Avaliação de radicais cátions derivados de aminas aromáticas como sondas espectrofotométricas para determinação da capacidade antioxidante em amostras de bebidas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, Rosicleide Viturina dos
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/2900
Resumo: Many well-established methods for antioxidant capacity (CAO) determination are described in literature for a wide samples variety, and these only two methods DPPH• and ABTS•+ exploring radicals as spectrophotometric probes for analytical purpose. However, these methods have some limitations such as slower kinetic, solvent polarity effect, hydro and lipophilicity of compounds, chemical cost, among others. Thus, the aim of this study was the development an alternative spectrophotometric method for CAO determination in beverages exploring cation radicals derived from aromatic amines: DMPD, DEPD, EHPD and EHMPD. The chemical and physical parameters of the method were optimized for DEPD such as amine model and after these steps the optimal conditions was applied for other aromatic amines. The spectrophotometric method proposed was based on aromatic amines oxidation by Fe(III) ions (pH = 4.0) leading to corresponding purple color cation radical with max = 500 nm (DEPD•+) and 510 nm (DMPD•+, EHPD•+ and EHMPD•+). After the radical formation the addition of an antioxidant compound lead to color reduction intensity of solution, proportional to the antioxidant concentration in the medium. In the optimization method the allowing parameters was evaluated: time of the cation radical generation and reaction of different species, pH, reactants and buffer concentration, amine and Fe(III) ratio and organic solvents and counter ions effect. To reactivity radicals cation generated evaluated was employed the EC50 values (ability to inhibit 50% of their radical) of 17 compounds (phenolic, thiolic, glycosylated and reducing salt). The lower EC50 values were obtained for phenolic compound (caffeic acid, tannic acid and L-dopa) and higher for N-propyl gallate, rutin and N-acetylcysteine. Electrochemical studies using cyclic voltammetry and theoretical quantum calculations of amines evaluated were performed for a better processes understanding. For the aromatic amines cathode (Epc) and anodic (Epa) potential were obtained in five sweep speeds, and the voltammetric profile showed quasi-reversible redox process. The electrostatic potential map, HOMO and LUMO energies were calculated indicating the possible reactive sites to oxidation reactions. The main analytical figures were calculated using gallic acid (GA), tannic acid (TA), ascorbic acid (AA) and quercetin (QC) (for DEPD•+), for the other probes AG only was used as reference, except EHMPD•+, which was employed trolox (TR). In the method with DEPD amine AG presented the narrower (0.10 - 1.25 mg L-1) and ascorbic acid (0.50 - 7.5 mg L-1) the widest linear range, the values of limit of detection (LOD) varied from 0.0002 mg L-1 (AG) to 0.002 mg L-1 (AT), while the relative standard deviation (RSD) ranged from 0.9 to 9.2%. The spectrophotometric probes DMPD•+, EHPD•+, EHMPD•+ showed linear ranges variables being the widest to EHMPD•+ (0.50 - 5.0 mg L-1 at TR equivalent) and closer to the DMPD•+ (0.2 to 1.2 mg L-1 at GA equivalent). The values of RSD obtained were all less than 2.0% indicating good analytical precision. The methods developed were applying in wines, teas and infusions samples (14≤ N ≤ 30) and the data obtained compared with Folin-Ciocalteu (FC), Folin-Denis (FD), ABTS and DPPH methods. Linear correlation analysis at the level of 95% confidence was employed for results comparison and was observed good agreement and correlation coefficient r > 0.9000, and the correlations between EHMPD and ABTS (r = 0.8797) and EHMPD and FC (r = 0.8415) showed that the lower linear coefficients. Thus, the method developed exploring the radical cations of aromatic amines as spectroscopic probes proved simple, accurate and consistent with other assays for determination of total phenolic compounds and antioxidant capacity.
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Thus, the aim of this study was the development an alternative spectrophotometric method for CAO determination in beverages exploring cation radicals derived from aromatic amines: DMPD, DEPD, EHPD and EHMPD. The chemical and physical parameters of the method were optimized for DEPD such as amine model and after these steps the optimal conditions was applied for other aromatic amines. The spectrophotometric method proposed was based on aromatic amines oxidation by Fe(III) ions (pH = 4.0) leading to corresponding purple color cation radical with max = 500 nm (DEPD•+) and 510 nm (DMPD•+, EHPD•+ and EHMPD•+). After the radical formation the addition of an antioxidant compound lead to color reduction intensity of solution, proportional to the antioxidant concentration in the medium. In the optimization method the allowing parameters was evaluated: time of the cation radical generation and reaction of different species, pH, reactants and buffer concentration, amine and Fe(III) ratio and organic solvents and counter ions effect. To reactivity radicals cation generated evaluated was employed the EC50 values (ability to inhibit 50% of their radical) of 17 compounds (phenolic, thiolic, glycosylated and reducing salt). The lower EC50 values were obtained for phenolic compound (caffeic acid, tannic acid and L-dopa) and higher for N-propyl gallate, rutin and N-acetylcysteine. Electrochemical studies using cyclic voltammetry and theoretical quantum calculations of amines evaluated were performed for a better processes understanding. For the aromatic amines cathode (Epc) and anodic (Epa) potential were obtained in five sweep speeds, and the voltammetric profile showed quasi-reversible redox process. The electrostatic potential map, HOMO and LUMO energies were calculated indicating the possible reactive sites to oxidation reactions. The main analytical figures were calculated using gallic acid (GA), tannic acid (TA), ascorbic acid (AA) and quercetin (QC) (for DEPD•+), for the other probes AG only was used as reference, except EHMPD•+, which was employed trolox (TR). In the method with DEPD amine AG presented the narrower (0.10 - 1.25 mg L-1) and ascorbic acid (0.50 - 7.5 mg L-1) the widest linear range, the values of limit of detection (LOD) varied from 0.0002 mg L-1 (AG) to 0.002 mg L-1 (AT), while the relative standard deviation (RSD) ranged from 0.9 to 9.2%. The spectrophotometric probes DMPD•+, EHPD•+, EHMPD•+ showed linear ranges variables being the widest to EHMPD•+ (0.50 - 5.0 mg L-1 at TR equivalent) and closer to the DMPD•+ (0.2 to 1.2 mg L-1 at GA equivalent). The values of RSD obtained were all less than 2.0% indicating good analytical precision. The methods developed were applying in wines, teas and infusions samples (14≤ N ≤ 30) and the data obtained compared with Folin-Ciocalteu (FC), Folin-Denis (FD), ABTS and DPPH methods. Linear correlation analysis at the level of 95% confidence was employed for results comparison and was observed good agreement and correlation coefficient r > 0.9000, and the correlations between EHMPD and ABTS (r = 0.8797) and EHMPD and FC (r = 0.8415) showed that the lower linear coefficients. Thus, the method developed exploring the radical cations of aromatic amines as spectroscopic probes proved simple, accurate and consistent with other assays for determination of total phenolic compounds and antioxidant capacity.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorExistem na literatura muitos métodos bem estabelecidos para a determinação da capacidade antioxidante (CAO) em uma variedade de amostras, dois deles empregando reações com radicais como sondas espectrofotométricas, DPPH• e ABTS•+. No entanto, tais métodos apresentam algumas limitações como cinética lenta, efeito de solventes, polaridade dos compostos, custo dos reagentes, entre outros aspectos. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um método espectrofotométrico alternativo para determinação da CAO em bebidas empregando radicais cátions derivados das aminas aromáticas: DMPD, DEPD, EHPD e EHMPD. Os parâmetros químicos e físicos do método foram otimizados para a amina DEPD e aplicados às outras aminas. O método espectrofotométrico proposto foi baseado na oxidação das aminas aromáticas pelo Fe(III) (pH = 4,0) levando à formação dos respectivos cátions radicais de coloração púrpura e, com máx de 500 nm (DEPD•+) e 510 nm (DMPD•+, EHPD•+ e EHMPD•+). Após a sua formação, os radicais produzidos apresentavam redução da intensidade da coloração proporcional à concentração de compostos antioxidantes no meio. Os parâmetros tempo de geração e reação do radical, pH, concentração dos reagentes e da solução tampão, proporção amina e Fe(III), efeito de solventes orgânicos e contra-íons foram otimizados. Para avaliar a reatividade dos radicais cátions gerados, foram calculados os valores de EC50 (capacidade de inibir 50% do respectivo radical) para 17 compostos diferentes (fenólicos, tiólicos, glicosilados e sais redutores). Os menores valores de EC50 foram obtidos para os compostos fenólicos (ácido cafeico, ácido tânico e L-dopa) e os maiores para N-propilgalato, rutina e N-acetilcisteína. Para um melhor entendimento dos processos envolvidos foram realizados estudos eletroquímicos empregando voltametria cíclica e cálculos teórico-quânticos das aminas avaliadas. Os potenciais catódicos (Epc) e anódicos (Epa) das aminas foram obtidos em cinco velocidades de varredura, e o perfil voltamétrico indicou tendência quase-reversível para o processo redox. Os mapas de potencial eletrostático e as energias dos orbitais HOMO e LUMO foram calculados, indicando os possíveis sítios reativos em reações de oxidação. As principais figuras de mérito foram calculadas empregando ácido gálico (AG), ácido tânico (AT), ácido ascórbico (AA) e quercetina (QC) (para o DEPD•+), para as demais sondas foi utilizado apenas AG como referência, exceto para a EHMPD•+, para qual sem empregou trolox (TR). Em relação ao método com a amina DEPD, a faixa linear mais estreita foi obtida para o AG (0,10 – 1,25 mg L-1) e a mais ampla para o ácido ascórbico (0,50 – 7,50 mg L-1), os valores de limite de detecção (LOD) variaram de 0,0002 mg L-1 (para AG) a 0,002 mg L-1 (para AT), enquanto o desvio padrão relativo (RSD) variou de 0,9 a 9,2%. As sondas DMPD•+, EHPD•+ e EHMPD•+ apresentaram faixas lineares variáveis, sendo a mais ampla para EHMPD•+ (0,50 – 5,0 mg L-1 em equivalente de TR) e a mais estreita para o DMPD•+ (0,2 – 1,2 mg L-1 em equivalente de AG). Os valores de RSD obtidos foram todos inferiores a 2,0% indicando boa precisão analítica. O método foi aplicado às amostras de vinhos, chás e infusões (14 ≤ N ≤ 30) e os resultados foram comparados aos métodos de Folin-Ciocalteu (FC), Folin-Denis (FD), ABTS e DPPH. Os resultados obtidos foram submetidos a uma análise de correlação linear para um intervalo de 95% de confiança, mostrando-se concordantes e com coeficiente de correlação r >0,9000 para a maioria dos ensaios, sendo as correlações entre EHMPD e ABTS (r = 0,8797) e EHMPD e FC (r = 0,8415) as que apresentaram os menores coeficientes. Dessa forma, o método desenvolvido explorando os radicais cátions das aminas como sondas espectrofotométricas mostrou-se simples, preciso e concordante com outros ensaios para determinação de compostos fenólicos totais e capacidade antioxidante.Universidade Federal de AlagoasBrasilPrograma de Pós-Graduação em Química e BiotecnologiaUFALSantos, Josué Carinhanha Caldashttp://lattes.cnpq.br/3735618604163061Leite, Ana Catarina Rezendehttp://lattes.cnpq.br/1480081676184804Marsaioli, Anita Jocelynehttp://lattes.cnpq.br/6882578512943651Santos, Rosicleide Viturina dos2018-03-20T16:33:42Z2018-03-192018-03-20T16:33:42Z2014-08-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSANTOS, Rosicleide Viturina dos. Avaliação de radicais cátions derivados de aminas aromáticas como sondas espectrofotométricas para determinação da capacidade antioxidante em amostras de bebidas. 2014. 156 f. Dissertação (Mestrado em Química e Biotecnologia) - Instituto de Química e Biotecnologia, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2014.http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/2900porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instname:Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instacron:UFAL2018-03-20T16:33:42Zoai:www.repositorio.ufal.br:riufal/2900Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufal.br/oai/requestri@sibi.ufal.bropendoar:2018-03-20T16:33:42Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Universidade Federal de Alagoas (UFAL)false
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