antioxidanty a ich vyu itie v praxi n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Antioxidanty a ich využitie v praxi PowerPoint Presentation
Download Presentation
Antioxidanty a ich využitie v praxi

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 25

Antioxidanty a ich využitie v praxi - PowerPoint PPT Presentation


  • 101 Views
  • Uploaded on

Antioxidanty a ich využitie v praxi. Erik Klein Ústav fyzikálnej chémie a chemickej fyziky FCHPT STU. Oxidácia. Významná príčina starnutia organizmov Hlavná časť aeróbneho života a metabolizmu –výmena elektrónov sprevádzaná uvoľnením energie

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

Antioxidanty a ich využitie v praxi


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
antioxidanty a ich vyu itie v praxi

Antioxidanty a ich využitie v praxi

Erik Klein

Ústav fyzikálnej chémie a chemickej fyziky

FCHPT STU

oxid cia
Oxidácia
  • Významná príčina starnutia organizmov
  • Hlavná časť aeróbneho života a metabolizmu –výmena elektrónov sprevádzaná uvoľnením energie
  • Možnosť vzniku radikálov s vysokou reaktivitou, schopných reagovať s biologickým systémom cytotoxickým spôsobom
        • Radikály – častice s nespáreným počtom elektrónov, zvyčajne veľmi reaktívne

Antioxidanty a ich využitie v praxi

oxid cia a radik ly
Oxidácia a radikály
  • Radikály v živých sústavách – možnosť prispenia k vzniku mnohých chronických, kardiovaskulárnych a nádorových ochorení
  • Radikály v požívatinách – po terminácii radikálov možnosť vzniku látok (aldehydy, ketóny) znižujúcich výživovú a senzorickú hodnotu potravín

Antioxidanty a ich využitie v praxi

oxid cia a syntetick polym ry
Oxidácia a syntetické polyméry
  • Starnutie syntetických polymérnych materiálov  strata úžitkových vlastností
    • Zmena mechanických vlastností, zmeny na povrchu polyméru – škvrny, tvorba trhlín, strata lesku, zmena farby či redukcia transparentnosti
  • Priebeh: radikálový mechanizmus

Antioxidanty a ich využitie v praxi

t di oxid cie
Štádiá oxidácie
  • Oxidácia – reťazová reakcia
  • 3 štádiá:
  • iniciácia – generovanie voľných radikálov
  • propagácia – vznik hydrogénperoxidov
  • terminácia – zánik voľných radikálov
  • Niet významného rozdielu medzi oxidáciou syntetických a prírodných polymérov
  • Bolland a Gee – návrh mechanizmu oxidácie pri štúdiu termickej oxidácie elastomérov

Antioxidanty a ich využitie v praxi

inici cia
Iniciácia
  • Termická oxidácia syntetických polymérov (P–H): vznik iniciujúcich radikálov () pôsobením tepla alebo kombináciou termickej a mechanickej záťaže

P–H  P + H

P–H + O2 P + OOH

zvyšky katalyzátora  voľné radikály

Antioxidanty a ich využitie v praxi

propag cia
Propagácia

P + O2POO

POO + P–H  POOH + P

  • Reakcia vzniku hydrogénperoxidov POOH určuje rýchlosť oxidácie polyméru
  • Rýchlosť: závislá od sily väzby C–H v polyméri P–H a reaktívnosti vznikajúceho radikálu P

Antioxidanty a ich využitie v praxi

termin cia
Terminácia
  • Vzájomná rekombinácia dvoch radikálov za vzniku neradikálových produktov

POO  + POO  POOP + O2

POO  + POO  PO + PO + O2

POO  + POO   neakt. produkty + O2

P  + POO   POOP

P  + P   PP

Antioxidanty a ich využitie v praxi

vetvenie re aze
Vetvenie reťaze
  • Vznik nových radikálov (PO, OH) ako dôsledok rozkladu hydrogénperoxidov; tie vstupujú do ďalších reakcií

POOH  PO + OH

POOH + PH  PO + P +H2O

2 POOH  PO + POO +H2O

PO + PH  POH + P

OH + PH  P +H2O

Antioxidanty a ich využitie v praxi

antioxidanty
Antioxidanty
  • Zlúčeniny redukujúce alebo inhibujúce (termickú) oxidáciu
  • Dve základné skupiny:
  • Primárne antioxidanty– lapače voľných radikálov
  • Sekundárne antioxidanty– reakcia s hydrogénperoxidovými skupinami, konverzia hydrogénperoxidov na neradikálové produkty

Antioxidanty a ich využitie v praxi

prim rne antioxidanty
Primárne antioxidanty
  • Fenolové látky, aromatické amíny (priemysel)

Syntetické stéricky tienené fenoly (všeobecný vzorec, Irganox 1010)

N,N’-substituované para-fenyléndiamíny

Antioxidanty a ich využitie v praxi

pr rodn l tky s antioxida n m inkom
Prírodné látky s antioxidačným účinkom

vitamín C

resveratrol

kyselina galová

kvercetín

Antioxidanty a ich využitie v praxi

p sobenie prim rnych antioxidantov
Pôsobenie primárnych antioxidantov
  • Transfer reťaze a terminácia reťazovej oxidácie

Antioxidanty a ich využitie v praxi

mechanizmy p sobenia fenolov ch antioxidantov
Mechanizmy pôsobenia fenolových antioxidantov
  • Prvý krok pôsobenia fenolov (všeobecne ArOH): prenos atómu vodíka na peroxylový radikál
  • 3 možné mechanizmy:
  • Transfer atómu vodíka (HAT)ArOH  ArO + H
  • Transfer elektrónu nasledovaný transferom protónu (SET-PT)ArOH  ArOH+ + e–ArOH+ ArO + H+

Antioxidanty a ich využitie v praxi

mechanizmy p sobenia fenolov ch antioxidantov1
Mechanizmy pôsobenia fenolových antioxidantov
  • Strata protónu nasledovaná transferom elektrónu (SPLET), 2004 – 2005ArOH  ArO– + H+ArO– ArO + e–
  • Na základe kinetických experimentov s -tokoferolom (jedna zo zložiek vitamínu E)

Antioxidanty a ich využitie v praxi

po iadavky na antioxidanty
Požiadavky na antioxidanty
  • Bez toxicity, chuti, zápachu
  • Reakciou antioxidantu s radikálmi nesmie vznikať toxický produkt
  • Antioxidant musí byť prítomný vo vhodnej koncentrácii
  • Antioxidant musí byť dostatočne stabilný, aby sa reakcia s radikálmi mohla uskutočniť

Antioxidanty pre polyméry – aj iné požiadavky: rozpustnosť v polyméri, termická stabilita, odolnosť voči extrakcii, bezfarebné, minimálne sfarbenie produktov

Antioxidanty a ich využitie v praxi

antioxidanty d le it pre udsk organizmus vitam ny c a e
Antioxidanty dôležité pre ľudský organizmus: Vitamíny C a E
  • L-askorbová (vitamín C):
    • Príjem prostredníctvom potravy
    • Účinok ovplyvňujú voľné alebo v komplexoch viazané atómy prechodných kovov  prooxidant
    • Pozitívne aplikácie: zníženie výskytu rakoviny žalúdka, rakoviny pľúc, pokles rizika srdcových ochorení
    • Odporúčaná denná dávka: 60 mg; nevyhnutná dávka: 10 mg

Antioxidanty a ich využitie v praxi

antioxidanty d le it pre udsk organizmus vitam ny c a e1
Antioxidanty dôležité pre ľudský organizmus: Vitamíny C a E
  • Vitamín E: 4 tokoferoly a tokotrienoly (, , , )
    • Najúčinnejší: -tokoferol
    • Lapač voľných kyslíkatých radikálov (napríklad OH), vznik relatívne stabilného tokoferolového radikálu
    • Synergické pôsobenie s vitamínom C; v prítomnosti kyseliny askorbovej sa tokoferolový radikál môže spätne regenerovať na tokoferol
    • Denná potreba: 30 mg

Antioxidanty a ich využitie v praxi

antioxidanty d le it pre udsk organizmus polyfenolov l tky
Antioxidanty dôležité pre ľudský organizmus: Polyfenolové látky
  • Flavonoidy
  • Základ štruktúry jadro troch kruhov (A, B a C)
  • Rast počtu OH skupín v molekule – výraznejšie antioxidačné vlastnosti

B

A

C

Antioxidanty a ich využitie v praxi

polyfenolov l tky resveratrol
Polyfenolové látky: Resveratrol
  • Prírodný antifungicíd a účinný antioxidant
  • V červených vínach, vyšší obsah vo vínach severnejších oblastí
  • Preventívne pôsobenie v prípade Alzheimerovej choroby, inhibuje LDL cholesterol a zvyšuje podiel HDL cholesterolu

Antioxidanty a ich využitie v praxi

polyfenolov l tky kvercet n
Polyfenolové látky: Kvercetín
  • Silný antioxidant
  • Cibuľovité rastliny
  • Hydrofóbny  predpoklad, že pre organizmus je dostupnejší rozpustený vo víne ako v rastlinnej potrave

Antioxidanty a ich využitie v praxi

antioxidant vs prooxidant
Antioxidant vs. prooxidant

O správaní látky rozhodujú viaceré faktory:

  • Koncentrácia antioxidanta a oxidanta
  • Prítomnosť iónov prechodných kovov, ktoré môžu pôsobiť ako katalyzátory niektorých radikálových reakcií
  • Charakter prostredia (tuhá fáza, roztok, pH, hydrofilné/hydrofóbne prostredie)
  • Prítomnosť ďalších antioxidantov – synergizmus, alebo konkurenčné reakcie

Antioxidanty a ich využitie v praxi

v skum antioxidantov a ich p sobenia
Výskum antioxidantov a ich pôsobenia
  • Komplexný, časovo i experimentálne náročný
    • Antioxidačný potenciál látky závisí od mnohých faktorov
    • Rastúce množstvo antioxidantu  nárast pozitívneho účinku!
  • Úloha vedy a výskumu
    • Hľadať nové a účinnejšie antioxidanty
    • Definovať optimálne koncentrácie v prostredí, pre ktoré sú určené

Antioxidanty a ich využitie v praxi

po akovanie
Poďakovanie
  • Agentúra pre vedu a výskum:
  • Projekty APVT-20-005004, APVV-20-0045/04,
  • LPP-0230-09, KEGA 3/6285/08

Antioxidanty a ich využitie v praxi

pou it a odpor an literat ra
Použitá a odporúčaná literatúra
  • Z. Ďuračková, Voľné radikály a antioxidanty v medicíne I., Slovak Academic Press Bratislava (1998), ISBN 80-88908-11-6.
  • F.Gugumus, Oxidation inhibition in organic materials, Vol. 1, CRC Press, Boca Raton (1990).
  • D. L. Gilbert (ed.), Oxygen and Living Processes – An Interdisciplinary Approach, Springer, New York (1981).
  • S. P. Kochhar, J. B. Rossell, in: Food Antioxidants, B. J. F. Hudson (ed.) Elsevier, London (1990).
  • Z. Kolesárová, EPR štúdium antioxidantov, Diplomová práca, FCHPT STU v Bratislave (2005).
  • E. Klein, Štúdium kinetiky termickej degradácie polyvinylchloridu, Dizertačná práca, FCHPT STU v Bratislave (2001).
  • J. Rimarčík, Teoretické štúdium energetiky antioxidačného účinku fenolov, Diplomová práca, FCHPT STU v Bratislave (2007).
  • J.B. Bauernfeind, Vitamin E: a comprehensive treatise, Marcel Dekker, New York (1980).
  • M.C. Foti, C. Daquino, C. Geraci,J. Org. Chem. 69 (2004) 2309.
  • M. Musialik, G. Litwinienko, Org. Lett. 7 (2005) 4952.
  • A. Staško, V. Brezová, S. Biskupič, V. Mišík, Free Radic. Res. 41 (2007) 379.
  • E. Klein, V. Lukeš: J. Phys. Chem. A110 (2006) 12312.
  • E. Klein, V. Lukeš, M. Ilčin, Chem. Phys. 336 (2007) 51.
  • E. Klein, Z. Cibulková, V. Lukeš, Polym. Degrad. Stab. 88 (2005) 548.

Antioxidanty a ich využitie v praxi