Stanovení antioxidační aktivity luteinu

Nikola STRAČÁNKOVÁ

Bachelor's thesis

The determination of antioxidant activity of lutein

Abstract:

Karotenoidy jsou významné pigmenty vyskytující se v mnoha biologických systémech. Můžeme je nalézt v rostlinných a živočišných tkáních. V živých systémech plní různorodé funkce například antioxidační a světlosběrnou. Chrání organismus před oxidativním stresem, který vzniká nadměrnou produkcí aktivních forem kyslíku a dusíku. Karotenoidy se dělí do dvou základních skupin karoteny a xantofyly. Obě tyto skupiny jsou, známé hlavně pro své antioxidační schopnosti. Zájem o tyto látky prudce stoupl právě díky jejich antioxidačnímu působení. Bylo zjištěno, že karotenoidy mohou zvyšovat celkovou imunitu člověka, některé mohou blokovat tvorbu škodlivého cholesterolu, který může způsobovat kardiovaskulární nemoci. Lutein patřící do skupiny karotenoidů a podskupiny xantofylů, je velmi účinný antioxidant a doposud nebyla známa jeho antioxidační aktivita. V experimentální části této práce byla stanovována antioxidační aktivita výše zmíněného xantofylu. Pro stanovení antioxidační aktivity luteinu byly zvoleny dvě základní metody a to DPPH (1,1-difenyl-2-pikrylhydrazyl) a ABTS (2,2´-azinobis(3-ethylbenzothiazolin-6-sulfonát)), jelikož obě metody patří mezi snadno opakovatelné a výsledky lze mezi sebou porovnat. Jelikož jsou obě metody relativní, byly standardizovány zvoleným antioxidačním standardem troloxu (6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-dikarboxylová kyselina). Byla stanovována antioxidační aktivita luteinu v all-trans formě, ve směsi obsahující all-trans i cis formy a extrahovaného luteinu z listů křídlatky (Reynoutria spp.). Předpokládaly jsme, že různé strukturní formy budou mít vliv na antioxidační aktivitu. V rámci naměřených dat bylo zjištěno, že strukturní forma all-trans luteinu o koncentraci 1 mg/l odpovídala u metody DPPH koncentraci 1,2 mg/l standardního antioxidantu troloxu a u metody ABTS odpovídala 0,3 mg/l standardního antioxidantu troloxu. Tudíž tento typ izomerie nevykazuje vysokou antioxidační aktivitu oproti zvolenému standardu. U metody DPPH nejvyšší antioxidační aktivitu vykazovala směs obsahující all-trans a cis formy luteinu, kdy koncentrace 1 mg/l této izomerie odpovídala 2,2 mg/l standartního antioxidantu. Extrahovaný lutein vykazoval nejvyšší antioxidační aktivitu u metody ABTS, koncentrace extraktu 1 mg/l odpovídala 2,8 mg/l standardního antioxidantu. Měření ukázala, že pří vyšší koncentraci může docházet k blokaci antioxidační aktivity. Bylo zjištěno, že pro vyvolání antioxidační aktivity není příliš nutné dosahovat vysokých koncentrací. Metoda DPPH se ukázala pro toto měření jako nevhodná, jelikož absorpční maximum roztoku DPPH? je při 516 nm a při této vlnové délce dochází k absorpci čistého roztoku luteinu.

Abstract:

Carotenoids are significant pigments contained in multiple biological systems. They can be found inside vegetative and animal tissues. They fulfill various functions (e.g. antioxidant and light harvesting) inside living systems. They also protect the organism from oxidative stress, which originates from excessive production of active oxygen and nitrogen forms. Carotenoids are divided into two basic groups ? carotenes and xanthophylls. Both groups are known mainly for their antioxidant capabilities. The interest in these compounds has significantly increased thanks to their antioxidant effect. It was found that carotenoids can increase the overall human immunity and some may block forming of harmful cholesterol, which may cause cardiovascular diseases. Lutein belonging to the carotenoid group and to a sub-group of xanthophylls is a very effective antioxidant and so far his antioxidant activity has not been found. The antioxidant activity of the above mentioned xanthophyll was determined in the experimental part of this document. Two methods were used for determining the antioxidant activity of the lutein ? DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) and ABTS (2,2?-Azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid)), because both methods are easily repeatable and results can be compared between each other. Since both methods are relative, they were standardized by a selected trolox equivalent antioxidant capacity (6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-dicarboxylic acid). We were determining the antioxidant activity of lutein in all-trans form, in a concoction consisted of all-trans and cis form and an extracted lutein from knotweed (Reynoutria spp.). We assumed that various structural forms will have an impact on the antioxidant activity. Within the measured data we found out that the structural form of all-trans lutein with concentration of 1 mg/l corresponded to a concentration of a 1,2 mg/l trolox equivalent antioxidant under DPPH method and it corresponded to a 0,3 mg/l trolox equivalent antioxidant under ABTS method. Therefore this type of isomerism doesn?t show any high antioxidant activity compared to the chosen standard. The highest antioxidant activity under DPPH was shown by a concoction containing all-trans and cis forms of lutein, where 1 mg/l concentration of this isomerism corresponded to 2,2 mg/l of a standard antioxidant. The extracted lutein showed the highest antioxidant activity under ABTS method, where the extract concentration of 1 mg/l corresponded to 2,8 mg/l of a standard antioxidant. Measurements revealed that a blockage of an antioxidant activity can happen in case of a higher concentration. We found out that it?s not necessary to reach high concentrations for inducing antioxidant activity. The DPPH method proved not suitable due to the fact that the DPPH absorption maximum of the solution is 516 nm and an absorption of the lutein?s clear solution occurs in this wavelength.

Keywords

Karotenoid, xantofyl, lutein, antioxidační aktivita, antioxidant, aktivní formy kyslíku a dusíku, DPPH, ABTS

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2016

Accessible from:: 22. 4. 2016

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Barbora Hrvolová

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Chemistry / Chemistry