background image

Wolne rodniki i reaktywne formy tlenu

Wolny rodnik to cząsteczka mająca jeden lub więcej niesparowanych 
elektronów na orbitalu walencyjnym, zdolna do samodzielnego istnienia. 
Rodniki są w większości przypadków obojętne elektrycznie i bardzo 
reaktywne. Szybko wchodzą w reakcje z innymi cząsteczkami – dążąc do 
sparowania elektronów – w wyniku ich przyłączania lub oddawania.

Rodniki i reaktywne formy tlenu (RFT) stanowią duże zagrożenie dla 

zdrowia, ponieważ atakują cząstki biologicznie czynne (białka, kwasy 
tłuszczowe i nukleinowe), prowadzą do uszkodzenia komórek i tkanek, 
a w konsekwencji do rozwoju wielu chorób oraz przyspieszenia procesów 
starzenia i kancerogenezy. W organizmie żywym różne rodniki i pochodne 
tlenowe powstają w wielu reakcjach zainicjowanych elektronową redukcją 
tlenu. Przykładami reaktywnych form tlenu są: wolne rodniki – hydroksy-
lowy (HO•), wodoronadtlenkowy (HO

2

•), anionorodnik ponadtlenkowy 

(O

2

•), tlenek azotu (NO•), dwutlenek azotu (NO

2

•); nadtlenki, np. nad-

tlenek wodoru (H

2

O

2

); tlen singletowy (

1

O

2

) oraz ozon (O

3

).

Najwięcej szkodliwych zmian powoduje rodnik hydroksylowy, bowiem 

natychmiast reaguje on z każdą napotkaną cząsteczką organiczną. Reak-
cje te mogą mieć różne mechanizmy – oddania atomu [1], przyłączenia 
rodnika [2] bądź addycji rodników [3] (zob. wzory [1-3], s. 34).

Przeciwutleniacze

Ograniczenie lub zahamowanie negatywnych przemian w żywności, 
wywołanych przez RFT, może być wynikiem obecności antyoksydantów 
(przeciwutleniaczy). Współcześnie termin „przeciwutleniacze żywności” 
dotyczy substancji, które – obecne w niskim stężeniu, w porównaniu do 
stężenia utlenianej substancji – znacząco opóźniają lub chronią przed 
jej utlenieniem.

Z biologicznego punktu widzenia antyoksydanty można podzielić na:

–  pierwszorzędowe – zapobiegające powstawaniu rodników tlenowych, 

np.: dysmutaza ponadtlenkowa (unieczynniająca rodnik ponadtlenko-
wy), peroksydaza glutationowa, kwas moczowy, katalaza (unieczyn-
niająca nadtlenek wodoru);

–  drugorzędowe – wychwytujące rodniki przed wejściem w reakcje łańcucho-

we prowadzące do destrukcji naturalnych układów organizmu oraz tworze-

nia nowych rodników. Do tej grupy należą: substancje wychwytujące tlen, 
kwas askorbinowy, palmitynian askorbylu, glutation, związki chelatujące 
metale, np. kwas cytrynowy, białka (transferyna, ceruloplazmina, hapto-
globina, hemopeksyna, laktoferryna i inne) oraz wtórne antyoksydanty, 
np. α-tokoferol, β-karoten, aminokwasy oraz flawonoidy;

–  trzeciorzędowe – reperujące uszkodzenia powodowane przez wolne 

rodniki – lipazy, proteazy, enzymy reperujące DNA i transferazy.
W technologii żywności najważniejsze znaczenie odgrywają prze-

ciwutleniacze drugorzędowe. Mechanizm ich działania polega na 
bezpośrednim wiązaniu się antyoksydanta (AH) z wolnymi rodnikami 
(R•), odpowiedzialnymi za propagacje łańcuchowej reakcji rodnikowej. 
W konsekwencji przeciwutleniacz przekształca się do mało reaktywnej 
formy rodnikowej (A•) według reakcji [4-6].

Powstające rodniki (A•), reagując między sobą lub z innymi 

rodnikami, dezaktywują się. Przeciwutleniacz (AH) może również 
zregenerować się z formy rodnikowej (A•) w wyniku enzymatycznych 
i nieenzymatycznych reakcji redoks [7-9].

Wydaje się, że w naturze jest wiele źródeł naturalnych antyoksydantów, 

ich wykorzystanie jest jednak ograniczone. Najbogatsze w te związki są 
rośliny, ich owoce, kwiaty, liście, nasiona, korzenie, kora i części zdrewniałe. 
Wśród antyutleniaczy dostarczanych w diecie bardzo istotną i największą 
grupę stanowią związki polifenolowe, często zwane też bioflawonoidami. 
Powszechne występowanie bioflawonoidów w świecie roślinnym sprawia, 
że są w zasadzie nierozłącznymi składnikami pożywienia. Związki te, 
oprócz hamowania reakcji powodowanych przez wolne rodniki, często 
wzmagają funkcje innych antyoksydantów oraz działają na nie ochronnie 
(np. na witaminy C i E).

Szczególnie bogate w polifenole są: zielona herbata, winogrona, 

groch, pomidory oraz kapusta. Większość polifenoli jest rozmieszczona 
na zewnętrznych częściach owoców.

Podział związków polifenolowych

Z punktu widzenia struktury podstawowego szkieletu węglowego 
związki polifenolowe można podzielić na wiele grup. Do podstawo-
wych zalicza się:

dr inż. Tomasz Tarko, e-mail: ttarko@ar.krakow.pl
dr Aleksandra Duda-Chodak, e-mail: aduda-chodak@ar.krakow.pl

Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej
Akademia Rolnicza im. H. Kołłątaja w Krakowie

Streszczenie
Przeciwutleniacz to substancja, która, obecna w niskim stężeniu, 
opóźnia bądź eliminuje reakcje utleniania. Ze względu na duże zróż-
nicowanie w budowie i funkcji tych związków istnieje wiele metod ich 
oznaczania i identyfikacji. Większość badań opiera się na ocenie ak-
tywności antyoksydacyjnej, będącej sumą właściwości poszczególnych 
składników zawartych w badanym materiale. Najczęściej wykorzystuje 
się metody spektrofotometryczne i kolorymetryczne, ale także elektro-
chemiczne. Do identyfikacji związków o charakterze przeciwutleniają-
cym służą techniki chromatograficzne, głównie HPLC.

Summary
Antioxidant is a substance that in low concentration delays or 
inhibits oxidation. There are many methods of antioxidants de-
termination and identification due to the diversification of their 
structure and function. Majority of investigations are based on 
evaluation of antioxidant activity, which equals the sum of the 
particular components properties in a sample. Spectrophotome-
tric and colorimetric methods are used most often, as well as 
electrochemical ones. The chromatographic techniques, mainly 
HPLC, are used for identification of antioxidants.

Słowa kluczowe
rodniki, RFT, reaktywne formy tlenu, przeciwutleniacze, metody 
oznaczania

Key words
radicals, ROS, reactive oxygen species, antioxidant, identification 
methods

Metody oznaczania oraz identyfikacji 

związków przeciwutleniających

laboratorium przemysłowe

Laboratorium | 

3

/2007

32

background image

1) fenolokwasy:

– kwasy fenylokarboksylowe – pochodne kwasu benzoesowego 

o szkielecie węglowym C6-C1 (kwas protokatechowy i galusowy);

– kwasy fenylopropenowe – pochodne kwasu cynamonowego, 

o szkielecie węglowym C6-C3 (kwas kawowy, kwasy kumarowe);

2)  flawonoidy o szkielecie węglowym C6-C3-C6 (rys. 1., s. 34), np.:

–  flawony – rutyna, luteolina, apigenina;
–  flawonole – kempferol, kwercetyna; 
–  flawanony – hesperydyna, naringenina; 
–  flawanole – katechina, epikatechina;
–  antocyjanidyny – malwidyna, pelargonidyna, cyjanidyna;
–  chalkony – florydzyna, ksantohumnol, floretyna;
–  izoflawony – genisteina, daidzeina, glyciteina.

Metody oznaczania przeciwutleniaczy

Duże zróżnicowanie w budowie, funkcji i pochodzeniu zarówno utle-
niaczy, jak i reaktywnych form tlenu wymusiło opracowanie licznych 
metod badawczych. Nie jest bowiem możliwe analizowanie tym samym 
sposobem tak różnych związków, jak enzymy, duże białka, niskoczą-
steczkowe przeciwutleniacze czy hormony. Z drugiej strony te rozmaite 
antyoksydanty mogą oddziaływać w odmienny sposób, w zależności od 
rodnika czy utleniacza, środowiska reakcji i obecności lub braku innych 
substancji. Przeciwutleniacz „wyspecjalizowany” w zmiataniu tlenu sin-
gletowego może nie działać na rodniki peroksylowe i odwrotnie. Właśnie 
z powodu tak licznych i różnorodnych mechanizmów, a także zmiennych 
środowisk reakcji nie ma możliwości, by jedna metoda mogła dokładnie 
opisywać wszystkie źródła rodników i/lub przeciwutleniaczy.

Większość badań opiera się na ocenie aktywności czy tzw. pojemności 

antyoksydacyjnej, będącej sumą właściwości poszczególnych związków 
zawartych w badanym materiale. Inne techniki oceniają przeciwutlenia-
cze ilościowo i/lub jakościowo, nie uwzględniając ich aktywności.

Wszystkie metody służące do oceny przeciwutleniaczy, zarówno ich 

ilości, jak i aktywności, można podzielić na:
– chromatograficzne:

• na płaszczyznach – chromatografia cienkowarstwowa (TLC);
• na kolumnach – chromatografia cieczowa (HPLC) i gazowa (GC);

– spektrofotometryczne,
– kolorymetryczne,
– elektrochemiczne:

• woltamperometria cykliczna (CV);
• spektroelektrochemia;

–  elektronowy rezonans paramagnetyczny (EPR).

Antyoksydanty mogą inaktywować wolne rodniki na dwa sposoby: 

przez transfer atomu wodoru (HAT) lub pojedynczego elektronu (SET). 
W związku z tym metody określające pojemność antyoksydacyjną 
można też podzielić na odpowiednie dwie grupy:
1. Oparte na mechanizmie HAT (np. ORAC, TRAP) – mierzą zdolność 

przeciwutleniacza (AH) do wygaszania rodników poprzez oddanie 
wodoru [wzór 10]. Tego typu reakcje zachodzą szybko i zależą od 
pH, rozpuszczalnika oraz obecności innych substancji redukujących, 
np. metali, które mogą zawyżać wynik.

2. Oparte na mechanizmie SET (np. FRAP, CUPRAC) – wykrywają 

zdolność antyoksydanta do przeniesienia e

  i zredukowania rodnika 

czy jonów metali [wzory 11-14].
Są to reakcje zachodzące powoli, zależne od pH i obecności jonów 

metali.

Istnieją jednak metody, których nie można jednoznacznie zakwa-

lifikować do żadnej z powyższych grup (TEAC, DPPH, metoda 
Folina-Ciocalteau).

33

laboratorium przemysłowe

Laboratorium | 

3

/2007

33

background image

Omówienie najważniejszych metod

Niezależnie od przyjętego podziału najczęściej wykorzystywane są metody 
chromatograficzne i spektrofotometryczne. Szerokie zastosowanie w bada-
niach glikozydów flawonoidowych znalazła chromatografia. Jest to metoda 
analizy chemicznej, polegająca na określeniu składu mieszaniny przez 
rozdzielenie jej na składniki lub frakcje, dzięki ich różnemu zachowaniu 
w dwufazowym układzie złożonym z fazy nieruchomej (stacjonarnej) 
oraz ruchomej, która w określonym kierunku zmienia swoje położenie 
względem tej pierwszej. Chromatografia pozwala nie tylko na stwierdzenie 
obecności związku w próbce, lecz także na wnioskowanie o jego ilości. 
Stosunkowo dobre zróżnicowanie glikozydów flawonoidowych ze względu 
na rodzaj i liczbę cząsteczek cukru oraz ich lokalizację otrzymuje się, 
używając w chromatografii cienkowarstwowej jako adsorbentu: poliamidu, 
żelu krzemionkowego G lub tlenku glinu.

Zasadnicze znaczenie dla dobrego rozdziału ma dobór odpowiedniej 

fazy ruchomej i adsorbenta. W skład fazy ruchomej wchodzą najczę-
ściej następujące rozpusz czalniki: woda, kwas octowy, n-butanol, octan 
etylu, kwas mrówkowy, benzen, keton metyloetylowy, chloroform 
oraz aceton. Rozdzielanie substancji na cienkich warstwach wykonuje 
się niekiedy wielokrotnie, rozwijając chromatogram w tej samej lub 
różnych fazach ruchomych. W celu rozpoznania związków stosuje się 

wzorzec o znanej wartości czasu retencji (R

f

). Po dokonaniu rozdziału 

na cienkiej warstwie można zlokalizowaną substancję wyeluować od-
powiednim rozpuszczalnikiem i oznaczyć ilościowo.

W wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) fazą ruchomą 

jest ciecz, przepływająca pod wysokim ciśnieniem poprzez warstwę 
złoża w kolumnie. Identyfikację i oznaczanie składników umożliwiają 
detektory reagujące na zmiany zachodzące w składzie fazy ruchomej 
podczas wymywania z kolumny składników mieszanin. Dobór rozpusz-
czalników zależy od właściwości badanego flawonoidu i stosowanego 
układu detekcyjnego; czasem wykorzystuje się fazę ruchomą, o składzie 
zmieniającym się podczas procesu chromatograficznego (elucja gra-
dientowa). Fazy ruchome w chromatografii cieczowej, w odróżnieniu 
od gazowej, są ważnym elementem zmiennym, dostarczającym wielu 
możliwości doboru najkorzystniejszych warunków rozdziału. Sposób 
postępowania podczas identyfikacji jest zbliżony w obu przypadkach, 
ale przy objętościach próbek większych niż 10 μl nie jest konieczne 
stosowanie wzorców wewnętrznych, gdyż technika ich wprowadzania 
na kolumnę pozwala na uzyskanie dostatecznej powtarzalności.

Chromatografia cieczowa znalazła zastosowanie w analizie jakościo-

wej i ilościowej flawonoidów. Techniką HPLC można identyfikować 
monomery, dimery i trimery, natomiast oligomery nadal stanowią 
wyzwanie dla analityków ze względu na trudności ze znalezieniem 
odpowiednich parametrów rozdziału.

Do ilościowego oznaczania związków flawonoidowych najczęściej 

wykorzystuje się techniki spektrofotometryczne i kolorymetryczne.

Metody spektrofotometryczne są przydatne do oznaczania czystych 

substancji, natomiast metodami kolorymetrycznymi można oceniać 
zawartość polifenoli w ekstraktach po wstępnym oczyszczeniu. Do tej 
grupy należą m.in. metody:
–  Christa-Műllera – w której zawartość flawonoidów oznacza się poprzez 

pomiar natężenia zabarwienia powstałego w wyniku reakcji flawono-
idu z trójchlorkiem antymonu, tlenochlorkiem cyrkonu, octanem 
uranylu, azotanem berylu, kwasem borowym lub chlorkiem glinu;

– Folina-Ciocalteau – gdzie polifenole tworzą barwny kompleks 

z odczynnikiem Folina-Ciocalteau (mieszanina wolframianu sodu, 
molibdenianu sodu i siarczanu litu w środowisku kwasu fosforowego 
i solnego), dając zielononiebieską barwę; po utlenieniu kompleks 
oznacza się spektrofotometrycznie przy długości fali 750 nm 
lub 784 nm;

–  opierające się na reakcjach wygaszania syntetycznych wolnych rodni-

ków (ABTS, DPPH, DMPD); barwny aktywny rodnik ulega redukcji 
przez antyoksydanty, obecne w badanej próbce, do bezbarwnych 
związków, co ilościowo mierzy się spektrofotometrem przy długości 
fali 734, 515 i 505 nm odpowiednio dla ww. rodników;

–  FRAP – polegająca na pomiarze zdolności do redukcji jonu żelazo-

wego 2,4,6-tripirydylo-s-triazyny (TPTZ); związek żelaza(III) w reakcji 
z antyoksydantem daje barwny produkt, który oznacza się przy 
długości fali 593 nm;

–  TRAP – w której przeciwutleniacz redukuje rodnik ABAP;
–  CUPRAC – w której jony miedzi(II) ulegają pod wpływem antyoksy-

dantów redukcji do jonów miedzi(I); analizę spektrofotometryczną 
wykonuje się przy długości fali 450 nm;

–  ORAC – oceniająca zdolność antyutleniacza do opóźniania fluorescen-

cji R-fikoerytryny, indukowanej przez AAPH; długość fali wzbudzającej 
to 540 nm, a emisji – 570 nm.
Do oceny aktywności przeciwutleniającej służą także metody 

elektrochemiczne. Wykorzystują one prąd, jaki powstaje w czasie 
elektrochemicznej redukcji tlenu na elektrodzie. Przeciwutleniacze, 
reagując z tlenem i jego pochodnymi, zmniejszają natężenie tego 

Rys. 2. Reakcja powstawania barwnego adduktu kwasu tiobarbiturowego i MDA

Rys. 1. Budowa szkieletu podstawowego flawonoidów

Wzory

OH• + HR → H

2

O + R• [1]

OH• + R–CH=CH–R → R–CHOH–C•H–R [2] 

OH• + R• → R–OH 

[3] 

AH + R• → RH + A• [4] 

AH + RO• → ROH + A• [5] 

AH + ROO• → ROOH + A• [6] 

A• + A• → AA 

[7] 

A• + R• → RA 

[8] 

A• + RO• → ROA 

[9] 

AH + X• → A• + XH 

[10] 

X• + AH → X

 + AH•

+

 [11] 

AH•

+

 ↔ A• + H

3

O

+

 [12] 

X

 + H

3

O

+

 → XH + H

2

O [13]

Me(III) + AH → AH

+

 + Me(II) 

[14] 

R• + T → (R–T)• 

[15]   

H

2

O

A

C

B

O

1

2

3

4

8

5

7

6

3’

4’

5’

2’

HS

N

HO

N

N

OH

OH

N

S

H

OH

CH CH CH

N

OH

SH

N

HO

2

+

C

H

O

H

2

C

C

H

O

laboratorium przemysłowe

Laboratorium | 

3

/2007

34

background image

prądu. Istnieje kilka wariantów elektrochemicznego pomiaru aktyw-
ności antyoksydacyjnej. Najważniejsze z nich, cykliczna woltametria 
(CV) i różnicowa woltametria pulsowa (DPV), pozwalają na pomiar 
siły działania przeciwutleniaczy zawartych w badanych próbkach za 
pomocą specjalnej szklanej elektrody węglowej. Zróżnicowanie pH 
pozwala na selektywną ocenę samych flawonoidów (pH=7,5) lub 
flawonoidów i kwasów fenolowych (pH=2,0). Zaletą tych metod jest 
to, że nie wymagają żadnych dodatkowych odczynników. Szklana 
elektroda węglowa jest najlepsza do tych celów, gdyż antyoksydanty 
fenolowe utleniają się na niej przy podobnych potencjałach jak na 
elektrodach metalicznych, jednak bez zakłóceń interferencyjnych 
związanych z utlenianiem etanolu.

Do technik oceniających zawartość związków przeciwutleniających nale-

ży zaliczyć również wszystkie oznaczenia poszczególnych antyoksydantów, 
a więc metody analizy witaminy C, tokoferoli, antocyjanów itd.

Wyżej wymienione metody służą do analizy ilościowej lub jako-

ściowej przeciwutleniaczy oraz oceny ich aktywności. Odmienne 
podejście do problemu reprezentuje spektroskopia elektronowego 
rezonansu paramagnetycznego (EPR). Pozwala ona na wykrycie 
związków posiadających niesparowane elektrony (paramagnetyków), 
czyli będących wolnymi rodnikami. Zjawisko pochłaniania energii 
promieniowania mikrofalowego o odpowiedniej częstotliwości po 
raz pierwszy zaobserwował w 1944 roku Zawojski. Badanie polega 
na wprowadzeniu próbki w zmienne pole magnetyczne, po czym 
niesparowane elektrony orientują się równolegle lub antyrównolegle 
względem kierunku pola (rozszczepienie poziomów energetycznych 
to tzw. efekt Zeemana) i następuje absorpcja doprowadzonego pro-
mieniowania o częstości pasującej do różnicy energii tych orientacji. 
Warunki pomiaru można różnicować poprzez zmianę indukcji pola 
magnetycznego, natomiast jego częstotliwość pozostaje stała. Badania 
przeprowadza się zazwyczaj w temperaturze ciekłego azotu 77 K, gdyż 
przedłuża to czas życia wolnych rodników. Pochłonięcie energii może 
zostać zmierzone, odpowiednio przekształcone przez układ odbiorczy 
spektrometru elektronowego rezonansu paramagnetycznego i wyświe-
tlone na ekranie bądź zapisane przez układ rejestrujący. Otrzymywane 
widma są porównywane ze wzorcem zewnętrznym, którym najczęściej 
jest DPPH, i analizowane przez programy komputerowe. Metoda 
EPR ma szereg zalet wobec innych spektroskopii promieniowania 
elektromagnetycznego:
–  jest to metoda specyficzna dla wolnych rodników; inne substancje 

nie mają żadnego udziału w rejestrowanym sygnale;

–  energia stosowanych do napromieniania próbki mikrofal jest 

niewielka, zatem i możliwość powstania uszkodzeń analizowanej 
próbki przez sam pomiar jest znikoma;

–  objętość badanej próbki to zaledwie około 200 μl;
–  możliwe są pomiary próbek nieprzezroczystych;
–  sygnał wolnych rodników w tle jest znikomy, pozwala to w sposób 

niezaburzony obserwować konkretne substancje wolnorodnikowe.

Poważnym utrudnieniem obserwacji bezpośredniej wolnych 

rodników może być ich bardzo krótki czas życia. Aby ominąć ten 
problem, stosowane są tzw. pułapki spinowe (T). Są to związki dia-
magnetyczne, które dzięki obecności wiązań typu –N=O z łatwością 
wchodzą w reakcję z nietrwałym rodnikiem, tworząc trwałe addukty 
spinowe [wzór 15].

Funkcje pułapek spinowych mogą spełniać duże połączenia orga-

niczne typu nitrozozwiązków lub nitronów, np. 2,4,6-tri-tert-butyloni-
trobenzen, a także kompleksy nieorganiczne (Fe

2+

(DETC)

2

).

Oprócz wyżej wymienionych metod istnieje jeszcze wiele innych, ale 

zwykle nie są one wykorzystywane do badań żywności. Do pomiaru 

35

laboratorium przemysłowe

Laboratorium | 

3

/2007

35

background image

zdolności zmiatania wolnych rodników czystych związków che-
micznych lub do oceny pojemności antyoksydacyjnej osocza 
czy innych płynów ustrojowych służy między innymi badanie 
peroksydacji lipidów. Ocenia się wydajność hamowania tego 
procesu przez antyutleniacze. Istnieje wiele wariantów tej metody; 
najczęściej stosuje się reakcję aldehydu malonowego (MDA) z kwa-
sem tiobarbiturowym. Produkt tej reakcji (rys. 2, s. 34) to addukt 
o charakterystycznym różowym zabarwieniu, który oznacza się 
spektrofotometrycznie.

Mimo powszechnego stosowania tej metody nie można jej uznać 

za najlepszą. Jest bardzo czuła, ale wysoce niespecyficzna. Z kwasem 
tiobarbiturowym addukty tworzą także: bilirubina, kwas sjalowy, 
produkty degradacji cukrowców i inne aldehydy.

Poza oznaczaniem zahamowania peroksydacji lipidów przez przeciw-

utleniacze ocenia się także produkty utleniania białek i nukleotydów 
oraz uszkodzenia kwasów nukleinowych, prowadzące do mutacji.

Czynniki wpływające 
na zafałszowania wyników

Mimo że większość z opisanych metod nie jest trudna, interpreta-
cja wyników bywa skomplikowana. Technika DPPH ma względnie 
duże ograniczenia stosowania. Przy jego użyciu można oznaczyć 
tylko związki hydrofobowe w przeciwieństwie do metody z zasto-
sowaniem rodnika ABTS, która oznacza zarówno związki hydro-
fobowe, jak i hydrofilowe. Ponadto istnieje wiele antyoksydantów 
reagujących szybko z rodnikami propylowymi, ale wolno bądź 
wcale z DPPH.

Czynnikiem, który najbardziej wpływa na zafałszowania w me-

todzie Folina-Ciocalteau, jest mieszanie się substancji, szczególnie 
cukrów, aromatycznych amin, dwutlenku siarki, kwasu askorbino-
wego i kwasów organicznych. Dlatego należy wprowadzać korekty. 
Dodatkowo zarówno niefenolowe substancje organiczne (adenina, 
adenozyna, alanina, anilina, kwas aminobenzoesowy, kwas askorbi-
nowy, benzaldehyd, kreatynina, cysteina, cytozyna, dimetyloalanina, 
EDTA, fruktoza, guanina, glicyna, histamina, histydyna, uracyl, kwas 
olejowy, tryptofan, białka, sacharoza), jak i nieorganiczne (hydrazy-
na, siarczan amonu, siarczan manganu, fosforan sodu), reagujące 
z odczynnikiem Folina, dają w efekcie zawyżony wynik końcowy 
aktywności przeciwutleniającej.

Niektóre metody opierają się na założeniu, że reakcje redoks zacho-

dzą w przeciągu od 4 do 6 minut. W rzeczywistości nie zawsze tak się 
dzieje. Szybko reagujące fenole, które wiążą żelazo i rozbijają niższe 
związki, najlepiej analizować w krótkim czasie (ok. 4 min). Jednakże 
niektóre polifenole reagują wolniej i potrzebują dłuższego czasu reakcji 
dla wykrycia (ok. 30 min). Źle dobrany czas reakcji sprawia zatem, że 
wyniki są obarczone błędem.

Nie wszystkimi metodami można oznaczyć te same przeciwutle-

niacze. Metoda FRAP nie mierzy np. glutationu. Wykrywa się go za 
pomocą oznaczenia TRAP, opierającego się na fazie opóźnienia, zakła-
dając, że wszystkie przeciwutleniacze ją wykazują i że jej długość jest 
proporcjonalna do aktywności przeciwutleniającej. Jednak nie wszystkie 
antyoksydanty posiadają oczywistą fazę opóźnienia. Ponadto wartość 
otrzymana na podstawie samej fazy obniża rzeczywisty wynik.

Podsumowanie

Duże zróżnicowanie w budowie i reaktywności rodników oraz 
mechanizmów ich inaktywacji wymusiło opracowanie wielu metod 
oznaczania i identyfikacji związków o charakterze przeciwutleniającym. 
Do najczęściej stosowanych zalicza się techniki spektrofotometryczne, 
oceniające sumaryczny potencjał antyoksydacyjny substancji. Można 
tutaj wymienić metody wygaszania rodników ABTS, DPPH oraz 
CUPRAC i ORAC. Do ilościowego oznaczania polifenoli wykorzy-
stuje się metodę Folina-Ciocalteau, a w celu identyfikacji – techniki 
chromatograficzne (głównie HPLC). 

‰

Piśmiennictwo
1.  Apak R., Güclü K.G., Özyürek M., Karademir S.E.: Novel total antioxi-

dant capacity index for dietary polyphenols and vitamins C and E, using their 
cupric iron reducing capability in the presence of neocuproine: CUPRAC method

“J. Argic. Food Chem.”, 2004, 52, 7970-7981.

2.  Barr D., Heiss A., Kamlowski A., Maier D., Erstlig J., Maling H.: Shelf 

life analysis of beer using the bruker automated lagtime EPR system. “Spectros.”, 
2001, 16, 16-19.

3. Bartosz G.: Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie. PWN, Warszawa 

2003.

4.  Beckman K.B., Ames B.N.: The free radical theory of aging matures. „Physiol. 

Rev.”, 1998, 78 (2), 547-581.

5.  Bergamini C.M., Gambetti S., Dondi A., Cervellati C.: Oxygen, reactive oxygen 

species and tissue damage. “Curr. Pharm. Des.”, 2004, 10(14), 1611-1626.

6.  Blasco A.J., Gonzàlez M.C., Escarpa A.: Electrochemical approach for discrimi-

nating and measuring predominant flavonoids and phenolic acids using differential 
pulse voltammetry: towards an electrochemical index of natural antioxidants
. “Anal. 
Chim. Acta”, 2004, 511, 71-81.

7.  Brezova V., Polkova M., Staska A.: The influence of additives on beer stability 

investigated by EPR spectroscopy. “Spectros.”, 2002, 58, 1279-1291.

8. Bronner W., Beecher G.R.: Methods for determining the content of catechins in 

tea infusions by high-performance liquid chromatography. “J. Chromatogr. A”, 
1998, 805, 137-142.

9.  Chinnici F., Gaiani A., Natali N., Riponi C., Galassi S.: Improved HPLC 

determination of phenolic compounds in cv. golden delicious apples using a mono-
lithic column
. “J. Agric. Food Chem.”, 2004, 52, 3-7.

10. Cook N.C., Samman S.: Flavonoids-Chemistry, metabolism, cardioprotective 

effects, and dietary sources. “J. Nutr. Biochem.”, 1996, 7, 66-76.

11. Drużyńska B., Klepacka M.: Właściwości przeciwutleniające preparatów polifenoli 

otrzymanych z okrywy nasiennej fasoli czarnej, różowej i białej. „Żywność”, 2004, 
4(41), 67-77.

12. Halliwell B.: Antioxidant characterization. Methodology and mechanism. “Bio-

chem. Pharmacol.”, 1995, 49 (10), 1341-1348.

13. Handelman G.J., Cao G., Walter M.F., Nightingale Z.D., Paul G.L., Prior 

R.L., Blumberg J.B.: Antioxidant capacity of oat (Avena sativa L.) extracts. 1. 
Inhibition of low-density lipoprotein oxidation and oxygen radical absorbance 
capacity
. “J. Agric. Food Chem.”, 1999, 47, 4888-4893.

Skróty użyte w tekście

AAPH – dwuhydrochlorek 2,2’-azobis-2-amidynopropanu
ABAP – hydrochlorek 2,2’-azobis-2-amidynopropanu
ABTS – kwas 2,2’-azyno-bis-3-etylobenzotiazolowy
CUPRAC – ang. Copper Reducing Antioxidant Capacity
CV – ang. Cyclic Voltammetry – woltametria cykliczna
DMPD – N,N-dimetylo-p-fenylenodiamina
DPPH – 2,2-difenylo-1-pikrylohydrazyl
DPV – ang. Differential Pulse Voltammetry – różnicowa woltametria pulsowa
EPR – ang. Elektron Paramagnetic Resonance – elektronowy rezonans 
paramagnetyczny
FRAP – ang. Ferric Reducing Antioxidant Power
GC – ang. Gas Chromatography – chromatografia gazowa
HAT – ang. Hydrogen Atom Transfer – transfer atomu wodoru
HPLC – ang. High Performance Liquid Chromatography – wysokosprawna 
chromatografia cieczowa
MDA – aldehyd dimalonowy; 2-(1,3-benzodioksol-5-yl)-1-metyloetyloamina
ORAC – ang. Oxygen Radical Absorbance Capacity
RFT – reaktywne formy tlenu
SET – ang. Single Electron Transfer – transfer pojedynczego elektronu
TRAP – ang. Total Radical-trapping Antioxidant Parameter

laboratorium przemysłowe

Laboratorium | 

3

/2007

36

background image

14. Horubała A.: Pojemność przeciwutleniająca i jej zmiany w procesach przetwarza-

nia owoców i warzyw. „Przem. Ferm. Owoc.-Warz.”, 1999, 3, 30-32.

15. Huang D., Ou B., Prior R.L.: The chemistry behind antioxidant capacity assays

“J. Agric. Food Chem.”, 2005, 53, 1841-1856.

16. Ignatov S., Shishniashavili D., Ge B., Scheller F.W., Lisdat F.: Amperometric 

biosensor based on a functionalized gold electrode for the detection of antioxidants
“Biosens. Bioelectron.”, 2002, 17, 191-199.

17. Kalt W. Forney C.F., Martin A., Prior R.L.: Antioxidant Capacity, Vitamin 

C, Phenolics and Anthocyjanins after Fresh Storage of Small Fruits. “J. Agric. 
Food Chem.”, 1999, 47, 4638-4644.

18. Korotkova E.I., Karbainov A.Y., Shevchuk A.V.: Study of antioxidant properties 

by voltammetry. “J. Electroanal. Chem.”, 2002, 518, 56-60.

19. Lu Y., Foo L.Y.: Identification and quantification of major polyphenols in apple 

pomace. “Food Chem.”, 1997, 59 (2), 187-194.

20. Maniak B., Targoński Z.: Przeciwutleniacze naturalne występujące w żywności

„Przem. Ferm. Owoc.-Warz.”, 1996, 4, 7-10.

21. Miller N.J., Rice-Evans C.A., Davies M.J., Gopinathan V., Milner A.: 

A novel method for measuring the antioxidant capacity. “Clin. Sci.”, 1993, 84, 
407-412.

22. Natsume M., Osakabe N., Yamagishi M., Takizawa T., Nakamura T., Miy-

atake H., Hatano T., Yoshida T.: Analyses of polyphenols in cacao liguor, cocoa, 
and chocolate by normal-phase and reversed-phase HPLC
. “Biosci. Biotechnol. 
Biochem.”, 2000, 12, 2581-2587.

23. Noruma T., Kikuchi M., Kawakami Y.: Proton-donative antioxidant activity of 

fucoxanthin with 1,1’-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH). “Biochem. Mol. Biol. 
Int.”, 1997, 42, 2561-2572.

24. Peterson G.L.: Review of the Folin phenol protein quantitation method of Lowery

“Anal. Biochem.”, 1979, 18, 142-146.

25. Podsędek A., Wilska-Jeszka J., Anders B., Markowski J.: Compositional 

characterisation of saome apple varieties. “Euro. Food Res. Technol.”, 2000, 
210, 268-272.

26. Pokorny J.: Natural antioxidants for food use. “Trends Food Sci. Technol.”, 

1991, 9, 223-227.

27. Prior R.L., Wu X., Schaich K.: Standardized methods for determination of 

antioxidant capacity and phenolics in food dietary supplements. “J. Agric. Food 
Chem.”, 2005, 53, 4290-4302.

28. Pulido R., Bravo L., Saura-Calixto F.: Antioxidant activity of dietary polyphenols 

as determined by a modified ferric reducing/antioxidant power assay. “J. Agric. 
Food Chem.”, 2000, 48, 3396-3402.

29. Robards K., Prenzler P.D., Tucker G., Swatsitang P., Glover W.: Phenolic 

compounds and their role in oxidative processes in fruits. “Food Chem.”, 1999, 
66, 401-436.

30. Salagoity-Auguste M.H., Bertrand A.: Analysis of low molecular weight 

components by high performance liquid chromatography. “J. Sci. Food Agric.”, 
1984, 35, 1241-1247.

31. Sanchez-Moreno C.: Review: Methods used to evaluate the free radical scavenging activity 

in foods and biological systems. “Food Sci. Tech. Int.”, 2002, 8 (3), 121-137.

32. Schieber A., Keller P., Carl E.: Determination of phenolic acids and flavonids 

of apple and pear by high-performance liquid chromatography. “J. Chromatogr. 
A”, 2001, 910, 265-273.

33. Schlesier K., Harwat V., Bitsch R.: Assessment of antioxidant activity by using 

different in vitro methods. “Free Radical Res.”, 2002, 36, 2, 177-187.

34. Schulz H., Albroscheit G.: Chromatography. 1988.
35. Sikorski E. (red.): Chemia żywności: skład, przemiany i właściwości żywności

WNT, Warszawa 2000.

36. Stevanato R., Fabris S., Momo F.: New enzymatic method for the determination 

of total phenolic content in tea and wine. “J. Agric. Food Chem.”, 2004, 52, 
6287-6293.

37. Szczypka  M.:  Wolne rodniki i obrona antyoksydacyjna – udział czynników 

dietetycznych. „Przem. Spoż.”, 1997, 4, 16-18.

38. Wayner D.D., Burton G.W., Ingold K.U., Barclay L.R.C., Locke S.J.: The 

relative contribution of vitamin E, urate, ascorbate and proteins to the total peroxyl 
radical-trapping antioxidant activity of human blood plasma
. “Biochim. Biophys. 
Acta”, 1987, 924, 408-419.

39. Wayner D.D.M., Burton K.U., Locke S.: Quantitative measurement of the total 

peroxyl radical-trapping antioxidant capability. “FEBS Lett.”, 1985, 187, 33-37.

37

laboratorium przemysłowe

Laboratorium | 

3

/2007

37