ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА, 2010, том 29, № 9, с. 56-60
ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
УДК 541.127:581.192
СОДЕРЖАНИЕ АНТИОКСИДАНТОВ И ИХ АКТИВНОСТЬ В СОКАХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ © 2010 г. В. М. Мисин, Н. Н. Сажина*
Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля Российской академии наук, Москва
*Е-таП: Natnik48s@yandex.ru Поступила в редакцию 09.10.2009
Проведен сравнительный количественный анализ суммарного содержания антиоксидантов и их активности в соках некоторых лекарственных растений двумя электрохимическими методами: ампе-рометрическим и вольтамперометрическим. Показана высокая корреляция (г = 0.96) результатов.
Ключевые слова: антиоксиданты, растения лекарственные.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время разработано множество различных методов определения содержания антиоксидантов (АО) в пищевых продуктах, биологически активных добавках, лекарственных препаратах, биологических жидкостях и других системах, а также их активности в отношении свободных радикалов [1—5]. Однако зачастую сравнивать данные, полученные разными методами, не представляется возможным, поскольку методы основаны на различных принципах измерения, модельных системах, имеют разную размерность показателя антиоксидантной активности. В таких случаях сравнивать численные значения нецелесообразно, но можно провести корреляцию между результатами, полученными разными методами.
В настоящей работе проведен сравнительный анализ содержания антиоксидантов и их активности по отношению к кислороду и его радикалам в соках некоторых лекарственных растений двумя электрохимическими методами: амперо-метрическим и вольтамперометрическим.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Соки, выжатые из разных частей таких лекарственных растений, как каллизия душистая или "Золотой ус" (Callisia fragrans), рео покрывальча-тое (ЕНоев spatacea), дихоризандра душистая chorisandra fragrans), каланхоэ Блоссфельда (&I-ancНoё blossfeldiana), каланхоэ перистое (^шп-сНоё pinnatum) и каланхоэ Дегремона (Kalanchoё daigremontiana), были предоставлены для исследования из Российского университета дружбы народов (РУДН). Для сохранения свойств соков их хранили в морозильной камере при температуре —12°С и при измерениях размораживали до комнатной температуры. В обоих методах перед
введением в измерительную ячейку исходные соки разбавляли дистиллированной водой в 100 раз.
Амперометрический метод определения суммарного содержания АО
В настоящей работе использовали оперативный амперометрический способ определения суммарного содержания АО в исследуемых образцах, который реализован в приборе "Цвет Яуза-01-АА" [6, 7]. Сущность данного способа заключается в измерении электрического тока, возникающего при окислении исследуемого вещества (или смеси веществ) на поверхности рабочего электрода при определенном потенциале. При этом потенциале происходит окисление только групп —ОН природных антиоксидантов феноль-ного типа и флавоноидов. Электрохимическое окисление может быть использовано, по предположению авторов [8, 9], как модельное при измерении активности поглощения свободных радикалов в соответствии со следующими уравнениями:
флавоноид—О—Н —► флавоноид—О* + е- + + Н+ (окисление при максимальном потенциале),
флавоноид-О—Н —► флавоноид-О* + Н* (улавливание свободным радикалом).
Обе реакции включают в себя разрыв одной и той же связи - связи О-Н. В этом случае способность к захвату свободных радикалов флавонои-дами или другими полифенолами может измеряться величиной окисляемости этих соединений на рабочем электроде амперометрического детектора [8, 9]. Амперометрическая установка представляет собой электрохимическую ячейку со стеклоуглеродным анодом и катодом из нержавеющей стали, к которым приложена разность потенциалов в 1.3 В [6]. Анализируемая проба с помощью шестиходового крана-дозатора вводится в
СОДЕРЖАНИЕ АНТИОКСИДАНТОВ И ИХ АКТИВНОСТЬ
57
Таблица 1. Группы веществ, различающихся по характеру влияния на процесс электровосстановления (ЭВ) кислорода
№ Названия веществ Влияние на ЭВ О2 Предполагаемый электродный
группы механизм
1 Металлокомплексы: каталаза, фта- Увеличение тока ЭВ О2, сдвиг Механизм ЕС с частичной
лоцианины, порфирины металлов, потенциала в отрицательную регенерацией молекулярного
гуминовые кислоты область кислорода
2 Соединения фенольной природы, витамины А, Е, С, В, флавоноиды, убихиноны, глюкоза Уменьшение тока ЭВ О2, сдвиг потенциала в положительную область Механизм ЕС
3 N S, Se-содержащие соединения, амины, аминокислоты, активные альдегиды Уменьшение тока ЭВ О2, сдвиг потенциала в отрицательную область Механизм СЕС
Примечание: Е — электродная стадия процесса, С — химическая реакция.
элюент (слабый раствор ортофосфорной кислоты), прокачиваемый насосом через электрохимическую ячейку. При прохождении пробы через ячейку регистрируется ток электрохимического окисления АО, развертка которого во времени выводится на монитор компьютера. Регистрируемый сигнал (площадь под кривой тока) сравнивается с сигналом, полученным в тех же условиях для образца сравнения с известной концентрацией. В качестве образца сравнения в настоящей работе использовали АО кверцетин. Погрешность измерения величины содержания АО (среднеквадратичное отклонение нескольких идентичных показаний прибора) составляет не более 5% [6]. Метод не требует использования модельной химической реакции. Время измерения составляет 10—15 мин при наличии градуировки.
Вольтамперометрический метод определения активности АО по отношению к кислороду и его радикалам
Сущность данного метода заключается в том, что в качестве модельной реакции, лежащей в основе методики, предлагается использовать процесс электровосстановления кислорода. Этот процесс проходит по механизму, аналогичному восстановлению кислорода в клетках организма человека и животных, тканях растений, и является основным окислительным процессом во многих объектах искусственного и природного происхождения [10]. Реакция электровосстановления кислорода на электроде идет в несколько стадий с генерацией на поверхности электрода активных форм кислорода:
О2 + е-
0'2 , Е = +0.012 В,
(1)
о;- + Н+ <=± Н02, (2)
Н02 + Н+ + е- Н2О2, Е = +0.682 В, (3) Н2О2 + 2Н+ + 2е— 2Н2О, Е= +1.770 В. (4)
Для определения активности антиоксидантов в работе [10] предложено использовать первую волну электровосстановления О2, соответствующую стадиям (1)—(3), когда на поверхности ртут-но-пленочного электрода образуются активные кислородные радикалы и перекись водорода как конечный продукт. При оценке влияния природы антиоксидантов на процесс электровосстановления кислорода было замечено, что они по-разному влияют на данный процесс, при этом сами не являясь электрохимически активными в данной области потенциалов (Е = 0...—1.0 В). В табл. 1 приведены вещества, условно разделенные на три группы и различающиеся по характеру влияния на процесс электровосстановления О2 [11].
Вторая группа веществ из табл. 1 наиболее многочисленная, так как именно эти вещества относят к классическим АО. Вещества этой группы уменьшали ток электровосстановления О2, сдвигая потенциал в положительную область и проявляя механизм ЕС с последующими химическими реакциями взаимодействия АО с активными кислородными радикалами. Предполагается, что вещества третьей группы взаимодействуют преимущественно по СЕ-механизму с молекулярным кислородом, растворенным в электролите, или СЕС-механизму с предшествующей и последующей химическими реакциями взаимодействия АО с О2 и продуктами его восстановления.
В качестве критерия антиоксидантной активности исследуемых веществ используется кинетический критерий К, который отражает количество кислорода и активных кислородных радикалов, прореагировавших с АО (или смесью АО) за минуту времени:
К = (Со/0(1 — /До), мкмоль/л • мин,
где / и /0 — токи электровосстановления кислорода соответственно в присутствии и в отсутствие АО в фоновом растворе; О — исходная концентрация кислорода в растворе (мкмоль/л), т.е. раство-
Таблица 2. Содержание АО и кинетический критерий К в образцах соков
№ образца Название растения Содержание антиоксидан-тов, мг/л K, мкмоль/л ■ мин
1 сок из листьев Callisia fragrans (каллизия душистая) 63.6 0.72
2 сок из боковых стеблей (диаметр 4—5 мм) Callisia fragrans 279.6 1.81
3 сок из листьев Rhoeo spatacea (рео покрывальчатое) 461.2 2.45
4 сок из листьев Callisia fragrans 73.2 0.83
5 сок из стеблей (диаметр 1.2 мм) Callisia fragrans 119.3 1.23
6 сок из деток Kalanchoe bloss-feldiana (каланхоэ Блоссфельда) 251.3 1.78
7 сок из стебля (диаметр 6 мм) Dichorisandra fragrans (дихоризандра душистая) 38.41 0.52
8 сок из листьев Dichorisandra fragrans (дихоризандра душистая) 179.1 0.77
9 сок из листьев Kalanchoe pinnatum (каланхоэ перистое) 201.5 1.99
10 сок из листьев с деткам Kalanchoe daigremontiana (каланхоэ Дегремона) 742.4 4.12
11 сок из стебля (диаметр 5 мм) Kalanchoe daigremontiana 142.5 1.47
12 сок из травы Callisia fragrans + спирт этиловый до концентрации 20% 70.2 0.88
римость кислорода в исследуемом электролите при нормальных условиях; t — время экспозиции рабочего электрода при постоянном потенциале предельного тока кислорода, характеризующее протекание реакции взаимодействия АО с активными кислородными радикалами.
Вольтамперометрический метод исследования отличается хорошей чувствительностью и является достаточно простым и дешевым. В настоящей работе в качестве фонового электролита использовался фосфатный буферный раствор с известной исходной концентрацией молекулярного кислорода [11]. Однако, как в любом подобном электрохимическом методе, разброс показаний прибора при идентичных измерениях оказался достаточно высоким (до 1.5—2.0 раз). Поэтому
^ ^ К, мкмоль/л • мин 4.0 -
3.5 - ^^
3.0 - ^^
2.5 -
2 0 - ♦ ^^ 1.5- + ^^ 10- ^^ 0.5 *
0 100 200 300 400 500 600 700 800 Содержание АО, мг/л
Рис. 1. Корреляционная зависимость между кинетическим критерием К и суммарным содержанием АО; г = 0.9615.
для каждого образца было проведено 5-6 измерений, и результаты усреднялись. Максимальное среднеквадратичное отклонение величины К от среднего значения
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.