Аннотация

Для определения общей антиоксидантной активности в пищевой промышленности и нутрициологии используется большое количество методов. Например, потенциометрический метод с применением медиаторной системы гексацианоферратов калия (K₃[Fe(CN)₆]/K₄[Fe(CN)₆]). Его преимуществами являются простая процедура анализа, низкая стоимость реактивов и оборудования. Однако интерференционные исследования данного метода до сих пор не были представлены. Цель работы заключалась в изучении реакционной способности 30 потенциально мешающих веществ, которые встречаются в напитках, по отношению к медиаторной системе гексационоферратов калия в условиях, модулирующих потенциометрическое определение антиоксидантной активности.
Объектами исследования являлись углеводы (глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза и мальтоза), красители (Е102, Е110, Е124, Е129, Е132 и Е133), консерванты (Е210, Е221, Е222, Е223, Е236 и Е260), подсластители (Е420, Е421, Е950, Е952 и Е954), регуляторы кислотности и антиокислители (Е296, Е330, E331iii, Е334, Е337, Е338, Е363 и Е386). Определение потенциала (Е) и активности ионов водорода (pH) осуществляли потенциометрическим методом в растворе медиаторной системы в отсутствии и присутствии анализируемых веществ. Цистеин, аскорбиновая и галловая кислоты были проанализированы в качестве контроля.
Глюкоза, сахароза и мальтоза не мешают анализу напитков, тогда как фруктоза и лактоза проявляют незначительную положительную интерференцию с неустановленным механизмом. Яблочная (Е296), лимонная (Е330), винная (Е334) и фосфорная (Е338) кислоты продемонстрировали способность увеличивать потенциал медиаторной системы за счет снижения pH. Однако эти интерференционные эффекты наблюдаются только при высоких концентрациях исследованных соединений в электрохимической ячейке и нивелируются в результате шестикратного и более разбавления пробы. Индигокармин (Е132), сульфит натрия (Е221), гидросульфит натрия (Е222) и метабисульфит натрия (Е223) окисляются феррицианидом калия и проявляют положительную интерференцию. Полученные результаты позволяют утверждать, что феррицианид калия способен окислять соединения, отличные от природных антиоксидантов.
Промышленное использование индигокармина ограничено из-за его плохой светостойкости, в то время как сульфиты активно применяются в виноделии. Интерференция сульфитов вызывает озабоченность в анализе белых вин; она характерна для других методов определения антиоксидантной активности. Полученные данные могут быть использованы для корректировки результатов потенциометрического определения антиоксидантной активности в соответствии с известной концентрацией мешающего вещества.

Ключевые слова

Пищевые добавки, антиоксидантная активность, антиоксиданты, потенциометрия, интерференция, мешающее вещество, гексацианоферраты калия

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Sharifi-Rad M, Anil Kumar NV, Zucca P, Varoni EM, Dini L, Panzarini E, et al. Lifestyle, oxidative stress, and antioxidants: Back and forth in the pathophysiology of chronic diseases. Frontiers in Physiology. 2020;11. https://doi.org/10.3389/fphys.2020.00694
2. Seyedsadjadi N, Grant R. The potential benefit of monitoring oxidative stress and inflammation in the prevention of non-communicable diseases (NCDs). Antioxidants. 2021;10(1). https://doi.org/10.3390/antiox10010015
3. Forman HJ, Zhang H. Targeting oxidative stress in disease: promise and limitations of antioxidant therapy. Nature Reviews Drug Discovery. 2021;20:689–709. https://doi.org/10.1038/s41573-021-00233-1
4. Al-Gubory KH, Laher I. Nutritional antioxidant therapies: Treatments and perspectives. Cham: Springer; 2017. 553 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-67625-8
5. Apak R, Özyürek M, Güçlü K, Çapanoğlu E. Antioxidant activity/capacity measurement. 1. Classification, physicochemical principles, mechanisms, and electron transfer (ET)-based assays. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2016;64(5):997–1027. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b04739
6. Apak R, Özyürek M, Güçlü K, Çapanoğlu E. Antioxidant activity/capacity measurement. 2. Hydrogen atom transfer (HAT)-based, mixed-mode (electron transfer (ET)/HAT), and lipid peroxidation assays. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2016;64(5):1028–1045. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.5b04743
7. Haque MdA, Morozova K, Ferrentino G, Scampicchio M. Electrochemical methods to evaluate the antioxidant activity and capacity of foods: A review. Electroanalysis. 2021;33(6):1419–1435. https://doi.org/10.1002/elan.202060600
8. Brainina KhZ, Ivanova AV, Sharafutdinova EN, Lozovskaya EL, Shkarina EI. Potentiometry as a method of antioxidant activity investigation. Talanta. 2007;71(1):13–18. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2006.03.018
9. Потенциометрический метод определения антиоксидантной активности: оценка основных метрологических характеристик / Е. Н. Шарафутдинова [и др.] // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2008. Т. 74. № 6. C. 9–14. https://elibrary.ru/JUCWJH
10. Ivanova AV, Gerasimova EL, Brainina KhZ. Potentiometric study of antioxidant activity: Development and prospects. Critical Reviews in Analytical Chemistry. 2015;45(4):311–322. https://doi.org/10.1080/10408347.2014.910443
11. Ivanova AV, Gerasimova EL, Gazizullina ER, Popova KG, Matern AI. Study of the antioxidant activity and total polyphenol concentration of medicinal plants. Journal of Analytical Chemistry. 2017;72(4):415–420. https://doi.org/10.1134/S1061934817040049
12. Ivanova AV, Gerasimova EL, Gazizullina ER. An integrated approach to the investigation of antioxidant properties by potentiometry. Analytica Chimica Acta. 2020;1111:83–91 https://doi.org/10.1016/j.aca.2020.03.041
13. Brainina Kh, Stozhko N, Bukharinova M, Khamzina E, Vidrevich M. Potentiometric method of plant microsuspensions antioxidant activity determination. Food Chemistry. 2019;278:653–658. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.11.098
14. Tarasov AV, Bukharinova MA, Khamzina EI. Aqueous extracts antioxidant activity determination of some plants from the Ural region. Food Industry. 2018;3(2):31–38. (In Russ.). https://doi.org/10.29141/2500-1922-2018-3-2-5
15. Chugunova OV, Zavorokhina NV, Vyatkin AV. The research of antioxidant activity and its changes during storage of fruit and berry raw materials of the Sverdlovsk region. Agrarian Bulletin of the Urals. 2019;190(11):59‒65. (In Russ.). https://doi.org/10.32417/article_5dcd861e8e0053.57240026
16. Chugunova OV, Arisov AV, Tiunov VM, Vyatkin AV. Study of antioxidant indicators of cherry fruit varieties zoned in Sverdlovsk region. Chemistry of Plant Raw Materials. 2022;(3):177–185. (In Russ.). https://doi.org/10.14258/jcprm.20220310890
17. Tarasov AV, Chugunova OV, Stozhko NYu. Potentiometric sensor system based on modified thick-film electrodes for determining the antioxidant activity of beverages. Food Industry. 2020;5(3):85–96. (In Russ.). https://doi.org/10.29141/2500-1922-2020-5-3-10
18. Tarasov A, Bochkova A, Muzyukin I, Chugunova O, Stozhko N. The effect of pre-treatment of Arabica coffee beans with cold atmospheric plasma, microwave radiation, slow and fast freezing on antioxidant activity of aqueous coffee extract. Applied Sciences. 2022;12(12). https://doi.org/10.3390/app12125780
19. Chugunova OV, Arisov AV, Tiunov VM, Vyatkin AV. Terroir influence on the antioxidant activity of grape wines. Food Industry. 2022;7(3):83–94. (In Russ.). https://doi.org/10.29141/2500-1922-2022-7-3-9
20. Pastushkova EV, Tikhonov SL, Chugunova OV, Pischikov GB. Tea with herbal additions: Their antioxidant activity and its dependence on high pressure pre-treatment before extraction. Carpathian Journal of Food Science and Technology. 2019;11(3):28–38. https://doi.org/10.34302/crpjfst/2019.11.3.3
21. Заворохина Н. В., Богомазова Ю. И., Тарасов А. В. Применение обобщенной функции желательности Харрингтона для моделирования состава напитков геропротекторной направленности // Пищевая промышленность. 2018. № 8. С. 70–74. https://elibrary.ru/XVAKBN
22. Zavorokhina NV, Mysakov DS, Bochkova AG. Development of adaptogenic beverages from Arctic raw materials for the Far North residents. Food Industry. 2022;7(3):41–49. https://doi.org/10.29141/2500-1922-2022-7-3-5
23. Brainina KhZ, Tarasov AV, Kazakov YaE, Vidrevich MB. Platinum electrode regeneration and quality control method for chronopotentiometric and chronoamperometric determination of antioxidant activity of biological fluids. Journal of Electroanalytical Chemistry. 2018;808:14–20. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2017.11.065
24. Zoski CG. Handbook of electrochemistry. Elsevier Science; 2007. 935 p. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-51958-0.X5000-9
25. Walker RW, Dumke KA, Goran MI. Fructose content in popular beverages made with and without high-fructose corn syrup. Nutrition. 2014;30(7–8):928–935. https://doi.org/10.1016/j.nut.2014.04.003
26. Katoch GK, Nain N, Kaur S, Rasane P. Lactose intolerance and its dietary management: An update. Journal of the American Nutrition Association. 2022;41(4):424–434. https://doi.org/10.1080/07315724.2021.1891587
27. Luo J, Sam A, Hu B, DeBruler C, Wie X, Wang W, et al. Unraveling pH dependent cycling stability of ferricyanide/ferrocyanide in redox flow batteries. Nano Energy. 2017;42:215–221. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.10.057
28. Brainina KhZ, Tarasov AV, Khodos MYa. Determination of the oxidant activity of chlorinated water by chronoamperometry. Journal of Analytical Chemistry. 2017;72(8):911–916. https://doi.org/10.1134/S1061934817080056
29. O'Reilly JE. Oxidation-reduction potential of the ferro-ferricyanide system in buffer solutions. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics. 1973;292(3):509–515. https://doi.org/10.1016/0005-2728(73)90001-7
30. Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ. М.: Химия, 2000. 480 с.
31. Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1989. 448 с.
32. Tyree B, Webster DA. Electron-accepting properties of cytochrome o purified from Vitreoscilla. Journal of Biological Chemistry. 1978;253(21):7635–7637. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(17)34417-4
33. de Keijzer M, van Bommel MR, Hofmann-de Keijzer R, Knaller R, Oberhumer E. Indigo carmine: Understanding a problematic blue dye. Studies in Conservation. 2012;57(Sup1):S87–S95. https://doi.org/10.1179/2047058412Y.0000000058
34. Nardini M, Garaguso I. Effect of sulfites on antioxidant activity, total polyphenols, and flavonoid measurements in white wine. Foods. 2018;7(3). https://doi.org/10.3390/foods7030035