Determinarea rapidă a conținutului polifenolic total în probele de ceai pe baza comportamentului voltammetric al acidului cafeic pe un electrod de grafit de unică folosință

Abstract

Prezentul articol descrie comportamentul voltammetric și determinarea cantitativă a acidului cafeic (CA) pe un electrod de grafit cu creion de unică folosință (PGE). Curentul de vârf anodic al CA înregistrat de voltametria pulsului diferențial (DPV) variază liniar, cu concentrația CA în intervalul 1*10 7–3*10 3 M. Limitele de detecție și de cuantificare au fost 8.83*10 8 M si 2.94 *10 7 M ,acidul cafeic 10%, respectiv 7M. Recuperările medii ale CA din ceaiurile turcesc verde, alb și negru au fost de 98,30%, 99,57% și 91,46%. Pentru aceste trei tipuri de ceai, conținutul polifenolic total (TPC) corespunzător evaluat prin DPV pe PGE a fost de 35,81,34.59 și respectiv 31,21 mg echivalent de acid cafeic /g ceai. Aceste valori TPC au fost în concordanță bună cu cele obținute prin metoda Folin-Ciocalteu. DPV dezvoltat pe metoda PGE constituie un instrument simplu și ieftin pentru evaluarea rapidă a TPC a probelor de ceai.

1. Introducere

Polifenolii sunt compuși naturali cu efecte benefice multiple asupra sănătății umane ca rezultat al activității lor antioxidante ridicate generate de prezența grupărilor fenolice în structura lor chimică. Pe baza existenței unui grup catechol în molecula sa, acidul cafeic (CA) (Figura 1) este unul dintre cei mai eficienți antioxidanți polifenolici, ajutând la prevenirea unor boli cauzate de stresul oxidativ, precum cancerul și bolile cardiovasculare. Sa demonstrat că există o corelație între proprietățile antioxidante ale polifenolilor și comportamentul lor electrochimic, adică un potențial anodic de vârf inferior indică o activitate antioxidantă mai puternică (Abou Samra, Chedea, Economou, Calokerinos, & Kefalas, Simic, Manojlovic, Segan , Și Todorovic, 2007), în timp ce "indicele electrochimic", denumit și "indice antioxidant", definit ca fiind conținutul total de fenol determinat prin electrochimie, introdus de Blasco, Rogerio, Gonzalez și Escarpa (2005),utilizat la determinarea conținutului de antioxidanți al produselor agricole, ierburilor și extractelor de plante medicinale.

Astfel, metodele electrochimice s-au dovedit a fi instrumente puternice pentru investigarea comportamentului electrochimic polifenoli și a mecanismelor de oxidare (Giacomelli, Ckless, Galato, Miranda, & Spinelli, 2002, Kallel Trabelsi, Belhadj Tahar și Abdelhedi, 2004, Sochor et al. 2013), pentru determinarea conținutului polifenolic total și a capacității antioxidante a diferitelor matrici (Blasco et al., 2005; Novak, Šeruga, Komorski-Lovric, 2010, Photinon, Chalermchart, Khanongnuch, Wang & Liu, 2010 , Rebelo, Rego, Ferreira, & Oliveira, 2013, Sen & Sarkar, 2013, Sousa, da Rocha, Cardoso, Silva și Zanoni, 2004, Tyszczuk, Skalska-Kaminska, & Wozniak, 2011; Ziyatdinova, Aytuganova, Nizamova și Budnikov, 2013; Šeruga, Novak, & Jakobek, 2011).

Metodele voltammetrice care utilizează diferiti electrozi de lucru sunt adesea preferate pentru diferite tipuri de analize datorită sensibilității ridicate, rapidității, simplității, posibilității de a efectua analize în soluții colorate sau turbid, precum și portabilitatea instrumentelor. Datorită avantajelor sale inerente (material bun de electrozi, disponibil, ieftin și comercial disponibil), electrodul de grafit cu creion (PGE) a fost utilizat ca electrod de lucru pentru analiza voltammetrică a diferiților compuși (Aydinlik, Ozkan-Ariksoysal, Kara, Sayiner, & Ozsoz, 2011, David, Badea și Radu, 2013; David, Matache, Radu, & Ciucu, 2013).

Polifenolii, inclusiv acidul cafeic, se găsesc adesea în ierburi (Tyszczuk et al., 2011), ceaiuri (Ziyatdinova et al., 2013), vinuri (Mudnic et al., 2010), ceaiuri (Sen & Sarkar, 2013, Veljkovic et al. , Photinon și colab., 2010; Rebelo și colab., 2013; Šeruga și colab., 2011), legume, fructe și suc de fructe (Sousa și colab.2004).

În prezent, ceaiul, care este una dintre cele mai consumate băuturi ale lumii, este considerat una dintre cele mai importante surse de compuși fenolici din dieta noastră. Turcia este recunoscută ca având cel mai mare consum de ceai pe cap de locuitor și ceaiul turcesc ca fiind unul dintre cel mai sănătos. Ceaiurile verzi, albe și negre sunt făcute din frunzele aceluiaș arbuști Camellia sinensis, dar ele diferă prin procesul lor de fabricație, ceea ce duce la un anumit grad de oxidare a polifenolilor sau a altor compuși existenți în frunzele de ceai.

Este bine cunoscut faptul că catechinele sunt principalii polifenoli din ceaiul verde (30-50% din solide și 90% din totalul flavonoidelor, în timp ce (g) galatul epigallocatechin constituie 50% din polifenoli)(Ahmad și colab., 2014; Dias, Changarath, Damodaran, & Joshi,2014; Lee, Kim, Kim și Kim, 2014; Novak și colab., 2010). În timpul procesului de fermentare, aceste molecule sunt transformate în compuși mai complecsi (de exemplu, teaflavinele și carubiginile) care constituie mai mult de 20% din substanțele solide și 70-80% flavonoide în ceaiul negru (Dias și colab., 2014). De asemenea, sa stabilit că frunzele de ceai proaspete și prelucrate conțin și alți compuși fenolici, printre care și acizi fenolici (Horzic et al., 2009). Analiza de corelație Pearson a subliniat faptul că beneficiile antioxidante ale ceaiului negru depind puternic de majoritatea compușilor activi de ceai, cum ar fi catechinele, theaflavinele, thearubiginele și acizii fenolici. De asemenea, sa constatat că compoziția ceaiurilor originare din întreaga lume depinde de regiunile geografice în care au fost cultivate plantele (Dias et al., 2014). Diferitele nivele de polifenoli (catechine, teaflavinele,carubiginile, acizi fenolici) în ceaiurile negre și verzi cultivate în diferite părți ale globului pot fi găsite în baza de date publicată de Obuchowicz, Engelhardt și Donnelly (2011).

Indiferent de compoziția exactă a ceaiului, majoritatea studiilor privind activitatea lui antioxidantă sunt direct legate de conținutul polifenolic total (TPC), fără a lua în considerare contribuția componentei individuale antioxidante (Lee et al., 2014). Prin urmare, pentru evaluarea TPC a ceaiurilor, în studiul de față se selectează acidul caffeic drept compus de referință pe baza următoarelor considerente: (a) în conformitate cu Brand-Williams, Cuvelier și Berset (1995), acidul galic și acidul cafeic au cea mai puternică activitate antiradicală comparativ cu alti polifenoli, în timp ce în comparație cu alți acizi fenolici (de exemplu acizii ferulici sau p-cumarici) , compușii care poartă un fragment catecol (de exemplu, acidul galic, acidul cafeic și derivatul acestuia, acidul clorogenic) sunt antioxidanți mai eficienți (Sousa et al., 2004); (b) studiile efectuate pe frunze de yerba mate au subliniat faptul că conținutul de acid cafetic este mai puțin afectat de prelucrarea industrială, conținutul său fiind similar în frunzele verzi și prelucrate, ceea ce indică o stabilitate mai mare comparativ cu acidul clorogenic (Turner, Cogoi, Isolabella, Filip și Anesini, 2011); (c) voltammetria acidului cafeic este mai simplă: în comparație cu catechinele care prezintă două sau chiar trei vârfuri de oxidare ireversibile, CA prezintă un singur vârf de oxidare reversibil la aproximativ 500 mV, situat în aceeași regiune cu primul vârf de oxidare a catechinelor Novak și colab., 2010; Novak, Šeruga, & Komorsky-Lovric, 2009a, b) și (d), conform lui Photinon și colab. (2010) CA are capacitatea de a genera cel mai mare curent de oxidare.