Оценка кинетических методов для целей определения антиоксидантной активности пищевых продуктов с использованием индикаторной системы Fe(III)/Fe(II)-органический реагент

Чупрынина Д.А.

Кубанский государственный университет,

Краснодар, Россия.

Аспирант 3г.

chuprinina06@mail.ru

Научный руководитель: Цюпко Т.Г.

Для измерения антиоксидантной активности пищевых продуктов используют разные химические и физико-химические методы, чаще всего основанные на прямом или косвенном измерении скорости или полноты реакции. Целью данной работы являлась оценка возможности определения антиоксидантной активности пищевых продуктов с индикаторной системой Fe(III)-1,10-фенантролин/2,2-дипиридил кинетическим методом.

Кинетику окисления антиоксидантов индикаторной системой, содержащей ионы железа (III) в присутствии органического реагента (1,10-фенантролин/2,2-дипиридил), изучали вводя избыток окислителя и контролируя оптическую плотность раствора во времени. Полученные зависимости линейны в широких концентрационных интервалах, а их коэффициенты чувствительности достоверно различаются. Для облегчения сопоставления данных, полученных для разных индикаторных систем, при разном времени экспозиции реакционной смеси нормировали коэффициент чувствительности по веществу-стандарту – аскорбиновой кислоте. Кинетические кривые, полученные для разных антиоксидантов при одинаковой начальной концентрации, и кинетические кривые, полученные для разных концентраций одного и того же антиоксиданта, однотипны.

По своей форме полученные кинетические кривые не соответствуют типичным кинетическим кривым нулевого, первого или второго порядка, что указывает на сложный механизм взаимодействия индивидуальных антиоксидантов с окислителем. По-видимому, процесс включает в себя 3 стадии:

1 Быстрый и постепенно замедляющийся рост оптической плотности. За первые 10 минут процесс проходит на 40-70% в зависимости от природы антиоксиданта и его концентрации. Кинетические кривые приближаются к линейным.

2 Медленный рост оптической плотности в последующие 5 часов. Через 60 минут после смешивания процесс протекает на 70-90% от максимально достигаемого значения. Кинетические кривые спрямляются в билогарифмических координатах и скорость реакции оценивается как угловой коэффициент кинетической кривой в билогарифмических координатах.

3 Приблизительное постоянство оптической плотности в течение последующих 24 часов. К концу третьего этапа для некоторых АО (кверцетин) наблюдается небольшое снижение оптической плотности.

Было установлено влияние ряда факторов на кинетику процесса. Введение посторонних электролитов не оказывает влияния на скорость окисления антиоксидантов. Природа антиоксиданта существенно влияет на скорость их окисления. Оценивая влияние температуры на процесс окисления антиоксидантов, можно проследить закономерное увеличение скорости реакции в 1,5 – 2 раза при увеличении температуры на 10⁰С.

С аналитической точки зрения наибольший интерес представляют первые два этапа. Линейный характер зависимости аналитического сигнала от времени позволил предположить, что начальный участок кривой можно использовать для определения антиоксидантной активности кинетическими методоми.

Для всех изучаемых индивидуальных АО были получены зависимости АС от времени реакции в диапазоне концентраций от 2 до 20 мкмоль/л. О первом порядке реакции по антиоксидантам свидетельствует примерно равный единице зависимый член в уравнении регрессии для зависимости тангенса наклона кинетической кривой от начальной концентрации в билогарифмических координатах. Расчет концентрации искомого компонента проводили методом фиксированного времени и методом тангенсов. Градуировочный веер, полученный для индивидуальных АО, широк. Учет стехиометрии реакции между индивидуальными АО и окислителем Fe(III) привел к сужению градуировочного веера с 18° до 5°. Таким образом, для повышения точности оценки АОА как методом фиксированного времени, так и методом тангенсов, желательно выражать величину АОА в моль-экв/л.

Оценку АОА реальных объектов проводили на образцах красных сухих вин. По методу tg получали кинетическую кривую, обрабатывали методом МНК и оценивали скорость реакции как tg угла наклона полученной прямой. АОА пробы находили по предварительно построенному градуировочному графику для вещества-стандарта аскорбиновой кислоты в координатах скорость реакции от концентрации. При оценке по методу фиксированного времени анализ проводили при контролируемом времени от начала реакции 240 секунд. Получена удовлетворительная сходимость результатов анализа (70-90%) относительной антиоксидантной активности с результатами определения по известной методике.