RU2618426C1 - Способ определения антиоксидантной активности с использованием радикальных инициаторов - Google Patents

Способ определения антиоксидантной активности с использованием радикальных инициаторов Download PDF

Info

Publication number
RU2618426C1
RU2618426C1 RU2015157500A RU2015157500A RU2618426C1 RU 2618426 C1 RU2618426 C1 RU 2618426C1 RU 2015157500 A RU2015157500 A RU 2015157500A RU 2015157500 A RU2015157500 A RU 2015157500A RU 2618426 C1 RU2618426 C1 RU 2618426C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antioxidant activity
time
solution
induction period
aoa
Prior art date
Application number
RU2015157500A
Other languages
English (en)
Inventor
Алла Владимировна Иванова
Елена Леонидовна Герасимова
Елена Ринатовна Газизуллина
Анатолий Иванович Матерн
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority to RU2015157500A priority Critical patent/RU2618426C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2618426C1 publication Critical patent/RU2618426C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области физико-химических методов анализа, в частности к анализу растворов на предмет определения антиоксидантной активности. Изобретение может быть использовано в научно-исследовательских лабораториях для изучения антиоксидантных свойств различных природных, синтетических и биологических объектов. Сущность заявляемого способа заключается в том, что определение антиоксидантной активности проводят по изменению потенциала, регистрируемого при взаимодействии термически генерируемых радикалов с исследуемым образцом в растворе. Задачей, решаемой данным изобретением, служит повышение точности, достоверности и воспроизводимости результатов, расширение круга исследуемых веществ, а также получение данных в универсальных единицах измерения, что позволяет проводить сравнительный анализ как индивидуальных соединений, так и сложных объектов. 2 з.п. ф-лы, 8 ил., 4 пр.

Description

Изобретение относится к области физико-химических методов анализа, в частности к анализу растворов на предмет определения антиоксидантной активности.
Известен способ определения антиоксидантной активности путем изучения кинетики восстановления стабильного радикала 2,2’-дифенил-1-пикригидразила, уменьшение концентрации которого фиксируется спектрофотометрически при длине волны 515 нм (Brand-Williams W., Cuvelier М.Е., Berset С. // LWT - Food Sci. Technol., 1995, V. 28, No.l, P. 25-30). Недостатками данного способа являются неоднозначность данных, получаемых при анализе окрашенных объектов, а также то, что получаемые результаты выражены в относительных единицах, что затрудняет их интерпретацию.
Известен способ определения антиоксидантной активности путем оценки ингибирования свободных радикалов, основанный на реакции восстановления антиоксидантом хромогенного радикала
Figure 00000001
, уменьшение концентрации которого фиксируется спектрофотометрически (Re R., Pellegrini N., Proteggente A., Pannala A., Yang M, Rice-Evans C. // Free Radic. Biol. Med., 1999, V.26, P. 1231-1237). К недостаткам данного способа относятся нестабильность используемых растворов и сложность интерпретации данных при анализе окрашенных объектов.
Наиболее близким решением служит способ определения антиоксидантной активности путем мониторинга изменения люминесценции в ходе реакции инициируемых радикалов с анализируемым образцом [Международная публикация US 5395755]. При добавлении к раствору радикального инициатора анализируемого образца, содержащего антиоксиданты, происходит уменьшение люминесцентного сигнала. Период индукции, т.е. период времени, в течение которого наблюдается уменьшение люминесценции, является характеристикой содержания антиоксидантов в анализируемом образце.
К недостаткам данного способа относится то, что использование люминесценции не позволяет проводить измерения в окрашенных объектах, а также то, что результаты измерений получены путем сравнения с люминесцентными кривыми эталонных антиоксидантов, что делает этот метод относительным. Кроме того, следует отметить сложность процедуры обработки получаемых результатов.
Задачей, решаемой данным изобретением, служит повышение точности, достоверности и воспроизводимости результатов, расширение круга исследуемых веществ, а также получение данных в универсальных единицах измерения, что позволяет проводить сравнительный анализ как индивидуальных соединений, так и сложных объектов.
Указанная задача решается тем, что в способе определения антиоксидантной активности раствора анализируемого вещества, включающего приготовление исходного раствора радикального инициатора, генерирование радикалов в результате термического распада период индукции определяют по изменению окислительно-восстановительного потенциала системы за счет протекания химической реакции исследуемых образцов с генерируемыми радикалами, а антиоксидантную активность рассчитывают по формуле:
AOA=2k⋅C(In)⋅τ,
где AOA - антиоксидантная активность, М-экв;
C(In) - концентрация радикального инициатора, M;
k - константа скорости генерирования. Для 37°C kAAPH=0,98⋅10-6 с-1, kAIPN=3,92⋅10-6 с-1.
τ - период индукции, c.
Период индукции измеряют как время от введения исследуемого раствора в раствор инициатора до точки перегиба зависимости потенциала от времени, которую определяют как максимум второй производной функции зависимости окислительно-восстановительного потенциала от времени. В качестве радикальных инициаторов используют азосоединения, например 2,2’-азобис(2-метилпропионамидин) дигидрохлорида (ААРН), 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорид (AIPN).
Сущность заявляемого способа заключается в том, что определение антиоксидантной активности проводится потенциометрически и включает следующие этапы:
1) инициирование радикальной реакции путем термостатирования раствора инициатора в электрохимической ячейке с погруженными в нее рабочим электродом и электродом сравнения при температуре 37°C; в качестве инициатора используются 2,2’-азобис(2-метилпропионамидин) дигидрохлорида (ААРН) и 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорид (AIPN); уравнение генерирования:
Figure 00000002
2) добавление анализируемого образца в электрохимическую ячейку, в результате чего наблюдается изменение потенциала реакционной смеси за счет протекания реакции:
Figure 00000003
,
где AO - антиоксидант,
Figure 00000004
- продукт окисления антиоксиданта, n - стехиометрический коэффициент реакции, зависящий от количества функциональных групп в молекуле антиоксиданта, отвечающих за его антиоксидантные свойства.
3) определение времени полного расходования антиоксиданта в реакционной смеси (периода индукции); Период индукции определяется как время от введения исследуемого раствора в раствор инициатора до точки перегиба зависимости потенциала от времени, которая определяется как максимум второй производной функции зависимости окислительно-восстановительного потенциала от времени.
4) определение антиоксидантной активности анализируемого раствора по формуле:
AOA=2k⋅C(In)⋅τ,
где AOA - антиоксидантная активность, М-экв;
C(In) - концентрация радикального инициатора, M;
k - константа скорости генерирования (для 37°C kAAPH=0,98⋅10-6 с-1, kAIPN=3,92⋅10-6 с-1.
τ - период индукции, c.
В качестве растворителя используют воду.
Рабочим электродом может служить платиновый электрод, в качестве электрода сравнения может быть использован стандартный хлоридсеребряный электрод.
Указанные отличия существенны. За счет использования потенциометрического способа регистрации аналитического сигнала увеличивается точность и чувствительность измерений, а также появляется возможность анализа окрашенных и мутных растворов, в том числе сложных биологических объектов. Кроме того, результаты анализа выражены в универсальных единицах концентрации - моль-эквивалентов в литре, что облегчает интерпретацию данных.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы неизвестен способ определения антиоксидантной активности в заявляемой совокупности признаков. Впервые применен потенциометрический метод для решения данной задачи.
На фиг. 1 представлена зависимость потенциала от времени совместного инкубирования радикального инициатора 2,2’-азобис(2-метилпропионамидин) дигидрохлорида (ААРН) с цистеином. На фиг. 2 зависимость второй производной потенциала от времени.
На фиг. 3 представлена зависимость потенциала от времени совместного инкубирования радикального инициатора 2,2’-азобис(2-метилпропионамидин) дигидрохлорида (ААРН) с аскорбиновой кислотой. На фиг. 4 зависимость второй производной потенциала от времени.
На фиг. 5 представлена зависимость потенциала от времени совместного инкубирования радикального инициатора 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорид (AIPN) с глутатионом. На фиг. 6 зависимость второй производной потенциала от времени.
На фиг. 7 представлена зависимость потенциала от времени совместного инкубирования радикального инициатора 2,2’-азобис(2-метилпропионамидин) дигидрохлорида (ААРН) с образцом крови крыс. На фиг. 8 зависимость второй производной потенциала от времени.
Способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
В 5 мл водного раствора, содержащего 0,1М ААРН, инкубируемый в термостатируемой ячейке при 37°C, опускают рабочий электрод и электрод сравнения и вносят 0,05 мл 0,01М цистеина (момент времени (1) на фиг. 1). Далее проводят измерение потенциала до тех пор, пока на зависимости потенциала от времени не появится точка перегиба, определяемая методом двойного дифференцирования (момент времени (2) на фиг. 1). Период индукции, определяемый как время от введения цистеина в раствор инициатора (момент времени (1) на фиг. 2) до максимума на зависимости d2E/dt от времени (момент времени (2) на фиг. 2), равен 525 c.
Изменение потенциала при этом происходит в результате протекания химической реакции в растворе:
Figure 00000005
где Cyst - цистеин, CystOx - продукт окисления цистеина.
Антиоксидантную активность рассчитывают по формуле:
AOA=2k⋅C(In)⋅τ,
где AOA - антиоксидантная активность, М-экв;
C(In) - концентрация радикального инициатора, 0,1M;
k - константа скорости генерирования. Для 37°C kAAPH=0,98⋅10-6 с-1, kAIPN=3,92⋅10-6 с-1.
τ - период индукции, c.
Расчет показывает, что с учетом разбавления АОА равна 0,01 M-экв, что соответствует наличию одной функциональной группы в молекуле цистеина, определяющей его антиоксидантные свойства, т.е. n равно 1, что соответствует действительности.
Пример 2
В 5 мл водного раствора, содержащего 0,05М ААРН, инкубируемый в термостатируемой ячейке при 37°C, опускают рабочий электрод и электрод сравнения и вносят 0,05 мл 0,005М раствор аскорбиновой кислоты (момент времени (1) на фиг. 3). Далее проводят измерение потенциала до тех пор, пока на зависимости потенциала от времени не появится точка перегиба, определяемая методом двойного дифференцирования (момент времени (2) на фиг. 3). Период индукции, определяемый как время от введения аскорбиновой кислоты в раствор инициатора (момент времени (1) на фиг. 4) до максимума на зависимости d2E/dt от времени (момент времени (2) на фиг. 4), равен 963 c.
Изменение потенциала при этом происходит в результате протекания химической реакции в растворе:
Figure 00000006
где AK - аскорбиновая кислота, AKOx - продукт окисления аскорбиновой кислоты.
Антиоксидантную активность рассчитывают по формуле:
AOA=2k⋅C(In)⋅τ,
где AOA - антиоксидантная активность, М-экв;
C(In) - концентрация радикального инициатора, 0,05M;
k - константа скорости генерирования. Для 37°C kAAPH=0,98⋅10-6 с-1, kAIPN=3,92⋅10-6 с-1.
τ - период индукции, c.
Расчет показывает, что с учетом разбавления АОА равна 0,01 М-экв, что соответствует наличию двух функциональных групп в молекуле аскорбиновой кислоты, определяющих ее антиоксидантные свойства, т.е. n равно 2, что соответствует действительности.
Пример 3
В 5 мл водного раствора, содержащего ОДМ AIPN, инкубируемый в термостатируемой ячейке при 37°C, опускают рабочий электрод и электрод сравнения и вносят 0,05 мл 0,05М раствор глутатиона (момент времени (1) на фиг. 5). Далее проводят измерение потенциала до тех пор, пока на зависимости потенциала от времени не появится точка перегиба, определяемая методом двойного дифференцирования (момент времени (2) на фиг. 5). Период индукции, определяемый как время от введения глутатиона в раствор инициатора (момент времени (1) на фиг. 6) до максимума на зависимости d2E/dt от времени (момент времени (2) на фиг. 6), равен 630 c.
Изменение потенциала при этом происходит в результате протекания химической реакции в растворе:
Figure 00000007
где Glu - глутатион, GluOx - продукт окисления глутатиона. Антиоксидантную активность рассчитывают по формуле:
AOA=2k⋅C(In)⋅τ,
где AOA - антиоксидантная активность, М-экв;
C(In) - концентрация радикального инициатора, 0,1M;
k - константа скорости генерирования. Для 37°C kAIPH=0,98⋅10-6 с-1.
τ - период индукции, c.
Расчет показывает, что с учетом разбавления АОА равна 0,05 М-экв, что соответствует наличию одной функциональных группы в молекуле глутатиона, определяющей его антиоксидантные свойства, т.е. n равно 1, что соответствует действительности.
Пример 4
В 5 мл водного раствора, содержащего 0,1М ААРН, инкубируемый в термостатируемой ячейке при 37°C, опускают рабочий электрод и электрод сравнения и вносят 0,1 мл гемолизированной крови крыс (момент времени (1) на фиг. 5). Далее проводят измерение потенциала до тех пор, пока на зависимости потенциала от времени не появится точка перегиба, определяемая методом двойного дифференцирования (момент времени (2) на фиг. 5). Период индукции, определяемый как время от введения крови в раствор инициатора (момент времени (1) на фиг. 6) до максимума на зависимости d2E/dt от времени (момент времени (2) на фиг. 6), равен 714 c.
Изменение потенциала при этом происходит в результате протекания химической реакции в растворе:
Figure 00000008
где АО - антиоксидантные соединения, находящиеся в образце крови крыс, AOOx - продукты окисления антиоксидантных соединений в образце крови крыс.
Антиоксидантную активность рассчитывают по формуле:
AOA=2k⋅C(In)⋅τ,
где AOA - антиоксидантная активность, М-экв;
C(In) - концентрация радикального инициатора, 0,1M;
k - константа скорости генерирования. Для 37°C kAAPH=0,98⋅10-6 с-1, kAIPN=3,92⋅10-6 с-1.
τ - период индукции, c.
Расчет показывает, что с учетом разбавления, АОА образца гемолизированной крови крыс равна 6,96⋅10-3 М-экв.
Таким образом, технических результат заключается в расширении арсенала уже имеющихся технических средств определения антиоксидантной активности, а именно нового потенциометрического способа определения АОА, который позволяет увеличить точность и чувствительность измерений, анализировать окрашенные и мутные растворы, в том числе сложные биологические объекты, выражать результаты в универсальных единицах.

Claims (8)

1. Способ определения антиоксидантной активности раствора анализируемого вещества, включающий приготовление исходного раствора радикального инициатора, генерирование радикалов в результате термического распада и определение антиоксидантной активности по периоду индукции, отличающийся тем, что период индукции определяют по изменению окислительно-восстановительного потенциала системы за счет протекания химической реакции исследуемых образцов с генерируемыми радикалами, а антиоксидантную активность рассчитывают по формуле:
AOA=2k⋅C(In)⋅τ,
где АОА - антиоксидантная активность, М-экв;
С(In) - концентрация радикального инициатора, М;
k - константа скорости генерирования (для 37°C kAAPH=0,98⋅10-6 с-1, kAIPN=3,92⋅10-6c-1);
τ - период индукции, с.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что период индукции измеряют как время от введения исследуемого раствора в раствор инициатора до точки перегиба зависимости потенциала от времени, которую определяют как максимум второй производной функции зависимости окислительно-восстановительного потенциала от времени.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве радикальных инициаторов используют азосоединения, например 2,2'-азобис(2-метилпропионамидин) дигидрохлорида (ААРН), 2,2'-азобис[2-(2-имидазолин-2-ил)пропан]дигидрохлорид (AIPN).
RU2015157500A 2015-12-31 2015-12-31 Способ определения антиоксидантной активности с использованием радикальных инициаторов RU2618426C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015157500A RU2618426C1 (ru) 2015-12-31 2015-12-31 Способ определения антиоксидантной активности с использованием радикальных инициаторов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015157500A RU2618426C1 (ru) 2015-12-31 2015-12-31 Способ определения антиоксидантной активности с использованием радикальных инициаторов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2618426C1 true RU2618426C1 (ru) 2017-05-03

Family

ID=58697846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015157500A RU2618426C1 (ru) 2015-12-31 2015-12-31 Способ определения антиоксидантной активности с использованием радикальных инициаторов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2618426C1 (ru)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2322658C2 (ru) * 2005-05-24 2008-04-20 Сургутский государственный университет Кинетический способ тестирования антиоксидантов
RU2532406C1 (ru) * 2013-03-22 2014-11-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Способ потенциометрического определения антиоксидантной/оксидантной активности с использованием комплексов металлов

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2322658C2 (ru) * 2005-05-24 2008-04-20 Сургутский государственный университет Кинетический способ тестирования антиоксидантов
RU2532406C1 (ru) * 2013-03-22 2014-11-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Способ потенциометрического определения антиоксидантной/оксидантной активности с использованием комплексов металлов

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Е.Л.Герасимова. Потенциометрия в исследовании антиоксидантной активности биологических объектов / Авто, Казань, 2010. Е.Н.Шарафутдинова. Потенциометрия в исследовании антиоксидантной активности объектов растительного происхождения / Авто, Екатеринбург, 2007. *
Е.Л.Герасимова. Потенциометрия в исследовании антиоксидантной активности биологических объектов / Автореферат, Казань, 2010. Е.Н.Шарафутдинова. Потенциометрия в исследовании антиоксидантной активности объектов растительного происхождения / Автореферат, Екатеринбург, 2007. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yao et al. Spectrophotometric determination of freshwater pH using bromocresol purple and phenol red
Young et al. Polypeptide-chain-elongation rate in Escherichia coli B/r as a function of growth rate
Caussé et al. Simultaneous determination of allantoin, hypoxanthine, xanthine, and uric acid in serum/plasma by CE
Zhang et al. Timing readout in paper device for quantitative point-of-use hemin/G-quadruplex DNAzyme-based bioassays
Wang et al. Electrochemical sensor for parabens based on molecular imprinting polymers with dual-templates
Milardovic et al. Use of DPPH⋅| DPPH redox couple for biamperometric determination of antioxidant activity
Shokrollahi et al. Determination of the acidity constants of neutral red and bromocresol green by solution scanometric method and comparison with spectrophotometric results
Trushina et al. Determination of nitrite and nitrate reduction by capillary ion electrophoresis
Scampicchio et al. Determination of sulfite in wine by linear sweep voltammetry
CA2963174C (en) Method for determining diffusion
RU2618426C1 (ru) Способ определения антиоксидантной активности с использованием радикальных инициаторов
CN105181686A (zh) 检测环境中氟离子的方法
Galović et al. Application of a new potentiometric sensor for determination of anionic surfactants in wastewater
RU2486499C1 (ru) Способ определения оксидантной/антиоксидантной активности веществ и устройство для его осуществления
CN108169196B (zh) 一种快速检测环境中氟离子的方法
CN103163121A (zh) 一种l-半胱氨酸的检测方法
KR101736651B1 (ko) 전기화학적 분석물질 측정에서 회복 펄스로부터 정보를 이용하는 방법들 뿐만 아니라 이를 통합한 기기들, 장치들 및 시스템들
Schmode et al. Utilization of the dye N-methyl-6-oxyquinolone as an optical acidometer in molecular solvents and protic ionic liquids
CN103969319A (zh) 一种水生生物金属硫蛋白的检测方法
CN108623522A (zh) 一种快速高选择性检测次氯酸的方法
CN108801993A (zh) 一种快速高选择性分析次氯酸的试剂盒
CN107561128A (zh) 一种快速测定酱卤肉和/或卤汤中食盐含量的方法及应用
RU2224997C1 (ru) Вольтамперометрический способ определения суммарной активности антиоксидантов
Fan et al. Determination of metallothionein in Daphnia magna by modified square wave cathodic stripping voltammetry
RU2532406C1 (ru) Способ потенциометрического определения антиоксидантной/оксидантной активности с использованием комплексов металлов

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180101