научная статья по теме АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА ГИМАТОМЕЛАНОВЫХ КИСЛОТ ИЗ БУРОГО УГЛЯ Химическая технология. Химическая промышленность

Текст научной статьи на тему «АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА ГИМАТОМЕЛАНОВЫХ КИСЛОТ ИЗ БУРОГО УГЛЯ»

ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, 2013, № 4, с. 3-6

УДК 547.22:541.13 : 541.8 : 541.127

АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА ГИМАТОМЕЛАНОВЫХ КИСЛОТ

ИЗ БУРОГО УГЛЯ

© 2013 г. И. В. Ефимова, С. Л. Хилько, О. В. Смирнова, В. С. Бережной, В. И. Рыбаченко

Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко НАН Украины, Донецк

E-mail: sv-hilko@yandex.ru Поступила в редакцию 28.08.2012 г.

Газоволюмометрическим методом определена антиоксидантная активность низкотемпературной фракции гиматомелановых кислот из бурого угля в модельном процессе радикально-цепного окисления кумола. Оценка их антирадикальной активности была проведена спектрофотометрически по реакции с 2,2-дифенил-1-пикрилгидразилом (ДФПГ). Доказана выраженная способность гиматомелановых кислот к антиоксидантному и антирадикальному действию в модельных системах. Показано, что антиоксидантная и антирадикальная активности возрастают с увеличением концентрации гиматомелановых кислот. Выявленные свойства гиматомелановых кислот из бурого угля могут быть полезны для использования в технических и биомедицинских направлениях.

Б01: 10.7868/80023117713040051 Введение

Проблема выявления антиоксидантной активности природных соединений и оценка их эффективности — актуальная задача для разработки новых антиоксидантных систем на их основе. Один из методологических подходов в рамках этой задачи — изучение антирадикальных свойств природных соединений как одной из составляющих антиоксидантной активности потенциальных антиоксидантов. Антиоксидантная и антирадикальная активности используются в качестве фармакологических тестов для биологически активных веществ.

Известно, что гуминовые кислоты (ГК) из торфа и бурого угля обладают выраженной биологической активностью, которая связана с их участием в ионном транспорте, сродством к биологическим мембранам, влиянием на активность ферментов и др. [1—3]. Гиматомелановые кислоты как один из важных компонентов гуминовых веществ также проявляют биологическую активность и могут найти применение в медицинской практике как противовоспалительные и иммуно-коррегирующие средства [4, 5].

В последнее время большое внимание уделяется так называемому "оксидативному стрессу", т.е. окислительному повреждению биологических молекул, который сопровождается активацией процесса свободнорадикального пероксидного окисления липидов и рассматривается в качестве механизма повреждения биологических мембран. Ряд заболеваний (рак, атеросклероз, болезнь Паркинсона, воспалительные заболевания, ката-

ракта, сердечно-сосудистые заболевания и процессы старения) ассоциируют с последствиями свободнорадикального окисления [6—8]. Для предотвращения "оксидативного стресса" могут быть использованы природные антиоксидантные системы с разным принципом действия. Высокой антиоксидантной активностью характеризуются аскорбиновая кислота, каротиноиды, вещества полифенольной природы [9—11].

Известно, что свободнорадикальное окисление — не только необходимый процесс для нормального функционирования клеток, но и один из универсальных механизмов их повреждения, поэтому поиск новых доступных препаратов с выраженными антиоксидантными и антирадикальными свойствами представляется актуальной задачей для профилактики и лечения заболеваний, которые сопровождаются усилением реакций свободнорадикального окисления.

Известно, что гиматомелановые кислоты — это наиболее восстановленная составляющая гумино-вых веществ [12]. Наличие кислородсодержащих функциональных групп в макромолекулах гумино-вых и гиматомелановых кислот предполагает их способность к антиоксидантному и антирадикальному действию, поскольку их можно отнести к природным веществам полифенольной природы.

Цель работы — исследование антиоксидантной и антирадикальной активности низкотемпературной фракции гиматомелановых кислот из бурого угля.

Экспериментальная часть

Гиматомелановые кислоты (ГмК) получали из аналитической пробы бурого угля Александрий-

V, мл 5

432-

30 t, мин

Рис. 1. Изменение объема поглощенного кислорода (V) при окислении кумола от времени в присутствии ги-матомелановых кислот при варьировании их концентрации; г/л: 1 - 0, 2 - 2.0, 3 - 3.0, 4 - 5.0.

ского месторождения (Украина) однократной экстракцией этиловым спиртом при соотношении твердой и жидкой фаз 1 : 10 и температуре 20°С. Экстракцию проводили при перемешивании смеси компонентов в интенсивном турбулентном режиме с использованием механической мешалки при перемешивании со скоростью 900 об/мин в течение двух часов. Затем отделяли спирт упариванием, а остаток сушили при 80°C до постоянной массы. Затем весовым методом из сухих ги-матомелановых кислот готовили растворы необходимых концентраций.

Для определения антиоксидантной активности (АОА) был изучен процесс инициированного азодиизобутиронитрилом (АИБН) радикально-цепного окисления кумола в среде диметилсуль-фоксида (ДМСО) в присутствии гиматомелано-вых кислот. Готовили 1.0%-ный раствор гимато-мелановых кислот в ДМСО, затем разбавлением получали растворы меньших концентраций. В работе использовали кумол, АИБН и ДМСО, очищенные по методикам, приведенным в [13]. За кинетикой процесса окисления следили газово-люмометрически, измеряя количество поглощенного кислорода при постоянной температуре 75°С и постоянном парциальном давлении кислорода 760 мм рт. ст. на установке, описанной в [14]. Концентрации реагентов в исследуемой системе в начальный момент времени составляли: кумол = 3.59 моль/л, АИБН = 2.00 • 10-2 моль/л, ГмК = 0-10.0 г/л.

Для определения антирадикальной активности (АРА) низкотемпературной фракции гимато-мелановых кислот использовали реакцию со ста-

бильным свободным хромоген-радикалом 2,2-дифенил-1-пикрилгидразилом (ДФПГ) [15]. Исследования проводили на спектрофотометре Specord UVVISв кюветах шириной 1.0 см. Кинетические кривые падения оптической плотности раствора ДФПГ при взаимодействии с гиматомела-новыми кислотами записывали при температуре 298К. Раствор ДФПГ фирмы "Aldrich" готовили в этаноле (1.2 • 10-4 моль/л), очищенном перегонкой. Готовили 0.70 г/л раствор гиматомелановых кислот в этаноле; из исходного раствора готовили серию последовательных разбавлений, затем к 2.0 мл каждого из полученных растворов серии приливали по 2.0 мл раствора ДФПГ и сразу же после смешивания регистрировали значения оптической плотности при X = 518 нм.

Обсуждение результатов

Для определения антиоксидантной активности гиматомелановых кислот в работе использовали газоволюмометрический метод. Этот метод позволяет оценивать характер процесса ингиби-рования и наиболее информативен. Из полученных кинетических кривых определяли скорость поглощения кислорода исследуемой системой, W (моль/(л • с)). Добавление ГмК к окисляемой смеси кумол — ДМСО — АИБН приводит к понижению скорости поглощения кислорода системой на протяжении всего времени эксперимента (рис. 1). С увеличением концентрации ГмК в смеси скорость окисления системы существенно уменьшается. Система кумол—АИБН—ДМСО поглощает кислород со скоростью 2.77 • 10-6 моль • л-1 • с-1. Введение гиматомелановых кислот в количестве 0.1 г/л в реакционную смесь практически не влияет на величину скорости окисления. При увеличении концентрации гиматомелановых кислот до 1.0 г/л скорость поглощения кислорода уменьшается до 1.72 • 10-6 моль • л-1 • с-1, а при 10.0 г/л процесс окисления системы прекращается.

Такое поведение указывает на то, что гимато-мелановые кислоты из бурого угля могут быть эффективными ингибиторами радикально-цепного окисления, т.е. проявляют выраженные антиок-сидантные свойства.

Антиоксидантную активность ГмК характеризовали отношением (табл. 1):

АОА = W0/W,

где W - скорость поглощения кислорода системой в присутствии ГмК, W0 - скорость поглощения кислорода без ГмК. Как следует из табл. 1, АОА увеличивается с ростом концентрации ГмК в системе.

Один из способов оценки антирадикальной активности (АРА) - изменение интенсивности окраски раствора в зависимости от содержания в нем свободных радикалов, которое основано на реакции окрашенного стабильного свободного

1

0

АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА ГИМАТОМЕЛАНОВЫХ КИСЛОТ

5

радикала ДФПГ с образцом ингибитора радикально-цепного окисления (антиоксиданта) [15]. В результате восстановления ДФПГ антиокси-дантом снижается пурпурно-синяя окраска ДФПГ в растворе, а реакция контролируется по оптической плотности методами спектрофотомерии. Схема реакции стабильного радикала ДФПГ* с образцом антиоксиданта:

Инг-Н + ДФПГ' ^ Инг' + ДФПГ-Н

где Инг-Н — молекула антиоксиданта (ингибитора радикально-цепного окисления).

Радикал ДФПГ при взаимодействии с молекулой антиоксиданта переходит в нерадикальную форму, что сопровождается уменьшением (вплоть до полного исчезновения) максимума поглощения исследуемого раствора при X = 518 нм.

В литературе описаны различные методики определения антирадикальной активности низкомолекулярных антиоксидантов и их смесей [16—20]. В данной работе изучена антирадикальная активность гиматомелановых кислот по аналогии с экстрактами из растений с использованием методик, описанных в [20].

Было исследовано взаимодействие гиматоме-лановых кислот с ДФПГ в среде этанола. Полученные характерные кинетические кривые расходования ДФПГ в реакции с ГмК приведены на рис. 2, откуда видно, что концентрация ДФПГ существенно снижается в зависимости от времени процесса и концентрации гиматомелановых кислот в системе. Все полученные кинетические кривые падения концентрации ДФПГ с высокой точностью описываются экспоненциальным уравнением второго порядка. Для получения числового значения АРА гиматомелановых кислот, которое определяли как константу к реакции взаимодействия ДФПГ с ГмК, использовали метод полупериодов [21]. В табл. 2 представлены числовые значения АРА при разных концентраций ГмК в исследуемых растворах, откуда следует, что антирадикальная активность увеличивается с ростом концентрации гиматомелановых кислот.

Выраженная антирадикальная активность ги-матомелановых кислот определяется прежде всего наличием кислых групп в их макромолекулах, гидроксильных и карбоксильных. Взаимодействие "кислого" вод

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Химическая технология. Химическая промышленность»