Исследование антиоксидантной активности овощных пюре

УДК 664.85: 66.09 А.Н. Остриков, А.Н. Веретенников

ИССЛЕДОВАНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТИ ОВОЩНЫХ ПЮРЕ

На анализаторе «Цвет Яуза-01-АА» определена суммарная антиоксидантная активность свежих и концентрированных овощных пюре. Установлено, что суммарная антиоксидантная активность концентрированных овощных пюре больше антиоксидантной активности свежих пюре. Наибольшей антиокси-дантной активностью обладают концентрированные пюре из свеклы и тыквы, так как в них содержатся водо- и жирорастворимые антиоксидантные компоненты, а в вытяжках концентрированных морковного и кабачкового пюре преобладают водорастворимые.

Ключевые слова: анализатор, овощные пюре, антиоксидантная активность, компоненты.

A.N. Ostrikov, A.N. Veretennikov VEGETABLE PUREE ANTIOXIDANT ACTIVITY RESEARCH

Total antioxidant activity of fresh and concentrated vegetable purees is defined by the Yauza-01-AA analyzer. It is determined that total antioxidant activity of concentrated fruit and vegetable purees is bigger then total antioxidant activity of fresh purees. Concentrated beet and pumpkin purees possess maximum antioxidant activity, because they contain water- and fat-soluble antioxidant components, water-soluble components prevail in extracts of concentrated carrot and squash purees.

Key words: analyzer, vegetable purees, antioxidant activity, components.

Общая антиоксидантная активность - показатель антиоксидантной системы организма (защиты организма от токсического действия ряда соединений кислорода, образующихся в организме). Антиоксиданты (антиокислители) - вещества, блокирующие образование высокоактивных свободных радикалов или способствующие «очищению» от них клеток организма. Предотвращают или замедляют окисление молекулярным кислородом; предохраняют биологические субстраты от самопроизвольного окисления [1].

Активные формы кислорода (АФК) химически очень агрессивны: они повреждают белки и ДНК и, главное, вызывают перекисное окисление липидов - самоподдерживающийся процесс, ведущий к тяжелому повреждению мембран. К активным формам кислорода (АФК) относятся супероксид (О2), синглетный кислород, Н2О2 и радикал гидроксила (ОН'). В организме человека и животных первичным АФК служит супероксид, возникающий при одноэлектронном восстановлении молекулярного кислорода. Супероксид превращается в Н2О2 под действием супероксиддисмугазы, а Н2О2 неферментативно дает ОН' в присутствии ионов Fe2+ или Си+. ОН' - сильнейший окислитель (редокс-потенциал около +1,35 В), способный разрушить практически любое органическое вещество биологического происхождения [2].

Супероксид - естественное образование в клетке. Несовершенством живой системы клетки трудно объяснить существование ксантиноксидазы - фермента, окисляющего ксантин молекулярным кислородом с образованием супероксида. Такой процесс обеспечивает стерильность молока, так как АФК - мощный бактерицид. Эту функцию выполняет вненеклеточная ксантиноксидаза. И здесь не стоит особенно удивляться: АФК слишком опасны, чтобы поручать им любые биологические функции кроме одной - функции самоубийства живой системы (апоптоз), будь то митохондрия, клетка или организм. Не исключено, что во всех этих событиях роковую роль играют митохондрии.

В митохондриях генерируется больше всего супероксида, причем продукция этого вещества может приобретать характер саморазгоняющегося процесса. Чем больше образуется супероксида, тем выше вероятность повреждения митохондриальной ДНК, расположенной в матриксе митохондрий, т. е. рядом с местом образования супероксида в гребнях внутренней митохондриальной мембраны. Повреждение митохондриальной

ДНК ведет к нарушению синтеза белков - переносчиков электронов дыхательной цепи. Торможение дыхательной цепи, в свою очередь, ускоряет генерацию супероксида и т. д. В конце концов, супероксида образуется достаточно для того, чтобы возникла определенная вероятность окисления также и ядерной ДНК, хотя она расположена гораздо дальше, чем митохондриальная ДНК, от генерирующей супероксид внутренней мембраны митохондрий. В результате метаболических превращений веществ в организме человека образуются свободные радикалы. Они образуются в реакциях перекисного окисления липидов (ПОЛ), при метаболизме различных препаратов, воздействии внешних факторов (действие ультрафиолета, ионизирующее облучение). Образовавшись в организме, они вступают во взаимодействие со структурами клетки, приводя, в конечном счете, к поражению мембран клеток, сопутствуя, таким образом, развитию патологического процесса при многих заболеваниях [3].

Целью работы являлось определение величины антиоксидантной активности овощных пюре. Настоящая методика выполнения измерений (МВИ) предназначена для измерения содержания антиоксидантов (СА) в водорастворимых БАДах, напитках (соках, чае, винах, пиве, квасах, бальзамах, коньяках), экстрактах растений в диапазоне 0,2-4,0 мг кверцетина (стандарта)/дм3. В случае, если измеренная величина СА превышает 4,0 мг/дм3, предусматривается разбавление пробы бидистиллятом до 1000 раз.

Величина СА образцов определяется содержанием в них природных флавоноидов, в частности, кате-хинов (вещества группы флавана); кверцетина, рутина, дигидрокверцетина (вещества группы флавона), а также витаминов и других соединений, способных связывать свободные радикалы.

В основе данной методики лежит амперометрический способ определения содержания антиоксидантов, заключающийся в измерении электрического тока, возникающего при окислении исследуемого вещества (или смеси веществ) на поверхности рабочего электрода при определенном потенциале и сравнении полученного сигнала с сигналом стандарта (кверцетина), измеренного в тех же условиях.

Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы и материалы, требования безопасности и к квалификации оператора, а также условия измерений и подготовка к выполнению измерений, соответствовали нормам, изложенным в методике выполнения исследований.

Подготовка проб к анализу проводилась следующим образом: небольшое количество пюре накладывали в мерный стакан, взвешивали, после чего наливали в него 50 мл бидистиллированной воды и хорошо размешивали, давали настояться в течение не менее 10 минут (подвергали экстракции). Далее фильтровали через бумажный фильтр.

Измерения проводятся на анализаторе антиоксидантной активности «Цвет Яуза-01-АА» (рис. 1), который был разработан ОАО НПО «Химавтоматика» и НТЦ «Хроматография». Анализатор работает следующим образом: насос постоянно прокачивает элюент, забирая его из емкости через всю систему. В кран-дозатор в положении «ввод» стандартным медицинским шприцем вместимостью 2 см3 в дозируемую петлю вводится подготовленный исследуемый раствор. Поворотом ручки крана в положение «анализ» поток элюента направляет определенную дозу исследуемого вещества, заключенную в петле, в ячейку детектора. В ячейке детектора на поверхности рабочего электрода происходит окисление молекул исследуемого вещества, при этом возрастает электрический ток между двумя электродами. Величина электрического тока зависит от природы анализируемого вещества, природы рабочего электрода и потенциала, приложенного к электроду.

Рис. 1. Анализатор антиоксидантной активности «Цвет Яуза-01-АА»

Возникающие электрические токи очень малы, в пределах 10-6-10-9 А. Эти аналоговые сигналы усиливаются, а затем с помощью АЦП преобразуются в цифровой сигнал, который регистрируется на дисплее компьютера.

Рабочий электрод выполнен из стеклоуглерода, который наиболее универсален при определении по-лифенольных соединений. Потенциал может изменяться в пределах от +2,0 до -2,0 В, а для построения калибровочного графика устанавливается +1,3 В.

В качестве элюента используется 2,2 мМ раствор Н3РО4, скорость подачи которого составляет 1,2 см3/мин. Проводят по 5 последовательных измерений сигналов (площади выходной кривой) стандартных растворов кверцетина. За результат принимают среднее арифметическое значение из 5 измерений (среднеквадратичное отклонение (СКО) не более 5 %). По полученным данным строят калибровочный график в координатах (X - сигнал кверцетина (площадь выходной кривой); У - концентрация кверцетина, мг/дм3), описываемый уравнением: У = гХ + > (по аскорбиновой кислоте -у = Г/1160,8; по рутину - г = ),00037405¥ + )Д 861).

Проводят по 5 последовательных измерений сигналов (площади выходной кривой) исследуемых растворов. За результат принимают среднее арифметическое значение из 5 измерений (СКО не более 5 %).

Расчет СА (мг/дм3) исследуемого образца проводят по калибровочному графику кверцетина. В случае необходимости полученную величину пересчитывают в мг/см3. При расчете конечного результата для жидкого образца необходимо учесть разбавление пробы (если оно проводилось).

Расчет проводится по формуле:

СА=:лгры, о)

где СА - величина содержания антиоксидантов, найденная по калибровочному графику, мг/дм3;

N - разбавление анализируемого образца.

Для твердых образцов СА (мг/г) рассчитывается по формуле:

СА= О-

где САРП - величина антиоксидантной активности, найденная по калибровочному графику, мг/дм3;

Упр - объем раствора (экстракта) анализируемой пробы, см3;

т - навеска анализируемого вещества, г;

N - разбавление анализируемого образца.

При проведении сравнительных анализов образцов, не требующих особой точности, допускается не строить калибровочный график кверцетина, В этом случае проводится измерение сигнала исследуемого образца (площадь выходной кривой) и сигнала кверцетина. Концентрация раствора кверцетина подбирается таким образом, чтобы отношение сигналов не превышало 1,2.

СА (мг/см3) рассчитывается по формуле:

СЛ= 8об/8„)С„,

где 8об - площадь выходной кривой исследуемого образца;

3Ст - площадь выходной кривой кверцетина;

Ссот - концентрация раствора кверцетина, мг/см3.

Настоящая методика выполнения измерений обеспечивает выполнение измерений содержания антиоксидантов исследуемого образца с погрешностью, не превышающей 5 % во всем диапазоне измеряемых величин при доверительной вероятности 0,95. Таким образом, исследовались образцы исходного и концентрированного кабачкового, тыквенного, морковного и свекольного пюре (рис. 2-5). Результаты расчетов по кверцетину и аскорбиновой кислоте представлены в таблице.

а б

Рис. 2.. Выходные сигналы прибора: а - раствор исходного кабачкового пюре; б - раствор концентрированного кабачкового пюре

Тыква свежая

2 3 <

V V V ч V

а б

Рис. 3. Выходные сигналы прибора: а - раствор исходного тыквенного пюре; б - раствор концентрированного тыквенного пюре

а б

Рис. 4. Выходные сигналы прибора: а - раствор исходного морковного пюре; б - раствор концентрированного морковного пюре

4609,22 І, нА

1603,20

-1402,80 _

88,11

а б

Рис. 5. Выходные сигналы прибора: а - раствор исходного свекольного пюре; б - раствор концентрированного свекольного пюре

По результатам, приведенным в таблице, видно, что суммарная антиоксидантная активность концентрированных овощных пюре больше антиоксидантной активности свежего (исходного) пюре, а употребление в пищу продуктов с повышенным содержанием антиоксидантов препятствует возникновению сахарного диабета, заболевания печени, почек, СПИДа, сердечно-сосудистой системы (атеросклероз, инфаркт миокарда), опухолевых, респираторных видов заболевания, а также показано к применению при действии факторов окружающей среды - воздействия ультрафиолетовых лучей, табачного дыма и др.

Таким образом, можно констатировать, что употребление в пищу концентрированных овощных пюре более предпочтительно по сравнению со свежим (исходным) овощным пюре.

Результаты расчетов суммарной АОА овощных пюре по кверцетину и аскорбиновой кислоте

Продукт Пло- щадь, нА-с Масса, г Объем, см3 Раз- бавле- ние Кверцетин Аскорбиновая кислота

Концентрация по графику Суммарная AOA, мг/г На 100 г продукта Концентрация по графику Суммарная AOA, мг/г На 100 г продукта

Кабач- ки свежие 4661,79 4,13 50 1 1,91 0,02 2,3 4,02 0,05 4,9

концентри- рованные 12010,9 2,01 50 1 4,64 0,12 11,6 10,35 0,26 25,8

Тыква свежая 8703,29 3,71 50 5 3,41 0,23 23,0 7,50 0,51 50,5

концентри- рованная 14786,8 3,65 50 5 5,66 0,39 38,8 12,74 0,87 87,1

Мор- ковь свежая 10910,5 4,29 50 1 4,23 0,05 4,9 9,40 0,11 11,0

концентри- рованная 8852,84 2,34 50 1 3,47 0,07 7,4 7,63 0,16 16,3

Свек- ла свежая 24576,3 2,89 50 1 9,29 0,16 16,0 21,17 0,37 36,6

концентри- рованная 23174,7 0,97 50 1 8,77 0,45 45,2 19,96 1,03 102,9

Литература

1. Свободные радикалы в биологии. Ч. 1 / под ред. акад. Н.М. Эммануэля. - М.: Мир, 1979. - 308 с.

2. Gonzalez-Rodiiguez, J. Method for the simultaneous determination of total polyphenol and anthocyan index-

es in red wines using a flow injection approach / J. Gonzalez-Rodriguez, P. Perez-Juan, M.D. Luque de Castro. - Talanta, 2002. - Vol. 56. - Р. 53-59.

3. Kehrer, J. Free Radicals as Mediators of Tissue Injury and Desease // Critical Reviews in Toxicology /

J. Kehrer. - 1993. - Vol. 23. - P. 21-48.

'---------♦-------------