Оценка влияния матрицы на результаты потенциометрического определения антиоксидантной емкости

Полный текст

Соединения с антиоксидантными свойствами являются биологически активными соединениями, защищающими клетки организма от повреждения активными формами кислорода [1, 2]. Определение антиоксидантов (АО) как в экзогенных источниках, так и в биологических жидкостях и тканях представляет интерес для фармации, медицины, пищевой промышленности и многих других областей.

Существует большое количество подходов к определению антиоксидантов [3–10], что объясняется разнообразием механизмов их действия в организме, различными моделями окислителей, с использованием которых исследуются антиоксидантные свойства.

Выбор метода регистрации аналитического сигнала, как правило, зависит от свойств модельного окислителя, концентрация которого меняется в процессе окислительно-восстановительной реакции, обеспечивающей возникновение аналитического сигнала.

Наиболее широко распространены спектрофотометрические и хемилюминесцентные методы, благодаря применению которых изучена способность инактивировать пероксильные радикалы, восстанавливать ионы меди и железа, способность к гашению радикалов 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила, выполнено определение общего содержания полифенольных соединений по методу Фолина–Чокалтеу и др. [3, 4, 6–9]. Однако для этих методов имеется ряд концентрационных ограничений, а также сложности при анализе мутных и окрашенных образцов.

Электрохимические методы [5, 10–16], в частности потенциометрический [11–16], не имеют указанных ограничений, достаточно просты и экспрессны. Кроме того, использование электрохимических подходов отвечает природе электронно-протонного переноса, на котором основан механизм антиоксидантного действия [1, 2].

Ранее нами предложены подходы к исследованию антиоксидантов, основанные на использовании модели потенциалобразующей обратимой ОВ-системы и регистрации изменений потенциала в результате взаимодействия антиоксиданта с окисленным компонентом системы в качестве аналитического сигнала [11–16].

Подходы, основанные на применении потенциометрического метода, зарекомендовали себя как информативные, экспрессные и доступные. С их использованием проанализировано большое количество пищевых, фармацевтических и биологических объектов, показана достоверность получаемых результатов, выполнено сравнение с рядом независимых методов. Кроме того, простые и доступные потенциометрические методики перспективны при создании персонализированных миниатюрных устройств [15].

Несмотря на то, что применение ОВ-систем обосновано с термодинамической и кинетической точек зрения как при определении индивидуальных антиоксидантов, так и при анализе объектов сложного состава (экстрактов растительного сырья, пищевых продуктов, биологических объектов и т.п.), матрица объекта и сами вещества с антиоксидантными свойствами могут оказывать влияние на величину аналитического сигнала. Эффект матрицы и АО может проявляться из-за влияния компонентов пробы, в основном органического происхождения, на установление равновесного потенциала в результате специфической адсорбции на поверхности электрода.

Поскольку поверхность платинового электрода в водных растворах имеет положительный заряд (~0.2–0.3 В по водородной шкале в различных электролитах [17]), а компоненты растительной матрицы, особенно полифенольной и тиольной природы, могут быть частично диссоциированы и находиться в анионной форме, процессы адсорбции в данном случае имеют высокую вероятность. Кроме того, следует учитывать, что основной антиоксидантный состав объектов растительного происхождения представляют соединения полифенольной природы, поэтому возможно протекание конкурирующих реакций комплексообразования полифенолов с железом при использовании комплексов железа в качестве окислителя [18], также приводящее к сдвигу потенциала.

На этот сдвиг может влиять и собственный потенциал антиоксидантов, в большинстве случаев проявляющих восстановительные свойства и обладающих достаточно низкими значения ОВ-потенциалов, что может приводить к смещению в отрицательную область и завышению значений антиоксидантной емкости (АОЕ). Однако при наличии определяющей потенциал системы, вероятнее всего, влияние потенциала антиоксидантов сводится к минимуму.

В практике аналитической химии для устранения влияния матричного эффекта используют различные подходы [19–22]. Возможно создание внутренних стандартов (калибровок) на каждый тип матрицы [20], что является очень трудоемким процессом и не позволяет учесть специфику каждого исследуемого объекта.

Устранить матричный эффект можно путем использования вариантов пробоподготовки, в том числе обработки различными растворителями и воздействием температуры [21]. Описано также проведение анализа в среде растворителей, подавляющих ионизацию молекул.

В рассматриваемом случае такие подходы не применимы, так как антиоксиданты в основном легко окисляются, в том числе кислородом воздуха, и скорость этого процесса увеличивается с повышением температуры [22]. Кроме того, антиоксиданты целесообразно изучать в условиях, близких к физиологическим, что ограничивает круг используемых растворителей и возможность подавления их диссоциации.

Целью данной работы является разработка аналитических приемов, позволяющих учесть влияние матричного эффекта и исследуемых АО на установление равновесного потенциала сопряженной ОВ-системы и, соответственно, свести к минимуму связанные с этими факторами искажения результатов потенциометрического определения АОЕ.

В качестве сопряженной ОВ-системы использовали систему K₃[Fe(CN)₆]/K₄[Fe(CN)₆]; объектами исследования служили индивидуальные антиоксиданты и объекты сложного состава – экстракты растительного сырья.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Материалы. Использовали К₄[Fe(CN₆)], К₃[Fe(CN₆)], KH₂PO₄, Na₂HPO₄·12H₂O х.ч. (“Реахим”, Россия); антиоксиданты: пирокатехин, пирогаллол, галловая кислота, кверцетин, цистеин, глутатион (Sigma-Aldrich, США). Растворы антиоксидантов, за исключением кверцетина, растворяли в дистиллированной воде; кверцетин – в этиловом спирте. Антиоксидантную емкость определяли в фосфатном буферном растворе с рН 7.4.

Объектом анализа служили водные настои лекарственного растительного сырья (трава зверобоя, душицы, цветки ноготков, листья мяты перечной, измельченная трава эхинацеи) торговой марки “ФармаЦвет”. Два фильтр-пакета, каждый из которых содержал 1.5 г растительного сырья, согласно указаниям на упаковке, помещали в стеклянную посуду, заливали необходимым объемом кипятка, закрывали и настаивали в течение 15–20 мин., периодически перемешивая.

Приборы и оборудование. Для потенциометрических измерений использовали рН-метр “Эксперт-рН” (“Эконикс-Эксперт”, Россия). Измерения проводили с помощью редокс-платинового электрода ЭПВ-1 и хлоридсеребряного электрода ЭВЛ-1 (Ag/AgCl/3 М KCl) (Гомельский ЗИП, Беларусь).

Методика эксперимента. Построение градуировочной зависимости в системе K₃[Fe(CN)₆]/K₄[Fe(CN)₆] потенциала от логарифма соотношений концентраций гексацианоферратов проводили путем четырех последовательных добавлений 0.1 мМ раствора гексацианоферрата (II) калия к системе, содержащей 0.01 М K₃[Fe(CN)₆] и 0.1 мМ K₄[Fe(CN)₆]. Предлогарифмический коэффициент z^* определяли по наклону зависимости потенциала от соотношения концентраций K₃[Fe(CN)₆]/K₄[Fe(CN)₆]. Наклон градуировочной зависимости в системе гексацианоферратов по результатам 10 измерений составляет 60±1 мВ/декада (s_r = 0.01).

Потенциометрический способ определения антиоксидантной емкости с использованием системы K₃[Fe(CN)₆]/K₄[Fe(CN)₆] заключается в регистрации изменения потенциала, измеренного до E₁ и после E₂ введения определяемого соединения в раствор, содержащий систему гексацианоферратов калия [11, 13–15]. Сдвиг потенциала является следствием химического взаимодействия антиоксидантов с окислителем K₃[Fe(CN)₆] по реакции (1), т.е. изменения соотношения концентраций окисленной и восстановленной форм компонентов системы:

$f{K}_3\left[Fe{\left(CN\right)}_6\right]+АО=f{K}_4\left[Fe{\left(CN\right)}_6\right]+А{О}_{Ox}$, (1)

где АО – антиоксидант; АО_Ox – продукт окисления антиоксиданта, f – стехиометрический коэффициент перед антиоксидантом в реакции с K₃[Fe(CN)₆]. Типичный график зависимости потенциала от времени для предложенного метода приведен на рис. 1.

 

Рис. 1. Зависимость потенциала от времени при введении 0.1 мМ раствора цистеина в раствор системы 0.01 М K₃[Fe(CN)₆] / 0.1 мМ K₄[Fe(CN)₆]

 

Антиоксидантная емкость эквивалентна эффективной концентрации K₃[Fe(CN)₆], вступившего во взаимодействие с антиоксидантом, выражается в универсальных единицах М-экв (моль-экв/л) и рассчитывается по формулам (1), (2):

$AOE=\frac{c_{Оx}-\alpha c_{\text{Red}}}{1+\alpha }q$, (1)

$\alpha =\left(c_{Ox}/c_{\text{Red}}\right){10}^{\left(E_2-E_1\right)F/2.3RT}$, (2)

где c_Ox – концентрация K₃[Fe(CN)₆], M; c_Red – концентрация K₄[Fe(CN)₆], M; Е₁ – потенциал, измеренный до введения исследуемого образца, В; Е₂ – потенциал, измеренный после добавления исследуемого образца, В; q – коэффициент разбавления образца; R – универсальная газовая постоянная, R = 8.31 Дж/К·моль; Т – температура, К.

Потенциометрический способ определения антиоксидантной емкости с использованием K₃[Fe(CN)₆]. Источником информации об АОЕ в данном подходе служит изменение потенциала, который измеряют 1) после введения антиоксиданта в исходный раствор окислителя K₃[Fe(CN)₆] (Е₁) и 2) после добавки K₃[Fe(CN)₆] в тот же раствор (Е₂) [12, 16]. За счет избытка окислителя в системе после прохождения реакции (1) с антиоксидантами устанавливается равновесие между окисленной формой и образовавшейся восстановленной формой системы. Потенциал системы после введения образца в раствор K₃[Fe(CN)₆] можно выразить уравнением (3):

$E_1=E^0+b\lg \frac{{с}_{Ox}-X}{X}$, (3)

где E₁ – потенциал, измеренный после введения исследуемого образца в раствор окислителя, В; X – концентрация антиоксидантов в исследуемом образце, М.

После введения добавки K₃[Fe(CN)₆] потенциал выражается уравнением (4):

$E_2=E^0+b\lg \frac{c_{Ox}-X+c{\text{'}}_{\text{Ox}}}{X}$, (4)

где c'_Ox – концентрация K₃[Fe(CN)₆] в добавке, M.

Типичный вид зависимости потенциала от времени при использовании предложенного подхода приведен на рис. 2.

 

Рис. 2. Зависимость потенциала от времени при добавлении 0.1 М раствора аскорбиновой кислоты к 0.6 мМ раствору K₃[Fe(CN)₆] и последующей добавке 0.6 мМ K₃[Fe(CN)₆]

 

Антиоксидантную емкость рассчитывают по формулам (5), (6):

$AOE=\frac{c_{Ox}\left(1-\alpha \right)-\alpha c{\text{'}}_{Ox}}{\left(1-\alpha \right)}$, (5)

$\alpha ={10}^{\left(E_1-E_2\right)nF/RT\cdot 2.3}$ (6)

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В качестве аналитического приема, позволяющего уменьшить влияние матричного эффекта и самих АО, предложено вводить добавки окисленного компонента ОВ-системы после его взаимодействия с исследуемым образцом. Такой подход позволит построить градуировочный график на фоне матрицы исследуемого объекта после прохождения реакции антиоксиданта с окислителем, определить значение предлогарифмического коэффициента в условиях эксперимента и таким образом нивелировать возможное влияние матрицы исследуемого объекта и самих АО на сдвиг равновесного потенциала и результаты определения АОЕ.

Для реализации предложенного подхода после взаимодействия исследуемого образца с системой гексацианоферратов вводили серию последовательных добавок K₃[Fe(CN)₆] и фиксировали значения потенциалов Е₃–Е₅. На рис. 3 представлена зависимость потенциала от времени. Построенная на фоне исследуемого образца градуировочная зависимость потенциала от логарифма соотношения концентраций K₃[Fe(CN)₆]/K₄[Fe(CN)₆] имеет линейный вид

$Е = 60.8\left\{с\left(K_3\left[Fe{\left(CN\right)}_6\right]\right)/С(K_4\left[Fe{\left(CN\right)}_6\right]\right\} + \mathrm{204.5,}R²=0.99)$,

соответственно, значение предлогарифмического коэффициента (z^**) составляет 60.8 мВ/декада.

 

Рис. 3. Зависимость потенциала от времени (а) и от логарифма соотношения концентраций K₃[Fe(CN)₆]/K₄[Fe(CN)₆] (б) при добавлении к системе 0.01 М K₃[Fe(CN)₆] / 0.0001 М K₄[Fe(CN)₆] 0.1 мМ раствора аскорбиновой кислоты и последующих добавках K₃[Fe(CN)₆] (с_доб1 = с_доб2 = с_доб3 = 0.01 М)

 

Значение АОЕ^* рассчитывали по формуле (1) с учетом предлогарифмического коэффициента z^*, определенного в независимом эксперименте по построению градуировочной зависимости (60±1 мВ/декада, см. ранее). Значение АОЕ^** определяли с учетом угла наклона градуировочной зависимости z^** (см. рис. 3), полученной на фоне реакции АО с K₃[Fe(CN)₆]. В табл. 1 и 2 приведены результаты определения антиоксидантной емкости индивидуальных антиоксидантов и экстрактов из лекарственного растительного сырья.

 

Таблица 1. Значения антиоксидантной емкости индивидуальных антиоксидантов, полученные с использованием системы K₃[Fe(CN)₆]/K₄[Fe(CN)₆] с учетом и без учета влияния матричного эффекта (с(АО) = 0.1 мМ, n = 5, Р = 0.95)

Антиоксидант	С построением градуировочной зависимости		Без построения градуировочной зависимости, АОЕ*×104, М-экв
	АОЕ**×104, М-экв	z**, мВ/декада
Аскорбиновая кислота	1.99±0.02 (sr = 0.01)	61±1 (sr = 0.01)	2.02±0.02 (sr = 0.01)
Цистеин	1.02±0.10 (sr = 0.03)	64±2 (sr = 0.01)	1.19±0.10 (sr = 0.03)
Глутатион	1.00±0.09 (sr = 0.03)	62±2 (sr = 0.02)	1.24±0.09 (sr = 0.03)
Пирокатехин	4.82±0.35 (sr = 0.02)	65±1 (sr = 0.003)	5.56±0.26 (sr = 0.03)
Пирогаллол	4.25±0.17 (sr = 0.01)	66±1 (sr = 0.02)	5.18±0.09 (sr = 0.01)
Кверцетин	3.56±0.19 (sr = 0.02)	65±1 (sr = 0.01)	4.40±0.15 (sr = 0.02)
Галловая кислота	4.28±0.18 (sr = 0.02)	64±2 (sr = 0.03)	5.31±0.26 (sr = 0.03)

 

Таблица 2. Результаты определения антиоксидантной емкости экстрактов из растительного сырья с использованием системы K₃[Fe(CN)₆]/K₄[Fe(CN)₆] (с(АО) = 0.1 мМ, n = 5, Р = 0.95)

Объект анализа	С построением градуировочной зависимости		Без построения градуировочной зависимости, АОЕ*×103, моль-экв/100 г
	АОЕ**×103, моль-экв/100 г	z**, мВ/декада
Календула лекарственная (Calendula officinalis L.)	0.33±0.02 (sr = 0.05)	62±2 (sr = 0.01)	0.41±0.02 (sr = 0.01)
Душица обыкновенная (Origanum vulgare)	1.82±0.15 (sr = 0.08)	64±3 (sr = 0.02)	2.16±0.12 (sr = 0.05)
Эхинацея пурпурная (Echinacea purpurea)	1.14±0.06 (sr = 0.04)	65±2 (sr = 0.02)	1.38±0.10 (sr = 0.08)
Зверобой стелющийся (Hypericum humifusum)	0.48±0.04 (sr = 0.05)	63±1 (sr = 0.01)	0.65±0.02 (sr = 0.02)
Мята перечная (Mentha piperita)	1.29±0.04 (sr = 0.01)	62±2 (sr = 0.02)	1.54±0.05 (sr = 0.01)

 

Следует отметить, что для аскорбиновой кислоты изменение угла наклона градуировочной зависимости на фоне протекающей реакции незначительно, стехиометрический коэффициент перед аскорбиновой кислотой в реакции (1), как и ожидалось, близок к двум [1, 8]. Однако для тиольных производных, которые обладают выраженными нуклеофильными свойствами [23] и способны сорбироваться на поверхности различных электродов [24], наблюдаются значительные отклонения от теоретически ожидаемых значений стехиометрических коэффициентов. Причем при определении значения АОЕ с учетом изменения угла наклона градуировочной зависимости стехиометрические коэффициенты в реакции АО с K₃[Fe(CN)₆] близки к единице, что характерно для окисления тиолов с образованием дисульфидных соединений [1].

Для полифенольных соединений также наблюдаются значительные отклонения угла наклона градуировочной зависимости в чистых растворах ОВ-системы и на фоне реакции с антиоксидантом. Как отмечено ранее [19], это связано с протеканием конкурирующих реакций комплексообразования, чем обусловлены завышенные значения стехиометрических коэффициентов, которые для полифенольных соединений, по различным данным [1, 4, 25], изменяются от 2 до 4.

При исследовании антиоксидантных свойств объектов полифенольной природы эти особенности характерны для всех подходов с использованием комплексов железа, как электрохимических, так и спектрофотометрических, выделяемых в группу FRAP [3, 4], хотя достаточно редко упоминаются авторами. Смещение потенциала в сторону отрицательных значений связано, очевидно, с тем, что образующиеся комплексы полифенолов с ионами железа (III) более устойчивы, чем комплексы с железом (II) [18].

Для случаев, когда отсутствует возможность использования обоих компонентов ОВ-системы, например в случае радикала 2,2-дифенил-1-пикрилгидразила и комплексов железа, растворимых в органических растворителях [12, 16], нами ранее предложен подход с использованием в качестве модели окислителя окисленного компонента ОВ-системы. В данном исследовании определяющая потенциал система образуется in situ в процессе анализа после взаимодействия АО с модельным окислителем, а аналитическим сигналом служит изменение потенциала, регистрируемое после реакции АО с окислителем и последующей добавки модельного окислителя.

Очевидно, поскольку в данном случае добавка окислителя вводится на фоне произошедшей реакции с антиоксидантом, влияние матрицы будет нивелировано. Для подтверждения данной гипотезы сравнили результаты определения АОЕ с использованием реакции АО с окисленной формой K₃[Fe(CN)₆] и последующей добавки K₃[Fe(CN)₆] (АОЕ^***) [12, 16] с результатами, полученными при введении серии последовательных добавок окисленного компонента и определении угла наклона градуировочной зависимости (z^****, АОЕ^****). На рис. 4 представлена зависимость потенциала от времени при введении цистеина в раствор K₃[Fe(CN)₆] и серии добавок K₃[Fe(CN)₆].

 

Рис. 4. Зависимость потенциала от времени при введении цистеина (c = 0.1 мM) в раствор K₃[Fe(CN)₆] (0.3 мМ) (Е₁) и серии последовательных добавок K₃[Fe(CN)₆] (0.3 мМ) (Е₂–Е₄)

 

При определении антиоксидантной емкости с использованием реакции АО с K₃[Fe(CN)₆] и серии последовательных добавок K₃[Fe(CN)₆] (Е₂–Е₄) АОЕ^**** и предлогарифмический коэффициент z^**** рассчитывали путем решения системы уравнений (3), (4), (7), (8):

$E_3=E^0+b\lg \frac{c_{Ox}-X+c{\text{'}}_{Ox}+c{\text{''}}_{Ox}}{X}$, (7)

где Е₃ – потенциал, измеренный после введения второй добавки окислителя, В; – концентрация K₃[Fe(CN)₆] во второй добавке, M;

$E_4=E^0+b\lg \frac{c_{Ox}-X+c{\text{'}}_{\text{Ox}}+c{\text{''}}_{\text{Ox}}+c{\text{'''}}_{\text{Ox}}}{X}$, (8)

где Е₄ – потенциал, измеренный после введения третьей добавки окислителя, В; с''_Ох – концентрация K₃[Fe(CN)₆] в третьей добавке, M.

В табл. 3 и 4 приведены результаты определения антиоксидантной емкости индивидуальных антиоксидантов и экстрактов из лекарственного растительного сырья с учетом предлогарифмического коэффициента z^***, определенного в независимом эксперименте АОЕ^*** с учетом угла наклона градуировочной зависимости z^****, полученного решением системы уравнений (3), (4), (7), (8) (АОЕ^****).

 

Таблица 3. Значения антиоксидантной емкости индивидуальных антиоксидантов, полученные с использованием окисленной формы системы K₃[Fe(CN)₆] (с(АО) = 0.1 мМ, n = 5, Р = 0.95)

Антиоксидант	С построением градуировочной зависимости		Без построения градуировочной зависимости
	АОЕ****×104, М-экв	z****, мВ/декада	АОЕ***×104, М-экв
Аскорбиновая кислота	1.97±0.07 (sr = 0.03)	60±1 (sr = 0.02)	2.01±0.09 (sr = 0.04)
Цистеин	1.04±0.32 (sr = 0.03)	59±2 (sr = 0.01)	1.4±0.25 (sr = 0.02)
Глутатион	1.02±0.09 (sr = 0.10)	60±2 (sr = 0.03)	1.04±0.34 (sr = 0.11)
Пирокатехин	4.78±0.69 (sr = 0.02)	61±1 (sr = 0.01)	4.86±0.59 (sr = 0.01)
Пирогаллол	4.19±0.23 (sr = 0.02)	59±2 (sr = 0.03)	4.23±0.28 (sr = 0.02)
Кверцетин	3.48±0.57 (sr = 0.07)	60±1 (sr = 0.01)	3.65±0.59 (sr = 0.07)
Галловая кислота	4.26±0.90 (sr = 0.05)	60±1 (sr = 0.01)	4.36±0.76 (sr = 0.04)

 

Таблица 4. Результаты определения антиоксидантной емкости экстрактов из растительного сырья с использованием окисленной формы системы K₃[Fe(CN)₆] (с(АО) = 0.1 мМ, n = 5, Р = 0.95)

Объект анализа	С построением градуировочной зависимости		Без построения градуировочной зависимости, АОЕ***×103, моль-экв/100 г
	АОЕ****×103, моль-экв/100 г	z****, мВ/декада
Календула лекарственная (Calendula officinalis L.)	0.31±0.02 (sr = 0.06)	60±1 (sr = 0.01)	0.34±0.02 (sr = 0.06)
Душица обыкновенная (Origanum vulgare)	1.79±0.12 (sr = 0.03)	59±1 (sr = 0.01)	1.84±0.11 (sr = 0.03)
Эхинацея пурпурная (Echinacea purpurea)	1.11±0.05 (sr = 0.04)	59±2 (sr = 0.02)	1.16±0.07 (sr = 0.04)
Зверобой стелющийся (Hypericum humifusum)	0.48±0.05 (sr = 0.10)	60±2 (sr = 0.02)	0.51±0.04 (sr = 0.10)
Мята перечная (Mentha piperita)	1.28±0.15 (sr = 0.08)	60±2 (sr = 0.01)	1.32±0.17 (sr = 0.08)

 

На рис. 5 представлены результаты определения АОЕ индивидуальных модельных антиоксидантов, полученных без учета (а) и с учетом (б) изменения наклона градуировочного графика при использовании системы гексацианоферратов и окисленной формы системы K₃[Fe(CN)₆]. На рис. 6 представлены аналогичные результаты для экстрактов из растительного сырья.

 

Рис. 5. Антиоксидантная емкость индивидуальных антиоксидантов без учета (а) и с учетом изменения наклона градуировочного графика (б)

 

Рис. 6. Антиоксидантная емкость экстрактов растительного сырья без учета (а) и с учетом изменения наклона градуировочного графика (б)

 

Таким образом, результаты определения АОЕ^*, полученные с использованием системы гексацианоферратов, выше значений АОЕ^**, полученных с учетом изменения угла наклона градуировочного графика, и выше значений АОЕ^***, полученных с использованием одной окисленной формы системы K₃[Fe(CN)₆] с последующей добавкой K₃[Fe(CN)₆], как для большинства индивидуальных антиоксидантов (за исключением аскорбиновой кислоты), так и для экстрактов сложного состава.

Результаты, полученные с использованием системы гескацианоферратов и учетом изменения угла градуировочной зависимости потенциала АОЕ^** от соотношения концентраций гексацианоферратов калия, статистически не отличаются от результатов, полученных с использованием одной формы системы с последующей добавкой АОЕ^***. Это может свидетельствовать о том, что подход с использованием окисленной формы системы с последующей добавкой K₃[Fe(CN)₆] позволяет нивелировать матричный эффект, так как добавка K₃[Fe(CN)₆] вносится на фоне произошедшей реакции с антиоксидантом.

Подтверждает эту гипотезу и то, что результаты, полученные с использованием окисленной формы системы без построения градуировочного графика, и способом с использованием серии добавок статистически не различаются.

Исследовали также влияние концентрации АО на степень отклонения угла наклона электродной функции с использованием системы гексацианоферратов (табл. 5).

 

Таблица 5. Значения антиоксидантной емкости индивидуальных антиоксидантов, полученные потенциометрическим способом с использованием системы K₃[Fe(CN)₆]/K₄[Fe(CN)₆] в зависимости от концентрации антиоксиданта (n = 5, P = 0.95)

Антиоксидант	с(АО)×ґ	С построением градуировочной зависимости		Без построения градуировочной зависимости	Δz, мВ/декада
		АОЕ**×104, М-экв	z**, мВ/декада	АОЕ*×104, М-экв
Аскорбиновая кислота	0.5	0.96±0.04 (sr = 0.04)	61±1 (sr = 0.04)	0.98±0.06 (sr = 0.05)	1
	1	1.99±0.02 (sr = 0.01)	61±1 (sr = 0.01)	2.02±0.02 (sr = 0.01)	1
	2	3.94±0.15 (sr = 0.03)	60±2 (sr = 0.02)	3.95±0.18 (sr = 0.03)	0
	3	5.95±0.26 (sr = 0.04)	60±2 (sr = 0.01)	5.92±0.20 (sr = 0.04)	0
	5	9.95±0.51 (sr = 0.03)	60±1 (sr = 0.01)	9.97±0.45 (sr = 0.02)	0
Цистеин	0.5	0.44±0.03 (sr = 0.02)	61±1 (sr = 0.02)	0.59±0.03 (sr = 0.02)	1
	1	1.02±0.06 (sr = 0.03)	64±1 (sr = 0.01)	1.19±0.07 (sr = 0.03)	4
	2	1.95±0.10 (sr = 0.04)	64±2 (sr = 0.03)	2.19±0.14 (sr = 0.04)	4
	3	2.97±0.05 (sr = 0.01)	64±2 (sr = 0.02)	3.28±0.07 (sr = 0.01)	4
	5	5.05±0.30 (sr = 0.03)	65±1 (sr = 0.02)	5.31±0.31 (sr = 0.03)	5
Пирокатехин	0.5	2.21±0.11 (sr = 0.05)	62±1 (sr = 0.01)	2.42±0.17 (sr = 0.05)	2
	1	4.82±0.25 (sr = 0.02)	65±1 (sr = 0.003)	5.56±0.26 (sr = 0.03)	5
	2	9.75±0.82 (sr = 0.07)	65±2 (sr = 0.02)	10.52±0.75 (sr = 0.06)	5
	3	14.36±0.41 (sr = 0.01)	66±2 (sr = 0.02)	16.18±0.54 (sr = 0.01)	6

 

Как видно, для цистеина (представителя тиольных антиоксидантов) и пирокатехина (представителя полифенольных антиоксидантов) характерно увеличение отклонения угла наклона электродной функции от угла наклона, определенного в независимом эксперименте (60±1 мВ/декада) при увеличении их концентрации. Данная закономерность подтверждает предположение о влиянии специфической адсорбции и, возможно, в некоторой степени собственного потенциала АО на результаты определения.

* * *

Таким образом, матричный эффект и свойства самих антиоксидантов могут существенно влиять на результаты потенциометрического определения антиоксидантной емкости. Особенно это следует учитывать при исследовании объектов растительного происхождения, которые содержат большое количество полифенолов, и биообъектов, содержащих тиольные соединения.

Это, в свою очередь, может служить рекомендацией для учета изменения угла наклона градуировочного графика при определении АОЕ с использованием ОВ-систем или применения подхода с использованием реакции АО с окисленной формой системы и последующей добавкой окисленной формы системы на фоне произошедшей реакции.

Применение описанных приемов, особенно для анализа объектов сложного состава, позволит повысить точность методики потенциометрического определения АОЕ. Подходы, описанные в данном исследовании, могут быть использованы и для других ОВ-систем.

Об авторах

Е. Л. Герасимова

Химико-технологический институт Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: a.v.ivanova@urfu.ru
Россия, Екатеринбург

Е. Р. Салимгареева

Химико-технологический институт Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: a.v.ivanova@urfu.ru
Россия, Екатеринбург

Е. А. Елтышева

Химико-технологический институт Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: a.v.ivanova@urfu.ru
Россия, Екатеринбург

А. В. Иванова

Химико-технологический институт Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.v.ivanova@urfu.ru
Россия, Екатеринбург

А. И. Матерн

Химико-технологический институт Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: a.v.ivanova@urfu.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

Дополнительные файлы