничего нового и вынужден будет признать, что уникальные композиции, созданные природой, не нуждаются в усовершенствовании.

1.3 Классификация антиоксидантов

В настоящее время существует несколько классификаций антиоксидантов. Наиболее известные классификации приведены ниже.

1 По природе антиоксиданты:

природные;

синтезированные (производные природных антиоксидантов).

2 По механизму действия антиоксидантов:

«мусорщики», которые очищают организм от всех свободных радикалов, чаще всего восстанавливая их до стабильных неактивных продуктов;

«ловушки» - антиоксиданты, которые имеют средство к какому-то определенному свободнорадикальному продукту (ловушки синглетного кислорода, гидроксил-радикала и т.д.). Ловушки часто используют для уточнения механизма свободнорадикальной реакции;

антиоксиданты, обрывающие цепи - вещества, молекулы которых более реакционноспособны, чем их радикалы. Чаще всего это фенолы, которые легко отдают свои электроны, превращая радикал, с которым они прореагировали, в молекулярный продукт, а сами при этом превращаются в слабый феноксил-радикал, который уже не способен участвовать в продолжении цепной реакции [7].

Самыми известными и широко употребляемыми в 20-м веке были синтетические антиоксиданты. Наиболее типичными представителями синтетических антиоксидантов являютя: ионол, фенозаны, оксипиридины, селен-неорганические и селен-органические соединения. Однако в последнее время они стали уступать место природным антиоксидантам.

Природные антиоксиданты [8], делят на:

1 Ферментные  катализируют реакции, в которых активные формы кислорода и некоторые другие окислители восстанавливаются до стабильных нетоксичных продуктов. Ферментные антиоксиданты практически все всегда выполняют свою функцию внутри клетки. Их синтез и внутриклеточное содержание, как и большинства белков, находится под генетическим контролем и интенсифицируется под влиянием ряда внешних воздействий, к которым относятся и фармакологические (введение лекарственных препаратов). Большая молекулярная масса молекул энзимов препятствует их выходу за пределы клеток, одновременно это же и является препятствием для проникновения внутрь клетки и введенным в организм в виде лекарственных препаратов экзогенных ферментов и белков (например, СОД, церебролизин, актовегин и др.). В случае же попадания ферментных антиоксидантов и белков в кровь (цитолиз клеток, введение извне в виде лекарств), они не могут рассматриваться в качестве ключевых механизмов в антирадикальной и антиперекисной защите крови, так как очень быстро, в течение 5 – 10 минут разрушаются под действием протеаз крови или выводятся в неизмененном виде почками [9]. В результате уровень ферментных АО крови крайне низок и суммарно определяет менее 1% ее антирадикальной и антиперекисной активности.

2 Макромолекулярные - это некоторые белки, являющиеся важнейшей составной частью сыворотки крови. Одним из типичных представителей высокомолекулярных антиоксидантов является сывороточный альбумин. Он синтезируется в печени и секретируется ее клетками в кровь [10].

  1.  Низкомолекулярные – наиболее часто встречающиеся в составе различных растений.

Низкомолекулярные антиоксиданты делятся на:

1 Водорастворимые   аскорбиновая кислота, природные полифенольные соединения (флавоноиды, оксиароматические кислоты,катехоламины, индоламины, производные кумаринов, фитоэстрогены, тиоловые соединения, некоторые олигопептиды.

2 Жирорастворимые  антиоксиданты группы витамина Е, витамины А и К, стероидные гормоны, флавоноиды, полифенолы (убихинон, витамин Р).

Рассмотрим наиболее распространенные низкомолекулярные природные антиоксиданты более подробно.

Витамин Е (α-токоферол) – является основным антиоксидантом биологических мембран липопротеиновых комплексов, защищает геном при перехвате активных форм кислорода (АФК) в клеточном ядре (антимутагенное действие). Участвует в антиоксидантной защите липопротеидов сыворотки крови, образуя токоферольный радикал, который восстанавливается до токоферола с участием аскорбиновой кислоты и глутатиона; одновременно осуществляется перенос радикалов из гидрофобной фазы липидного биослоя в водную фазу, что и обеспечивает постоянную нейтрализацию АФК в биологических мембранах.

Молекула токоферола эффективно взаимодействует с большинством АФК и продуктов липиды низкой плотности (ПОЛ), находящихся в липидной фазе.

Витамины А, К, стероидные гормоны. Витамин А и его провитамины- бета-каротин и другие каротиноиды также относятся к жирорастворимым фенольным антиоксидантам. В организме содержится в одной из 3-х форм – ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота[11].

Витамин А и его производные проявляют выраженное антиоксидантное действие и обеспечивают разрушение основных видов АФК; участвуют в обеспечении и регуляции процессов микросомального окисления, ингибируют метаболическую активацию канцерогенов. Основными точками приложения физиологического действия витамина А в организме являются защита биологических мембран, синтез и метаболизм гликопротеинов, хроматина, биотрансформация ксенобиотиков, а также  антиоксидантная защита  фоторецепторов сетчатки и самого процесса восприятия зрительной информации. Витамин А и другие каротиноиды взаимодействуют с другими антиоксидантными  соединениями, усиливая и пролонгируя при этом защитные эффекты друг друга: с селеном – способствует реактивации тиоловых групп сыворотки крови, оказывает выраженное антитоксическое действие; с токоферолом – резко снижает содержание мембраноагрессивных липопероксидов сыворотки крови и препятствует последующему отложению продуктов ПОЛ в интиме аорты и других сосудов; в комплексе со специфическим цитозольным белком стимулирует процессы клеточного роста и пролиферации; в ядре – усиливает экспрессию генов, биосинтез рибонуклеиновой кислоты и белков[12].

Витамин А необходим для роста тканей в детском возрасте, осуществлении фоторецепции, функционировании иммунной системы, повышения барьерных свойств и нормальной дифференцировке эпидермиса и эпителия слизистых оболочек.  Способностью противостоять избыточному ПОЛ и, соответственно, стабилизировать структуру биомембран обладают стероидные гормоны – эстрогены и глюкокортикоиды, которые из-за этого иногда называют структурными антиоксидантами.

Наибольшим антиоксидантным эффектом обладает 2-оксиэстрадиол. 17-бета-эстрадиол обладает защитным действием на эндотелий сосудов от повреждения липопротеидами низкой плотности (ЛПНП) или лизофосфаттидилхолином. Кроме этого, эстрогены эффективно ингибируют никотинамидадениндинуклеотид (НАДФН)- и аскорбат-зависимые системы ПОЛ в микросомах, повышают активность каталазы в клетках почек. В высоких дозах гидрокортизон уменьшает ПОЛ, а дезоксикортикостерон в больших дозах интенсифицирует его.

Убихинон (кофермент Q) – (вездесущий)- структурно близок к витамину Е, по действию и активности схож с ним. Образует окислительно-восстановительную систему убихинон-убихинол. Основная часть внутриклеточного убихинона содержится в митохондриях, ядре, эндоплазматическом ретикулуме и лизосомах.

Важнейшая роль внутриклеточного убихинона связана с участием в митохондриальной цепи транспорта электронов в дыхательной цепи, что предопределяет его действие как регулятора антиоксидантного гомеостаза в клетке.

Убихинон и его аналоги эффективно ингибируют супероксиданион-радикал, гидроксильный радикал, перекисные и алкоксильные радикалы и, кроме того, перехватывают радикалы токоферола (витамин Е), являются одним из основных сывороточных ингибиторов синглетного кислорода.

Жирорастворимые гидрофобные антиоксидантные соединения играют главенствующую роль в защите основных структурных компонентов биологических мембран, фосфолипидов или погруженных в липидный слой белков[12], [13].

1.4 Методы исследования антиоксидантов

В настоящее время большинством авторов методы  определения

антиоксидантной активности классифицируются:  по способам регистрации проявляемой АОА (волюмометрические[14],фотометрические[15], хемилюминесцентные[16],флуоресцентные[17], электрохимические[18]); по типу источника окисления; по типу окисляемого соединения; по способу измерения окисленного соединения.

Однако наиболее известными методами определения антиоксидантной активности являются:

1 TEAC (trolox equivalent antioxidant capacity): метод основан на следующей реакции:

Метмиоглобин + Н2О2→Феррилглобин +ABTSABTS*+АО.

Метод определения эквивалентов Тролокса (TEAC) основан на способности антиоксидантов восстанавливать радикальные катионы 2,2’-азинобиса (ABTS) и тем самым ингибировать поглощение в длинноволновой части спектра (600 нм). Существенным недостатком метода является двухступенчатая реакция получения радикала. Это удлиняет время проведения анализа и может увеличить разброс результатов, несмотря на то, что для анализа используют стандартизированный набор реактивов [19].

2 FRAP (ferric reducing antioxidant power): метод основан на следующей реакции:

Fe(III)-Трипиридитриазин+АО→Fe(II)-Трипиридилтриазин.

Железовосстанавливающая/антиоксидантная способность (FRAP)[20]. Здесь используется реакция восстановления Fe(III)-трипиридилтриазина до Fe(II)-трипиридилтриазина [21]. Однако этим методом невозможно определение некоторых антиоксидантов, например глутатиона. Этот метод позволяет прямое определение низкомолекулярных антиоксидантов. При низких рН восстановление Fe(III)-трипиридилтриазинового комплекса в Fe(II)-комплекс сопровождается появлением интенсивно голубой окраски. Измерения основаны на способности антиоксидантов подавлять окислительный  эффект реакционных частиц, генерируемых в реакционной смеси. Этот метод отличается простотой, быстротой и небольшими затратами при исполнении [22].

3 ORAC (oxygen radical absorbance capacity): метод основан на следующей реакции:

Fe(II)+H2O2Fe(III) + OH*+AOOH* + Люминол.

Определение способности абсорбировать кислородные радикалы (ORAC). В этом методе регистрируют флуоресценцию субстрата (фикоэритрина или флуоресцеина), которая возникает в результате его взаимодействия  с АФК. Если в исследуемом образце есть антиоксиданты, то наблюдают уменьшение флуоресценции по сравнению с контрольным образцом [23]. Первоначально этот метод был разработан доктором Гохуа Као в Национальном институте старения в 1992 г. В 1996 году доктор Као объединился с доктором Рональдом Прайером в совместную группу в Исследовательском центре старения USDA, где был создан полуавтоматический метод [24].

4 TRAP (total radical trapping antioxidant parameter) [25]: метод основан на следующей реакции:

AAPH+AO→AAPH* + ФЛ (ФЭ).

В этом методе используют способность антиоксидантов взаимодействовать с пероксильным радикалом 2,2’- азобис(2-амидинопропан) дигидрохлорид (ААРН). Модификации TRAP состоят в способах регистрации аналитического сигнала. Чаще всего на завершающей стадии анализа перокси-радикал ААРН взаимодействует с люминисцирующим (люминол), флуоресцирующим (дихлорфлюоресцин-диацетат, DCFH-DA) или другим оптически активным субстратом.

В качестве стандарта для методов TEAC, ORAC и TRAP используют водорастворимое производное витамина Е – Trolox (6-гидрокси-2,5,7,8-тетраметилхроман-2-карбокси кислоту).

В последнее время для оценки антиоксидантной активности возрос интерес к применению электрохимических методов. Эти методы обладают высокой чувствительностью, быстротой анализа.

Оценку антиоксидантной активности некоторых пищевых продуктов проводят методом потенциометрии, основанном на использование свойства веществ-антиоксидантов участвовать в окислительно-восстановительных реакциях за счет енольных (-ОН) и сульфгидрильных (-SH) групп.

Определение антиоксидантных свойств растворов основано на химическом взаимодействии антиоксидантов с медиаторной системой, которое приводит к изменению ее окислительно-восстановительного потенциала. Электрохимическая ячейка представляет собой емкость, содержащую K-Na-фостфатный буферный раствор, медиаторную систему Fe(III)/Fe(II) и комплексный электрод до измерения окислительно-восстановительного потенциала. Антиоксидантную активность оценивают в г-экв/л.

Амперометрический метод определения антиоксидантной активности основан на измерении электрического тока, возникающего при окислении исследуемого вещества на поверхности рабочего электрода, находящегося под определенным потенциалом. Чувствительность амперометрического способа определяется как природой рабочего электрода, так и потенциалом, приложенном к нему. Предел обнаружения амперометрического детектора полифенолов, флавоноидов на уровне нано-пикограммов,при таких малых концентрациях меньшая вероятность взаимного влияния разных антиоксидантов при их совместном присутствии, в частности проявление явления синергизма. К недостаткам способа можно отнести его специфичность: в данных условиях не могут быть проанализированы антиоксиданты, которые сами окисляются или восстанавливаются в области потенциалов электровосстановления кислорода. К достоинствам способа можно отнести его экспрессность, простату и чувствительность [26].

Метод гальваностатической кулонометрии с помощью электрогенерированных окислителей - метод применим для анализа жирорастворимых антиоксидантов [27].

Разработаны различные способы определения аскорбиновой кислоты [28]:

 амперометрический способ с использованием алюминиевого электрода, модифицированного пленкой гексацианоферрата никеля (II), методом простого погружения в раствор;

 способ твердофазно-спектрофотометрического и визуального тест-определения аскорбиновой кислоты с использованием в качестве индикаторного порошка ксерогеля кремниевой кислоты, модифицированного реактивом Вавеле и медью (II);

 хемилюминесцентное определение аскорбиновой кислоты можно провести проточно-инжекционным методом по хемилюминесцентной реакции родамина В с церием (IV) в сернокислой среде [10].

 определение аскорбиновой кислоты в диапазоне 10-8-10-3 г/см3 методом анодной вольтамперометрии в водных и водно-органических средах [29].

        Наиболее распространенным является метод FRAP, так как он  экспрессен, высокочувствителен. За последние несколько десятилетий было разработано большое количество разновидностей методик определения антиоксидантной активности методом FRAP(таблица 1).

Таблица 1 Развитие метода FRAP и его применение для определения антиоксидантной активности разных объектов[30]

Авторы и ссылка

Год

Реагент

Хст

Объекты анализа

Примечания

Benzie, Strain

1996

TPTZ

Fe(II)

Плазма крови

t=4мин. Изучены стехиометрия реакции и аддитивность.

Benzie, Strain 

1999

TPTZ

Fe(II),АК

Чай, вино

Определение АОА, обусловленной полифенолами

Benzie, Szeto 

1999

TPTZ

Fe(II)

Чай

Сопоставлены значения АОА разных сортов чая

Продолжение таблицы 1

Pulido,Bravo,Saura-Calixto

2000

TPTZ

Fe(II)

Модель-ные растворы

t=30мин. Выявлено влияние неводного растворителя

Arya,Jain,

Mahajan 

2002

DPA

АК

Растения

Kleszczwsky,

Kleszczwska 

2002

DIP

АК

Кровь, ткани

Метод ПИА. Проверено влияние посторонних веществ.

Firuzi,Lacanna, Petrucci e.a.

2004

TPTZ

Fe(II)

Модель-ные растворы

Изучена чувствительность определения разных АО как функция их структуры и редокс-потенциала.

Katalinic, Milos,

Modun e.a.  

2004

TPTZ

КТ

Разные вина

Темердашев, Цюпко и др.

2006

DIP, PHEN

АК

Модель-ные смеси

t=60мин

Логинова, Коновалова

2007

DIP

-

Лекарств. Препара-ты

Тест-метод

Темердашев, Цюпко и др.

2008

PHEN

АК

Красные сухие вина

Корреляция АОА с другими показателями качества вин

Продолжение таблицы 1

Berker, Guclu,

Demirata,Apak

2010

FZ

Fe(II)

Модель-ные смеси

Изучена чувствительность определения разных АО

Вершинин, Власова, Цюпко

2010

DIP, PHEN

АК

Модель-ные смеси

Выявлена неаддитивность сигнала при недостатке окислителя

Анисимович, Дейнека и др.

2010

DIP

Fe(II)

Модель-ные растворы

Предложены кинетические параметры оценки АОА.

Примечания: условно обозначено: ПИА-проточно-инжекционный анализ, TPTZ-трипиридилтриазин, DIP-2,2,-дипиридил, PHEN-о-фенантролин, DPA-пиридиндикарбоновая кислота, FZ-феррозин, АК-аскорбиновая кислота, КТ-катехол, t-время экспозиции, мин.

1.5 Антиоксидантные свойства некоторых пищевых продуктов

В настоящее время антиоксидантные свойства выявлены у многих пищевых продуктов. Примерами таких продуктов являются:

 цитрусовые плоды;

 различные сорта яблок;

 стевия и продукты ее переработки;

 различные сорта хлеба;

 зерна ячменя, овса, сорго, риса и продуктов их переработки;

 чай;

 кофе;

 различные сорта вин и т.д.

Антиоксидантные свойства цитрусовых плодов. Самыми известными и широко употребляемыми в 20-м веке были синтетические антиоксиданты. Однако в последнее время они стали уступать место природным антиоксидантам. Все большее внимание исследователей привлекают антиоксиданты, содержащиеся в пищевых системах. Одной из таких систем, проявляющей свойства АО, являются цитрусовые плоды, благодаря наличию в их составе ряда специфических компонентов.

Вещества, обладающие наибольшей антиоксидантной активностью в апельсиновых соках: гиспередин, нарирутин, пентаметоксифлавон, гексаметоксифлавон, нарингин, бензойная кислота. Рутин и кверцетин оказывают существенное ингибирующее действие в процессе окисления липопротеинов низкой плотности, тем самым снижая риск возникновения атеросклероза.

Противоокислительная способность цитрусовых плодов связана с наличием аскорбиновой кислоты. Пастеризация при нагревании увеличивает скорость разложения аскорбиновой кислоты,а следовательно возрастает потеря противоокислительной активности. Наивысшей активностью против радикалов, как и наивысшим содержанием веществ за нее ответственных  антоцианов, аскорбиновой, синаповой, кофейной, ферруловой, кумариновой кислот, обладают свежеотжатые апельсиновые соки. Концентрирование и пастеризация соков значительно снижают количество полезных веществ, и уменьшает антиоксидантную активность в 1,5-2 раза. Не только сам апельсиновый сок является источником антиоксидантных веществ, но и продукты переработки апельсинов также могут проявлять антиоксидантные свойства [31].

Антиоксидантные свойства различных сортов яблок. Исследования показали, что сок летних сортов яблок Мальт и Монтен имеет более высокие показатели FRAP, чем сок трех осенних сортов яблок. Мезга яблок проявляет большую АОА, чем сок. Концентрат из сока осенних сортов яблок, согласно результатам испытаний по методу FRAP, является лучшим антиоксидантом, чем из сока летних сортов яблок. Определение хелирующей активности также широко используется для исследования антиоксидантных характеристик пищевых систем.

Среди всех металлов железо играет важнейшую роль в процессе липидного окисления благодаря своей высокой активности. Бивалентный переход ионов металлов катализирует окислительные процессы, так как приводит к образованию гидроксильных радикалов. Мезга яблок, как и при определении АОА по методу FRAP, обладает более высокой хелирующей активностью, чем сок. Однако яблочный концентрат из соков летних сортов яблок, согласно методу FIC, более активен, чем из сока осенних сортов яблок.

Для яблок и яблочных концентратов значения АОА, определенные по методу FRAP,превышают в 2-5 раз показатели FRAP для красных вин, в 4-10 раз  для растительных масел и находятся на уровне показателей для лекарственных растений [32].

Антиоксидантные свойства зерна ячменя, овса, сорго, риса и продуктов их переработки. Зерновые отруби намного богаче антиоксидантами, чем само зерно и его эндосперм, отруби содержат в основном два класса антиоксидантных веществ: антоцианы и фенольные кислоты, их содержание значительно уменьшается при тепловом воздействии на зерно. Содержание антиоксидантов во многом зависит от генотипа и сорта растения, а также условий его выращивания.

При изучении влияния химического состава и антиоксидантной активности на способность улавливать свободные радикалы и восстанавливать ферроцианид для 10 сортов ячменя и полученного из него солода установлено, что общее содержание фенольных веществ и восстанавливающая сила выше для солода, содержание флаван-3-олов-для ячменя. Способность улавливать свободные радикалы определяются сортом ячменя.

Не только сам ячмень, но и продукты его переработки-ячменная шелуха может использоваться в качестве источника антиоксидантных веществ. Шелушение уменьшает способности 2,2,-дифенил-1-пикрилгидразила связывать свободные радикалы. Наиболее эффективный продукт из овсяных отрубей по антиоксидантному индексу был получен при обработки микроволновым облучением при температуре 150 градусов.

Добавление ячменной муки в хлеб повышает его антиоксидантную способность. При выпечке количество свободных фенолов снижается, а связанных  увеличивается.

Антирадикальные активности сорго более эффективны, чем пшеница или ячмень. Отруби сорго богаче антиокислительными веществами, чем зерно; наибольшей активность обладало сорго урожая 1999 г.

Зерна ячменя обладают наибольшим количеством минеральных веществ. Но наивысшими показателями по общему содержанию фенольных веществ и антиоксидантной активности обладает зерно сорго. В порядке убывания антирадикальной активности зерновые культуры расположились следующим образом: сорго>просо>рожь>ячмень>твердая пшеница>мягкая пшеница. Зерна малого и большого размера по исследованным показателям почти не различаются, черные сорта риса более сильные антиокислители, чем белые.

За последние годы были проведены работы по введению различных сортов зерна в состав хлебобулочных и кондитерских изделий.

Тепловая обработка  существенно снижает все антиокислительные показатели. Экологические факторы изменяют антиоксидантную активность отрубей в различной степени. Наивысшая антиокислительная активность наблюдается для мелких фракций отрубей [33].

1.6 Оценка показателей прецизионности (повторяемости и воспроизводимости) и точности методики анализа

Основные допущения в рамках принятой модели и общие требования к проведению эксперимента:

Распределение случайной погрешности результата анализа (единичного анализа) принимают нормальным.

Распределение неисключенной систематической погрешности методики анализа принимают нормальным.

Влияющие факторы пробы не оказывают значимого влияния на погрешность результатов анализа.

Образцы для оценивания (ОО) выбирают таким образом, чтобы содержание определяемого компонента ОО позволили охватить диапазон измерений, предусмотренный методикой.

Общий состав ОО соответствует области применения методики. В общем случае число ОО не менее пяти.

ОО стабильны во время проведения эксперимента. В противном случае нестабильность ОО учитывается при  расчете показателя прецизионности

ОО выбирают таким образом, чтобы погрешность, связанная с изменением содержания компонента в навесках этого ОО, была пренебрежимо мала по сравнению с показателем повторяемости методике анализа, в противном случае она будет одним из факторов, влияющим, формирующих прецизионность анализа.

Планирование эксперимента отвечает условиям воспроизводимости. С этой целью ОО отсылают в L лаборатории, каждая из которых получает N результатов единичного анализа в условиях повторяемости. Выбор количества лабораторий и количества результатов единичного анализа каждого ОО осуществляют в соответствии с РМГ 61-2003 [34]. При выборе количества лабораторий и единичного анализа учитывают погрешность оценки среднего квадратичного отклонения воспроизводимости.

Применение – В соответствии с ГОСТ Р ИСО 5725-2 [35] под «лабораторией» понимают сочетание факторов, как «оператор», «оборудование» и «место измерений». Одна лаборатория  в общепринятом значении этого слова представляет собой несколько «лабораторий» в том случае, если она может предусматривать наличие нескольких операторов, каждый из которых располагает своим рабочим местом с комплектом оборудования и условиями, в которых выполняют работу.

С учетом РМГ 61-2003 получение результатов единичного анализа организовывают с соблюдением следующих требований:

1 Средства измерений, указанные в документе на методику анализа, поверены (калиброваны).

2 Каждая группа из N результатов единичного анализа получена при соблюдении условий повторяемости, т.е. в пределах короткого интервала времени и одним и тем же оператором с использованием одной и той же мерной посуды, одних и тех же реактивов. Средств измерений.

3 Группа из N результатов единичного анализа разных ОО в одной лаборатории могут быть получены и в разные дни, но обязательно одним оператором. Если один оператор не может выполнить полностью анализы всех ОО, его заменяют другим оператором при анализе другого ОО. При этом N результатов единичного анализа одного ОО получает один оператор.

В каждой лаборатории должен быть назначен ответственный за организацию фактического выполнения эксперимента.

Для оценки показателя повторяемости методики анализа рассчитывают среднее арифметическое    и выборочную дисперсию   результатов единичного анализа содержаний компонента в m-ном ОО, полученных в условиях повторяемости (параллельных определений):

,                                                                                                (1)

где i=1, N;

l=1, L;

xil- результат измерения;

N-количество измерений.

,                                                        (2)

где - выборочная дисперсия результатов единичного анализа;

- среднее арифметическое.

На основе полученных значений выборочных дисперсий в m-ном ОО проверяют гипотезу о равенстве генеральных дисперсий, используя критерий Кохрена.

Величина  Gmax  рассчитывают по формуле и сравнивают с Gтабл для числа степеней свободы , соответствующего числу суммируемых дисперсий, и принятой доверительной вероятности  P = 0,95.

(3)

где  ∑-сумма выборочных дисперсий единичного анализа;

max-максимальное значение выборочных дисперсий единичного анализа.

Если Gmax > Gтабл, то соответствующее  из дальнейших расчетов исключают и процедуру повторяют до следующего по величине  и т. д. до тех пор, пока Gmax  не станет меньше, либо равно  Gтабл.

Неисключенные из расчетов  считают однородными и по ним оценивают среднеквадратичное отклонение (СКО), характеризующие повторяемость результата единичного анализа (параллельных определений), полученных для содержания, соответствующего содержанию компонента в m-ном ОО. Показатель повторяемости методики анализа в виде среднего квадратичного отклонения рассчитывают по формуле:

,                                                    (4)

где ∑-сумма выборочных дисперсий единичного анализа;

L-количество повторений измерений.

Показатель повторяемости методике анализа в виде предела повторяемости r для содержания, соответствующего содержанию компонента в m-ном ОО, рассчитывают по формуле:

r=Q (P, n),                                                            (5)

где n-число параллельных определений, предусмотренных методикой для получения результата анализа,

Q (P, n) =2,77 при n=2, P=0,95

Q (P, n) =3,31 при n=3, P=0,95

Q (P, n) =3,63 при n=4, P=0,95

Q (P, n) =3,86 при n=5, P=0,95

Для оценки показателя воспроизводимости методики анализа рассчитывают общее среднее значение результатов анализа, полученных в условиях воспроизводимости и дисперсию, характеризующую разброс средних арифметических результатов единичного анализа () относительно общего среднего значения :

   ,                                            (6)

где ∑Хicумма средних арифметических результатов единичного анализа.

  ,                                           (7)

Показатель воспроизводимости методики анализа в виде среднего квадратичного отклонения  для содержаний, соответствующих содержанию компонента в m-ном ОО, рассчитывают по формуле:

 ,                                         (8)

Показатель воспроизводимости методике анализа в виде предела воспроизводимости  R для содержаний, соответствующего содержанию компонента в m-ном ОО, рассчитывают по формуле:

R = Q (P, 2)                                                      (9)

.                                                          (10)


2 Экспериментальная часть

2.1  Исходные реактивы, материалы и используемая аппаратура

РН-ионометр «Экотест-120».

Электроплитка бытовая по ГОСТ 14919-83.

Платиновый комбинированный эдектрод.

Весы лабораторные ВЛР-200, 2 класса точности ТУ 25-06-1131-75.

Колбы мерные вместимостью 25, 50, 100, 250, 500 см3, 2 класса точности по ГОСТ 1770-74.

Пипетки вместимостью 1, 2, 5, 10 см3, 2 класса точности по ГОСТ 20292-74.

Бутылки стеклянные вместимостью 100, 250, 500 см3.

Стаканы химические вместимостью 50 и 100 см3 по ГОСТ 1770-74.

Гексацианоферрат (II) калия, имп.

Гексацианоферрат (III) калия, имп.

Натрий фосфорнокислый двузамещенный., чда

Однозамещенный фосфорнокислый калий, чда

Кислота аскорбиновая, имп.

Катехол, имп.

Кверцетин по ТУ 6-09-10-745-78.

Галловая кислота, имп.

Спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 5962-67.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

2.2  Приготовление рабочих растворов

2.2.1 Приготовление раствора K3[Fe(CN)6] с концентрацией 1 моль/дм3

На аналитических весах взвешивают 8,23125 г K3[Fe(CN)6] с погрешностью 0,00025 г, переносят в мерную колбу на 100 см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой.

2.2.2 Приготовление раствора K4[Fe(CN)6] с концентрацией 0,01 моль/дм3

На аналитических весах взвешивают 0,10555 г K4[Fe(CN)6] с погрешностью 0,00025 г, переносят в мерную колбу на 100 см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой.

2.2.3 Приготовление K-Na фосфатного буферного раствора с концентрацией 0,015 моль/дм3 H=7,4)

Смешивают 496,8 см3 раствора А и 193,2 см3 раствора Б.

Приготовление раствора А: На аналитических весах взвешивают 13,71900 г Na2HPO4*2H2O (Mr=177,99 г/моль), переносят в мерную колбу на 500 см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой.

Приготовление раствора Б: На аналитических весах взвешивают 2,26950 г KH2PO4 (Mr=136,09 г/моль), переносят в мерную колбу на 250 см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой.

2.2.4 Приготовление рабочего раствора аскорбиновой кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм3

На аналитических весах взвешивают 1,76 г аскорбиновой кислоты, переносят в мерную колбу на 100 см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой.

2.2.5 Приготовление рабочего раствора аскорбиновой кислоты с концентрацией 0,01 моль/дм3

Раствор аскорбиновой кислоты с концентрацией 0,01 моль/дм3 готовят разбавлением рабочего раствора аскорбиновой кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм3 в колбе вместимостью 100 см3

2.2.6 Приготовление рабочего раствора галловой кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм3

На аналитических весах взвешивают 0,01 г  галловой кислоты, переносят в мерную колбу на 100 см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой.

2.2.7 Приготовление рабочего раствора галловой кислоты с концентрацией 0,001 моль/дм3

Раствор галловой кислоты с концентрацией 0,001 моль/дм3 готовят разбавлением рабочего раствора галловой кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм3 в колбе вместимостью 100 см3.

2.2.8 Приготовление рабочего раствора катехола с концентрацией 0,1 моль/дм3

На аналитических весах взвешивают 1,1011 г катехола, переносят в мерную колбу на 100 см3 и доводят объем до метки дистиллированной водой.

2.2.9 Приготовление рабочего раствора катехола с концентрацией 0,01 моль/дм3

Раствор катехола с концентрацией 0,01 моль/дм3 готовят разбавлением рабочего раствора катехола с концентрацией 0,1 моль/дм3 в колбе вместимостью 100 см3.

2.2.10 Приготовление рабочего раствора кверцетина с концентрацией 0,1 моль/дм3

На аналитических весах взвешивают 0,01120 г кверцетина, переносят в мерную колбу вместимостью 100 см3 и доводят объем до метки этиловым спиртом.

2.2.11 Приготовление рабочего раствора кверцетина с концентрацией 0,01 моль/дм3

Раствор кверцетина с концентрацией 0,01 моль/дм3 готовят разбавлением рабочего раствора кверцетина с концентрацией 0,1 моль/дм3 в колбе вместимостью 100 см3 спиртом.

2.2.12 Подготовка пробы чая к анализу

Пробоподготовка проводится в соответствии с ГОСТ 19885-74 [36]. 2,5 г предварительно измельченной навески чая, взятой из средней пробы, с погрешностью взвешивания не более 0,0002 г, помещают в колбу 250 см3, приливают 200 см3 кипящей дистиллированной воды и ставят на водяную баню. Экстракцию ведут в течение 45 минут. Экстракт фильтруют в колбу вместимостью 500 см3 , фильтрат переносят в мерную колбу вместимостью 250 см3, охлаждают и доводят дистиллированной водой до метки.

2.3 Методика выполнения анализа

В стеклянный стакан вместимостью 50 см3 вносили 19,6 см3 K-Na фосфатного буферного раствора (pH=7,4), затем добавляли по 0,2 см3 раствора K3[Fe(CN)6] и  раствора K4[Fe(CN)6]. Погружали в ячейку электрод и выдерживали систему до установления значения потенциала, который далее считался начальным и обозначали его Е. Потом добавляли n мл исследуемого объекта и измеряли потенциал при разном времени (t от0,5 мин до 60 мин). Рассчитывали активность антиоксидантов в растворе в соответствие с формулой :

X=(α*Cox-Cred)/1+α,                                        (11)

где Е, Е1-потенциалы,устанавливающиеся в системе до и после введения анализируемого источника антиоксиданта, В;

Е0-стандартный потенциал медиаторной системы,В;

Сох-концентрация окисленной формы медиатора, моль экв./дм3;

Сred-концентрация восстановленной формы медиатора, моль экв./дм3;

Х-эквивалентная концентрация антиоксидантов,вступивших во взаимодействие с окисленным компонентом медиаторной системы, моль экв./дм3;

α=10(Е-Е1)/bСredох,b=2,3RT/nF,n=1.

В процессе анализа ионная сила раствора практически не изменяется и источником информации является изменение потенциала, а не его абсолютная величина, достаточно корректно не делать разницы между активностью и концентрацией. Далее именно эта величина используется для характеристики антиоксидантной активности.


3 Результаты и их обсуждение

Известен потенциометрический метод определения антиоксидантной активности, который имеет ряд преимуществ. В отличие от большинства методов определения АОА не используется вещество-стандарт.

Однако в потенциометрии важна величина скачка потенциала, поэтому были поставлены следующие вопросы:

1 Определять АОА при фиксированном времени или ждать установления постоянного потенциала?

2 Что характеризует определяемый по данному методу показатель-величину АОА или суммарное содержание антиоксидантов?

Объектами исследования являлись антиоксиданты - фенольного типа с разной структурой – галловая кислота (ГК), кверцетин (КВ) и катехол (КТ); и антиоксиданты не фенольного типа - аскорбиновая кислота (АК). Эти индивидуальные антиоксиданты входят в состав пищевых продуктов и определяют их антиоксидантные свойства (рисунок 1).

                  

                                     

Рисунок 1 - Структура объектов исследования

Для решения поставленных вопросов изучали зависимость изменения потенциала в окислительно-восстановительной системе Fe(II)/Fe(III)-антиоксидант от времени. Во всех случаях в качестве индикаторной использовалась система K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6] с соотношением концентраций Fe(II)/Fe(III) 1:100.

Условия определения АОА:

 19,6 см3 K-Na фосфатный буфер, pH=7,4;

 0,2 см3 [K3(CN)6] c концентрацией 1 моль/дм3;

 0,2 см3 [K4N)6] c концентрацией 0,01 моль/дм3;

 в качестве рабочего электрода-комбинированный платиновый НПО «Измерительная техника ИТ»;

 n см3 пробы или восстановителя;

 t от 0,5 мин до 60 мин.

Исходный потенциал в системе устанавливался в течение 3-5 минут и практически не изменялся в течение часа. Изучали изменение потенциала в течение 60 минут интервалом 1 минута первые 10 минут и 10 минут в последующий период времени.

Рассматривая полученные зависимости, установили, что в независимости от величины скачка потенциала наблюдается его увеличение во времени (рисунок 2).

Рисунок 2 - Графики зависимости ∆Е от времени для различных антиоксидантов

Изменение потенциала зависит от природы антиоксиданта, так для АК нарастание сигнала составляет около 92 % за 15 минут, в то время как для КТ при таких же его концентрациях в системе эта величина составляет около 80%  (таблица 2).

Таблица 2  Значение ∆Е различных антиоксидантов при разном времени

Вос-ль

С, ммоль/дм3

∆Е за 3 мин, мВ

∆Е за 5 мин, мВ

∆Е за 15 мин, мВ

АК

0,024

9,3

9,5

10,7

АК

0,099

24,4

24,6

26,0

АК

0,380

52,3

52,5

55,0

ГК

0,070

34,4

34,6

35,2

ГК

0,120

44,3

45,0

47,5

ГК

0,240

64,9

65,7

68,6

КВ

0,010

12,8

13,0

13,8

КВ

0,020

21,9

22,5

24,3

КВ

0,050

44,4

45,2

47,1

КТ

0,100

29,5

31,8

39,9

КТ

0,150

40,9

44,2

54,0

КТ

0,240

51,2

54,6

65,8

При введении в систему равных концентраций (в моль экв.) антиоксидантов разной природы получены разные по величине изменения потенциала индикаторной системы после введения антиоксидантов. «Скорость» изменения величины ∆Е для всех антиоксидантов во всех случаях носит линейный характер. «Скорость» изменения этой величины возрастает в ряду КВ<АК<ГК<КТ (рисунок 4).

ГК

y=0,2711x+32,815

КТ

y=0,7643x+28,681

АК

y=0,0779x+24,506

КВ

y=0,0261x+12,905

Рисунок 4  График зависимости ∆Е от времени при одинаковой концентрации восстановителя

«Скорость» изменения потенциала во времени для смесей (например, АК+ГК) восстановителей носит линейный характер, но по величине ниже теоретической (рисунок 5). Относительная погрешность не более 30 %.

Рисунок 5 - График зависимости ∆Е от времени для смеси АК+ГК

Результаты значений ∆Е смесей антиоксидантов представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Результаты значений ∆Е смесей антиоксидантов

Сао, мольэкв/л

∆Епракт,мВ

∆Етеор,мВ

|∆|,%

ГК

АК

КТ

КВ

0,00015

0,0001

-

-

39,1

58,6

36,18

0,0003

0,0001

-

-

51,3

72,4

30,39

0,0007

0,00015

-

-

66,8

61,3

34,09

0,00015

-

0,0001

-

40,4

63,1

20,44

0,0003

-

0,0001

-

52,5

86,5

29,83

-

0,0001

0,0001

-

24,8

51,5

28,93

-

0,0001

0,0002

-

38,3

65,3

19,91

-

0,00015

0,0005

-

54,4

60,3

21,89

-

-

0,0001

0,0002

47,1

62,1

9,82

-

-

0,0001

0,0005

55,9

85,5

17,89

-

-

0,0005

0,0002

70,2

92,7

20,28

Для всех антиоксидантов и реального образца рассчитан рост потенциала. 15 минут использовали в качестве контрольного времени. Как видно, для всех антиоксидантов  потенциал достигает приблизительно 99 % от максимального (таблица 4).

Изменение потенциала приводит к возрастанию рассчитанной величины АОА. Для суммарного показателя, каким является величина АОА, необходимо выбрать условия, когда вклад различных индивидуальных антиоксидантов в суммарную величину будет максимальным.

Таблица 4  Изменение аналитического сигнала во времени

t,мин

∆,%

АК

ГК

КВ

КТ

ВИНО

3

99,4

98,9

99,1

96,6

99,0

5

99,5

99,1

99,4

97,2

98,6

При выбранном фиксированном времени 5 мин была рассчитана «АОА». Как видно, погрешность определения концентрации для индивидуальных восстановителей составляет для АК 12 %, КВ 37 %, ГК 21 % и КТ 9 % (таблица 5).

Таблица 5 – Метод «введено-найдено» для индивидуальных антиоксидантов

АО

Введено,

мМэкв/л

Найдено, мМэкв/л

∆,%

АК

0,189

0,167

12,0

АК

0,122

0,102

15,7

АК

0,296

0,268

9,0

КТ

0,139

0,122

12,0

КТ

0,198

0,210

5,8

ГК

0,370

0,456

23,4

ГК

0,732

0,968

32,3

ГК

0,208

0,225

7,4

КВ

0,049

0,067

35,2

КВ

0,098

0,136

39,2

Дополнительно были изучены смеси антиоксидантов в различных концентрационных соотношениях и рассчитана величина АОА (таблица 6).

Таблица 6 – Метод «введено-найдено» для смесей антиоксидантов

Состав смеси

Введено,

мМэкв/л

Найдено, мМэкв/л

∆,%

АК+ГК

0,2

0,3

36,0

0,4

0,6

47,5

0,9

1,1

30,6

ГК+КТ

0,2

0,4

44,0

0,4

0,6

57,5

КТ+АК

0,2

0,2

20,0

0,3

0,3

10,0

0,6

0,7

13,3

КВ+КТ

0,6

0,7

20,0

Таким образом, можно говорить, что в данных условиях эксперимента величины АОА и содержания антиоксиданта, вероятно, будут приближаться. И определяемая величина характеризует активность компонентов, т.е. это АОА. На примере вин при выбранном фиксированном времени были рассчитаны величины АОА. Как видно, значения для реального объекта различаются на 8%. Поэтому для возможности сравнения величин АОА различных вин необходимо вести определение при фиксированном времени (таблица 7).

Таблица 7 – Результаты определения АОА вина

Вино

АОА , мМэкв/л

3 мин

5 мин

15 мин

Мерло NR

0,135±0,002

0,147±0,004

0,176±0,002

Для проверки правильности определения АОА пищевых продуктов методом FRAP с потенциометрическим детектированием был проведен расчет показателей прецизионности согласно РМГ 61-2003. Для каждого образца в условиях внутрилабораторной  прецизионности было получено 10 сходимых результатов определения АОА (Приложение А), каждое из которых представляет среднее двух параллельных определений (таблица 8).

Таблица 8-Метрологические характеристики

Наимено-вание определяе-мого компонен-та

Пище-вой продукт

Показатель повторяе-мости (СКО повторяе-мости),%

Предел повторяемос-ти (для 2-х результатов параллельных определений),% r

Показатель воспроизводи-мости (СКО воспроизводи-мости),%

Предел воспроиз-водимости (для 2-х результа-тов измерений), % R

суммарное содержа-ние антиокси-дантов

Вино «Caber-net» Фанаго-рия

7

19

1

23

Чай «Крас-нодарс-кий»

4

11

3

13


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  1.  Проведена оценка правильности определения суммарного содержания антиоксидантов в пищевых продуктах методом FRAP с медиаторной системой K3[Fe(CN)6]/ K4[Fe(CN)6] с потенциометрическим детектированием.
  2.  На основании литературных и экспериментальных данных показано, что на правильность потенциометрического определения содержания антиоксидантов с медиаторной системой K3[Fe(CN)6]/ K4[Fe(CN)6] оказывает влияние стабильность потенциала и время его  установления. Установлено, что за 15 минут аналитический сигнал достигает 99% от максимального значения не зависимо от природы антиоксиданта и его концентрации. Измерение потенциала после внесения антиоксиданта или аликвоты пробы необходимо проводить при фиксированном времени (5±1) минут.
  3.  Методом FRAP с потенциометрическим детектированием определена антиоксидантная активность вина сухого красного наименования «Cabernet NR» и чая черного  наименования «Краснодарский», которая составила (14,3±0,4)  и (8,3±0,3) ммоль/дм3, соответственно.
  4.  Проведена  метрологическая аттестация  методики определения суммарного содержания антиоксидантов  в чае черном и вине сухом красном. Получены следующие показатели прецизионности: для вина:Sr=7%; r=19%; R=23%; SR=1%;  для черного чая :  Sr=4 %; r=11 %; R=13%; SR=3%


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Будников, Г.К. Антиоксиданты как объекты биоаналитической химии / Г.К. Будников, Г.К. Зиятдинова // жур. аналит. химия.- 2005.-Т.60, № 7.-С. 678-691.

2 Дурнев, А.Д. Мутагены. Скрининг и фармакологическая профилактика воздействий/ А.Д. Дурнев, С.В. Серединин. - М.: Медицина, 1998.- 326 с.

3  Решетняк, Л.П. Пути улучшения качества и сохраняемости пищевых продуктов/Л.П. Решетняк, Н.И. Пилипеньо, Т.В. Пилипенко – Л.: Лист, - 1988.- 329 с.

4 Ehlenfeldt, M.K. Oxygen radical absorbance capacity (ORAC) and phenolic and anthocyanin concentrations in fruit and leaf tissues of highbush blueberry/ M.K Ehlenfeldt, R.L Prior // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2001. - V.49. - P.2222-2227.

5 Chung , S.-K. Hydroxy radical scavengers from white mustard/ S.-K Chung, T. Osawa//  Food Science and Biotechnology.- 1998.-V.7. - № 4. - P.209-213.

6 Владимиров, Ю.А. Физико-химические основы фотобиологических процессов / Ю.А. Владимиров, А.Я.  Потапенко. -  Москва, Высшая школа, 1989. – 350с.

7 Чугасова, В.А. Антиоксиданты природные и синтезированные /                        В.А. Чугасова // лекторий.-1998.-С.18-23.

8 Яшин, Я.И. Природные антиоксиданты. Содержание в пищевых продуктах и их влияние на здоровье и старение человека/Я.И. Яшин. -  М.:Транслит, 2000. - 212 с

9  Абдулин, И.Ф. Органические антиоксиданты как объекты анализа (обзор) / И.Ф. Абдулин, Е.Н. Турова, Г.К. Будников // заводская лаборатория. Диагностика материалов.-2001.- Т.67, № 6.- С. 3-12.

10 Nohl, H. Oxigan radical release in mitochondria: influence of age/ H. Nohl // In: Free radical, Aging and Degenerative Disease.- 1986. -. № 8. - Р. 77-97.

11 Рогинский, В.А. Фенольные антиоксиданты: реакционная способность и эффективность/В.А. Рогинский. – М.: Наука, 1988.-247с.

12 Лапин, А.А. Антиоксидантные свойства производств растительного происхождения/ А.А.Лапин, М.Ф. Борисенков, А.П. Карманов и др//Химия растительного сырья-2007.-№2.-С.79-83.

13 Яшин, А.Я. Экспрессный электрохимический метод определения антиоксидантной активности пищевых продуктов / А.Я. Яшин, Я.И.Яшин //наука - производству.-2004. - №6. - С.32-34.

14 Короткова, Е.И. Новый способ определения активности антиоксидантов/ Е.И. Короткова // Журнал физической химии.-2000.-Т.74. - №9. - С.1544-1546.

15  Korbut, O. Damage to DNA indicated by an electrically heated DNA-modified carbon paste electrode / O. Korbut, M. Buckova, P. Tarapcik, J. Labuda, P. Grundler // Journal of Electroanalytical Chemistry. - 2001. - V.506. - P.143-148.

16 Rosiak, D. Chemiluminescence detection of peroxyl radicals and comparision of antioydant activity of phenolic compounds / D., Rosiak,  K. Czkapiak, M. Lukaszewicz //Сurrent topice in Biophysics. - 2000.- V.24. - P.89-95.

17 Cao, G. Procyanidins, anthocyanins and capacity in wines / G. Cao, C. Sanchez-Moreno,  R.L.  Prior // Faseb Journal. - 2000.- V.14.- P. 564-568.

18  Розанцев, Э.Г. Органическая химия свободных радикалов / Э.Г. Розанцев, Д. Нонхибел.- М.: Химия, 1979.- 334с.

19  Rice-Evance,  C. Analysis of vitamin E homologs in plasma and tissue: High-performance liquid chromatography / C. Rice-Evance, N.J. Miller // Meth. Enzymol. - 1994. - V. 234. - P. 279-293.

20 Шарафутдинова, Е.Н. Оценка антиоксидантной активности пищевых продуктов методом потенциометрии / Е.Н. Шарафутдинова, А.В. Иванова, Х.З. Брайнина // Известия вузов. Пищевая технология.-2004, № 4.- С. 27-29.

21 Шарафутдинова, Е.Н. Потенциометрия в исследовании антиоксидантной активности объектов растительного происхождения: автореф.  дис. … канд. хим. наук. / Шарафутдинова Е.Н. – Екатеренбург, 2004. – 22с.

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

23 Шарафутдинова, Е.Н. Потенциометрический  метод определения антиоксидантной активности: оценка основных метрологических характеристик / Е.Н. Шарафутдинова, А.В. Иванова, Х.З. Брайнина и др. // Заводская лаборатория-2008.-Т. 74. - № 6.- С. 9-14.

24 Glazer, A.N.  Phycoerythrin fluorescence-based assay for reactive oxygen species/A.N. Glazer //Methods of Enzymology.-1990.-V.186. - P.161-168.

25 Дубинина, Е.Е. Окислительная модификация белков в плазме крови больных психическими расстройствами (депрессия, деперсонализация) / Е.Е. Дубинина // Вопросы медицинской химии.-2001.-Т.47. - №6. - С.561.

26  Короткова, Е.И. Вольтамперометрический способ определения активности антиоксидантов /Е.И. Короткова // Журн.физ.химии. - 2000. -Т.74. - №9. - С.1704-1706.

27 Абдулин, И.Ф. Определение некоторых жирорастворимых антиоксидантов методом гальваностатической кулонометрии /И.Ф.Абдулин, Е.Н.Турова, Г.К.Будников, Г.К.Зиятдинова // жур.аналит.химии. - 2002.-Т.58. - №8. - С.864-866.

28 Хасанов, В.В. Методы исследования антиоксидантов / В.В. Хасанов, Г.Л. Рыжова, Е.В. Мальцева // Химия растительного сырья.-2004. -№3. –С.63-75.

29 Ивановская, Е.А. Определение аскорбиновой кислоты в биологических средах методом инверсионной вольтамперометрии / Е.А. Ивановская, Р.С. Карпов// Жур. аналит. химии. -1997.-Т.52. - №7. - С.773-774.

30 Темердашев, З.А. Определение суммарного содержания антиоксидантов методом FRAP/ З.А.Темердашев, Т.Г. Цюпко, Н.А. Николаева и др.// Жур.аналит. химии. - 2011. - Т.15. - №3. - С.287-297.

31 Макарова, Н.В. Антиоксидантная активность цитрусовых плодов/Н.В. Макарова, А.В. Зюзина, Ю.И. Мирошкина// Известия вузов. Пищевая технология.-2010. - № 1.- С. 5-7.

32 Макарова, Н.В. Антиоксидантная активность яблок различных сортов/ Н.В. Макарова, А.В. Зюзина// Известия вузов. Пищевая технология.-2010. -  № 4. - С. 31-33.

33 Бординова,  В.П. Антиоксидантные свойства зерна ячменя, овса, сорго, риса и продуктов их переработки / В.П. Бординова, Н.В. Макарова// Известия вузов. Пищевая технология. – 2011. - № 5-6.- С. 5-7.

34 РМГ 61-2003. Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. Методы оценки. - Введ.2005- 01-01.-М.:ФАТРиМ: Изд-во стандартов, 2005.-38 с.

35 ГОСТ Р ИСО 5725- 2-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений.- Введ. 2002-23-04.-М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2002.- 44с.

36 ГОСТ 19885-74. Чай. Методы определения содержания танина и кофеина.- Введ. 1974-25-06.-М.:Стандартинформ, 2009.- 5с.


ПРИЛОЖЕНИЕ А

Результаты для оценивания прецизионности черного чая и сухого красного вина

Таблица 1- Результаты для оценивания прецизионности черного чая

Х1

Х2

Хi

1

8,662

8,625

8,643

2

8,607

8,380

8,493

3

8,450

8,625

8,527

4

8,379

8,732

8,555

5

8,607

8,310

8,458

6

8,696

8,449

8,572

7

8,572

8,660

8,616

8

8,434

8,362

8,397

9

8,434

8,432

8,432

10

8,678

8,572

8,625

Таблица 2 - Результы для оценивания прецизионности  сухого  красного вина

Х1

Х2

Хi

1

8,662

8,625

8,643

2

8,607

8,380

8,493

3

8,450

8,625

8,527

4

8,379

8,732

8,555

5

8,607

8,310

8,458

6

8,696

8,449

8,572

7

8,572

8,660

8,616

8

8,434

8,362

8,397

9

8,434

8,432

8,432

10

8,678

8,572

8,625


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41204. ПРОБЛЕМА ЯЗЫКА И СОЗНАНИЯ 165 KB
  Все это позволяет считать что у человека есть гораздо более сложные формы получения и переработки информации чем те которые даются непосредственным восприятием. Я имею в виду тот опыт который известен как опыт Бойтендайка и который лучше других показывает отличия мышления человека от мышления животных. Такая особенность и характеризует сознание человека отличая его от психики животных. Эта черта способность человека переходить за пределы наглядного непосредственного опыта и есть фундаментальная особенность его сознания.
41205. СЛОВО И ЕГО СЕМАНТИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ 143.5 KB
  Прежде всего нас будет интересовать слово и его семантическое строение т. слово как носитель определенного значения. Как известно слово является основным элементом языка.
41206. РАЗВИТИЕ ЗНАЧЕНИЯ СЛОВ В ОНТОГЕНЕЗЕ 119 KB
  Первый из них мы обозначили как предметную отнесенность понимаемую как функция слова заключающаяся в обозначении предмета признака действия или отношения. Вторым основным компонентом слова является его значение которое мы понимаем как функцию выделения отдельных признаков в предмете обобщения их и введения предмета в известную систему категорий. Сейчас мы продолжим это рассуждение и остановимся на одном из важнейших открытий советской психологической науки которое показало что оба этих компонента предметная отнесенность слова и...
41207. РАЗВИТИЕ ПОНЯТИЙ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ 165.5 KB
  Мы сказали далее что если в раннем возрасте значение слова носит у ребенка аффективный характер то к концу дошкольного и к началу школьного возраста за значением слова кроются конкретные впечатления от реального практического наглядного опыта а на дальнейших этапах за словом начинают уже стоять сложные системы отвлеченных связей и отношений и слово начинает вводить данный предмет в известную категорию иерархически построенных понятийных систем. Это положение принципиально важно для современной психологической науки потому что оно...
41208. СЛОЖНЫЕ ФОРМЫ РЕЧЕВОГО ПАРАДИГМАТИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ В СИНТАГМАТИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ 149 KB
  Лишь в некоторых случаях примером которых являются так называемые пассивные конструкции например Мальчик укушен собакой синпраксическая и логическая структуры предложения расходятся и действующее лицо логическое подлежащее ставится в творительном падеже который семантически остается именительным в то время как объект воздействия в именительном который по своему значению принимает функции косвенного однако и в этом случае флексия этого косвенного падежа является средством управления. На самом деле это не два рядом...
41209. Финансовый анализ как инструмент управления финансово-хозяйственной деятельностью предприятия 195 KB
  Сущность содержание финансового анализа и его место в системе экономических знаний 1. Предмет метод объекты и субъекты финансового анализа 1. Классификация методов и процедур финансового анализа Финансовый анализ как инструмент управления финансовохозяйственной деятельностью предприятия Финансовый анализ являясь неотъемлемым компонентом комплексного экономического анализа хозяйствующего субъекта представляет собой процесс идентификации сбора обработки и использования разнообразной официальной и неофициальной внутренней и внешней...