Исследование растворимости дигидрокверцетина в натуральных маслах - Дипломная работа

Данное соединение включено в список пищевых добавок, не оказывающих вредного воздействия на здоровье человека при использовании для приготовления пищевых продуктов. Флавоноидами называется группа природных фенольных соединений - производных бензо-?-пирона, в основе которых лежит скелет, состоящий из двух бензольных колец (А и В), соединенных между собой трехуглеродной цепочкой. Это гетероциклические соединения с атомом кислорода в кольце: При замещении в хромоне атома водорода в ?-положении на фенильную группу образуется флавон (2-фенилхромон), который состоит из двух ароматических остатков А и В и пропанового скелета. Новый этап в исследовагии данных соединений начался с 1936 года, когда американские ученые Альберт Сент-Дьерди и Иштван Русняк установили, что полное излечение от цинги возможно лишь в случае комбинации витамина С с другим веществом, повышающим устойчивость капилляров, и выделили это соединение из цитрусовых, назвав его витамином Р (от англ. permeability - проницаемость). Уникальность данного научного открытия была в том, что вещество из растения получили не в виде настойки, мази, вытяжки (экстракта), а в виде индивидуального соединения (кристаллического порошка).В пищевой промышленности дигидрокверцетин используют в двух направлениях: 1) как антиоксидант, позволяющий увеличить срок годности продукта; Окисление липидов пищевых продуктов приводит к ухудшению органолептических характеристик, потере питательных свойств, происходит изменение внешнего вида, запаха, вкуса продукта, снижается его пищевая ценность. Присутствие даже небольших количеств дигидрокверцетина в составе парафармацевтических продуктов питания обеспечит профилактику целого ряда заболеваний, связанных с оксидативным стрессом, а также способствует защите организма от вредного воздействия свободных радикалов. Введение дигидрокверцетина в продукт позволит не только восполнить утраченные в ходе технологического процесса антиоксиданты, но и существенно замедлить процесс окисления. Дигидрокверцетин - вещество, основная особенность которого заключается в способности перехватывать и связывать свободные радикалы и препятствовать, тем самым, развитию патогенных процессов в организме.Термином жиры обозначают большую группу пищевых продуктов: растительные масла, животные топленые жиры, маргариновую продукцию, сливочное масло, спреды и смеси топленые, жиры - заменители. В химии жиров триглицериды и сопутствующие им вещества объединяют под общим названием - липиды. По химическому строению липиды являются производными жирных кислот, альдегидов, спиртов, построенных с помощью сложноэфирной, простой эфирной, фосфоэфирной и гликозидной связей. По химическому строению липиды делят на простые, сложные, циклические: · простые липиды не содержат атомов азота, серы, фосфора; к ним относят триглицериды, церины (основа восков), церолы, сквален, терпены; Диглицериды и моноглицериды содержатся в жирах из недозрелых семян, в которых еще не завершен процесс биосинтеза триглицеридов, и в испорченных жирах, в которых произошел распад триглицеридов.В значительной части липидов, в том числе и жиров, содержатся жирные алифатические кислоты. В состав глицеридов природных жиров и масел входят главным образом жирные кислоты с четным числом углеродных атомов от 6 до 26. Жирные кислоты с нечетным количеством атомов (от 9 до 23) в природных жирах содержатся в очень незначительных количествах и не влияют на физические и химические свойства жиров. Низкомолекулярные жирные кислоты с числом углеродных атомов от 4 до 10 (масляная, капроновая, каприловая и каприновая кислоты) обычно содержатся в жирах в небольших количествах [9]. Расстояние между центрами двух соседних атомов углерода в насыщенных жирных кислотах, т.е. длина связи С - С, равна 0,154 нм; расстояние между центрами двух атомов углерода, находящихся рядом - 0,26 нм; величина угла, образуемого в углеводородном радикале жирных кислот двумя соседними связями С - С - 116 (рис.1)Жиры хорошо растворяются в большинстве органических растворителей, диэлектрическая постоянная которых достаточно близка к диэлектрической постоянной масел: в гексане, бензине, диэтиловом эфире, дихлорэтане, бензоле. Жиры, свободные от влаги и полученные из хорошего сырья, при низкой температуре и без доступа света могут сохраняться долгий период времени. В испорченных жирах происходит резкое повышение содержания свободных жирных кислот вследствие гидролиза глицеридов, содержащихся в жирах. Реакция эта развивается в жирах, содержащих белковые вещества и воду. Масло даже свежей выработки из семян, хранившихся в неблагоприятных условиях, может иметь высокое кислотное число жира.Методика получения ДКВ: Способ переработки древесины лиственницы, включающий обработку деструктурированной древесины в псевдоожиженном состоянии деонизированной водой при массовом соотношении древесина : деионизированная вода от 1:4 до 1:10, разделение полученной пульпы на жидкую и твердую фазы, раздельную обработку жидкой и твердой фазы, причем твердую фазу обрабатываю

Актуальность. В данной работе представлен материал, подтверждающий перспективу применения дигидрокверцетина (ДКВ) для производства пищевых продуктов с пролонгированным сроком годности.

ДКВ - биофлавоноид природного происхождения, который имеет самую высокую антиоксидантную активность по сравнению со всеми известными антиоксидантами, в том числе витаминами А, В, С, Д, Е, бета-каротином. Данное соединение включено в список пищевых добавок, не оказывающих вредного воздействия на здоровье человека при использовании для приготовления пищевых продуктов. ДКВ нетоксичен, физиологически безвреден для здоровья человека, не придает продуктам посторонних привкусов и запахов, не изменяет их цвет при его использовании. Добавка устойчива по отношению к температурным, механическим воздействиям, и процессам, происходящим при изготовлении продуктов, а значит отвечает всем требованиям, предъявляемым в целом ко всем пищевым добавкам, и в частности, к антиоксидантам. Кроме того, использование дигидрокверцетина позволит выпускать продукты питания с более длительным сроком хранения, без вредного воздействия на организм человека.

Целью данной работы является изучение сравнительной растворимости дигидрокверцетина в подсолнечном масле, этаноле и воде при различных температурах.

В рамках данной работы я поставила следующие задачи: Во - первых, рассмотреть свойства дигидрокверцетина (ДКВ) и натуральных масел;

Во - вторых, выяснить, степень растворимости ДКВ в подсолнечном масле и сравнить с другими растворителями;

В - третьих, опытным путем доказать особенности влияния ДКВ на подсолнечное масло.

Научная новизна: 1) Экспериментальным путем получена растворимость ДКВ в подсолнечном масле при температурном интервале от 20 - 800С.

2) Благодаря методу определения перекисного числа с применением хлороформа, доказаны антиоксидантные свойства дигидрокверцетина в подсолнечном масле.

Глава I. Характеристика флавоноидов

1.1 Общие положения понятия флавоноиды

Флавоноидами называется группа природных фенольных соединений - производных бензо-?-пирона, в основе которых лежит скелет, состоящий из двух бензольных колец (А и В), соединенных между собой трехуглеродной цепочкой. Общую формулу данных соединений представляют следующим образом: С6 -С3 -С6 [1].

Это гетероциклические соединения с атомом кислорода в кольце:

При замещении в хромоне атома водорода в ?-положении на фенильную группу образуется флавон (2-фенилхромон), который состоит из двух ароматических остатков А и В и пропанового скелета.

Под термином флавоноиды объединены различные соединения, генетически связанные друг с другом, но обладающие различным фармакологическим действием. Свое название они получили от латинского слова flayus - желтый, так как первые выделенные из растений флавоноиды имели именно желтую окраску, однако позднее было установлено, что многие из них бесцветны. Самым первым получил флавоноид французский химик-органик Мишель Эжен Шеврель, в 1814 году. Впоследствии полученное исследователем соединение было названо - кверцетином.

В России изучением флавоноидов занимался известный ботаник Иван Парфеньевич Бородин в 1873 году. Новый этап в исследовагии данных соединений начался с 1936 года, когда американские ученые Альберт Сент- Дьерди и Иштван Русняк установили, что полное излечение от цинги возможно лишь в случае комбинации витамина С с другим веществом, повышающим устойчивость капилляров, и выделили это соединение из цитрусовых, назвав его витамином Р ( от англ. permeability - проницаемость). Типичными представителями веществ с этой активностью являются катехин, кверцетин (флавон желтых цветов), и его гликозид рутин. Они широко используются при авитаминозе и лечении многих заболеваний кровеносных сосудов, гипертонии, кори, скарлатины, сыпного тифа, лучевой болезни.

Флавоноиды содержатся исключительно в растениях, нет никаких сведений, о том что их продуцируют животные. Многие члены этого семейства ярко окрашены и поэтому играют жизненно важную роль в экологии растений, делая их привлекательными для птиц и пчел. Интересно отметить, что хотя флавоноиды широко распространены в высших растениях, они отсутствуют у низших форм, таких, как лишайники и мхи. Нет никаких данных что они продуцируются грибами и бактериями.

Уровень развития лабораторной и промышленной техники 20 века не позволял получать биофлавоноиды в значимых количествах, что поставило барьер на внедрении их в медицинскую практику.

Наиболее активным из флавоноидов является дигидрокверцетин, но долгое время считалось, что он содержится только в дорогостоящем сырье - в цитрусовых, косточках винограда, лепестках розы, софоре японской, поэтому производство целебной субстанции было практически невозможным.

В конце 1960 профессор Тюкавкина Н.А. с группой ученых выделила дигидрокверцетин из древесины лиственницы. Уникальность данного научного открытия была в том, что вещество из растения получили не в виде настойки, мази, вытяжки (экстракта), а в виде индивидуального соединения (кристаллического порошка).

Случился переворот в изучении биофлавоноидов, было получено натуральное действующее вещество, которое легко могло конкурировать с синтетическими лекарственными средствами.

Уникальные свойства дигидрокверцетина дают возможность его использования в двух основных направлениях. Во-первых, как антиоксиданта в пищевой промышленности, к примеру, в качестве антиоксиданта жиров, растительных масел, жиросодержащим кондитерским изделиям, для защиты сухого молока от процессов свободнорадикального окисления. Во-вторых, как биологически активные соединения для создания различных фармакологических средств.

1.2 Классификация флавоноидов

Современная классификация основана на следующих закономерностях: 1) степень окисления и гидроксилирования пропанового скелета

2) положение бокового фенильного радикала

3) наличие или отсутствие гетероцикла

Исходя из этого, флавоноиды подразделяются на несколько групп: I. Окисленные

Флавоны - бесцветные или слегка желтоватого оттенка, их гидроксилированные формы находятся в цветках ромашки, пижмы. Фенильная группа расположена во втором положении.

Менее всего распространены в природе: изофлавоноиды, бифлавоноиды, неофлавоноиды.

Изофлавоноиды (корни стальника полевого). Фенильная группа находится в третьем положении у С3. Образование данных веществ характерно для представителей семейств бобовых, реже розоцветных.

Неофлавоноиды - производные 4-фенилхромона;

Бифлавоноиды - димерные соединения, состоящие из связанных С-С связью флавонов, флавононов.

Флавонолы - наиболее окисленные формы, отличающиеся от флавонов наличием группы -ОН в третьем положении. С увеличением количества гидроксильных групп и в зависимости от их положения возрастает густота окраски. Кверцетин и его гликозид рутин являются одним из наиболее известных и хорошо изученных флавонолов, которые широко распространены в растительном мире. Название «кверцетин» происходит от латинского quercus - дуб, в древесине и коре которого присутствует данное вещество. Больше всего кверцетина содержится в гречневой крупе, луковой и чесночной шелухе, чае. В значительно меньших количествах он присутствует в яблоках, репчатом луке, красном винограде, цитрусовых, томатах, брокколи.

Таблица №1 «Содержание кверцетина в продуктах»

Продукт Количество кверцетина (мг/кг)

Гречневая крупа 80 000

Луковая и чесночная шелуха 40 000

Черный и зеленый чай 2500-2000

Лук красный 1810

Виноград красный 158

Цитрусовые 158

Томат, капуста брокколи 158

Малина 158

Клюква дикая 121

Яблоки 44

Если рассмотреть кусочек чешуи лука и чеснока под микроскопом, то возможно обнаружить ряды кубических кристалликов кверцетина. У луковой чешуи кристаллы игольчатые, бледно-желтые, расположенные рядами вдоль жилок. Это очень важно, так как в свободной кристаллической форме, легко растворимой в воде, он отличается лучшей биодоступностью [2].

В медицинской практике используется ряд препаратов на основе кверцетина. Некоторые из них получают из природного сырья (древесина сибирской лиственницы), эти средства относятся к биологически активным добавкам. Другие получают синтетическим путем и используют как лекарственные препараты, применяемые в основном в качестве средства профилактики нарушений ритма сердца.

Особый интерес представляет кверцетин как лечебное и профилактическое средство при онкологических заболеваниях. Он обладает уникальным свойством восстановления в раковых клетках функции гена р53. Именно мутации гена р53, который в норме приводит к апоптозу клеток, перешедших на раковый путь, ответственны за возникновение 50-60% случаев новообразований. Реабилитируя ген р53, кверцетин способствует снижению степени дифференцировки рака [3].

II. Восстановленные

Катехины (флаван-3-олы) - наиболее восстановленные флавоноидные соединения. Молекула флаван-3-олов содержит два асимметрических атома углерода в пирановом кольце (С2 и С3), поэтому для каждой молекулы возможны четыре изомера и два рацемата. Так изомеры ( )-катехин и (-) - эпикатехин отличаются конфигурацией гидроксильной группы у третьего углеродного атома:

Катехины обычно гликозилированных форм не образуют. В растениях они существуют в виде мономеров или в виде конденсированных соединений (дубильные вещества).

Катехины представляют собой наиболее восстановленные флавоноидные соединения, бесцветны, легко поддаются окислению, в результате чего приобретают разную окраску (например, чай, различный цвет которого обусловлен степенью окисленности катехинов).

Лейкоантоцианидины(флаван-3,4-диолы)бесцветные, лабильные соединения, легко окисляющиеся до соответствующих антоцианидинов при нагревании с кислотами и при этом становятся окрашенными веществами.

Многие красные и синие окраски цветков с различными оттенками обусловлены присутствием антоцианидинов.

Особенностью строения антоцианидинов является наличие свободной валентности у кислорода в пирановом кольце. Благодаря положительному заряду антоцианидины в кислом растворе ведут себя как катионы и образуют соли с кислотами, в щелочном растворе - как анионы и образуют соли с основаниями. В зависимости от РН среды изменяется окраска антоцианидинов, соответственно меняется и цветовая гамма цветков растений. В кислотной среде данные вещества образуют розовую, красную окраску, в щелочной среде - от голубой до синей с разными оттенками.

Антоцианидины - в растениях присутствуют в виде гликозидов. Придают растительным тканям разнообразную окраску - от розовой до черно- фиолетовой. Окраска антоцианов объясняется особенностями их строения: числом и расположением гидроксильных, метоксильных групп, способностью образовывать комплексы с ионами металлов. Метилирование гидроксилов еще больше увеличивает разнообразие оттенков.

Флаваноны - небольшая группа флавоноидов, в основе структуры, которых лежит дигидро-?-пироновое кольцо. В отличие от флавона не имеют двойной связи между углеродами во 2-м и 3-м положениях.

В присутствии щелочей кольцо раскрывается, и образуются халконы. В кислой среде халконы превращаются в флаваноны. Например, нарингенин (флаванон) и нарингенин (халкон) содержатся в соцветиях бессмертника в свободном состоянии и в виде 5-моноглюкозида.

Представителем флаванонов, так же является гесперетин. Встречается в виде гликозида в плодах цитрусовых - лимонах.

Флаваноны - это оптически активные вещества, в растениях обычно находятся в виде левовращающих форм. Известно более 30 представителей данной группы, которые обычно встречаются совместно с халконами в растениях семейств: розоцветных, бобовых, астровых.

Флаванонолы (дигидрофлавонолы) отличаются от флаванонов наличием

-ОН группы при С3 и, подобно катехинам, содержат два ассиметрических атома углерода в молекуле (С2 и С3). Очень лабильны и поэтому в растениях не накапливаются в больших количествах.

Природные дигидрофлавононы, соответствуют флавонолам, например кверцетину > таксифолин.

Таксифолин (дигидрокверцетин)

Дигидрокверцетин присутствует в лимонах, винограде, томатах, яблоках, в красных сортах репчатого лука, в широко распространенном травянистом растении расторопше пятнистой (Silybum marianum). Он также обнаружен в плодах амазонской пальмы асаи ( Euterpe oleracea). Кроме того, таксифолин может быть получен из ( ) - катехина с использованием бактерий Burkholderia sp., обнаруженных недавно в торфе. В России источником промышленного получения дигидрокверцетина является древесина лиственницы сибирской (Larix sibirica), лиственницы Гмелина (Larix gmelinii) или лиственницы даурской (Larix dahurica).

Биодоступность таксифолина довольно низка. В экспериментах на крысах обнаруженно, что в плазму крови попадает 0,17% таксифолина, содержащегося в кишечнике[4]. В ограничении биодоступности данного вещества, существенную роль могут играть белки множественной устойчивости к лекарствам - АВС- транспортеры: Р - гликопротеин и белок - 2, ответственные за ограничение проникновения ксенобиотиков в организм человека. Вещества, ингибирующие активность АВС - транспортеров или снижающие их экспрессию, могли бы повысить биодоступность таксифолина. Соединения, способные повышать растворимость дигидрокверцетина в воде, например циклодекстрины, также могут увеличивать его биодоступность.

Действие таксифолина на клетки весьма разнообразно. Этот агент способен активировать ферментативную систему антиоксидантной защиты (ARE), влиять на метаболизм холестерина, регулировать содержание окиси азота в крови и ингибировать цитохром Р450 и синтазу жирных кислот.

1.3 Проблема свободных радикалов в организме человека

Свободные радикалы постоянно образуются в организме при воздействии внешних факторов (свет, ионизирующие излучения), при заболеваниях, так и в здоровом состоянии, в процессах клеточного дыхания.

В организме существуют механизмы борьбы с избыточным количеством свободных радикалов, а увеличение их образования неизбежно ведет к разрушению мембран клеток и их гибели или мутациям.

Проблема скрыта не в образовании свободных радикалов - этот процесс неизбежен, а в их эффективном связывании, обезвреживании и выведении из организма. Естественно, организм выработал внутреннюю защиту от подобных ядов: цитохром С, убихинон. Не всегда этих внутренних резервов хватает, чтобы противостоять избытку свободных радикалов. В этом случае необходима помощь извне для утилизации агрессивных разрушителей клеток мозга, сердца, сосудов, печени.

Общеизвестно, что при всех воспалительных заболеваниях развивается оксидативный стресс. В некоторых случаях окислительные реакции с участием кислородных радикалов избыточны и, таким образом, становятся основным патологическим фактором в развитии заболевания. К болезням

«свободных радикалов» относят онкологические заболевания, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца и ее осложнения - инфаркт миокарда, гипертоническая болезнь, инсульт, заболевания кожи.

Особенно много свободных радикалов образуется во время бактериальных и вирусных заболеваний. Это обычная реакция защиты организма от микробов, составная часть неспецифического иммунитета, однако избыточно образующиеся радикалы должны быть быстро удалены еще до того, как у них появится возможность разрушать мембраны здоровых клеток.

Доказано, что дигидрокверцетин(ДКВ), благодаря своей уникальной молекулярной структуре, нейтрализует токсичные для организма свободные радикалы, предохраняя от разрушения клеточные мембраны, снижает вредные последствия окислительного стресса.

Лабораторные и клинические исследования показали, что ДКВ, выделенный из лиственницы, обладает высокой антиоксидантной активностью, превышающий ранее известные природные аналоги - витамины В, С, ?-каротин. Изза этих свойств дигидрокверцетин считают эталонным антиоксидантом. На основе ДКВ создан ряд средств, применяющихся в медицине - как биодобавок, так и лекарств, лечебное свойство которых подтверждено. флавоноид масло дигидрокверцетин радикал