Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА БИОХИМИИ
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Радикальные реакции в клетке»
по тебе «Применение синтетических антиоксидантов»
Выполнила
студентка 4 курса группы Г
специальность биохимия
Виноградова А.Н
Проверил
Одарюк И.Д
Г.Донецк 2014
Как правило, многие разрушительные процессы, которые встречаются в нашей жизни, происходят под воздействием кислорода. Это гниение опавших листьев, ржавчина на железе, горение чего-либо, приготовление вин и наливок и многое другое. Также этот перечень можно дополнить и человеческой жизнью: люди болеют, постепенно стареют и умирают. Химическая реакция взаимодействия чего-либо с кислородом, называется окислительной, в результате таких процессов происходит образование оксидов.
Оксид – это сложное вещество, в состав которого входит кислород и второй элемент (то, из чего состоит предмет окисления).
С целью блокировки или замедления процесса окисления применяют антиоксиданты.
Антиоксиданты – химические соединения, которые предупреждают чрезмерное окисление,предотвращают разрушающее действие свободных радикалов (оксидантов) на клетки живых организмов и, тем самым, замедляют процесс их старения.
Эти вещества широко используется в различных сферах: В пищевой промышленности – с целью продление срока годности продуктов; В производстве горюче-смазочных материалов – стабилизируют томливо; В медицине – при изготовлении пищевых добавок;
Существует три основные группы антиоксидантов:
1. Природные (естественные);
2. Синтетические (лекарственные);
3. Синергетические.
Синтетические, лекарственные антиоксиданты или биологически активные добавки (БАД) – препараты, действие которых направлено на замедление или приостановку процесса окисления в организме. Они содержат в себе вещества, необходимые для создания в организме оптимального уровня антиоксидантной защиты.
По направлению действия, выделяют два основных вида таких препаратов: прямые; непрямые.
Прямые антиоксиданты непосредственно связывают свободные радикалы, образовавшиеся в организме в процессе окисления. Основной функцией непрямых антиоксидантов является активизация природных процессов защиты, стимуляция организма к более активному использованию имеющейся внутренней системы антиоксидантной защиты. Также, к этой группе относятся и пищевые добавки Е, которые используются при производстве продуктов и других товаров. Их применяют для замедления процесса окисления и увеличения срока годности. Особенно много их содержится в консервах, полуфабрикатах и других продуктах с большим сроком хранения. Для человека эти добавки только вредны. Часто вызывают аллергию, а также негативно отражаются на различных обменных процессах организма, результатом которых вскоре могут стать серьезные заболевания.
Значения такого показателя на маркировке от 300 до 399 указывает на наличие в продукте опасных веществ. Высокая эффективность работы антиоксидантов зависит от того, как правильно они сочетаются друг с другом. Применение целого ряда антиоксидантов направлено на достижение максимально возможного эффекта. Например, в процессе реакции окисления липидов (в жирных кислотах образуются активные формы кислорода) , витамин Е изменяется и используется в больших количествах. А витамин С, если он в достаточном количестве присутствует в организме, помогает ему восстановиться и продолжить работу.
Наиболее распространенными синтетическими антиоксидантами, применяемыми в лечении заболеваний, считаются:
1. Витамин Е (токоферол) – перенося водород по клеткам, участвует в окислительных и восстановительных процессах организма; при недостатке этого витамина происходит накопление вредных производных от окисления липидов (кожа, костный мозг, лимфоидная система, половая сфера). Назначают при различных воспалениях, атеросклерозе, сахарном диабете, нарушениях репродуктивной системы;
2. Дибунол (бутилгидрокситолуол) – обладает мощным стимулирующим свойством, направленным на регенерацию организма (восстанавливать повреждения в органах, тканях). Назначают при атеросклерозе, раке мочевого пузыря, различных ранах и язвах;
3. Пробукол – его свойства идентичны вышеназванному препарату. Назначают в случаях повышения холестерина в крови и других нарушениях липидного обмена;
4. Аскорбиновая кислота – очень важное питательное вещество, обеспечивает нормальное функционирование костной и соединительной тканей. Назначается в случае дефицита в организме, как иммуностимулирующее и общеукрепляющее средство при любых заболеваниях, а также для профилактики при авитаминозе;
5. Липоевая или тиоктовая кислота – чаще всего, применяется при алкогольной и диабетической полинейропатии (болезнь, при которой конечности теряют чувствительность, может возникнуть паралич; возникает из-за множественного поражения периферических нервов), а также снижает концентрацию глюкозы в крови.
Существует еще множество медицинских препаратов, обладающих антиоксидантным действием.
Если с продуктами, богатыми на антиоксиданты, все в принципе понятно: для крепкого здоровья нужно есть как можно больше полезных фруктов, овощей, ягод, то с лекарственными препаратами не все так просто. Когда принимается решение о начале приема подобных добавок, нужно руководствоваться теми принципами, которые лежат в основе их применения:
1. Наиболее безопасными являются природные антиоксиданты (еще их называют биоантиоксидантами). Побочный эффект от их применения отсутствует либо бывает крайне редким (в большинстве случаев – лишь когда пациент значительно превышает дозировку);
2. Влияние сезонности на выбор назначаемого препарата. Так, в холодную пору (зима, весна) назначают антиоксиданты прямого действия. А летом и осенью, когда в питании преобладают продукты, сами по себе являющиеся антиоксидантами, рекомендуется принимать добавки, входящие в группу непрямого направления;
3. Применение комбинаций препаратов для достижения максимального эффекта;
4. Состав препарата должен соответствовать поставленной цели – защитить определенный орган, в котором наблюдается дефицит защиты; в зависимости от этого, определяются компоненты антиоксиданта;
5. Правильно подобранная дозировка препарата (влияние возраста, пола, массы тела; а также имеющихся особенностей в питании и образе жизни); 6. Длительность приема (эффект применения появляется не ранее чем через месяц после начала курса). Это нужно учитывать при назначении лечения и не рассчитывать на быстрый результат.
Отдельно стоит отметить, что витамин Е является мощнейшим антиоксидантом. Особая необходимость в таком веществе возникает при повышенном уровне глюкозы. Он предотвращает разрушительное воздействие образовавшихся свободных радикалов. Содержание этого витамина в организме помогает снизить уровень сахара в крови и повысить степень чувствительности к инсулину. Синтетический витамин Е (в его названии присутствует приставка «dl») менее эффективен, чем натуральный (приставка «d»).
Применение в пищевой промышленности.
Для увеличения стойкости пищевых продуктов, содержащих жиры и витамины, используют природные антиоксиданты — токоферолы (витамины Е), нордигидрогваяретовую кислоту, синтетические антиоксиданты — пропиловый и додециловый эфиры галловой кислоты, бутилокситолуол (ионол) и др.
Антиоксиданты, используемые как пищевые добавки:
Дополнительные компоненты для связывания ионов переходных металлов:
Пищевые продукты в процессе получения, переработки и хранения подвергаются окислению кислородом воздуха. При этом в них накапливаются токсичные вещества, снижается их биологическая ценность, и ухудшаются органолептические свойства. Склонность пищевых продуктов и напитков к окислению приводит к уменьшению сроков их хранения. Окислению способствует повышенная температура, свободный доступ кислорода и присутствие ионов металлов переменной валентности. Поэтому для предотвращения окислительной порчи следует исключить воздействие на продукт перечисленных факторов. Для многих пищевых продуктов, содержащих высокоактивные полиненасыщенные соединения, существенно замедлить окисление возможно только с помощью антиокислителей (или антиоксидантов).
Антиокислители замедляют процесс окисления путем взаимодействия с кислородом воздуха (не допуская его реакции с продуктом), прерывая реакцию окисления (дезактивируя активные радикалы) или разрушая уже образовавшиеся перекиси. При этом расходуются сами антиоксиданты. Для большинства антиоксидантов существует предельная концентрация, выше которой срок хранения продукта уже не увеличивается. Как правило, она составляет 0,02%. Процесс окисления является самоускоряющимся. Поэтому, чем раньше к продукту добавлен антиокислитель, тем большего эффекта можно от него ожидать. Если скорость окисления уже достигла своего порогового значения, добавлять антиоксидант бесполезно. Эффективность применения антиоксиданта зависит от свойств конкретного продукта и самого антиоксиданта.
Этилендиаминтетраацетат кальция-натрия (ЭДТА).
ЭДТА представляет собой белый мелкодисперсный или мелкокристаллический порошок без вкуса и запаха. В пищевой промышленности ЭДТА применяется в качестве антиокислителя, синергиста консерванта, комплексообразователя, стабилизатора цвета и вкуса. ЭДТА замедляет спорообразование, но не оказывает никакого влияния на дрожжи и плесени. Благодаря способности этилендиаминтетрауксусной кислоты к комплексообразованию, ЭДТА проявляет свойства синергиста консервантов. Образуя комплексы с ионами двухвалентных металлов, ЭДТА увеличивает проницаемость клеточных мембран для консервантов, чем и объясняется его синергетическое действие.
ЭДТА:
• способствует сохранению цвета, прозрачности продукта;
• способствует сохранению структуры;
• контролирует каталитические окислительные эффекты ионов металлов;
• способствует сохранению вкуса и аромата.
Области применения: масложировая промышленность, консервированные морепродукты, консервированные овощи и грибы, соусы, специи в жидком виде, приправы, алкогольные и безалкогольные напитки.
Применение для стабилизации топлива.
Осмоление топлива резко замедляется при добавлении незначительных количеств антиоксидантов (0,1 % и менее); к таким антиоксидантам относятся параоксидифениламин, альфа-нафтол, различные фракции древесной смолы и др. К смазочным маслам и консистентным смазкам добавляют следующие антиоксиданты (1—3 %): параоксидифениламин, ионол, трибутилфосфат, диалкилдитиофосфат цинка (или бария), диалкилфенилдитиофосфат цинка и др.
Антиоксиданты предотвращают ухудшение свойств масла при увеличении температуры и таким образом продлевают срок его службы. Ингибиторы окисления предотвращающие химическую реакцию масла с кислородом воздуха в условиях высоких температур и перемешивания. Для этих целей используют следующие химические вещества и соединения:
• дитиофосфаты цинка;
• сульфиды фенолятов;
• ароматические амины;
• замещенные алкилфенолы.
Ингибиторы такого типа либо связывают свободные радикалы, либо взаимодействуют с пероксидами, замедляя процесс роста вязкости масла вследствие его окисления.
Антиоксиданты вводятся в топливо для того, чтобы ингибировать окисление углеводородов кислородом воздуха. Низкомолекулярные продукты окисления - пероксиды, спирты, кислоты и другие кислород-содержащие соединения – вступают в реакцию полимеризации и поликонденсации с образованием высокомолекулярных продуктов, которые содержатся в топливе в виде смол или выпадают из них в отдельную фазу. Чем больше в топливе смол, тем больше образуется отложений в двигателе и топливной системе. В результате процессы смесеобразования и горения становятся не оптимальными.
Топливо сгорает не полностью, КПД двигателя снижается, а в остаточных газах увеличивается концентрация токсичных продуктов. Кроме того, из-за наличия осадков ухудшаются прокачиваемость и фильтруемость топлива. Чем ниже окислительная стабильность топлив, тем меньше допустимые сроки его хранения. Антиоксиданты ингибируют только радикально-цепные реакции: окисление углеводородов и отчасти полимеризацию непредельных соединений. Однако в топливах, содержащих активные соединения разной породы (диеновые и полициклические ароматические углеводороды, азотсодержащие гетероциклы и т.д.), возможны и другие реакции уплотнения, приводящие к образованию осадка и смол. Это особенно характерно для среднедистиллятных фракций, полученных процессами деструктивной переработки нефти. Введение антиоксидантов в такие топлива не дает ожидаемого эффекта. Поэтому антиоксиданты используются в основном для стабилизации бензинов и реактивных топлив.
Принцип действия антиоксидантов основан на обрывании цепей окисления углеводородов путем взаимодействия с радикалами. Показатели эффективности антиоксидантов - индукционный период и химическая стабильность содержащих их топлив. Индукционный период представляет собой, время, в течение которого топливо « сопротивляется» окислению кислородом.
Применение в медицине.
Процессы перекисного окисления липидов постоянно происходят в организме и имеют важное значение для обновления состава и поддержании функциональных свойств биомембран, энергетических процессов, клеточного деления, синтеза биологически активных веществ, внутриклеточной сигнализации.
Поскольку регулярный приём свежей растительной пищи уменьшает вероятность возникновения сердечно-сосудистых и ряда неврологических заболеваний, была сформулирована и широко растиражирована средствами массовой информации рабочая гипотеза о том, что антиоксиданты могут предотвратить разрушающее действие свободных радикалов на клетки живых организмов, и тем самым замедлить процесс их старения.
Многочисленные научные исследования пока не подтвердили этой гипотезы.Опубликованы широкомасштабные исследования, которые указывают на то, что пищевые добавки с антиоксидантами, наоборот, могут быть опасны для здоровья. Новейшие данные позволяют предположить, что благотворное воздействие свежей растительной пищи на здоровье вызвано иными соединениями и факторами, нежели антиоксиданты.