Fenolii Vegetali cu Rol Antioxidant

[NUME_REDACTAT] sintetici sau naturali se folosesc la scară largă în industria alimentară pentru a împiedica râncezirea alimentelor (untului, margarinei, laptelui praf, produselor de carne, conservelor de pește etc), în farmacie și medicină pentru condiționarea unor medicamente, în cosmetică pentru stabilizarea cremelor; cantități mari de antioxidanți sintetici se fabrică pentru a fi folosiți în industria maselor plastice și elastomerilor, în industria chimică și petrochimică sau în stabilizarea uleiurilor minerale ori sintetice utilizate în agregate industriale și motoarele auto.

În celulele vii, viața n-ar putea dăinui dacă selecția naturală n-ar fi produs o serie de antioxidanți cum sunt vitaminele C, K și E. Ipotezele privind rolul predominant al radicalilor liberi în procesele de îmbătrânire par să se confirme, iar un savant de talia chimistului american [NUME_REDACTAT] (de două ori laureat al [NUME_REDACTAT]) folosea vitamina C pentru întârzierea îmbătrânirii și prevenirea îmbolnăvirilor. Se vehiculează și posibilitatea utilizării antioxidanților ca agenți anticancerigeni (academician A.T. Balaban)[1].

Polifenolii vegetali (acizi polifenol carboxilici, flavonoide, antocianine, taninuri, amide fenolice) își pot găsi utilizare la stabilizarea unor materiale de uz electrotehnic supuse atât acțiunii distructive a oxigenului și a călduri, cât și atacului rozătoarelor; este cazul cablurilor de metrou și a altor repere. Derivații de capsaicină pot interveni simultan în inhibarea termooxidării, cât și pentru îndepărtarea rozătoarelor (prin acțiune iritantă).

1. Compuși naturali cu proprietăți antioxidante

1.1. [NUME_REDACTAT] sunt pigmenți galbeni sau portocalii, universal răspândiți în natură. Ei însoțesc clorofila verde a frunzelor și ierburilor regnului vegetal și sunt prezenți în multe flori, fructe, semințe sau rădăcini.

Se cunosc aproximativ 600 carotenoizi, dintre care cal mai răspândit este beta-carotenul, pigmentul de culoare portocalie al morcovilor ([NUME_REDACTAT]). Foarte răspândiți sunt și alfa- și gama-carotenul, criptoxantina, licopenul, zeaxantina și mai ales luteina.

În tabelul 1 s-a redat conținutul n carotenoizi totali, exprimați în miligrame (mg) beta-caroten aflate în 100 g material vegetal (mg %) al unor legume, verdețuri și fructe. Limitele conținuturilor se datorează diversității soiurilor, solului și factorilor de climă. De exemplu, prin cercetări de ameliorare genetică s-a reușit să se obțină soiuri de morcovi pentru care conținutul total de carotenoizi să crească de la 8-14 mg % la 31-37 mg %; plantele cultivate în zonele cu climă mai caldă au un conținut sporit de carotenoizi, ca și plantele cultivate pe terenuri îngrășate.

Din tabelul 1 se observă conținutul foarte mare al frunzelor de țeliună, pătrunjel, urzică, spanac, mărar, păstârnac, lobodă, varză de frunze împreună cu al cartofilor dulci, ardei grași, sfeclă roșie, morcovi, fasole verde, tomate. Dintre fructe se disting cel de măceș, cătină, caise, pepeni, portocalele, mandarinele, piersicile, coacăzele negre. Cât privește semințele cerealelor, acestea sunt sărace în carotenoizi (1,3-1,5 %) cu excepția porumbului (3-9 %). În schimb semințele plantelor leguminoase (mazăre, fasole verde, linte etc) au un conținut mai ridicat. Măcrișul, urzica, lucerna, trifoiul și ștevia conțin aproximativ 10 mg %.

Tabelul 1. Conținutul în carotenoizi al unor legume, fructe și verdețuri, exprimat în

miligrame/ 100 grame material proaspăt

a) după [NUME_REDACTAT] [2]

b1) după [NUME_REDACTAT], Ioana-L. Brad și [NUME_REDACTAT] [3]

b) după alte surse [4]

c) după I.F. Radu, [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT]

Din totalul carotenoizilor morcovii conțin 70 % beta-caroten, iar pepenii galbeni 85 % beta-caroten. El este în general răspândit în frunzele și algele verzi, fiind însoțit întotdeauna de luteină, zeaxantină și cantități mici de alfa-caroten. Licopenul se află în cantitate mare în tomate (85 % din totalul carotenoizilor), în pepenii verzi (81 %), precum și în grapefruitele roșii, piersici și măceșe. cărora le conferă culoarea roșie, ultimele având și multă rubixantină. Verdețurile și toate legumele verzi sunt bogate în luteină, alături de alți carotenoizi. Foarte multă luteină se găsește în varza de frunze, în spanac (10 mg %), ardei (7 mg %), cât și în frunzele de pătrunjel (până l 10 mg %). Alfa-carotenul și criptoxantina se găsesc de asemenea în fructele de culoare oranj sau galbenă, cum sunt portocalele, mandarinele, porumbul, dovleacul și semințele de dovleac, ardeiul roșu, dar în special în uleiul de palmier (până la 40 %). Porumbul este bogat în special în zeaxantină, iar făina de lucernă este bogată în carotenali. De obicei, vegetalele verzi conțin cu atât mai mulți carotenoizi, cu cât sunt mai intens colorate în verde închis. Și intensitatea culorii fructelor și legumelor este corelată direct proporțional cu proporția de carotenoizi.

Atacul radicalilor peroxil R-OO’ are loc la capătul lanțului de atomi de carbon, adică excentric, ca în schema următoare:

Reacția de inactivare a radicalului peroxidic de către beta-caroten

Mecanismul acțiunii antioxidante a carotenoizilor fără grupe OH diferă prin urmare de mecanismul acțiunii antioxidanților cu structură fenolică, în care inactivarea radicalilor R-OO’ se realizează pe seama grupei OH.

1.2. Vitaminele

1.2.1. Vitamina C (Acidul ascorbic)

Vitamina C este cea mai bine cunoscută și mai multifuncțională vitamină hidrosolubilă (solubilă în apă). A fost izolată pentru prima dată în 1928 de către medicul și boichimistul [NUME_REDACTAT]-Györgyi și denumită acid ascorbic, datorită capacității sale de a combate scorbutul.

Interesat inițial (1922) de reacțiile de oxidare, care determină brunificarea unor fructe (mere, banane etc) prin expunerea lor la aer, cât și de reacția inversă, de reducere, care împiedică brunificarea enzimatică, dr. [NUME_REDACTAT]-Györgyi izolează în 1928 (în laboratorul biochimistului F.G. Hopkins din Cambridge) vitamina C, din sucurile unor plante și glandele suprarenale. [NUME_REDACTAT], și anume în 1932, formula brută și structura chimică a compusului astfel obținut a fost stabilită de către chimistul englez W.M. Haworth – care a descoperit ulterior și procedeul de sinteză, denumind produsul acid ascorbic, împreună cu A. Szent-Györgyi. Au fost laureați cu premiul Nobel în 1937, pentru chimie, respectiv medicină.

În tabelul 2 s-a redat conținutul de vitamină C (acid ascorbic), exprimat în miligrame la 100 grame material vegetal proaspăt (mg %) și anume în legume și verdețuri, respectiv fructe.

Se observă că majoritatea legumelor, verdețurilor și fructelor sunt resurse bune de vitamina C. Fructele și vegealele cele mai bogate în vitamina C, cu peste 100 mg % sunt în ordine: măceșele, cătina, ardeii, vegetalele cu frunze ca pătrunjel, urzici, varza de Bruxelles, varza de frunze, mărarul și broccoli, dar și alte plante ca: nucile verzi (>100), hameiul (150), lucerna (220), urzicile (100), loboda (150), fragii de pădure (150) și acele coniferelor (100-300).

Tot bogate sunt conopida, spanacul guliile, varza, salata, cartofii și mazărea verde pe de o parte, iar pe de altă parte fructele: kiwi, căpșunile, lămâile, portocalele, coacăzele roșii și agrișele, toate cu peste 25 mg %. Dovlecelul, tomatele, ridichile, fasolea verde și ceapa verde dinte legume, iar zmeura, grapefruit-urile, gutuile au în jur de 20 mg, ceva mai mult decât afinele, murele și vișinele. Mai sărace sunt piersicile, prunele și strugurii, cireșele, merele și pepenii, cât și dovleacul, morcovii și ceapa uscată.

Variațiile uneori foarte largi al conținutului în acid ascorbic pot să apară și să se datoreze diferențelor de soi, naturii solului și diferențelor de climă, precum și perioadei de recoltare. Astfel, o climă caldă bogată în precipitații, un sol îngrășat natural și o recoltare la timp a materialelor vegetale, asigură de obicei un conținut maxim în vitamină C.

1.2.2. Vitamina E

Vitamina E cuprinde mai mulți compuși denumiți tocoferoli.

Ei se aseamănă în parte cu flavonoidele, deoarece molecula lor conține, ca și a flavonoidelor, un nucleu benzopiranic, de care se leagă însă o singură grupă hidroxil (-OH) și anume în poziția 6, dar și una sau mai multe grupe -CH3 (în cazul alfa-tocoferolului 3 grupe CH3). Mai conțin, tot spre deosebire de flavonoide, încă o grupă metil (CH3) în poziția 2 și tot acolo, un lanț lung de 16 atomi de carbon (saturat cu 33 atomi de hidrogen), denumit fitil. după numărul și poziția grupelor metil în nucleul benzenic se disting alfa, beta, gama și delta tocoferoli.

Tabelul 2. Conținutul în vitamină C (acid ascorbic) al unor plante și legume; exprimat

în miligrame/100 grame material vegetala.

a) prelucrare după [NUME_REDACTAT] [2]

b) alte surse

c) prelucrare după I.F. Radu, [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT] [4]

Vitaminele E se găsesc răspândite în plantele cu precădere în germenii semințelor de cereale dar și în frunzele verzi. Cele mai bogate resurse alimentare de vitamine E sunt uleiurile vegetale polinesaturate brute, în care vitaminele E joacă tocmai rolul de protectori față de oxigenul atmosferic. După cum se desprinde din tabelul 3, un conținut foarte mare îl are uleiul de germeni de grâu și porumb, urmat de uleiurile de orz, orez, soia, porumb și floarea soarelui. toate conțin tocoferoli. Raportul alfa- / beta- / gama- / delta-tocoferoli pentru aceste uleiuri este de 4/2/1/1 (grâu); 7/1/1/0 (orz); 1/0/6/3 (soia); 1/5/6/0,2 (porumb); 10/0/5/1 (floarea soarelui) uleiurile de germeni de grâu, orez și orz conțin și tocotrienoli, în următoarele proporții față de totalul vitaminelor E: 8 %, 79 % și respectiv 67 %.

Semințele cerealiere sunt mai sărace în vitamine E decât uleiurile vegetale (tabelul 3). Grâul conține un amestec de alfa- și beta-tocoferol + beta-tocotrienol în raportul 1/1/3, iar în germenii de grâuproporția prmelor două este 2/1; în orz raportul alfa-tocoferol / alfa-tocotrienol și beta-tocotrienol este de 1/1/1; orezul maroniu are alfa-tocoferol, alfa-tocotrienol și gama-tocotrienol (1/1/1). În boabele de porumb proporția de alfa- / gama-tocoferol plus alfa- / beta- / gama-tocotrienol este de 1/4/0,2/0,4/0,5.

Prin măcinare și convertire în special în făină albă, pierderile de vitamine E pot depăși 90 % din conținutul inițial.

Boabele păstăioaselor și nucile sunt bogate în vitamine E, conținând aproape exclusiv tocoferoli. Proporția lor este: pentru soia = 1/0,25/7/2,5; fasole (lima) = 11/0/8/0; mazăre = 1/0/7/0; linte = 0/0/4/1; nuci = 1/0/17/2; arahide = 11/0/8/0. Produsele vegetale (cuexcepția păstăioaselor) ca și produsele animaliere conțin aproape exclusiv alfa-tocoferoli (exceptând ouăle = 2/0,1/0,6/0,4).

Acțiune antioxidantă

Bazându-se pe observațiile biochimiștilor, care au evidențiat rolul de antioxidant al unor vitamine, chimiștii au extins aria cercetărilor și în domeniul polimerilor.

Astfel, din punct de vedere biologic, activitatea antioxidantă a vitaminei E – care este cunoscută ca un amestec format din patru tocoferoli asemănători din punct de vedere structural s-a dovedit a fi în principal rezultatul structurii alfa-tocoferoluli, datorită nucleului aromatic complet metilat [6]. Structura alfa-tocoferolului este de fapt, aceea a unui fenol împiedicat steric. Datorită activității antioxidante mari a acestuia, termenul de alfa-tocoferol este des întebuințat ca sinonim pentru vitamina E.

Tabelul 3. Conținutul aproximativ total, în vitamine E (tocoferoli) al unor produse vegetale și

animaliere ca atare, proaspete, raportat la 100 grame material (mg %).

Proprietățile de antioxidant ale vitaminei E sunt în general atribuite următoarelor trei caracteristici particulare ale radicalului alfa-tocoferoxil [7]:

– Nu reacționează cu oxigenul molecular;

– Reacționează lent în reacțiile de transfer de lanț;

– Dispare foarte lent în reacția bimoleculară cu el însiși.

Stabilitatea radicalului tocoferoxil poate fi explicată și prin realizarea unui sistem redox între tocoferol și tocoferilchinona stabilă [6]:

Un alt mecanism de oxidare a vitaminei E, prin care poate fi explicat caracterul său antioxidant, presupune cedarea succesivă a doi atomi de hidrogen cu formarea metiltocoferilchinonei instabile, care trece în alfa-tocoferilchinonă ca produs principal [8]:

Pe de altă parte, un alt antioxidant cunoscut în mediile biologice este vitamina C, sau acidul ascorbic. Capacitatea sa antioxidantă are la bază următoarele mecanisme:

În prezența oxigenului, acesta are un puternic caracter reducător. Prin oxidare pierde doi atomi de hidrogen trecând în acidul dehidroascorbic [9]:

În absența oxigenului s-au identificat compuși diferiți în funcșie de pH-ul soluției de acid ascorbic [10].

O serie de lucrări au dovedit că acidul ascorbic reacționează în principal pe următoarele căi [11,12]:

Capturează oxigenul în diferite forme (oxigen singlet, radicali hidroxil etc) oxidându-se la radicalul liber ascorbat;

Reduce radicalii liberi cu conținut de oxigen (RO2., HO. etc) prevenind continuarea reacților de propagare;

Acționează ca sinergist prin reducerea radicalilor antioxidanți primari (fenoxil, nitroxil).

1.3. Compuși polifenolici

1.3.1. [NUME_REDACTAT] grupul flavonoidelor principalele structuri cu proprietăți antioxidante sunt catehinele (incolore), flavonolii și falvonele (galbene), antocianii (colorați în nuanțe de roșu până la alastru), proantocianidolii (incolori).

În plante flavonoidele, prin culoare și, uneori, aromă, îndeplinesc rolul de atractanți pentru insectele care la polenizează. totodată au și un rol protector prin efectele bactericide sau fungicide pe care le dezvoltă.

În general, flavonoidele se găsesc în toate organele plantelor, chiar și în organele subterane (rădăcini, rizomi), mai bogate fiind frunzele, fructele, tulpinile și scoarțele.

Conținutul în flavonoide al produselor vegetale variază în medie între 0,5 și 3 % excepție făcând speciile de salcâm japonez ([NUME_REDACTAT]), de hrișcă (Fagopyrum aesculentum) și de citrice (Citrus sp.) care conțin între 5 și 25 % flavonoide.

catehine flavone

Flavonoidele conțin în molecula lor inelul benzenic notat cu A condensat cu un nucleu piranic (inelul C), care în afara atomilor de carbon și hidrogen mai conține un atom de oxigen. De inelul C se leagă, în poziția 2, al doilea inel benzenic (inelul B). În aceste inele, unul sau mai mulți atomi de hidrogen (nefigurați) sunt înlocuiți cu grupe hidroxil (-OH), care le conferă proprietăi de polifenoli. Pentru exemplificare se redau mai jos formulele chimice de structură ale Quercetinei și Catechinei, comparativ cu cea a compusului mamă, Flavona.

Alte câteva structuri tipice de flavonoide se prezintă mai jos:

(a) [NUME_REDACTAT] ceaiul verde, cât și ceaiul negru (Thea sinensis sin., Camellia sinensis, Theaceae) conțin cantități apreciabile de principii active antioxidante.

Astfel, ceiul verde conține polifenoli (catehine simple, dimeri – theaflavine, oligomeri procianidolici – thearubigenine, acizi cafeic și clorogenic, derivați de apigenol) care reprezintă aproximativ ⅓ din greutatea uscată a materialului vegetal și vitamină C ( e aproximativ 10 ori mai mult decât în ceaiul negru).

Ceaiul verde este bogat în catehină și galat de epigalocatehină, acesta din urmă fiind un compus cu acțiune antioxidantă pronunțată.

(b) [NUME_REDACTAT] mai mari de cvercetol se găsesc în varză (60 mg/kg), coacăze negre (80 mg/kg), pătrunjel (240 mg/kg), ceapă albă (480 mg/kg), fasole verde, mere, cireșe și broccoli.

(c) Flavone

(d) [NUME_REDACTAT] soia (Soja hispida, Fabaceae) izoflavonele de tip genisteină și daidzeină reprezintă principiile active cu proprietăți antioxidante.

1.3.2. Acizi polifenolcarboxilici

Efectele antioxidante au fost evidențiate atât pentru unii acizi polifenolcarboxilici (acizii galic, cafeic, p-cumaric), cât și pentru derivații acestora, în special pentru unele depside (structuri de tip ester care se formează între două sau mai multe molecule de acizi polifenolcarboxilici).

Acțiunea antioxidantă a acestor compuși este datorată, în principal, caracterului lor reducător.

Efecte antioxidante au fost evidențiate și pentru acidul rozmarinic prezent, mai ales, la reprezentanți ai familiei Lamiaceae.

Acidul rozmarinic, alături de alte structuri polifenolice, imprimă extractelor alcoolice de Lavandulae flos (Lavandula angustifolia L., Lamiaceae, levănțică) proprietatea de a inhiba peroxidarea lipidică.

1.3.3. Alți polifenoli vegetali

Din semințele și pielița strugurilor, după presare, s-au izolat o serie de polifenoli cu proprietăți antioxidante, printre care și resveratrolul.

Resveratrolul, un derivat de stilben este, de fapt, o fitoalexină sintetizată de vița-devie ca antimicotic pentru protecția sa față de eventuale infecții cu diverse ciuperci.

Se găsește în cantități mari în strugurii și vinul roșu.

Și alți polifenoli vegetali au dovedit proprietăți antioxidante, și anume:

curcuminele (Curcumae longae rhizoma – Curcuma longa, Zingiberaceae)

Au capacitatea de a inactiva o serie de radicali liberi ai oxigenulu printre care și radicalul anion superoxid . Acțiunea antioxidantă este datorată grupărilor hidroxil fenolice din structura lor .

amide fenolice, cum sunt cele din piperul negru (Piper nigrum, Pipereaceae) și din ardeiul iute (Capsicum annuum, Solanaceae)

Amidele fenolice din ardeiul iute sunt cunoscute sub numele de capsaicine.

Efectul antioxidant este datorat grupării hidroxil fenolice, dar și proprietății e a inhiba ciclooxigeenaza și lipoxigenaza, enzime prin a căror acțiune asupra acidului arahidonic iau naștere SRO.

În mod analog acționează piperamidele din boabele de piper:

glicozidele hidrochinonei (Uvae ursi folium – Arctostaphylos uva ursi, Ericaceae, strugurii ursului)

Proprietățile antioxidante sunt datorate grupării hidroxil fenolice.

1.3.4. [NUME_REDACTAT] sunt componente fenolice, cu structură neunitară ale plantelor, solubile în apă. Pot fi de tip hidrolizabil (pirogalolice) sau condensat (catehinice). Se prezintă mai jos câta structuri taninice.

1.4. Compuși cu sulf

Numeroase cercetări întreprinse până în prezent au evidențiat faptil că unii compuși care conțin sulf în moleculă, cum sunt acidul lipoic, izotiocianașii, alil-sulfizii (tiolii) din ceapă și usturoi au proprietăți antioxidante.

1.4.1. Acidul lipoic și acidul dihidrolipoic

Acidul lipoic a fost identificat în cereale, cartofi, ridichi; cantități mari de acid lipoic se găsesc în legumele cu frunze verzi (spanac, broccoli).

1.4.2. [NUME_REDACTAT] (senevolii) iaunaștere prin degradarea enzimatică a glucosinolaților (tioglicozide).

Glucosinolații au fost identificați mai ales la reprezentanți ai familiei Brassicaceae (Cruciferae): conopidă, broccoli, varză, varză de Bruxelles, muștar.

1.4.3. Alil-sulfizi

Ceapa (Allium cepa L., Liliaceae) conține 80-100 mg compuși sulfurați la 100 g produs vegetal proaspăt, alături de flavonozide (glicozide ale kemferolului și cvercetolului), acizi polifenolcarboxilici, oligozide, enzime.

Proprietățile antioxidante ale cepei sunt datorate unui fitocomplex din care fac parte compușii sulfurați, flavonozidele și acizii polifenolcarboxilici.

Acțiunea antioxidantă a compușilor sulfurați (tiosulfații, cepene) este datorată atât caracterului lor reducător.

Și în cazul usturoiului, răspunzător de efectele antioxidante este, de fapt, un fitocomplex din care fa parte, pe lângă compușii cu sulf, flavonozidele și vitamina C.

1.5. [NUME_REDACTAT] cele peste 30 ginsenozide izolate până în prezent din rădăcinile de Panax ginseng C. A. Meyer (Araliaceae, ginseng asiatic sau ginseng korean), proprietăți antioxidante au fost evidențiate numai pentru ginsenozidele Rg1 și Rb1.

2. Extracția antioxidanților

Extracția este operația prin care se izolează cu ajutorul solvenților unul sau mai mulți componenți ai unui amestec. Ea se poate efectua la rece sau la cald. Se pot folosi procedeele: macerare, percolare, extracție solid-lichid sau extracția cu microunde și cu ultrasunete.

2.1. Extracția la rece

Materialul vegetal uscat și mărunțit este introdus într-un vas închis etanș, la temperatura camerei. Se poate folosi orice as cu dop rodat, inclusiv o pâlnie de separare (fig. 1). Se introduce apoi un solvent și se agită riguros, durata extracției (macerației) putând fi mai scurtă sau mai îndelungată.

Fig. 1. Extracția la rece

Soluția obținută (extractul ) este filtrată și supernatantul este evaporat la sec, la presiune scăzută (fig.2) sau se distilă pe baie de apă (fig. 3) pentru a nu se altera extractul la încălzire cu flacăra.

Fig. 3. Distilarea extractului

Ca solvent se poate întebuința alcoolul metilic, alcoolul etilic, eterul etilic, apa șa.

Factorii care înfluențează extracția se prezintă mai jos:

Tipul și concentrația solventului.

Acizii fenolici vegetali se pot extrage din plante cu diferiți solvenți și prin tehnici diferite așa cum se arată în figura 4. În figura 5 se arată influența solventului asupra eficienței de extracție a fenolilor din “black cohosh”.

Fig. 4. Compararea datelor de extracție a acidului clorogenic din pătlăgea vânătă prin diferite metode de extracție. Toate probele au fost analizate prin HPLC [133].

Concentrația solventului influențează de asemenea cantitatea de substanță extrasă. Acest efect a fost evidențiat în cazul extracției flavonoidelor din zmeură folosind soluții de etanol de diferite concentrații (fig.6) [134].

(b) Natura substanței care se extrage.

Pentru extracția flavonelor [135]produsul vegetal mărunțit este refluxat cu alcool 96°, după carese îndepărtează alcoolul prin distilare în vid. Reziduul care conține clorofilă, rezine, pigmenți lipofili, se reia cu apă la fierbere, se filtrează la cald și se lasă în repaus, la gheață. După acest repaus la rece, uneori foarte îndelungat, se depun flavonele brute.

Pentru extracția antocianidolilor [135] produsul vegetal este macerat în metanol la temeratura camerei. Peste extractul obținut la macerare se adaugă un volum egal de eter etilic. Prin difuzarea eterului în alcool se depune clorura de piroxoniu, cristalizată a antociano..idului, insolubilă în eter etilic.

Antocianidolii, dimpotrivă, se dizolvă în eter tot atât de bine ca și în alcool, fiind însă greu solubilă în apă.

După altă metodă, petalele de albțstrele se macerează mai multe ore cu metanol 60 %, după care tot amestecul se încălzește 20 minute la 60-70°C. Filtratul roșu-portocaliu se concentrează sub presiune redusă până la stadiul de sirop și se spală, pe rând, cu eter și etanol, aproximativ 1:10 din volumul de extract.

Partea insolubilă se dizolvă în minimum de apă caldă, se adaugă un volum egal de etanol și se lasă 4 ore la frigider. Se îndepărtează impuritățile care se depun, iar lichidul rămas după filtrare se evaporă la vid, la 30-40°C. Masa roșie închis care rezultă după îndepărtatea solventului, se dizolvă în puțină apă rece, se adaugă un volum egal de alcool și se lasă la rece peste noapte.

Pentru cristalizare, pulberea roșie se dizolvă în metanol 50 % printr-o scurtă încălzire la 60°C, se filtrează, se concentrează la un volum foarte mic, prin distilare la vid la 30-40°C, și se lasă peste noapte la frigider. se mai repetă operația odată. Se obține antocianozida, sub formă de pulbere cristalizată în rozete, insolubile în apă și alcool rece, dar solubile la cald. La rece se dizolvă ușor în acid clorhidric diluat. Nu dă nici o colorație cu soluție diluată apoasă de clorură ferică,iar cu hidroxid de sodiu diluat, mai întâi o colorație albastru violet, care trece repede în gălbui.

Pentru izolarea protocianine, materialul vegetal proaspăt (petale de albăstrele) se imersează la rece, în acetonă, pentru deshidratare. După filtrare, materialul vegetal se usucă și se pulverizează. Se extrage în patru rânduri, cu apă rece , până la incolor. Extractul de culoare albastră, se agită cu o cantitate de 5-6 ori mai mare de alcool, selasă câteva ore în repaus la rece și se filtrează.

Pigmentul brut se dizolvă în apă rece, se filtreză și se trece peste o coloană de pulbere de celuloză. Se eluează cu apă. Efluentul albastru se amestecă cu o cantitate egală de etanol absolut și se lasă peste noapte la frigider.

Pentru purificare, pigmentul albastru se dizolvă în etanol 50 %, se filtrează, se adaugă un volum egal de alcool absolut rece și se lasă, peste noapte, la frigider. Se repetă operația.

În laborator se pot obține taninuri din produse vegetale astfel [135]: se face o extracție a materiei vegetale cu apă caldă, se filtrează extractul apos și se saturează cu sulfat de amoniu. Precipitatul format se filtrează sau se centrifughează, după care se usucă. Produsul uscat se reia cu acetonă la reflux, acetona se distilă, reziduul de la distilare se spală cu eter și se usucă din nou.

(c) Timpul și temperatura de extracție.

De regulă macerarea are loc la temperatura ambiantă, durata extracției depinzând de natura substanței, solubilitatea acesteia și de tipul solventului. Spre exemplu, în cazul flavonoidelor extrase din zmeură [134] durata extracției cu etanol urmează o curbă de tipul aceleia rezentate în figura 7. Uneori extracția se efectuează la o temperatură de 70-90°C așa cum rezultă din figurile 8 și 9.

2.2. Extracția la cald

Această operație se face cu aparatul Soxhlet (fig. 10) care se compune dintr-un balon cu gât șlif (a) în care se fixează dispozitivul Soxhlet (b) pe care se fixează tot printr-un șlif, un refrigerent ascendent cu bule (c). La partea inferioară a dispozitivului Soxhlet există un tub îngust cu rol de sifon prin care lichidul este readus în aparat.Un alt tub, mai larg, prin care trec aporii unește partea inferioară și cea superioară a dispozitivului.

Fig. 10. [NUME_REDACTAT].

Materialul vegetal care este supus extracției se introduce într-un cartuș Soxhlet (d) confecționat din hârtie de filtru. Marginea superioară a cartușului nu trebuie să depășească curbura sifonului. Balonul se încarcă circa ⅔ din volum cu solvent și se încălzește pe baia de apă. Vaporii solventului trec prin tubul lateral și se condensează în refrigerentul ascendent. Lichidul condensat se scurge picătură cu picătură peste conținutul cartușului. Când soluția astfel formată atinge partea superioară (curbura) a sifonului se scurge în balon Operația s repetă până când conținutul cartușului s-a extras total.

3. Caracterizarea fenolilor vegetali cu rol antioxidant.

3.1. Caracterizarea unor acizi fenolici.

Figurile 11 și 12 prezintă spectrele de absorbție în IR ale unor acizi fenolici [136]. Deosebirea dintre spectrele acestor compuși este evidentă. acizii cinamici prezintă benzi foarte intense în regiunea 3500 cm-1- 3201 cm-1. Astfel, la acidul cafeic (fig. 11a) aceste benzi apar între 3401 cm-1 și 3201 cm-1, în timp ce la acidul firulic (fig. 11b) apare o bandă îngustă și intensă la 3434 cm-1. În cazul acidului sinapic (fig. 11c) aceste benzi apar la 3383 cm-1 și 3311 cm-1.

Spectrele acizilor clorogenic(fig. 12a) și tanic (fig. 12b) prezintă o bandă largă și intensă în jur de 3400 cm-1 atribuită legăturii de hidrogen a formai dimere a acestor acizi. În spectrul acidului clorogenic mai apare o bandă, mai slabă, situată la 3500 cm-1 care este caracteristică grupelor OH terminale. La 1710 cm-1 apare banda grupei carbonil din cadrul grupei carboxilice.

3.2. Caracterizarea unor flavonoide.

Flavonoidele reprezintă un grup de substanțe naturale, derivați ai benzopiranului având un radical fenil, substituit în poziția 2 și constituind o parte din pigmenții colorați din flori și fructe. Pentru unele proprietăți fizico-chimice flavonoidele sunt incluse în clasa polifenolilor vegetali, însă, datorită proprietăților specifice, formează un grup aparte.

Reacții de identificare

1. Reacția cianidinei (reacția Shibata). Sub acțiunea reducătoare a hidrogenului în stare născândă, nucleul piranic al flavonoidelor, flavanonelor sau flavonolilor suferă o reducere a funcției cetonice, cu redistribuirea electronilor, în interiorul nucleului, și formarea unei stări de piriliu. Se formează, astfel, structura structura corespunzătoare antocianilor, cu apariția colorației roșii, în mediu acid.

Reacția se petrece în mediu alcoolic și reducerea se realizează cu ajutorul hidrogenului eliberat în reacția dintre magneziul sau zincul metalic și acidul clorhidric. Intensitatea colorației depinde de cantitatea de magneziu și acid clorhidric ca și de concentrația alcoolului (J. Cornilleau, 1954).

După natura substanței flavonice, colorația poate să fie, mai mult sau mai puțin, specifică:

flavone: crizol……………2 OH = galben auriu

apigenol………….3 OH = portocaliu

luteol…………….4 OH = portocaliu-roșcat

flavonoli: fustol……………4 OH = gălbui

cvercetrol………. 5 OH = roșu

miricetol…………6 OH = roșu închis

flavanone: = roșu sau violet

calcone: = nici o colorație

izoflavone: = nici o colorație

În prezența borohidrurei de potasiu, flavanonele dau o colorație albastră violet, permițând în felul acesta o mai ușoară caracterizare a lor.

2. Reacția citroborică a lui Wilson. Colorația galben verzuie fluorescentă este pozitivă în prezența flavonelor, flavonolilor și a calconelor și este negativă pentru flavanone și izoflavone.

3. Reacția oxalo-borică a lui Tauböck. Colorația galbenă, cu fluorescență verde, este caracteristică îndeosebi pentru flavonoli. Izoflavonele, flavonele și flavanonele nu dau această reacție.

4. Reacția cu SbCl5 a lui Marini-Bettolo. Reacția se efectuează în mediu anhidru, în soluție de tetraclorură de carbon, caracterizată prin colorație galbenă sau portocalie pentru calcone.

5. Colorația în mediu alcalin. Oxidrilii fenolici dau săruri (fenolați) cu ationii alcalini (NH2+, Na+, K+, Ca2+) de colorație galbenă intensă conform reacției:

În general se folosește o soluție de KOH 0,01 N.

6. Reacția cu sărurile unor metale plurivalente. Se folosesc de obicei următoarele săruri: AlCl3, SbCl3, ZrOCl2. Cationii plurivalenți formează cu flavonele complecși interni colorați în galben intens. Poziția orto (C=O și OH de la C3) este mai stabilă decât poziția peri (C=O și OH de la C5).

colorația în mediu alcalin

7. Sărurile de diazoniu dau în mediu alcalin, colorații diverse în urma cuplării celor două componente. Sunt folosite, îndeosebi, pentru revelarea flavonelor pe cromatograme (R. Neu, 1956).

8. Fluorescența în lumină Wood. Flavonele, ca atare, de exemplu pe cromatograme sau în soluție, prezintă colorații fluorescente, uneori caracteristice. Flavonozidele având oxidrilul din 3 blocat cu o oză, prezintă pe cromatograme o fluorescență brună, pe când cele ce au OH din 3 liber, o fluorescență galben aurie.

Cu cât oxidrilii grefați pe nucleul fenil-benzopiranic sunt blocați în număr mai mare (glicozidați, acetilați, metilați), cu atât fluorescența virează către o culoare albăstruie, strălucitoare.

Sărurile cu metale alcaline sau complecșii interni cu cationi polivalenți prezintă de asemenea, fluorescențe galben aurii până la galben verzui. În tabelul 4 sunt redate, sinoptic, principalele reacții de culoare pentru diferite tipuri de substanțe flavonoide.

Tabelul 4.

9. Cromatografia pe hârtie și pe strat subțire. Față de numărul mare al lucrărilor științifice, relativ la flavone și produse cu flavone, există un număr corespunzător de procedee de identificare și dozare care folosesc cromatografia pe hârtie. Dintre sistemele de solvenți mai des utilizate și care conduc la bune separări ale fracțiunilor flavonoidice, menționăm cele două sisteme ale lui Forestal, pentru glicozide și pentru agliconi, alcătuite din următoarele proporții de acid acetic glacial-acid clorhidric concentrat-apă:

R. Forestal pentru glicozide (15:3.82)

R. Forestal pentru agliconi (30:3:10)

Trebuie menționat că deși sunt sistemele de solvenți cele mai larg utilizate pentru separarea cromatografică, pe hârtie, a flavonelor, sistemele Forestal distrug, pe cromatogramă, sau produc modificări structuraleunor flavone. Hidroliza glicozidelor este cel mai frecvent artefact posibil. în orice caz, aceste sisteme nu pot fi utilizate pentru eluarea spoturilor flavonice de pe cromatograme (P. Lebreton și col., 11967). Din acest punct de vedere, sunt preferate soluțiile apoase de acid acetic 15 % pentru developarea flavonozidelor și 60 % penrtu agliconi, pentru faptul că protejează nucleul benzopiranic.

Uneori este suficientă chiar și developarea cu apă, pur și simplu.

Într-un studiu sistematic, K. Kubitzki (1968) a pus la punct un sistem de cromatografie circulară pe hârtie care are meritul de a asigura o bună separare a celor mai importanți agliconi. Un sistem de solvenți care asigură o separare rapidă a agliconilor de flavonozide (20-30 minute), tot prin cromatografie circulară pe hârtie este constituit din metanol-acid acetic-apă (4:0,25:6) ([NUME_REDACTAT], 1960).

Cromatografia pe strat subțire se efectuează, cu cele mai bune rezultate, pe strat de poliamidă sau pulbere de celuloză cristalină, folosind sistemele de solvenți care conțin metanol și metil-etil-cetonă.

Într-un studiu privind repartiția agliconilor flavonici pe stratul de poliamidă, în sistemul de solvenți metanol-acid acetic-metil-etil-cetonă (10:1:5), K. Egger (1956) a stabilit că aceștia se separă, prezentând Rf-uri crescătoare, funcție de numărul de substituenți.

Electroforeza pe hârtie a fost mai puțin utilizată, datorită acidității slabee a flavonelor și care, deci, prin acest procedeu se separă mai greu (R. Paris, 1961).

Proprietăți spectrale. Nucleul flavonic prezintă o absorbție caracteristică în UV și anume, în soluție metanolică, flavonele și flavonolii absorb, de regulă, în regiunea 240-40 nm. Se observă, ca o caracteristică, în această regiune, două picuri denumite curent Banda I (frecvent între lungimile de undă 300-380 nm) și Banda II (între 240-280 nm).

Banda I este coniderată ca fiind corespunzătoare absorbției provocată de ciclul B (radicalul cinamoil al structurii flavonoidice), pe când Banda II corespunde absorbției provocată de ciclul A (radicalul benzoil).

benzoil-cinamonil

Oxidarea în ciclul B conduce la un efect batocrom, respectiv o deplasare a absorbției în Banda I către lungimi de undă mai mari, proces aditiv cu creșterea numărului de oxidrili, așa cum se poate constata din tabelele 5 și 6.

Tabelul 5. Deplasarea absorbției UV funcție de gradul de oxidare în ciclul II

Tabelul 6. Absorbția specifică la UV a câtorva substanțe flavonice în soluție metanolică și în prezență de reactivi.

([NUME_REDACTAT] T. J. și col., [NUME_REDACTAT] Ident. of Flavonoids, [NUME_REDACTAT]., Berlin, 1970)

Se pare că un rol foarte important în stabilirea caracteristicilor spectrale în IR, îl are gruparea carbonil.

În tabelul 7 sunt redate valorile absorbției corespunzătoare grupării carbonil (în cm-1) pentru cîteva flavone și flavonoli mai importanți.

Tabelul 7. Valorile absorbției pentru gruparea carbonil.

Tabelul 8. Valorile vibrațiilor de valență specifice pentru diferite grupări atomice din structura kemferolului, cvercetolului și izoramnetolului

În tabelul 9 sunt redate valorile absorbțiilor specifice în IR corespunzătoare câtorva flavone și izoflavone mai frecvent întâlnite; pentru banda cuprinsă între 680-870 cm-1, respectiv 680-855 cm-1.

Tabelul 9. Vibrațiile de deformare în afara planului legăturii C-HK banda 680-870 cm-1

Prezența ozelor în structura glicozidelor este marcată printr-o bandă care poate să prezinte valori cuprinse între 1100-950 cm-1, pentru funcția C=O. În cazul C-glicozidelor apar două benzi de slabă intensitate la 1010 cm-1 și 1040 cm-1.

Martin și colab. [137] au studiat spectrele de absorbție în UV-Viz ale unor flavonoide cu structura arătată mai jos:

Figura 13 prezintă spectrele de absorbție în UV-Viz pentru flavonoide aparținând structurilor 1 și 2 iar figura 14 spectrele UV-Viz pentru flavonoide de tipul 1 și 3 (metanol)

Fig. 13. Spectele de absorbție în UV-Viz pentru flavonoidele 1b (R=R’=R”=H), 2a (R=R’=R”=R’”=R””=H) [137] și 2i (R”’=Ph, R=R’=R”=R’”=R’’’’=H)

Fig. 14. Spectele de absorbție în UV-Viz pentru flavonoidele 1f (R’=OH, R=R”=H )și 3K (R”=OH, R’=R’”=R’’’’=H) [137]

Figurile de mai jos prezintă spectrele de absorbție în domeniul UV-Viz ale altor flavonoide.

Fig. 15. Spectrul de absorbție în UV-Viz al quercetinei dizolvata in metanol

Fig. 16. Spectrul de absorbție în UV-Viz al kaempferolului dizolvat in metanol

Fig. 17. Spectrul de absorbție în UV-Viz al naringeninului dizolvat in metanol

Spectrele de absorbție în UV-Viz ale quercetinei și kaempferolului, după alți autori, se prezintă în figurile de mai jos.

Se arată de asemenea spectrele de absorbție în UV-Viz ale unor acizi fenolici.

Fig. 22. Spectrul de absorbție în UV-Viz al acidului p-cumaric (a) după Bruce R. D’Arcy;

după Naggar et. [NUME_REDACTAT] R. D’Arcy ”Antioxidants in [NUME_REDACTAT] Honeys” RIRDIC [NUME_REDACTAT]. 05/040, mai 2005EM. B. EL NAGGAR et. al, [NUME_REDACTAT]. Brno 74(2005) p. 347-352

Fig. 23. Spectrul de absorbție în UV-Viz al acidului ferulic (a) după Bruce R. D’Arcy;

după Naggar et. [NUME_REDACTAT]. 24. Spectrul de absorbție în UV-Viz al acidului sinapic

Fig. 25. Spectrul de absorbție în UV-Viz al acidului elagic

Fig. 26. Spectrul de absorbție în UV-Viz al acidului galic

Fig. 27. Spectrul de absorbție în UV-Viz al acidului clorogenic

Fig. 28. Spectrul de absorbție în UV-Viz al acidului cafeic

Dordevic și colab. [138] au identificat în [NUME_REDACTAT] două flavonoide și anume apigenina și luteolina cărora le-au înregistrat spectrele de absorbție în IR (fig. 29 și 30)

Fig. 29. Spectrul de absorbție în IR al apigeninei [138]

Fig. 30. Spectrul de absorbție în IR al luteolinei[138]

Pentru determinarea structurii substanțelor flavonice, deosebit de utilă este spectroscopia de rezonanță magnetică nucleară, fie protonică fie cu 13c. Mai mulți agliconi flavonici, îndeosebi izoflavone, flavone și flavonoli puternic metilați, care sunt suficient de bine solubili în deutero-cloroform, sunt supuși direct analizei spectroscopice RMN. În prezent au fost puse la punct și metode de dozare cu ajutorul RMN, pentru un număr de substanțe naturale sau medicamentoase de sinteză.

Pentru alte flavonoide, îndeosebi glicozidele, insolubilitatea lor în deutero-cloroform a creat dificultăți, în cazul analizei RMN, până la descoperirea posibilității de solubilizare, prin sililare, cu ajutorul trimetil-silil-eterului (A. C. Waiss și col., 1964; T. J. Mabry și col., 1965). În prezent mai este folosit pentru solubilizare și hexadeutero-DMSO. În cele de mai jos, redăm câteva spectrograme RMN a celor mai răspândite substanțe flavonice (fig. 26-31).

Fig. 31. Spectrul RMN al apigenolului (după T. J. Mabry și colab.)

Fig. 32. Spectrul RMN al kempferolului (după T. J. Mabry și colab.)

Fig. 33. Spectrul RMN al cvercetolului (după T. J. Mabry și colab.)

Fig. 34. Spectrul RMN al rutozidului (după T. J. Mabry și colab.)

Fig. 35. Spectrul RMN al miricetolului (după T. J. Mabry și colab.)

Fig. 36. Spectrul RMN al vitexinei (după T. J. Mabry și colab.)

Antocianii sunt pigmenți care dau culoare roșie, violetă și albastră a florilor, fructelor și tegumentelor semințelor, caracterizați ca derivați de benzopiriliu, ca urmare a formării cationului piroxoniu. Acesta are o bazicitate marcată, dând săruri frumos cristalizate cu acizii tari și colorate în roșu strălucitor.

În tabelul 10 sunt indicați antocianidolii frecvent întâlniți în natură.

Tabelul 10.

Reacții de identificare. Antocianii sunt identificați, în primul rând prin însăși colorația lor naturală. Soluțiile apoase în mediu acid au întotdeauna o colorație roșie. Prin alcalinizare treptată colorația se schimbă trecând, mai întâi, prin stadiul de leucobază incoloră. Aceasta este structura leucoantocianilor. Culoarea apoi virează către violet și albastru ca urmare a formării structurii chinonice și a unui sistem de duble legături conjugate (R. K. Alliev, I. A. Damirov, N. A. Islamova, 1964).

Deoarece și flobafenele, antrachinonele, sau alți pigmenți vegetali pot avea culoarea roșie, există reacții care certifică prezența antocianilor.

O mică cantitate de antocian se extrage cu alcool amilic și se adaugă acetat de sodiu; după observarea culorii se adaugă o picătură de clorură ferică și se agită ușor eprubeta.

O altă probă de soluție de antocian (3-4 mg % concentrație) se agită bine pentru înglobarea aerului și imediat se adaugă 1/2 din volum de hidroxid de sodiu 10 %. Urmează imediat adăugarea de acid clorhidric concentrat și alcool amilic. Se notează schimbarea culorii în acest test de ”oxidare”.

Ca urmare a aplicării acestor teste, la diferite extracte antocianice se poate observa:

Pelargonidina: roșu violet la alcool amilic-acetat de sodiu; nu se schimbă la FCl3; nu este distrusă la testul de oxidare.

Peonidina: diferă puțin de pelargonidină.

Cianidina: colorație violet roșcat cu acetat de sodiu și alcool amilic; albastru strălucitor la FCl3; stabilă la testul de oxidare.

Malvidina: violet albăstrui în AcONa-alcool amilic, dar nu se schimbă la FCl3; nu se schimbă la testul de oxidare.

Petunidina: violet albăstrui în AcONa-alcool amilic și albastru curat după FCl3; este distrusă la testul de oxidare.

Delfinidina: albastru în alcool amilic-AcONa; distrusă la testul de oxidare.

Cât privește antocianidozele acestea se comportă astfel:

Pelargonidin-3,5-dimonozida: colorație violet la adăugare de soluție de carbonat de sodiu, care trece în albastru verzui la adăugare de acetonă. La tratare cu 1/4 volum acid clorhidric concentrat și fierbere 1 minut, prin extracție cu alcool amilic furnizează o fluorescență verde.

pelargonidin-3-glucozida virează roșu violet la tratare cu carbonat de sodiu.

Peonidin-3,5-diglicozidele colorație albastră la carbonat de sodiu, pe când peonidin-3-glucozida dă colorație violet.

Cianidin-3-glucozidaâ. albastru cu carbonat, instabil în prezența hidroxilului de sodiu, pe când crizantemina dă albastru violet la carbonat care trece în albastru la hidroxid de sodiu.

Malvidin-3,5-diglicozidele albastru verzui cu carbonat de sodiu, iar malvidin-3-glucozida (enina) albastru violet care nu se schimbă la hidroxid (G.M. Robinson și R. Robinson,1931).

Cea mai eficientă metodă de identificare pentru antociani este cromatografia pe hârtie su pe strat subțire. Cromatografia pe hârtie este mai rezolutivă, îndeosebi în sistemul de solvenți al luiPatridge, uscarea cromatogramei și redeveloparea cu acid acetic glacial 60 ¤. Alți solvenți folosiți pentru migrare sunt:

apă-HCl 10 N (97:3)

acid acetic 60 %

n-butanol-acid acetic-apă (4:1:5) (partridge)

apă-acid acetic-HCl 10 N (82:15:3) (Forestal I)

n-butanol-HCl 10 N-apă (70-20-5)

acid acetic-apă-HCl 10 N (30:10:3) (Forestal II)

acid formic-HCl 10 N-apă (5:2:3)

O bună separare se obține prin cromatografie bidimensională pe strat subțire de celuloză cu solvenții 1) Partridge și 2) soluție 6% de acid acetic. Revelarea se efectuează cu soluție alcoolică 5% de acid p-toluen-sulfonic (J. Masquelier și col., 1972).

Deoarece sunt colorați, antocianii dau spectre în vizibil, dar mai caracteristice pentru identificare și stabilirea structurii sunt cele în infraroșu:

Pelargonidina: 1693, 1595, 1572, 1518, 1437, 1405, 1006, 930, 847, 839, 817, 735, 682 cm-1

Cianidina: 1630, 1605, 1572, 1511, 1440, 1402, 1020, 930, 875, 845, 830, 735, 713, 680 cm-1

Peonidina: 1630, 1577, 1490, 1460, 1030, 1015, 930, 875, 845, 830, 735, 713, 680 cm-1

Delfinidina: 1630, 1585, 1573, 1510, 1442, 1036, 926, 860, 848, 816, 782, 720, 712 cm-1

Petunidina: 1630, 1585, 1575, 1500, 1450, 1445, 1090, 1080, 1042, 958, 893, 858, 845, 830, 785, 715 cm-1

Malvidina: 1628, 1580, 1565, 1525, 1485, 1459, 1450, 1395, 1110, 1045, 935, 885, 855, 845, 820, 790, 740, 715 cm-1

În ce privesc antocianozidele, ele posedă spectre de absorbție în IR în benzi de vibrații de valență mult mai restrânse decât antocianidolii. Astfel:

Cianidol-3-glucozida: 1630, 1580, 1565, 1515,1480, 1440, 1280, 1240, 1200, 1160, 1128, 1080, 1048, 1015 cm-1

Cianidol-3,5-diglucozida: 1625, 1606, 1570, 1430, 1274, 1195, 1128, 1100, 1065, 995 cm-1

Cianidin-3-soforozid-5-glucozida: 1280, 1236, 1195, 1068, 1015, cm-1 (K. Hayashi, 1972).

Determinarea cantitativă: datorită caracterelor lor se cunosc metode colorimetrice, spectrofotometrice și densiometrice, pentru dozarea antocianilor.

3.4. Caracterizarea unor taninuri.

Taninurile sunt substanțe de natură vegetală, care nu conțin azot în molecula lor și aparțin clasei polifenolilor (din seria acizilor polifenolcarboxilici, sau din sedia fenil-benzopiranului), sunt în general produși amorfi, solubili în apă, dau colorații intense cu sărurile ferice și se folosesc pentru proprietățile lor de a forma compuși impermeabili și imputrescibili, cu proteinele.

Reacții generale:

toate taninurile precipită cu o soluție apoasă ce conține 1 ¤ gelatină și 10% clorură de sodiu;

toate taninurile precipită cu soluții apoase de acetat de plumb, acetat bazic de zinc, acetat de cupru, clorură stanoasă;

cu soluțiile de clorură ferică sau alaun feric, taninurile galice dau colorații și, în funcție de concenrtație și precipitate albastre negre, iar catehinele verde închis. Dacă soluția de reactiv conține în jur de 50 % alcool, reacția este și mai evidentă, iar colorațiile sunt mai nete;

cu reactivul Braemer (aceto-tungstat de sodiu), se produc precipitate galbene, de către toate taninurile. Această reacție este utilizată și pentru localizarea lor în țesuturile vegetale.

Reacții speciale. Pentru taninurile galice:

soluțiile apoase de taninuri galice produc precipitate de culoare galbenă cu sulfura de amoniu;

reactivul Jamet, care este o soluție de cromat de potasiu în bisulfit de sodiu produce, în prezența taninurilor galice, o colorație roșie;

o așchie de lemn de brad, muiată în taninuri galice și supusă la vapori de acid clorhidric concentrat, se colorează în roșu.

Pentru taninurile catehice:

cu apa de brom, acidulată cu acid acetic, toate taninurile catehice dau precipitate galbene;

cu soluția sulfurică de vanilină, catehinele se colorează în roșu;

cu soluția sulfurică de p-dimetilamino-benzaldehidă, taninurile catehice dau colorații roșii violacee.

Reacții de diferențiere. [NUME_REDACTAT]: o soluție ce conțin aproximativ 0,4 % taninuri, se fierbe, la reflux, cu o soluție clorhidrică de formaldehidă. În prezența taninurilor catehice, după o jumătate de oră de refluxare, se depune un precipitat colorat în roșu viu. Se filtrează precipitatul, filtratul se neutralizează cu acetat de sodiu cristalizat și se tratează cu câteva picături de soluție de clorură sau alaun feric. Dacă sunt prezente și taninurile galice, apare o colorație violet albastră, intensă.

Acum este tot mai frecvent utilizată cromatografia pe hârtie sau pe strat subțire de poliamidă, în scopul separării și identificării diferitelor fracțiuni tanice.

Acidul galic se identifică prin tratare cu o soluție de cianură de potasiu, când apare o colorație roz, care se decolorează în timp. La agitarea soluției, colorația dispare.

Pentru acidul elagic, se prepară o soluție acetonică ce se tratează, apoi, cu câteva cristale de nitril de sodiu. La adăugarea câtorva picături de acid acetic, se produce, în timp, sau la agitare, repede, o colorație roșie violetă.

4. Rezultate experimentale.

Natura vie, foarte generoasă, oferă multe posibilități de obținere a unor compuși chimici de tip fenolic, cu proprietăți antioxidante. Este cazul acizilor mono- sau polifenol-carboxilici (acizii p-cumaric, ferulic, sinapic, cafeic, clorogenic, rozmarinic ș.a.) sau al flavonoidelor. Acești compuși fenolici au rolul de captori de radicali liberi, inclusiv de radicali peroxidici (RO.2), oprind astfel degradarea.

Flavonoidele sunt substanțe solide, cristalizate, colorate. Culoarea galbenă se datorează grupărilor cromofore -C=C-C=. Intensitatea culorii este influențată de prezența grupărilor -OH în pozițiile 3, 3’ și 4’. Proprietățile chimice ale flavonoidelor se datorează particularităților lor structurale, specifice nucleului piranic, grupării cetonice de la C4, precum și grupărilor hidroxi fenolice.

4.1. Tehnica experimentală.

4.1.1. Materialul vegetal și modalitatea de extracție.

Principalele specii de plante din care s-au obținut extracte sunt prezentate în tabelul 11, în care s-au menționat componentele cu rol antioxidant. Extractele s-au obținut prin macerare în etanol (1 parte plantă/10 părți solvent) timp de 5 zile la temperatura ambiantă. După filtrare, soluția obținută s-a evaporat la sec folosind instalația prezentată în figura 37.

Tabelul 11. Plante folosite la extracție

Fig 37. Instalație de obținere a extractelor totale din produse vegetale cu conținut de polifenoli și flavonoide.

Substratul de oxidare folosit a fost parafina. Acesta a fost aditivat cu 0,25% în greutate extract. Componentele s-au amestecat umectându-se cu tricloretilenă. După evaporare, probele s-au folosit pentru măsurarea chemiluminescenței în regim izoterm (162°C) în prezență de aer. Pentru compararea efectului antioxidant s-a folosit ca etalon compusul fenolic TOPANOL-OC (2,6-di-t-butil-4-metil-fenol).

4.1.2. Tehnici de investigare și aparatură.

Spectroscopia în infraroșu (aparat FT-IR JASCO 4000) (fig. 38) în domeniul 4000-400cm-1.

Fig 38. Spectrofotometru FTIR (JASCO 4000)

Spectroscopia în UV-VIZ (aparat JASCO V570) (fig. 39)

Fig 39. Spectrofotometru UV-VIZ (JASCO V570)

Chemiluminescență (Chemiluminograf OL-94) (fig. 40)

Fig 40. Aparat de chemiluminescență

Fig 41. Schema bloc a aparatelor destinate detecției și înregistrării chemiluminescenței materialelor polimerice: 1-cutie optic etanșă; 2-cuptor; 3-element de încălzire; 4-termocuplu; 5-unitate pentru controlul și reglarea temperaturii; 6-proba; 7-lentile optice; 8-obturator; 9-tub fotomultiplicator; 10-sursa de înaltă tensiune; 11-amplificator; 12-convertor analog-numeric; 13-interfașă; 14-afișaj date numerice; 15-computer; 16-imprimantă; 17-afișare date numerice; 18-admisie gaze; 19-debitmetru de gaze; 20-ieșire gaze;

4.2. Rezultate și interpretare.

4.2.1. Măsurători de chemiluminescență.

Tabelul 12 prezintă parametrii cinetici ai emisiei de chemiluminescență în regim izoterm (163°C) a parafinei aditivată cu extractele unor plante din familia Apiaceae. Figura 42 arată curbele de CL ale probelor menționate prin a căror prelucrare au rezultat datele din tabelul 12.

Se observă o creștere considerabilă a parametrilor temporali (ti, t1/2 și tmax) prin aditivarea parafinei cu extractele menționate precum și valori mai scăzute a vitezei de oxidare. Acestea sunt dovezi clare a efectului antioxidant al extractelor analizate. Trebuie subliniat efectul antioxidant remarcabil evidențiat la [NUME_REDACTAT] (Pătrunjel) prin valoarea mare a perioadei de inducție (214 min). Acest parametru este superior celui înregistrat în cazul compusului fenolic împiedicat steric TOPANOL-OC recomandat ca etalon în multe lucrări (fig. 43 și tab 13).

Tabelul 12. Parametrii cinetici de oxidare (163°C, aer) ai parafinei aditivată (0,25%) cu extract de plante din familia Apiaceae. Date de CL.

Fig 42. Curbele de CL (163°C, aer) ale parafinei aditivată cu extracte de plante din familia Apiaceae.

Fig. 43 Curbele de CL (163°C, aer) ale parafinei nestabilizată și stabilizată (0,25%) cu TOPANOL-OC (2,6-di-t-butil-4-metil-fenol)

Tab. 13. Parametrii cinetici de oxidare (163°C, aer) ai parafinei aditivată (0,25%) cu TOPANOL-OC

Activitatea relativă a extractului de pătrunjel față de etalonul menționat este de 1,73.

Această activitate antioxidantă remarcabilă a extractului de [NUME_REDACTAT] (Pătrunjel) se poate datora mai multor compuși care au rol antioxidant cum ar fi vitaminele A și C, precum și acidul folic a cărui structură se arată mai jos.

Acid folic

(acid pteroilmonoglutamic sau acid N-[4-2-amino-4-hidroxi-6-pteridil-metilaminobenzoil]-glutamic)

Flavonoidele quercetin, kamferol, miricetin, izorhamnetin, apigenin și luteolin contribuie substanțial la efectul antioxidant al extractului. Primele patru flavonoide se găsesc în această plantă în concentrație de sub 5 mg/100g, în timp ce ultimele două sunt într-o concentrație mai mare: 50 mg/100g.

În cazul flavonoidelor menționate, activitatea antioxidantă este dată de grupele -OH:

În cazul acidului folic, activitatea antioxidantă se poate manifesta atât prin gruparea -OH cât și prin gruparea aminică secundară.

Structura spațială a acidului folic

Are molecula constituită dintr-un nucleu pteridinic, un rest de acid p-aminobenzoic și un rest de acid (S)-glutamic (acid (S)-aminopentadioic). Se mai numește Vitamina M și foldină. Are cristale aciculare galben-portocalii [23]. poate fotoliza așa cum se arată în schema de mai jos:

O plantă din familia Apiaceae care a dat un extract cu efect antioxidant semnificativ a fost [NUME_REDACTAT] (mărar). Acest extract a condus în parafină la o perioadă de inducție de 120 min la 163°C. Aceasta se explică prin conținutul ridicat de flavonoide (quercetin, kemferol, miricetin și izorhamnetin), de 50 mg/100g.

Figura 44 prezintă curbele de chemiluminescență (163°C, aer) ale parafinei aditivată (0,25%) cu extracte din plante aparținând familiei Lamiaceae, cu excepția Oțetarului (fam. Anacardiaceae).

Fig. 44. Curbele de CL (163°C, aer) ale parafinei aditivată cu extracte de plante majoritar din familia Lamiaceae.

Prelucrarea curbelor de CL din această figură a condus la parametrii cinetici înscriși în tabelul 14.

Tabelul 14. Parametrii cinetici de oxidare (163°C, aer) ai parafinei aditivată (0,25%) cu extracte de plante din familia Lamiaceae.

Așa cum rezultă din acest tabel, [NUME_REDACTAT] (Salvie), [NUME_REDACTAT] (Rozmarin) și [NUME_REDACTAT] (Oțetar) sunt plantele a căror extracte au condus la timpii de inducție a oxidării parafinei cei mai mari și la vitezele de oxidare cele mai scăzute. Aceasta atestă caracterul antioxidant al acestor extracte, dintre care, cel mai puternic îl manifestă extractul de [NUME_REDACTAT]. Astfel, față de etalonul TOPANOL-OC, extractele prezintă o activitate relativă de 1,982 ([NUME_REDACTAT]), 1,270 ([NUME_REDACTAT]), 1,090 ([NUME_REDACTAT]), 0,432 ([NUME_REDACTAT]) și 0,153 ([NUME_REDACTAT]). În același timp, aceste extracte conduc la valori subunitare pentru viteza relativă de oxidare demonstrând prin aceasta păstrarea unei anumite activități antioxidante chiar după încetarea perioadei de inducție și începerea oxidării. Astfel, viteza relativă de oxidare are valorile 0,118 ([NUME_REDACTAT]), 0,289 ([NUME_REDACTAT]), 0,472 ([NUME_REDACTAT]), 0,803 ([NUME_REDACTAT]) și 0,485 ([NUME_REDACTAT]).

Comportamentul remarcabil al activității antioxidante a acestor extracte se explică prin existența unor polifenoli naturali foarte eficienți în capturarea radicalilor liberi. Astfel, acizii cafeic, clorogenic, p-cumaric, ferulic, rosmarinic și salvianolic, constituenți ai [NUME_REDACTAT] sunt antioxidanți întrerupători de lanț eficienți.

Acești compuși se găsesc de asemenea în extractul de [NUME_REDACTAT]. [NUME_REDACTAT] și colab. conținutul de acid carnosic din frunzele uscate de [NUME_REDACTAT] este de 0,35% în timp ce după Richheimer** și colab. concentrația de acid carnosic este de 1,7%-3,9% iar cea de carnosol este de 0,2%-0,4%.

Acidul carnosic are un efect de protecție în cascadă (fig. 45). El donează un hidrogen radicalului liber formând carnosol care este de asemenea un antioxidant și care, prin același mecanism, trece în rosmanol care este și el un antioxidant. Prin urmare, acidul carnosic are mai multe cicluri de antioxidant. Totuși, carnosolul și rosmanolul au doar 45% din eficiența acidului carnosic. Rosmanolul continuă capturarea radicalilor liberi formându-se gladosol care are de asemenea rol de antioxidant.

Fig. 45. Mecanismul de protecție antioxidativă în cascadă a acidului carnosic.

Studii efectuate asupra extractelor apoase de [NUME_REDACTAT]*** au condus la identificarea mai multor depside și acizi fenolici așa cum se arată mai jos. Depsidele sunt combinațiile rezultate din două sau mai multe molecule de acizi fenolici unite între ele prin legături esterice. Structural, acești compuși pot avea rol antioxidant.

Fig. 46. Depside și acizi polifenolici identificați în [NUME_REDACTAT]

Plantele din tabelul 15 ale căror extracte s-au analizat din punct de vedere a capacității antioxidative (fig 46), aparțin unor familii diferite.

Tabelul 15. Parametrii cinetici de oxidare (163°C,aer) ai parafinei aditivată (0,25%) cu extracte de plante aparținând unor familii diferite.

Fig. 46. Curbele de CL (163°C, aer) ale parafinei aditivată cu extracte de plante din famili diferite

După valorile cele mai mari ale perioadei de inducție și după valorile mici ale vitezelor de oxidare, extractele plantelor din familia Lamiaceae([NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT]) conduc la rezultatele cele mai bune. Ele sunt urmate în sens descrescător de familiile Lauraceae ([NUME_REDACTAT]), Mirtaceae ([NUME_REDACTAT]) și Apiaceae ([NUME_REDACTAT]).

Activitatea relativă cea mai mare față de etalonul TOPANOL-OC o prezintă extractul de [NUME_REDACTAT], Cimbrișor (0,703). Celelalte extracte au activități relative cuprinse în limitele 0,405-0,099. Toate extractele prezintă viteze relative de oxidare scăzute, situate în intervalul 0,277-0,822. Rezultă că extractele plantelor aparținând familiei Lamiaceae sunt cele mai eficace din seria analizată sub aspectul activității antioxidante.

Mai mulți autoria,b,c,d, au identificat în cazul extractelor alcoolice de [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT] o serie de compuși cum sunt:

Flavone: xantomicrol, cirsimaritin, cirsilineol, 5,4’-difidroxi-7,4’-dimetoxi flavonă, cuencvanin, timonin, apigenin-7-rutinosid, vicenin-2, luteolin-7-glucozid;

Flavonoli: quercetină;

Flavanone: eriodictol, eriocitrin, hesperidin.

Acești compuși cu structuri fenolice au un efect antioxidant remarcabil. Structura chimică a acestora se arată mai jos:

Acitvitatea antioxidantă modestă a extractului de [NUME_REDACTAT] (Chimion)se datorează prezenței unor compuși fenolici cu structură cumarinică (umbeliferona, scopoletina, herniarina) cu un număr mai mic de grupări hidroxi. Aceste grupări se găsesc la nucleul vecin inelului pironic (lactamic):

Figura 47 Prezintă curbele de chemiluminescență (163°C, aer) ale parafinei aditivată (0,25%) cu extracte de plante aparținând familiilor Lamiaceae ([NUME_REDACTAT]; Măghiran) și Asteraceae ([NUME_REDACTAT]; Armurariu și [NUME_REDACTAT]; Mușețel).

Fig. 47. Curbele de CL (163°C, aer) ale parafinei aditivată (0,25%) cu extracte de plante din familiile Asteraceaee și [NUME_REDACTAT] curbelor de CL din această figură a condus la parametri cinetici prezentați în tabelul 16.

Tabelul 16. Parametrii cinetici de oxidare (163°C, aer) ai parafinei aditivată (0,25%) cu extracte de plante din familiile Asteraceae și [NUME_REDACTAT] de [NUME_REDACTAT] (măghiran) conține următorii compuși cu rol antioxidant: acizii rosmarinic, cafeic, clorogenic, precum și vitaminele A și C. Conține de asemenea flavonoidele indicate în tabelul 17.

Tabelul 17. Conținutul de acizi polifenol-carboxilici și flavonoide din extractele de [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT]

Extractul de [NUME_REDACTAT] (Armurariu) conține compuși care rezultă din condensarea taxifolinei cu alcoolul coniferilic:

Amestecul acestor compuși poartă denumirea de silimarină, deși inițial s-a crezut că silimarina este o substanță unitară.

S-a demonstrat că silimarina este un amestec de silibină (cu structură dioxanică), silidianină (cu structură lactonică) și silicristină (cu structură dihidrobenzofuranică):

Raportul molar al celor trei componenți este:

SILIBINĂ : SILIDIANINĂ : SILICRISTINĂ = 3:1:1

Structurile flavonoidice sunt reprezantatede quercetol, taxifolină, eriodictiol, crisoeriol, camferol, apigenol.

Extratul de [NUME_REDACTAT] (Mușețel) conține următoarele substanțe cu rol antioxidant: acizii clorogenic și salicilic, vitamina C, flavonoidele luteolina și rutinul precum și taninul.

Toți acești compuși conțin grupe hidroxil fenolice. Spre exemplu luteolina (C15H10O6; M = 286,2 g/mol) sau 3’,4’, 5,7-tetrahidroxiflavona este un antioxidant puternic (captor de radicali):

Același rol îl joacă și rutinul (C27H30O16; M = 610,52 g/mol) sau 2-(3,4-dihidrolifenil)-4,5-dihidroxi-3-[3,4,5-trihidroxi-6-[3,4,5-trixidroxi-6-metil-oxan-2-il)oximetil]oxan-2-il]oxi-cromen-7-onă:

Figura 48 arată curbele de CL (163°c,aer) ale parafinei aditivată (0,25%) cu extract de [NUME_REDACTAT] (Ardei), respectiv cu compusul activ, capsaicină. Tabelul 18 prezintă parametrii cinetici ai oxidării parafinei aditivată cu compușii menționați mai sus.

Fig. 48. Curbele de CL (163°c, aer) ale parafinei aditivată (0,25%) cu extract de [NUME_REDACTAT] (ardei), respectiv cu capsaicină

Tabelul 18. Parametrii de oxidare (163°, aer) ai parafinei aditivată (0,25%) cu [NUME_REDACTAT] și Capsaicină.

Din analiza acestor date rezultă cu claritate pe de o parte efectul antioxidant al extractului de [NUME_REDACTAT] (Ardei) iar pe de altă parte rolul capsaicinei în efectul antioxidant al acestui extract.

Termenul capsaicină descrie o serie de compuși înrudiți numiți capsaicinoide.

Astfel, compușii principali din extractul cristalin sunt capsaicina (69%) și dihidrocapsaicina(22%) iar cei în cantitate mai mică sunt nordihidrocpsaicina (7%), homocapsaicina (1%) și homodihidrocapsaicina (1%).

Acești compuși diferă prin lungimea lanțului hidrocarbonat și prin gradul de nesaturare.

Capsaicina (8-metil-N-vanilil-6-nonenamidă) este un compus iritant care produce senzația de arsură în gură (componentul activ din ardeiul iute).

Capsaicina pură este un compus lipofilic, fără culoare, fără miros, cristalin până la aspectul de ceară.

Henderson și colab [139] au analizat activitatea anioxidantă a capsaicinei comparativ cu BHT (hidroxitoluen butilat) și cu melatonina. Structura compușilor antioxidanți luați pentru comparație se arată mai jos:

Studiul a indicat următoarea ordine descrescătoare a activității antioxidante:

BHT > capsaicină > melatonină

Totodată studiul a arătat că gruparea amidică existentă în structura moleculei de capsaicină nu joacă un rol antioxidativ major, acesta datorându-se doar grupării fenolice și faptului că capsaicina acționează printr-o structură de dimer:

Figura 49 prezintă curbele de chemiluminescență (163°C, aer) ale parafinei aditivată (0,25%) cu extracte de plante aparținând unor familii diferite. Parametrii cinetici ai oxidării parafinei aditivată cu extractele arătate în figura de mai sus, sunt prezentați în tabelul 19.

Fig. 49. Curbele de CL (163°C, aer) ale parafinei aditivată (0,25%) cu extracte ale unor plante aparținând unor familii diferite

Tabelul 19 Parametrii cinetici de oxidare (163°C,aer) ai parafinei aditivată (0,25%) cu extracte de plante aparținând unor familii diferite

Din analiza acestor date rezultă că din acest grup de plante, extractul de [NUME_REDACTAT] (Ceai verde) prezintă activitatea antioxidantă cea mai mare (Ar = 1,027 și Vr = 0,116). El este urmat de [NUME_REDACTAT] (Ar = 0,721 și Vr = 0,394), [NUME_REDACTAT] (Ar = 0,360 și Vr = 0,395), [NUME_REDACTAT] (Ar = 0,342 și Vr = 0,290) și [NUME_REDACTAT] (Ar = 0,081 și Vr = 0,467).

Principalii compuși cu rol antioxidant în extractul de [NUME_REDACTAT] îi constituie polifenolii (catehine și flavonoide). Catehinele includ galocatehina, epicatehina, epigalocatehina, epicatehin-galatul și epigaloatehin-galatul.

Un sfert din masa frunzelor uscate îl constituie catehinele iar dintre acestea, 60% reprezintă epigalocatehin-galatul. Epigalocatehin-galatul are activitatea antioxidantă cea mai mare. Ea este de 100 de ori mai mare decât acea a vitaminei C și de 25 de ori mai mare decât a vitaminei E. Activitatea antioxidantă a acestor compuși scade în sensul: EGCG > EGC > ECG > EC.

Flavonoidele includ quercetina și Kempferolul. Compușii teofilina, teobromina, xantina, hipoxantina și adenina pot avea de asemenea rol antioxidant.

În cazul [NUME_REDACTAT] flavonoidele sunt reprezentate de flavonoide dimere (biflavonoide), proantocianidine (procianidol, prodelfinidol) și flavonoide monomere.

Dintre flavonoidele dimere fac parte gingketina, bilobetina, izogingketina, sciadopitizina, iar flavonoidele monomere se prezintă sub formă de catehine libere: catechina, epicatechina, galocatechina, galoepicatechina sau sub formă de glicozide ale camferolului, cvercetolului, izoramnetolului, luteolinei. Ele sunt O-glucozide, O-ramnozide și O-rutinozide în C3 ale camferolului și cvercetolului sau esteri p-cumarici ai glucoramnozidei cvercetolului, camferolului, luteolinei.

*

* *

Materialul vegetal a condus la extracte a căror activitate antioxidantă în parafina supusă oxidării la 163°C, în prezența aerului, determină perioade de inducție a căror mărime se dispune astfel: 17,4% sub 50 min, 39,1% întte50 și 100 min, 34,8% între 100 și 200 min și 8,7% peste 200 min.

Obținerea unor perioade de inducție de peste 200 min la 163°C ([NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT]) reprezintă o performanță deosebită pentru un material rezultat prin extracție. Pe de altă parte, metoda de CL se dovedește a fi deosebit de utilă atât în evaluarea activității antioxidante cât și în stabilirea parametrilor cinetici de oxidare a unui substrat. Tabelul 20 face o comparație între mărimea perioadei de inducție din datele de CL și conținutul totale de fenoli la oxidarea parafinei (163°C, aer) în prezența(0,25%) unor extracte

Tabelul 20. Comparația conținutului total de fenoli cu perioada de inducție din date de CL

* Exprimat sub forma: acid galic/g de aprobă uscată

Figura 51 arată creșterea perioadei de inducție (163°C, aer) a parafinei aditivată cu extract de [NUME_REDACTAT] (Oregano) cu creșterea concentrației de extract în probă. Din analiza acestor date rezultă existența unei dependențe lineare ti vs. concentrație de extract așa cum se observă din figura 50 Aceste date reconfirmă caracterul antioxidant al extractului datorat conținutului de compuși cu structură fenolică.

Fig. 50. Curbele de CL (163°C, aer) ale parafinei aditivată cu extract de [NUME_REDACTAT] (Oregano) la concentrația de 0,25% și 1%

Fig. 51. Dependența perioadei de inducție la 163°C a parafinei de concentrația de extract ([NUME_REDACTAT])

Rolul antioxidant al unui compus se poate constata și prin creșterea energiei de activare la proba aditivată comparativ cu proba neaditivată.

Figurile 52 și 53 prezintă curbele de CL ale probelor de parafină neaditivată, la 178°C, 163°C și 156°C, respectiv ale unor probe de parafină aditivate (0,25%) cu extract de [NUME_REDACTAT] (busuioc).

Figurile 54 și 55 prezintă dependența liniară ln tmax vs 1/T din care s-a obținuto energie de activare a termooxidării de 64,4 KJ/mol pentru proba de parafină neaditivată, respectiv de 75,3 KJ/mol pentru proba aditivată (0,25%) cu extract de [NUME_REDACTAT] (busuioc).

4.2.2. Spectre de absorbție în IR.

Analiza în domeniul IR (4000-400 cm-1) a extractelor obținute s-a făcut în stare solidă prin ATR. Spectrul acestora s-a comparat cu cel al unor flavonoide (quercetina, apigenina, kempferol, naringenol, catehină și epigalocatehină) și acizii fenolici (acidul cafeic, acidul ferulic, acidul clorogenic și acidul rosmarinic).

Etaloanele prezintă benzile caracteristice arătate în tabelul 21.

Tabelul 21.

Flavonoidele au în spectrul IR un număr însemnat de benzi, cele mai importante fiind atribuite după cum urmează*:

3500 – 3330 cm-1 OH asociat

1660 – 1520 cm-1 C=O + substituție aromatică diferită

1500 – 1300 cm-1 C=C + CHOH

1300 – 1100 cm-1 C-O (eter aromatic) + Ar-OH

1100 – 1000 cm-1 CH2-O- + C-C

1000 – 700 cm-1 substituție aromatică diferită

Acizii fenolici au în spectrul IR următoarele benzi mai importante:

3450 – 3400 cm -1 OH

3060 – 3000 cm-1 C=C (aromatic și alifatic)

1700 – 1620 cm-1 C=O (din structura acidă)

1465 – 1440 cm-1 C = C-OH + dCH2 (din metoxi-acid ferulic)

1285 – 1200 cm-1 OH (din structuri aromatice)

1160 – 1110 cm-1 – C-O-C

1070 – 1030 cm-1 C-O-

1000 – 680 cm -1 substituție aromatică și C=C (din catena laterală)

Figurile 56-60 prezintă spectrele de IR ale unor extracte care au format obiectul prezentei lucrări.

Fig 56. Spectrul IR (ATR) al extractului de [NUME_REDACTAT] (Pătrunjel) (probă solidă)

Fig 57. Spectrul IR (ATR) al extractului de [NUME_REDACTAT] (Busuioc) (probă solidă)

Fig 58. Spectrul IR (ATR) al extractului de [NUME_REDACTAT] (Mărar) (probă solidă)

Fig 59. Spectrul IR (ATR) al extractului de [NUME_REDACTAT] (Cimbru) (probă solidă)

Fig 60. Spectrul IR (ATR) al extractului de [NUME_REDACTAT] ([NUME_REDACTAT]) (probă solidă)

Se observă că spectrele IR ale extractelor conțin câteva benzi comune și anume*:

Banda de la 1600 – 1625 cm-1 indică prezența structurilor aromatice ( CH ar) și nesaturate ( C=C) existente în flavone;

Banda de la 1450 – 1350 indică prezența unor structuri conținând grupări alifatice ( CH2, CH3) și hidroxilice (OH) provenite din substanțe cu schelet flavonoidic;

Banda de la 1100 – 1010 cm-1 indică prezența, în cantitate mare, a grupărilor hidroxilice (OH) și de tip eteric (C-O-C) provenite din flavoniode;

Banda largă din domeniul 700 – 400 cm-1 cu multe umere indică însumarea unei vibrații de tip rocking CH/CH2;

3500 – 3200 cm-1 este banda OH asociat.

Activitate antioxidantă a acestor compuși polifenolici vegetali care există în extractele analizate, este corelabilă cu numărul grupărilor -OH din moleculă și cu poziția lor direct pe nucleul benzenic astfel încât să poată capta ușor radicalii liberi de tip peroxi. La acest aspect mai contribuie prezența dublei legături din heterociclul C al structurii flavonoidice ca și grupării -OH din poziția 3 a catehinelor. Astfel, în prezența radicalilor peroxidici, reacția principală parcurge etapele intermediare cu formare de radicali care, în final, se stabilizează la o structură chinonică care poate continua procesul de protecție:

În cazul acizilor polifenolici, reacția este similară și conduce la formarea unor structuri chinonice stabile:

4.2.3. Specttre de absorbție în UV-Viz.

Spectrele de absorbție în UV-Viz ale unor extracte ale plantelor investigate se prezintă în figurile 61-72 Aceste spectre s-au comparat cu cele ale flavonoidelor și ale aciuzilor fenolici considerați etalon (tab 22).

Tab 22. Benzi caracteristice la etaloanele de flavonoide și acizi fenolici.

Aceste date arată că benzile sunt în principal tranziții de tip specifice structurilor aromatice (255-270 nm) și n datorate cromoforilor C=O și grupelor -OH (280-370 nm).

Fig 61. Spectrul de absorbție în UV-Viz al extractului alcoolic de [NUME_REDACTAT] (pătrunjel) (diluție 1:24)

Fig 62. Spectrul de absorbție în UV-Viz al extractului alcoolic de [NUME_REDACTAT] (mărar) (diluție 1:24)

Fig 63. Spectrul de absorbție în UV-Viz al extractului alcoolic de [NUME_REDACTAT] (leuștean) (diluție 1:24)

Fig 64. Spectrul de absorbție în UV-Viz al extractului alcoolic de [NUME_REDACTAT] (Rozmarin) (diluție 1:24)

Fig 65. Spectrul de absorbție în UV-Viz al extractului alcoolic de [NUME_REDACTAT] (Oregano) (diluție 1:24)

Fig 66. Spectrul de absorbție în UV-Viz al extractului alcoolic de [NUME_REDACTAT] (busuioc) (diluție 1:24)

Fig 67. Spectrul de absorbție în UV-Viz al extractului alcoolic de [NUME_REDACTAT] (Cimbrișor) (diluție 1:24)

Fig 68. Spectrul de absorbție în UV-Viz al extractului alcoolic de [NUME_REDACTAT] (Cimbru) (diluție 1:24)

Fig 69. Spectrul de absorbție în UV-Viz al extractului alcoolic de [NUME_REDACTAT] (măghiran) (diluție 1:24)

Fig 70. Spectrul de absorbție în UV-Viz al extractului alcoolic de [NUME_REDACTAT] (mușețel) (diluție 1:24)

Fig 71. Spectrul de absorbție în UV-Viz al extractului alcoolic de [NUME_REDACTAT] (ceai verde) (diluție 1:24)

Fig 72. Spectrul de absorbție în UV-Viz al extractului alcoolic de [NUME_REDACTAT] (Gingko) (diluție 1:24)

Benzile observate în spectrele prezentate mai sus apar în domeniile spectrale 210-310 nm și 350-690 nm. Benzile din primul domeniu spectral se datoresc prezenței structurilor aromatice substituite cu grupe fenolice (230-310 nm este specific grupelor fenolice iar 255-280 nm este specific flavonoidelor).

Benzile din al doilea domeniu spectral se datoresc structurilor aromatice substituite cu grupe carbonilice și având conjugare extinsă (flavonoide). Prezența unui număr mare de benzi în acest domeniu indică și existența altor componente, complexitatea compoziției fiind evidentă.

Benzile de la 410-430 nm și de la 660 nm se datorează Clorofilei a.

4.2.4. Spectre de fluorescență.

Figurile 73-83 prezintă spectrele de fluorescență înregistrate în cazul unor extracte din plantele analizate .

Fig 73. Spectrul de fluorescență al extractului de [NUME_REDACTAT] (pătrunjel)

Fig 74. Spectrul de fluorescență al extractului de [NUME_REDACTAT] (mărar)

Fig 75. Spectrul de fluorescență al extractului de [NUME_REDACTAT] (leuștean)

Fig 76. Spectrul de fluorescență al extractului de [NUME_REDACTAT] (salvie)

Fig 77. Spectrul de fluorescență al extractului de [NUME_REDACTAT] (rozmarin)

Fig 78. Spectrul de fluorescență al extractului de [NUME_REDACTAT] (oregano)

Fig 79. Spectrul de fluorescență al extractului de [NUME_REDACTAT] (busuioc)

Fig 80. Spectrul de fluorescență al extractului de [NUME_REDACTAT] (cimbrișor)

Fig 81. Spectrul de fluorescență al extractului de [NUME_REDACTAT] (cimbru)

Fig 82. Spectrul de fluorescență al extractului de [NUME_REDACTAT] (măghiran)

Fig 83. Spectrul de fluorescență al extractului de [NUME_REDACTAT] (ceai verde)

Spectrele de fluorescență prezentate mai sus, asemănătoare pentru toți compușii luați în analiză în prezenta lucrare (excitare cu 40 nm și maxim de emisie la 680 nm) semnifică caracterizarea spectrală a fluorescenței clorofilei a, predominantă în extracte.

Concluzii

S-a efectuat caracterizarea unui număr de 23 de extracte alcoolice din diferite plante folosind tehnica de chemiluminescență în regim izoterm, spectroscopia de absorbție în IR și UV-Viz, precum și spectroscopia de fluorescență.

Rezultatele obținute evidențiază rolul determinant al structurilor polifenolice vegetale în obținerea unor caracteristici antioxidative semnificative asupra unor substraturi organice, cu perspective deosebite atât în industria electrotehnică (capsaicina) cât și în industria ambalajelor alimentare (flavonoidele din extractele de [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT]).

Performanțele maxime de protecție antioxidativă ale extractelor arătate mai sus sunt net superioare antioxidanților de tipul fenolilor împiedicați steric. Aceste extracte pot fi utilizate în sistem binar (sinergism) cu obținerea unor sisteme nanostructurate cu capacitate antioxidantă mare.

Polifenolii vegetali (acizi polifenol carboxilici, flavonoide, antocianine, taninuri, amide fenolice) își pot găsi utilizare la stabilizarea unor materiale supuse atât a acțiunii distructive a oxigenului și a căldurii, cât și atacului rozătoarelor; este cazul cablurilor de metrou și a altor repere. Derivații de capsaicină pot interveni simultan în inhibarea termooxidării, cât și pentru îndepărtarea rozătoarelor (prin acțiune iritantă.

Antioxidanții naturali sunt compuși mult solicitați pentru stabilizarea grăsimilor și a uleiurilor alimentare, a produselor cosmetice, a unor medicamente și, respectând recomandările UE, utilizarea lor trebuie extinsă la acei polimeri care se folosesc la confecționarea foliilor destinate ambalării produselor alimentare. Acest aspect este dictat de evitarea contaminării alimentelor cu antioxidanții tradiționali din ambalaje, care migrează prin difuziune la temperatura ambiantă.

O altă direcție de aplicare a acestor compuși ar reprezenta-o utilizarea lor ca radioprotectori pentru protecția țesuturilor contra lezarii la radiații în condiții de expunere voluntară (radioterapie) și involuntară (supradozare profesională accidentală) și în scopuri militare.