Введение к работе
Актуальность темы
Окисление веществ молекулярным кислородом - одна из фундаментальных реакций в химии и биологии. Реакции окисления играют важную роль в технике как источник энергии благодаря сгоранию топлива в различного рода двигателях, в химической технологии для получения кислородсодержащих продуктов. Биохимическое окисление органических веществ является основой жизнедеятельности живых организмов. С другой стороны, именно окислительные процессы ответственны за нежелательную окислительную деструкцию органических веществ и материалов. Старение живых организмов и многие болезненные состояния и патологии также в значительной степени обусловлены неконтролируемыми окислительными процессами.
Процессы окисления развиваются, как правило, по свободно-радикальному механизму. Свободные радикалы, образующиеся в процессах окисления, способны обратимо или необратимо разрушать вещества многих химических классов, включая углеводороды, белки, свободные аминокислоты, липиды и липопротеины, углеводы и другие макромолекулы. Поэтому в химических и биохимических системах процессы окисления регулируются катализаторами, ферментами, антиоксидантами и т.д. В большинстве пищевых продуктов, лекарствах и косметических средствах наиболее уязвимыми по отношению к кислороду являются липидные компоненты, и именно их окислительная деструкция обусловливает потерю качества и резкое ухудшение органолептических и потребительских свойств. Ненасыщенные липиды являются структурными компонентами биологических мембран, и с их пероксидным окислением, которое является показателем окислительного стресса, связывают такие патологии, как заболевания сердечнососудистой, нервной системы, легких, глаз, крови и старение организма человека. Окислительный стресс развивается при острой коронарной патологии, инсультах, кардиохирургических вмешательствах, при трансплантации органов и тканей, и операциях на легких. Поэтому проблеме регулирования процессов окисления в химических и биохимических системах уделялось и уделяется большое внимание специалистов разных областей науки,
промышленности и медицины. В последние годы наблюдается исследовательская и потребительская активность в области получения и практического применения индивидуальных антиоксидантов и их смесевых композиций, резко возрос интерес к природным и пищевым антиоксидантам, их возможным сочетаниям в различных продуктах, пищевых добавках, экстрактах, лечебных и витаминных препаратах. Это поставило задачу выявления ключевых кинетических характеристик антиокислительного действия антиоксидантов и разработки удобных и надежных инструментальных методов их определения. В ИХФ РАН были выполнены основополагающие работы по созданию хемилюминесцентных (ХЛ) методов исследования химических реакций в жидкой фазе, создана оригинальная фотометрическая аппаратура для регистрации ХЛ и разработаны количественные ХЛ методы исследования кинетики и механизма процессов окисления. В данной работе измерение кинетики ХЛ использовано для исследования эффективности индивидуальных антиоксидантов разных классов и оценки антиокислительной активности смесевых композиций антиоксидантов в растительных маслах, пищевых, косметических и лекарственных продуктах.
Работа выполнялась в соответствии с планами научно-исследовательских работ ИХФ РАН.
Цель работы
Выявить возможности хемилюминесцентных методов в измерении количественных характеристик ингибированного окисления углеводородов и липидов и определении ключевых кинетических характеристик антиокислительного действия индивидуальных антиоксидантов и их смесей.
Научная новична
Предложен оригинальный прямой ХЛ метод определения элементарных констант скорости рекомбинации пероксирадикалов и их гибели на ингибиторе по начальным участкам кинетической кривой уменьшения ХЛ в нестационарном режиме при введении ингибитора.
Определены константы скорости квадратичного обрыва цепей для ряда ненасыщенных соединений - производных циклогексена.
Получены кинетические характеристики ингибирующего действия -константы скорости взаимодействия с пероксильными радикалами и
стехиометрические коэффициенты обрыва цепей - для ряда природных фенольных кислот и новых синтетических антиоксидантов - производных бензимидазола, пиридина и гидрированных хинолинов, проведен анализ соотношения структура-активность.
Разработан алгоритм ХЛ оценки антиокислителыюй активности сложных смесевых композиций, содержащих антиоксиданты, включающий определение содержания антиоксидантов и эффективной константы скорости обрыва цепей.
Практическая значимость
Разработаны ХЛ-методики количественного анализа содержания и активности антиоксидантов (в том числе и водорастворимых) в сложных системах. Показано, что наиболее быстрым, чувствительным и информативным методом для оценки содержания и качества антиоксидантов в смесях является ХЛ метод, который можно рекомендовать для получения экспресс-характеристик изменений антиоксидантов в продуктах и материалах при длительном хранении.
На основе разработанного алгоритма ХЛ оценки антиокислительной активности сложных смесевых композиций, содержащих антиоксиданты, определено содержание антиоксидантов и измерены эффективные константы скорости обрыва цепей в разнообразных продуктах - нефтях, растительных жирах и маслопродуктах, лекарственных и косметических препаратах.
Апробация работы и публикации
Материалы диссертации докладывались на многочисленных Международных и Всероссийских научных конференциях разного уровня и ежегодных конференциях ИХФ РАН.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 17 статей.
Личный вклад соискателя
Результаты, представленные в диссертационной работе, получены лично
автором или при его непосредственном участии.
Объем и структура работы
