Search

Antioksidanlar, lipid oksidasyonunu geciktirebilen ya da inhibe edici (engelleyici) maddelerdir. Askorbik asid (AA) ve ?- tokoferol (?- TocH), bir prooksidan olarak da davranabilen antioksidanlardır. Literatürde hidrofilik ve lipofilik antioksidanların aktiviteleri ve polarite pardoksu ile ilgili çok az çalışma vardır.Bu çalışmanın birinci bölümünde, linoleik asidin (LA) peroksidasyonu; sadece Cu(II) iyonu varlığı ve Cu(II)-askorbat, Cu(II)-tokoferol ve Cu(II)-H2O2 kombinasyonlarında, ?- tokoferol (?- TocH) ve kuersetin (QR) gibi potansiyel antioksidanlarla, havalandırılmış ve inkübe edilmiş emülsiyonlarda, 37oC ve pH 7 de araştırıldı. Bakır (II) iyonu ya da farklı prooksidanlar ile bakır (II) nin oluşturduğu sistemlerde, LA nın oksidasyonu, oluşmuş hidroperoksit konsantrasyonuna ve aldehid, ya da keton gibi ürünlerin konsantrasyonuna göre, yalancı birinci derece kinetik izledi. Bir LA sistemde ferrik tiyosiyanat metot ile, bakır başlatıcılı peroksit ürünlerinin miktarı ve aynı anda TBARStestleri ile sekonder ürünlerin oluşumları, ilave edilen flavonoid (QR), ve ?-tokoferolün olası antioksidan ve prooksidan aktivitelerini saptamak için kullanıldılar. Primer ve sekonder ürün oluşum hızları arasındaki farklılıkların, ?-tokoferolün konsantrasyonlarına bağlı olduğu görüldü. ?-Tokoferol, keza, aynı anda Cu(II) ve askorbatın varlığında da konsantrasyonuna bağlı olarak hem prooksidan hem de antioksidan olarak davrandı. Bakır(II)-askorbat kombinasyonları, genellikle, ?-tokoferolün düşük konsantrasyonlarında farklı bir antioksidan davranışa yol açtı. Yüksek ?- TocH konsantrasyonlarında hafifçe bir prooksidan davranış görüldü. Bu da, ?-tokoferolün olasılıkla askorbat ile asossiye olduğunu ve askorbatın tokoferoksil radikali ile reaksiyona girmesiyle çevrimi sürdürdüğünü göstermektedir. Böylece ?-tokoferol lipid oksidasyonunda, askorbat bulunduğu sürece, radikalleri temizlemeye devam edecektir. Diğer taraftan askorbatsız Cu(II) çözeltilerinde, ?-tokoferolün antioksidan davranışı, daha yüksek konsantrasyonları gerektirir. Çünkü, onu rejenere edecek gerekli askorbat yoktur.Bu çalışmanın ikinci bölümünde, LA nın peroksidasyonu, havalandırılmış ve inkübe edilmiş emülsiyonlarda 37oC ve pH 7 de, hem tek başına Cu(II) iyonu varlığında hem de Cu(II) iyonu- ve hidrofilik antioksidanlar [troloks (TR), askorbik asit (AA), hidrokinon (HQ), ve gallik asit], ve lipofilik antioksidanlar [?- tokoferol (?- TocH), askorbil palmitat (AP), tert- butil hidrokinon (TBHQ), ve propil galat (PG) ] ile ayrı ayrı, incelendi. Bakır (II) - başlatıcılı LA peroksidasyonu, primer oksidasyon ürünlerine (hidroperoksitler) ve sekonder oksidasyon ürünlerine ( aldehitler ve ketonlar) göre yalancı birinci derece kinetik izledi. İlave edilen hidrofilik ve lipofilik antioksidanların olası antioksidan ve prooxidan aktivitelerinin tayininde, hidroperoksitler demir (III)-tiyosiyanat ve aldehitler de aynı anda tiyobarbitürik asit-reaktif maddeler (TBARS) yöntemleri kullanıldılar. ?- Tokoferolün bazı konsantrasyonları dışında diğerleri kendi polaritelerine bağlı olarak antioksidan etkiler gösterdiler. Sonuçlar, Hidrofilik ve lipofilik antioksidanlar için, yapısal gereksinim ve polarite paradoksu ışığında değerlendirildi.Primer ve sekonder oksidasyon ürünlerine dayanılarak yapılan bu çalışmanın sonuçları, polarite paradoksu hipotezini, suda yağ emülsiyonlarındaki sınırlı denemeler ve keza uygulanan antioksidanın konsantrasyonuna bağlı olarak, geçerliliğini, kısmen teyit etmektedir.Anahtar kelimeler: Linoleik asit peroksidasyonu, bakır-başlatıcılı prooksidan aktivite, hidroperoksitler, hidrofilik ve lipofilik antioksidanlar, polarite paradoksu, TBARS metotAnahtar kelimeler: Linoleik asit peroksidasyonu, bakır-başlatıcılı prooksidan aktivite, hidroperoksitler, hidrofilik ve lipofilik antioksidanlar, polarite paradoksu, TBARS metot Antioxidants are compounds that can delay or inhibit lipid oxidation. Ascorbic acid and ?-tocopherol can act both as the debatable prooxidant activity and a potent antioxidants. There are very few data in literature regarding the activities of hydrophilic or lipophilic antioxidants and polar paradox.In the first part of this study, the peroxidation of linoleic acid (LA) in the presence of Cu(II) ions alone, and Cu(II)-ascorbate , Cu(II)-?-tocopherol and Cu(II)-H2O2 combinations with the potent antioxidant, ?-tocopherol (TocH) and quercetin (QR), was investigated in aerated and incubated emulsions at 37 oC and pH 7. LA peroxidation induced by copper(II) or copper (II)-different systems followed pseudo-first order kinetics with respect to hydroperoxides concentration and and secondary (aldehydes? and ketones?like) oxidation products, detected by ferric-thiocyanate and TBARS tests, respectively. The differences between the rate constants for primary and secondary product formation were dependent on ?-tocopherol concentrations. ?-Tocopherol showed both antioxidant and prooxidant effects depending on concentration and also on the simultaneous presence of Cu(II) and ascorbate. Copper(II)-ascorbate combinations generally led to distinct antioxidant behavior at low concentrations of ?-tocopherol and slight prooxidant behavior at high concentrations of ?-tocopherol, probably associated with the recycling of tocopherol by ascorbate through reaction with tocopheroxyl radical, while the scavenging effect of ?-tocopherol on lipid peroxidation was maintained as long as ascorbate was present. On the other hand, in Cu(II) solutions without ascorbate, the antioxidant behavior of tocopherol required higher concentrations of this compound because there was no ascorbate to regenerate it.In the second part of this study, the peroxidation of linoleic acid (LA) in the presence of either Cu(II) ions alone or Cu(II) ? ions with Trolox (TR), ascorbic acid (AA), hydroquinone (HQ), gallic acid (GA) as hydrophilic antioxidants, or with ?-tocopherol (TocH), ascorbyl palmitate (AP), tert- butyl hydroquinone (TBHQ), propyl gallate (PG), as their lipophilic homologues, was investigated in aerated and incubated emulsions at 37oC and pH 7. LA peroxidation induced by copper(II) system followed pseudo first order kinetics with respect to primary (hydroperoxides) and secondary (aldehydes? and ketones?like) oxidation products. The extent of copper?initiated peroxide and aldehyde production in a LA system assayed by ferric thiocyanate and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) methods were used to determine possible antioxidant and prooxidant activities of the added hydrophilic and lipophilic antioxidants. Except some concentrations of a-Tocopherol, the others showed antioxidant effects depending on their polarities. The results were evaluated in the light of structural requirements and polar paradox for hydrophilic and lipophilic antioxidants.In conclusion, the results from this study partly confirm the hypothesis that polar paradox experiences limitations in oil- in-water and its validity is also dependent on the concentration of the antioxidants employed. The results in this study are based on primer and secondary oxidation productsKey words: Linoleic acid peroxidation , copper?initiated prooxidant activity, hydroperoxides , hydrophilic and lipophilic antioxidant protection, polar paradox, TBARS method. 193

C vitamini (askorbik asit:AA) insanoğlunun beslenmesinde birçok biyokimyasalreaksiyona katılan önemli bir suda çözünen antioksidan vitamindir. Bakır çesitlibesinlerde ve ilaç ürünlerinde bulunan eser metaldir. Doğal ya da katılmıs C vitaminiiçeren besinlerin antioksidan değerini korumak çok önemlidir. Cu(II) gibi serbest geçismetal iyonları askorbat ile redüklendiklerinde tüketicilerde hücre hasarına neden olanve besin kalitesini etkileyen hidroksil radikalleri üreten fenton tipi reaksiyonlarverebilir. Bazı amino asitler varlığında AA'nın katalitik oksidasyonu UV spektralbölgede girisimlere neden olabileceğinden, doğrudan UV spektrofotometrik takipedilemez; bu yüzden çözeltide kalan AA'nın spektrofotometrik tayini, bakır(II)-neocuproine reaktifi ile amonyum asetat tamponlu ortamda 450 nm deki absorbansınkaydı üzerinden yapılmıstır. AA' nın 25°C de ve iyonik siddet I=0,1 (KNO3)' de,havalandırılmıs ve asetat tamponlu sekiz farklı kimyasal yapıda amino asit (alanin,glisin, aspartik asit, asparajin, glutamik asit, glutamin, fenilalanin ve histidin)çözeltilerinde, katalizsiz ve Cu(II) iyon katalizli oksidasyon kinetiği incelenmistir. pH 4,5değerinde bakır iyonlarının katalizör olarak kullanıldığı oksidasyonun hız esitliği,AA'ya bağlı olarak birinci mertebeden bulundu. AA oksidasyon hız sabitleri sabitCu(II) için amino asit konsantrasyonunun artmasıyla azaldı ve sabit bir amino asitdüzeyinde Cu(II) konsantrasyonunun artmasıyla arttı. AA oksidasyon hızı üzerineamino asit ve Cu(II) iyon konsantrasyonunun etkisi, monohidrojen askorbat ve metaliyonamino asit kelat arasında üçlü bir geçis kompleksini içeren bir mekanizma ileaçıklanabilir. Bakır-amino asit kompleksinin kararlılığı AA'nın oksidasyonunda bakırınkatalitik aktivitesini inhibe etmistir. Bu bulgular daha önce bulunan sonuçlarıdesteklemektedir. Amino asitler besinlerde bol miktarda bulundukları için, bakırkatalizli oksidasyonu önleyerek AA değerini korumada yardımcı olabilirler.Anahtar kelimeler: Askorbik asit, amino asit, antioksidanlar, katalizli oksidasyon,Cu(II), kinetik, besin kararlılığı. Vitamin C (ascorbic acid:AA) is an important water soluble antioxidant vitamin inhuman diet which participate in many biochemical reactions. Copper is trace metalfound in many food and pharmaceutical products. It is very important to preserve theantioxidant values of food, that may contain naturel or added vitamin C. Free transtionmetal like Cu(II), when reduced with ascorbate, may give Fenton-type reactionsgenerating hidroxyl redicals that adversely affect the nutritional quality of food andcause tissue damage in consumers. Catalytic oxidation of AA in the presence of someamino acids cannot be followed by direct UV spectrophotometry because of someinterferences, and therefore, spectrophotometric determination of remaning AA insolution was performed with the copper(II)-neocuproine reagent in amonium acetatebufferedmedium via recording of absorbance at 450 nm. The kinetics of uncatalyzedand Cu(II)-ion catalyzed oxidation of AA in aereted and acetate-buffered eight aminoacids with different chemical structure (alanine, glycine, aspartic acid, asparagine,glutamic acid, glutamine, phenylalanine and histidine) solutions was studied at 25°C andionic strenght: I=0,1 (KNO3). The rate equation of oxidation in presence of cupric ion ascatalyzed at pH 4,5 was found to be first order with respect to AA. AA oxidation rateconstants decreased with increasing amino acid concantration for a fixed Cu(II), andincreased with increasing Cu(II) concantration for a fixed amino acid level. The effectsof amino acids and cupric ion concantrations on the oxidation rate of AA suggest amechanism which may involve the formation of transition complex between monohidrogen ascorbate and copper ion amino acid chelates in the form of a ternarycomplex. Stability of copper amino acid complex inhibited the catalytic activity ofcopper in AA oxidation. This finding supports previously reached conclusion. Sincefoods widely contain amino acids, it may help to protect their AA values by retardingcopper catalyzed oxidation.Key words: Ascorbic acid, amino acid, antioxidants, catalysed oxidation, Cu(II),kinetics, food stability. 136

ÖZET Askorbik asit, C vitamini, (H2A) insanların beslenmesinde çok önemli olan suda çözünen vitaminlerden biridir. Yiyecek ve içeceklerde antioksidan görevi görür. Polivinilpirrolidon (PVP) fizyolojik olarak inertliği dolayısıyla besin ve farmasotik endüstrisinde geniş çapta kullanılmaktadır. EfeA'nın oksidasyonunu Cu(H) iyonları katalizler. Askorbik asidin, Cu(H) iyonu katalizi! ve katalizsiz oksidasyonuna farklı molekül ağırlıktaki ( Mv ) PVP'nin etkisi pH 3,3 - 6,0 aralığında olan asetat tamponu ile 25°C'de incelenmiştir. PVP ömeMerinin molekül ağırlıkları viskozimetrik yöntemle tayin edilmiştir. H2A konsantrasyonlar2,83xl0`5 ile 1 l,35xl0`5 M aralığında ve PVP konsantrasyonu ise 0,2 - 0,4 g/100 mL olacak şekilde çalışılmıştır. EfeA konsantrasyonlarındaki değişmeler, direkt ultraviyole spektrofotometrik yöntem ile ortamın pH'ma bağlı olarak, 248 - 266 nm dalga boylarında absorbanslardan tayin edilmiştir. Birinci derece kinetiğini izleyen oksidasyon reaksiyonu hızlan d[H2A]/dt = k[H2A] şeklinde ifade edilir.Burada [H2A]; askorbik asit konsantrasyonu, t; reaksiyon süresi ve k; birinci derece hız sabitidir, k değerleri lineer regrasyonla hesaplanmıştır. pH'ın ve polimerin yapısının askorbik asidin Cu(II) iyon katalizli ve katalizsiz oksidasyonuna etkisi araştırılmıştır. Oksidasyon hızları PVP içeren her iki katalizli ve katalizsiz reaksiyonlarda pH 4,5'dan 6,0'ya artmıştır. Oysa; PVP'nin aynı pH aralığmda Cu(IT) iyonu katalizli oksidasyon reaksiyonunu geciktirdiği gözlenmiştir. Anahtar kelimeler: Askorbik asit, polivinilpirrolidon, Cu(H) iyon katalizli oksidasyon, kinetik, ultraviole spektrofotometri. *Bu çalışma Yıldız Teknik Üniversitesi; Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlfiğfince desteklenmiştir. (Proje No: 92-B-01-02-01) ABSTRACT Ascorbic acid (Vitamin C) (H2A) is one of the most important water-soluble vitamins in human diet. In food and beverages it fullfills the function of antioxidant agent. PolyvinylpyrroHdone (PVP) is widely used in food and pharmaceutical industries due to its physiological inertness. The oxidation of H2A is catalyzed by Cu(H) ions. The effects of PVP with the different molecular weights ( Mv ) to the Cu(E) ion-catalyzed and uncatalyzed oxidation of ascorbic acid have been investigated at 25°C in acetate buffer in the pH range from 3,3 to 6,0. The molecular weights of PVP samples have been determined by viscosimetric method. The study was carried out for H2A concentrations range from 2,83xl0`5 to ll,35xl0`5 M and for PVP concentration range from 0,2 g/100 mL to 0,4 g/100 mL. The changes in H2A concentration were determined from absorbances obtained at the wavelengths of 248-266 nm using direct ultraviolet spectrophotometry depending on the pH. The reaction followed first-order kinetics and rate can be expressed as; d[H2A]/dt = k[H2A] [H2A] is the concentration of ascorbic acid, t is the reaction time and k is the first-order rate constant, k values were calculated by linear regression analysis. The effects of pH and the nature of the polymer on the Cu(H) ion-catalyzed and uncatalyzed oxidation of ascorbic acid were investigated. The rates of oxidation reaction have been found to increase in both the catalyzed and uncatalyzed reactions containing PVP, in the pH range from 4,5 to 6,0. However, it was observed that PVP has been delayed Cu(II) ion-catalyzed oxidation reaction in the same pH range.* Keywords: Ascorbic acid, polyvinylpyrroUdone, Cu(H) ion-catalyzed oxidation, kinetics, ultraviolet spectrophotometry. *This work was supported by the Yıldız Technical University Scientific Coordination Department (Project Nr: 92-B-01-02-01) XI 96

ÖZET Askorbik asit, C vitamini (H2A) canlıların metabolizması için gerekli bir besin elementidir, yiyecek ve içeceklerde antioksidan görevi görür. Kararlılığı bu ürünlerin bileşimine ve oksijen içeriğine bağlı olarak geniş ölçüde değişir. Cu(II)-iyonlan varlığındaki H2A stabilitesi besin ve farmasotik endüstrisindeki pratik uygulamalarda önemlidir. Askorbik asidin Cu(II)-iyonu (1,57; 3,14; 7,85 ve 15,7x 10` M) katalizli, hava oksijeni ile oksidasyonu tamponlanmış çözeltilerde ve 22°C'de incelenmiştir. Asetat ve sitrat tamponları için, pH aralığı 3,3 ile 6,0 ve H2A konsantrasyonu aralığı 2,835xl0`5 ile 1 l,350xl0`5 M 'da çalışılmıştır. H2A konsantrasyonları doğrudan ultraviyole spektrofotometrik yöntemle tayin edilmiştir. Ortamın asitliğine bağlı olarak absorbanslar 248-266 nm arasında ölçülmüştür. Birinci derece mekanizmayı izleyen reaksiyon hızları şöyle ifade edilebilir; d[H2A]/dt = k [H2A] burada [H2A], askorbik asit konsantrasyonu, t zaman ve k birinci derecede hız sabitidir, k değerleri eğimden lineer regresyonla hesaplanmıştır. Reaksiyon hızlan pH ve Cu(II) iyonunun konsantrasyonu ile artmıştır. K, spesifik hız sabitleri hesaplanmıştır. Askorbik asidin Cu(II) iyon katalizli oksidasyonu için spesifik hız sabitleri sitrat tamponlarında asetat tamponuna göre daha düşük bulunmuştur. Reaksiyon hızlarında, değişik koşullarda gözlenen farklar Cu(II) iyonunun tamponun organik asitleriyle farklı kompleks yapma yeteneklerine atfedilir.* Anahtar Kelimeler: Kinetik, askorbik asit, Cu(II) iyon katalizli oksidasyon, asetat tampon, sitrat tampon Bu çalışma Yıldız Teknik Üniversitesi Araştırma Fonu tarafından desteklenmiştir. (Proje No: 92-B-01-02-01) vııı ABSTRACT Ascorbic acid, vitamin C or (H2A), is widely required in the metabolism of living beings. In food and beverages it fulfills the function of antioxidant agent. Its stability in these products varies widely according to the composition and oxygen content. Ascorbic acid stability in presence of Cu(II)-ions provides an important basis for practical applications in food and pharmaceutical industries. The kinetics of Cu(II) ion-catalyzed (1,57; 3,14; 7,85 and 15,7x 10`7 M) oxidation of H2A by air oxygen has been investigated in buffered solution at 22°C. The study was carried out for acetate and citrate buffers in the pH range from 3,3 to 6,0 and with H2A concentration range from 2,835x1 0`5 and ll,350xl0`5 M. H2A was analyzed using direct ultraviolet spectrophotometry. The absorbance measurements were made at 248-266 nm depending on the acidity of medium. The reaction followed first-order mechanism and the rate can be expressed as; d[H2A]/dt = k [H2A] where H2A is the concentration of ascorbic acid, t is the time and k is the first-order rate constant, k values were calculated by linear regression analysis. Reaction rates increased with pH and Cu(II)-ion concentrations. Specific rate constants, K, were calculated. Specific rate constants of Cu(II) ion-catalyzed oxidation of ascorbic acid in citrate buffers were lower than that in acetate buffers. The differences observed in the reaction rates at various conditions are due to the difference complexing ability of Cu(II)-ion with organic acids in buffers. Keywords: Ascorbic acid, kinetics, Cu(II)-ion catalyzed, acetate buffer, citrate buffer. * This work was supported by Yıldız Technical University Research Fund. (Nr: 92-B-01-02-01) IX 67