ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ =
УДК 543.258:543.8
ОЦЕНКА АНТИОКСИДАНТНЫХ СВОЙСТВ МИЦЕЛЛЯРНЫХ ЭКСТРАКТОВ СПЕЦИЙ МЕТОДОМ ГАЛЬВАНОСТАТИЧЕСКОЙ КУЛОНОМЕТРИИ С ЭЛЕКТРОГЕНЕРИРОВАННЫМИ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТ(Ш)-ИОНАМИ © 2015 г. Г. К. Зиятдинова1, Ф. Нгуен Конг, Г. К. Будников
Химический институт им. А.М. Бутлерова, Казанский федеральный университет 420008 Казань, ул. Кремлевская, 18 1E-mail: Ziyatdinovag@mail.ru Поступила в редакцию 28.07.2014 г., после доработки 16.12.2014 г.
Найдены стехиометрические коэффициенты реакций индивидуальных антиоксидантов специй — рутина, кверцетина, эвгенола, куркумина, капсаицина, тимола, танина, катехина, галловой, и-кумаровой, кофейной, хлорогеновой и розмариновой кислот — с электрогенерированными гексацианоферрат(Ш)-ионами в мицеллярной среде Triton X100, предложены соответствующие схемы реакций. Установлено, что максимальное извлечение активных компонентов из специй достигается при однократной экстракции 0.25 мМ раствором Triton X100 в течение 10 мин с ультразвуковой обработкой. Соотношение сырье— экстрагент составляет 1 : 30 для всех специй за исключением тмина, сладкого красного перца и мускатного ореха (1 : 40), а также кумина и красного перца (1 : 20). Оценена железовосстанавливающая способность (ЖВС) мицеллярных экстрактов 16 специй. Установлено, что наибольшая ЖВС характерна для корицы и гвоздики (122 ± 4 и 106 ± 6 Кл/г соответственно), а наименьшая — для тмина и куркумы (3.3 ± 0.3 и 2.5 ± 0.3 Кл/г соответственно), что обусловлено природой активных компонентов специй и экстра-гента. Выявлена корреляция между ЖВС специй и их антирадикальной активностью и общим содержанием фенольных соединений с r = 0.9714 и 0.9936 соответственно.
Ключевые слова: гальваностатическая кулонометрия, мицеллярные среды, ПАВ, железовосстанавливающая способность, антиоксидантные свойства, специи, анализ пищевых продуктов.
Б01: 10.7868/80044450215080228
Специи растительного происхождения сложны по составу и содержат большое число компонентов различной природы, в том числе обладающих анти-оксидантными свойствами. Это связано с присутствием соединений различных классов: витаминов, флавоноидов, терпенов, каротиноидов, фитоэстро-генов, обусловливающих применение их в качестве консервантов пищевых продуктов [1]. Следует отметить, что наибольшая доля антиоксидантов приходится на фенольные соединения.
В соответствии с базой данных растительного сырья [2] в некоторых растениях содержится до 40 различных антиоксидантов (в фенхеле — 35, оре-гано — 34, луке— 32, тимьяне — 32). В связи с этим для оценки антиоксидантных свойств специй привлекательны подходы, позволяющие проводить их интегральную оценку, т.е. получать обобщенные показатели, характеризующие исследуемый объект в целом. Зачастую для целей рутинного анализа достаточно провести скрининг интегральных показателей, что значительно упрощает и удешевляет процедуру [3]. К числу таких параметров относится и
железовосстанавливающая способность, основанная на окислении антиоксидантов под действием соединений Ре(Ш).
ЖВС определяют спектрофотометрически по реакции восстановления Ре(Ш)-трипиридилтри-азина до комплекса Ре(П) при взаимодействии с антиоксидантами. Образующийся комплекс имеет интенсивную синюю окраску и полосу поглощения при 593 нм. Количество антиоксидантов пропорционально количеству образовавшегося окрашенного продукта реакции [4]. Другой способ оценки ЖВС основан на реакции антиоксидан-тов с электрогенерированными гексацианофер-рат(111)-ионами в условиях гальваностатической кулонометрии [5]. ЖВС выражают как количество электричества, затраченное на титрование образца. В этом случае ЖВС можно также легко выразить в эквивалентах любого индивидуального антиокси-данта, зная стехиометрические коэффициенты его реакции с титрантом.
Специи добавляют в пищу в различных формах: в виде растительного материала или отдельных компонентов, выделенных из соответствующих экстрактов. Условия и тип экстракции определяются типом антиоксидантов, которые необходимо извлечь. Правильный выбор способа экстракции позволяет сконцентрировать антиоксиданты из растительного сырья. Для извлечения активных компонентов из специй обычно используют органические растворители, в частности, метанол, этанол, ацетон, этилацетат [6], являющиеся летучими и токсичными. Водные мицеллярные среды поверхностно-активных веществ (ПАВ) привлекательны в качестве замены органических растворителей, обеспечивают достаточную растворимость как гидрофильных, так и гидрофобных антиоксидан-тов [7], а также позволяют приблизиться к реальным условиям экстракции при приготовлении пищи.
Цель настоящей работы — оценить антиокси-дантные свойства мицеллярных экстрактов специй методом гальваностатической кулонометрии с электрогенерированными гексацианоферрат(Ш)-ионами.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Реагенты. Использовали 95%-ный рутин тригид-рат (Fluka, Germany); 98%-ный кверцетин дигидрат (Sigma, Germany); 98%-ный катехин гидрат (Sigma, Germany); танин фармакопейной чистоты (Fluka, Germany); кислоты: 99%-ную галловую (Sigma, Germany), 98%-ную кофейную (Sigma, Germany), 95%-ную хлорогеновую (Aldrich, Germany), 98%-ную розмариновую (Sigma, China) и 98%-ную п-ку-маровую (Sigma, Germany); 70%-ный куркумин из Curcuma longa (Sigma, Germany); 50%-ный капсаи-цин (Sigma, India), 99%-ный эвгенол (Aldrich, Germany) и 99.5%-ный тимол (Sigma, Germany). Остальные реактивы были марки х. ч., метанол х. ч. и этанол ректификат.
Стандартные 0.01 М растворы антиоксидантов готовили, растворяя точную навеску в 10 мл 0.25 мМ раствора Triton X100 (Sigma, Germany). Более разбавленные растворы готовили непосредственно перед измерениями в колбах емк. 10.0 мл, разбавляя до метки 0.25 мМ раствором Triton X100.
Методика измерений. Кулонометрические определения проводили на анализаторе Эксперт-006
(ООО "Эконикс-Эксперт"). Ионы Fe(CN)6- генерировали из 0.1 M K4Fe(CN)6 в 0.5 М растворе №ОН на Pt-электроде (S = 50 мм2) при постоянной силе тока 5.0 мА. Катодом служила свернутая спиралью Pt-проволока (l = 2.0 см). Катодную камеру, в которой находился вспомогательный электрод, отделяли от анодной стеклянной пористой перего-
родкой. Конечную точку титрования определяли амперометрически с двумя поляризованными платиновыми электродами (дЕ = 200 мВ).
В электрохимическую ячейку емк. 50 мл вводили 20.0 мл фона и аликвоту раствора исследуемого соединения или экстракта специй, помещали рабочий, вспомогательный и индикаторные электроды. Для титрования подбирали аликвоты с таким расчетом, чтобы время титрования не превышало 5 мин.
По перегибу на кривых титрования находили конечную точку. Теоретически рассчитанное массу (г) вещества, выделяющегося на электроде при электролизе, находили по закону Фарадея.
Фотометрические измерения проводили на спектрофотометре ПЭ-5300 ВИ (Экрос, Россия).
Железовосстанавливающую способность (ЖВС) образцов рассчитывали как количество электричества (Кл), затраченное на титрование, в пересчете на 1 г сухой специи:
ЖВС =
QV 1
Т экстр А
V m
где Q — количество электричества, затраченное на титрование, Кл; К>кс1р — объем экстракта, мл; Уш — объем аликвоты экстракта, мл; тнав — масса специи, взятой для экстракции, г; 1 г — масса специи, на которую пересчитывали ЖВС, г.
Экстракция раствором Triton X100. Точную навеску (0.1000 ± 0.0005 г) специй помещали в колбу емк. 5.0 мл, добавляли от 2.0 до 4.0 мл 0.25 мМ раствора Triton X100 и помещали в ультразвуковую ванну (So-norex Super RK 100 100H) на 10 мин. Экстракт отфильтровывали и использовали для оценки антиок-сидантных свойств.
Антирадикальную активность оценивали по реакции с 2,2'-дифенил-1-пикрилгидразилом (ДФПГ, Sigma, Germany) [8]. Стандартный 61 мкМ раствор ДФПГ готовили по точной навеске, которую растворяли в метаноле. Для оценки антирадикальной активности в пробирку помещали 3.0 мл раствора ДФПГ, 5 мкл экстракта специи, тщательно перемешивали и инкубировали в темном месте при комнатной температуре в течение 30 мин, после чего измеряли оптическую плотность раствора при 515 нм относительно метанола (3.0 мл). Антирадикальную активность выражали в процентах как соотношение интенсивностей поглощения ДФПГ до и после реакции с антиоксидантами экстракта специй в единицах массы галловой кислоты в пересчете на 1 г сухой специи (мг/г).
Общее содержание фенольных соединений по Фо-лину—Чокальтеу определяли спектрофотометриче-ски и выражали в пересчете на галловую кислоту [9]. Метод основан на взаимодействии фенольных со-
единений с реактивом Фолина—Чокальтеу (Sigma-Aldrich, Germany), в результате которого окисляются фенольные группы и восстанавливается реактив до смеси оксидов молибдена и вольфрама, окрашенных в голубой цвет. Интенсивность окраски пропорциональна содержанию фенольных соединений. Суммарное содержание фенольных антиоксидантов выражали в единицах галловой кислоты в пересчете на 1 г специи.
Статистическую обработку результатов проводили для 5 или 3 измерений при доверительной вероятности 0.95. Результаты представляли как X ± ДХ, где X — среднее значение и AX — доверительный интервал. Рассчитывали также соответствующие значения относительного стандартного отклонения (sr).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Реакции фенольных антиоксидантов специй с
электрогенерированными Fe(CN)6 -ионами в среде Triton X100. Специи содержат большое число компонентов, проявляющих антиоксидантные свойства. Электрогенерированные Fe(CN)6 -ионы способны окислять главным образом соединения фе-нольной природы [10], поэтому изучены реакции индивидуальных фенольных антиоксидантов спе-
ций с указанным выше титрантом в условиях гальваностатической кулонометрии в мицеллярной среде Triton X100.
Для установления стехиометрии реакций ку-лонометрически титровали стандартные растворы рутина, кверцетина, катехина, танина, тимола, эвгенола, куркумина, капсаицина, я-кумаро-вой, кофейной, хлорогеновой и розмариновой кислот в среде 0.25 мМ Triton X100. При этой концентрации ПАВ в ячейке наблюдается 100% выход по току титранта [11]. Установлено, что все исследуемые антиоксиданты реагируют с Fe(CN)6_-ионами быстро и к
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.