СИНЕРГИЗМ АНТИРАДИКАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНЫХ ФЕНОЛОВ В СМЕСЯХ С МОНО- И ОЛИГОСАХАРИДАМИ
Аннотация
Установлено, что в кислой среде с рН = 2 скорость дезактивации радикала 2,2ʹ-дифенил-1-пикрилгидразила в реакции с природными фенольными соединениями значительно возрастает в присутствии моно- и олигосахаридов по сравнению с аддитивным действием смеси. Максимальный антирадикальный синергический эффект (65% и выше) проявили бинарные композиции кофейная кислота–мальтотриоза и дигидрокверцетин–мальтотриоза в соотношении 80:20% и 70:30% соответственно. Менее активными оказались смеси сахаридов с протокатеховой и пирокатеховой кислотами. Для всех групп фенолов синергическая активность возрастает при переходе от моно- к ди- и трисахариду. Рост рН среды от 2 до 9 приводит фактически к полному нивелированию антирадикального синергизма (до 10%) во всех исследованных фенольно-сахаридных смесях, а также к появлению эффектов антагонизма при высоком содержании углевода в композиции. Методом ЯМР-спектроскопии установлено, что механизм синергизма заключается в образовании между реагентами реакции водородного комплекса фенол–сахарид донорного типа, более эффективно взаимодействующего с радикалом, чем соответствующие мономеры. Увеличение доли сахара в смеси, а также рост рН среды приводит к повышению содержания Н-комплексов акцепторного типа, когда фенол выступает в роли протоноакцептора, а значит, и восстановительные свойства комплексов, и синергический эффект композиций в реакции с гидразильным радикалом будут снижаться. В качестве структурного параметра, связанного с синергическим действием композиции, использован потенциал ионизации фенольного компонента смеси, рассчитанный методом DFT. Установленная линейная зависимость между максимальным синергическим эффектом фенольно-сахаридной смеси и потенциалом ионизации фенолов в дальнейшем может использоваться для формирования полуэмпирических моделей прогнозирования эффективности антирадикального действия синергических композиций природный фенол–углевод. Комплексное исследование фенольно-сахаридных смесей позволит расширить ассортимент природных синергических систем с выраженной антирадикальной активностью для практического применения в фармации, парфюмерии и пищевой промышленности.
Для цитирования:
Белая Н.И., Белый А.В., Будникова Е.А. Синергизм антирадикального действия природных фенолов в смесях с моно- и олигосахаридами. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 5. С. 32-40. DOI: 10.6060/ivkkt.20236605.6785.
Литература
Khanam U., Oba S., Yanase E., Murakami Y. Phenolic acids, flavonoids and total antioxidant capacity of selected leafy vegetables. J. Funct. Foods. 2012. V. 4. N P. 979-987. DOI: 10.1016/j.jff.2012.07.006.
Das S., Mitra I., Batuta S., Niharul Alam M., Roy K., Begum N. Design, synthesis and exploring the quantitative structure-activity relationship of some antioxidant flavonoid analogues. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2014. V. 24. N 21. P. 5050-5054. DOI: 10.1016/j.bmcl.2014.09.028.
Chen Y., Xiao H., Zheng J., Liang G. Structure-Thermodynamics-Antioxidant Activity Relationships of Selected Natural Phenolic Acids and Derivatives: An Experimental and Theoretical Evaluation. PLoS ONE. 2015. V. 10. N 3. P. 1-20. DOI: 10.1371/journal.pone.0121276.
Perevozkina M.G. Testing the antioxidant activity of polyfunctional compounds by kinetic methods. Novosibirsk: SibAK. 2014. 240 p. (in Russian).
Mirela K., Ante L., Zaklina S., Mihaela S., Anita P. Evaluation of Antioxidant Interactions of Combined Model Systems of Phenolics in the Presence of Sugars. Nat. Prod. Commun. 2016. V. 11. N 10. P. 1445-1448. DOI: 10.1177/1934578X1601101008.
Pereira R.B., Sousa C., Costa A., Andrade P.B., Valentão P. Glutathione and the Antioxidant Potential of Bi-nary Mixtures with Flavonoids: Synergisms and Antagonisms. Molecules. 2013. V. 8. N 18. P.8858-8872. DOI: 10.3390/molecules18088858.
Doert M., Jaworska K., Moersel J.-Th., Kroh L.W. Synergistic effect of lecithins for tocopherols: lecithin-based regeneration of α-tocopherol. Eur. Food. Res. Technol. 2012. V. 5. N 235. P. 915-928. DOI: 10.1007/s00217-012-1815-7.
Filipović M., Marković Z., Dorović J., Marković J., Lučić B., Amić D. QSAR of the free radical scavenging potency of selected hydroxybenzoic acids and simple phenolics. Comptes Rendus Chimie. 2015. V. 18. N 5. P. 492-498. DOI: 10.1016/j.crci.2014.09.001.
Khanam U., Oba S., Yanase E., Murakami Y. Phenolic acids, flavonoids and total antioxidant capacity of selected leafy vegetables. J. Funct. Foods. 2012. V. 4. P. 979-987. DOI: 10.1016/j.jff.2012.07.006.
Kedare S.B., Singh R.P. Genesis and development of DPPH method of antioxidant assay. J. Food Sci. Technol. 2011. V. 48. N 4. P. 412-422. DOI: 10.1007/s13197-011-0251-1.
Marinova G., Batchvarov V. Evaluation of the methods for determination of the free radical scavenging activity by DPPH. Bulg. J. Agric. Sci. 2011. V. 17. N 1. P. 11-24.
GOST 4919.2–2016 Reagents and highly pure substances. Methods for preparing buffer solutions. M.: Standartinform. 2016. 13 p. (in Russian).
Denisov Ye.T. Kinetics of homogeneous chemical reactions. M.: Vyssh. Shkola. 1978. 367 p. (in Russian).
Belaya N.I., Belyi A.V. Semi-empirical model for predicting phenol carboxylic acids antiradical activity. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 7. P. 80-84. DOI: 10.6060/ivkkt.20196207.5952.
Belaya N.I., Belyi A.V., Tikhonova G.A., Udalov Ya.S., Andriyenko G.O. Synergistic effect of binary quercetin–monosaccharide mixtures in the reaction with free radicals. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 2. P. 38-42. DOI: 10.6060/ivkkt.20196202.5822.
Pogodaeva N.N., Medvedeva S.A., Sukhov B.G., Larina L.I. Spectroscopic study of the reaction of a natural arabino-galactan polysaccharide with 3-hydroxyflavones in aqueous solutions. Chem. Nat. Comp. 2012. V. 48. N 5. P. 723-727. DOI: 10.1007/s10600-012-0368-0.
Belaya N.I., Belyj A.V., Tikhonova G.A., Udalov Ya.S. The activity of intermolecular hydrogen complexes of quercetin with glucose in reactions with cotton oil peroxy radicals. Khim. Rast. Syr'ya. 2020. N 3. P. 57-65 (in Russian). DOI: 10.14258/jcprm.2020036631.
Samuilov A.Ya., Samuilov Ya.D. The role of hydrogen bonds in the mechanisms of organic reactions. Butlerov Commun. 2011. V. 28. N 19. P. 1-15.
Derome E. Modern NMR methods for chemical research. M.: Mir. 1992. 403 p. (in Russian).
Belaya N., Belyj A., Zarechnaya O., Shcherbakov I., Mikhalchuk V., Doroshkevich V. The effect of the medium polarity on the mechanism of the reaction of hydroxybenzenes with hydrazyl radical in aprotic solvents. Russ. J. Gen. Chem. 2017. V. 87. N 4. P. 690-697. DOI: 10.1134/S1070363217040053.
Milenković D., Yorović J., Jeremić S., Marković J.M.D., Avdović E.H., Marković Z. Free Radical Scavenging Po-tency of Dihydroxybenzoic Acids. J. Chem. 2017. V. 2017. P. 1–9. DOI: 10.1155/2017/5936239.
Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Robb M.A., Cheeseman J.R., Scalmani G., Barone V., Mennucci B., Petersson G.A., Nakatsuji H., Caricato M., X.Li, Hratchian H.P., Izmaylov A.F., Bloino J., Zheng G., Sonnenberg J.L., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Vreven T., Montgomery J.A., Jr., Peralta J.E., Ogliaro F., Bearpark M., Heyd J.J., Brothers E., Kudin K.N., Staroverov V.N., Keith T., Kobayashi R., Normand J., Raghavachari K., Rendell A., Burant J.C., Iyengar S.S., Tomasi J., Cossi M., Rega N., Millam J.M., Klene M., Knox J.E., Cross J.B., Bakken V., Adamo C., Jaramillo J., Gomperts R., Stratmann R.E., Yazyev O., Austin A.J., Cammi R., Pomelli C., Ochterski J.W., Martin R.L., Morokuma K., Zakrzewski V.G., Voth G.A., Salvador P., Dannenberg J.J., Dapprich S., Daniels A.D., Farkas O., Foresman J.B., Ortiz J.V., Cioslowski J., Fox D.J. Gaussian 09. Re-vision B.01 Gaussian, Inc. Wallingford CT. 2010.
Tomasi J., Mennucci B., Cammi R. Quantum mechanical continuum solvation models. Chem. Rev. 2005. V. 105. N 8. P. 2999-3093. DOI: 10.1021/cr9904009.
