Гальмування залізоініційованого окиснення фосфоліпідів (стр. 4 из 9)
Активність фенолу в реакції з пероксидним радикалом залежить від двох факторів: міцності О-Н зв'язку (DO–H) і наявності об'ємних замісників в орто-положенні, що створюють в елементарному акті стеричні перешкоди. З одного боку, збільшення об'єму о–алкільних замісників знижує міцність ОН-зв'язку, оскільки ці замісники викликають порушення компланарності гідроксильної групи з площиною ароматичного кільця. Це повинно призводити до росту активності фенолів у реакціях радикального заміщення за участю атома водню гідроксильної групи. З іншої сторони виникають стеричні перешкоди для таких реакцій. Така подвійність приводить до того, що найбільше в реакціях радикального заміщення є феноли з проміжним о–алкільним заміщенням.
Необхідно відзначити, що електроннодонорні замісники збільшують антиоксидантну активність фенолів, а електронноакцепторні – її знижують.
В молекулі PhOH вразливий О-Н зв'язок, що легко атакується пероксидним радикалом. Висока реакційна здатність фенолів пояснюється в основному невисокими значеннями міцності О-Н зв'язків.
Феноли інтенсивно обривають ланцюг за реакцією з
у концентраціях, що на 4–5 порядків менше, ніж концентрація вуглеводню, що окисляється. Цьому відповідає різниця в k2і k7 на кілька порядків. Таке велике розходження не зв'язане лише з міцністю зв'язків С-Н у вуглеводнях і О-Н у фенолах, а викликано різними активаційними бар'єрами цих реакцій. Як показано в роботі [28], велике розходження в енергіях активацій реакцій 2 і 7 викликано триплетним відштовхуванням і внеском незв’язуючої орбіталі Y…...OOR у створенні активаційного бар'єра в реакції типу 
Чим міцніше зв'язок Y–OOR, тим більше енергія незв’язуючої орбіталі і вище її внесок триплетного відштовхування, що складає 27,6 кдж/моль, а у випадку фенолів він близький до нуля, тому що зв'язок RO–OAr дуже слабкий. Саме тому феноли володіють високою реакційною здатністю стосовно пероксидних і алкоксильних радикалів.Крім того, реакції
з фенолом, мабуть, передує утворення водневого зв'язку: 
Вимірювана на досвіді константа швидкості цієї реакції k7 дорівнює добуткові К·k.
Час життя комплексу
трохи більший, ніж час існування клітинної пари 
, що, видимо, позначається на константі швидкості реакції 2. Коли в розчині присутні полярні молекули, що утворюють водневий зв'язок з фенолом, це, природно, сповільнює реакцію і знижує ефективну константу швидкості реакції k7.Аналіз значень k7показує, що величина цієї константи слабко залежить від природи пероксирадикалів і визначається, в основному, структурою інгібітору [13,15,30]. Характер замісників, їхнє положення в ароматичному кільці інгібітору з однієї сторони впливають на міцність О-Н зв'язку в молекулах інгібітору, а з іншої на активність радикалів
, що утворюються з нього .Феноксильні радикали багатьох фенолів порівняно стійкі через делокалізацію вільного
гетероатома з π-електронами ароматичного кільця, що дає можливість вивчати їхні властивості і визначати будову продуктів. При великих концентраціях радикалів в системі з продуктами перетворення є, головним чином, сполука ROOIn (реакція 8).В умовах інгібованого окиснення з реакцією 8 конкурує реакція бімолекулярної загибелі
(реакція 9). В залежності від співвідношення [ ]/[ ] і структури феноксила може переважати той або інший шлях. Можлива димеризація феноксильних радикалів за положеннями 2, 4, 6 ароматичного кільця, яка є зворотньою і не призводить до утворення стабільних продуктів. Основний шлях їх зворотньої бімолекулярної загибелі при наявності в феноксилі слабко зв'язаних атомів водню – диспропорціонування з утворенням метиленхінона і регенерацією вихідного фенолу [30].Механізм дії інгібіторів досить складний і включає крім реакції обриву ланцюга ряд інших елементарних реакцій за участю молекул і радикалів інгібітору.
Оскільки феноли – відновники, а обрив ланцюга на інгібіторі – реакція окиснення, той будь-який інший окисник, що знаходиться в системі, буде реагувати з молекулою інгібітору. Такими окисниками в системі завжди є гідропероксид і молекулярний кисень. Якщо в результаті реакції інгібітору з цими речовинами утворюються тільки молекулярні продукти, то відбувається додаткова витрата інгібітору, що знижує його активність. Якщо ж у результаті реакції утворюються вільні радикали, то реакція служить додатковим джерелом ініціювання.
Активність різних фенольних сполук як вільнорадикальних АО досліджувалася на великій кількості систем, включаючи ліпіди в білку, емульговані ліпіди й інші складні харчові матеріали. В жировмісних системах, таких як емульсії, АО можуть розподілятися між гідрофобною ліпідною фазою, гідрофільною водною фазою і міжфазним середовищем. Ці системи відносять до гетерофазних, тому що ліпіди утворюють різні дискретні середовища, в залежності від їхніх фізичних властивостей, через несумісність з водними системами.
Ліпофільний характер АО, обумовлений його розподілом між фазами, розрізняється в полярності. Одною важливою рушійною силою для розподілу є енергія віддалення утримуваної водної оболонки, що утворюється навколо АО у водній фазі.
Сили взаємодії між молекулами, що є результатом притягання між різними функціональними групами, можуть призвести до різного характеру розподілу. З одного боку, загальний склад дискретних фаз може викликати розходження в полярностях, що так само впливає на характер розподілу АО [31].
Розходження в ефективності антиоксидантів у дискретних ліпідних системах можна віднести до різної розчинності АО в різних фазах колоїдних харчових систем [32,33].
Активність зростає при наявності притягання заряджених частинок і знижується при відштовхуванні ліпідної поверхні і гідрофільних АО [7,34].
На підставі розходжень антиоксидантної активності було припущено, що міжфазний розподіл антиоксидантів – важлива фізико-хімічна властивість, що може значно впливати на їхню активність, і значний вплив робить константа розподілу сполук на доступ до радикалів у ліпофільній фазі, а не прямий розгляд швидкостей захвату радикалів [34].
В деяких дослідженнях показано [32], що відносна активність АО може змінюватися, якщо порівнювати системи з розходженнями в розподілі ліпідної фази. Повідомили, що гідрофільні антиоксиданти менш ефективні в м/в (полярних) емульсіях і мембранних системах, чим гідрофобні. Антиоксидантний потенціал сполук різний при різних способах окиснення або, для того самого досліду, при різній полярності середовища, оскільки взаємодія АО з іншими сполуками відіграє важливу роль в активності. Спостерігали протилежні результати, коли та сама модельна сполука є сильним АО в одному методі і прооксидантом в іншому. Це явище, назване “полярним парадоксом”, описано в роботі [32], гідрофільні АО більш ефективні в масі олії, тоді як ліпофільні мають велику активність в емульсіях.
Загальна тенденція така, що поліпшена стабілізація феноксильного радикала – бажана, але ліпофільна природа молекул і спорідненість АО до ліпідів може бути визначальним [35].
Оскільки вважається, що окиснення ліпідів відбувається в середовищі міцели або на поверхні ліпіду, необхідні систематичні дослідження розподілу АО в ліпідвмісних гетерофазних системах.
1.4. Методи дослідження біологічного окиснення
Для дослідження процесів пероксидного окиснення ліпідів в біологічних системах використовують вільнорадикальні інтермедіати ПОЛ (головним чином алкильні та алкилперекисні вільні радикали), продукти першого єтапу ланцюга окиснення ліпідів – їх гідропероксиди; проміжні, чи вторинні сполуки, які утворюються в результаті розпаду гідропероксидів, та кінцеві продукти ПОЛ [27]:
Труднощі аналізу продуктів ПОЛ визначаються наступними причинами:
1 – в кожний момент часу вміст дієнових коньюгатів та ліпідних пероксидів є стаціонарна концентрація сполук, результат двох одночасно протікаючих процесів: утворення та розпаду, тобто підвищення вмісту ліпідних пероксидів може бути як результат збільшення швидкості їх утворення, так і навпаки – зменьшення швидкості розпаду;
2 – в добуванні біологічного матеріалу та готуванні його для аналізу стаціонарна концентрація пероксидів повинна залишатися постійною. Для запобігання накопичення пероксидів використовують антиоксиданти: токоферол, ЕДТА, а також проводять усі процедури виділення в безкисневих умовах.
Оскільки первинними молекулярними продуктами ПОЛ є гідропероксиди та діалкилпероксиди, то в основі більшості існуючих методів дослідження процесів окиснення полягає визначення вмісту гідропероксидів ліпідів реакцією відновлення їми різних барвників або іонів І- (йодометрія) [2]. В основі різноманітних модифікацій іодометричного метода лежить визначення вільного іоду, який утворюється в результаті стехіометричного відновлення пероксидних груп йодид-іоном. Недоліком цього методу є те, що крім ліпідних пероксидів в окиснювальній системі можуть утворюватись пероксиди інших класів.