Desarrollo e implementación de métodos electroquímicos para determinar la capacidad antioxidante de muestras orgánicas
- Autores: Alberto Palma López
- Directores de la Tesis: Jesús Fernández Arteaga (dir. tes.), José Miguel Rodríguez Mellado (dir. tes.), Mercedes Ruiz Montoya (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Huelva ( España ) en 2015
- Idioma: español
- Número de páginas: 275
- Tribunal Calificador de la Tesis: Rafael Rodriguez Amaro (presid.), Inmaculada Giráldez Díaz (secret.), Alfonso Salinas Castillo (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Arias Montano
- Resumen
- español
El estrés oxidativo es uno de los procesos bioquímicos estudiados de mayor relevancia en los últimos años que surge como consecuencia de un desequilibrio entre las sustancias antioxldantes y prooxidantes. Este fenómeno está implicado en múltiples enfermedades crónico-degenerativas: Alzheimer, Parkinson, ateroesclerosis, cáncer, etc. La Ingesta de productos naturales en la dieta, tales como frutas, verduras, especias y condimentos, tés e infusiones, cafés, etc., garantiza el aporte exógeno de antioxidantes fenóílcos necesarios para establecer una adecuada situación de "homeostasis redox" en el organismo. De este modo, además de ofrecer numerosos beneficios asociados a sus propiedades a nti infla materias y anticancerígeneas, resultan ser una defensa eficaz frente a la acumulación de radicales libres en el organismo, donde adquieren un papel protagonista las especies reactivas de oxígeno (ROS), responsables de acelerar el proceso del envejecimiento celular y la aparición de dichas enfermedades. La capacidad antioxidante in vitro de principios activos fenólicos puros presentes en especias y condimentos, así como en muestras de té e infusiones se determinó mediante voltametría cíclica (VC) y a través del ensayo de captura del radical DPPH\ Valores bajos del potencial de oxidación (EP(3) registrados en VC bajo unas condiciones experimentales previamente optimizadas: CAo - 5 ?10�4 M, pH = 10.5 y v = 0.1 V-s'1, son indicativos de una mayor actividad antioxidante. Asimismo, valores altos del poder antirradical (ARP) indican una mayor actividad de captación del radical DPPH*. Ambas metodologías presentan una buena correlación entre sus respectivos resultados y permiten establecer un valor límite del EP)a a partir del cual existe comportamiento prooxidante de los compuestos analizados. Teniendo en consideración la dificultad del análisis del Ep,a en mezclas con alto contenido en antioxidantes, así como la falta de precisión del valor de ARP y el hecho de estar relacionado con un radical sintético, la presente investigación ha optado por el desarrollo de una metodología electroquímica novedosa y prometedora, basada en la voltametría de pulso diferencial (VPD), como alternativa a los métodos descritos y el resto de métodos tradicionales para determinar la capacidad antioxidante in vitro. Se trata de una prueba rápida, reproducible, precisa y de bajo coste para determinar la actividad de captura radical (actividad antioxidante) con un mecanismo de interacción establecido y detallado entre el antioxidante y ios radicales de interés biológico hidroperoxilo (HO2) y superóxido (0;T). Dicha metodología se fundamenta en la formación de un complejo de Hg2+ con HO2 y H0�, aniones generados durante el proceso de electrooxidación del H2O2 sobre el electrodo de gota de mercurio (EGM) en medio básico (pH 10,51), estableciéndose parámetros adimensionales para la cuantificaclón de la capacidad antioxidante basados en el valor de la pendiente de la parte lineal obtenida en la representación del porcentaje de disminución del área de pico asociado al complejo generado, Hg(H02)(H0), frente a la cantidad o volumen de antioxidante individual añadido; el valor inverso de la cantidad de antioxidante necesaria para disminuir en un 10% el área del pico, C10; y en última instancia, el parámetro p10, definido como el valor inverso del volumen de antioxidante individual o mezcla de antioxidantes necesaria para disminuir eh un 10% ei área de pico, V10. Finalmente, el estudio de gráficos tridimensionales de superficies de respuesta obtenidos mediante el desarrollo y ejecución de diseños experimentales de mezclas antioxidantes sintéticas permitió vislumbrar, así como cuantificar, evidencias significativas de efectos sinérgicos y antagónicos sobre la respuesta antioxidante global.
- English
Oxidative stress is one of the most relevant biochemical processes recently studied that arises from an imbalance between antioxidant and prooxidant substances. This phenomenon is involved in many chronic degenerative diseases: Alzheimer's, Parkinson's, atherosclerosis, cancer etc, The incorporation of natural products to the diet, such as fruits, vegetables, spices and condiments, teas and infusions, coffees, etc., guarantees the exogenous contribution of phenolic antioxidants required to establish a proper status of "redox homeostasis" in the body. In this sense, in addition to offering numerous benefits associated with anticancer and anti-inflammatory properties, they are an effective defense against the accumulation of free radicals in the body, where oxygen reactive species (ROS) play a leading role, being responsible for accelerating the process of Cellular Aging and the onset of these diseases. The in vitro antioxidant capacity of phenolic active substances present in spices and condiments, as well as in samples of tea and infusions, were determined through cyclic voitammetry (CV) and the DPPH* radical scavenging assay. Low values of oxidative potential (EPja) obtained from CV under previously optimized experimental conditions (CA0 = 5*10'4 M, pH = 10.5 and v = 0.1 V-s'1) are indicative of a higher antioxidant activity. Thus, high values of antiradical power (ARP) indicate the increase of the scavenging DPPH* radical activity. A good correlation between the results collected from both methodologies can be established, permitting to set a limiting value of the Ep>a, apart from which the prooxidant behavior of the analyzed compounds can be noticed. Taking into account the difficulty of the analysis of the EPta in mixtures with high content of antioxidants, the lack of precision of the value of ARP and the relation with a synthetic radical, the present investigation has opted for the development of a novel and promising electrochemical methodology based on the differential pulse voitammetry (DPV), as an alternative to the methods described and the rest of traditional methods, to determine the in vitro antioxidant capacity. It is a fast, reproducible, precise and low cost test to determine the radical scavenging activity (antioxidant activity) with a detailed description of the interaction mechanism between the antioxidant and the biological radicals of interest hydroperoxyl (HO2) and superoxide (Or). This methodology is based on the formation of a complex of Hg2+with HO2 and HO", which are generated during electrooxidation of H202 on mercury drop electrode (MDE) in basic medium (pH 10.51), establishing adimensional parameters for the quantification of the antioxidant capacity based on the value of the slope of the linear range obtained in the representation of the percentage of reduction of the peak area associated with the generated complex, Hg(H02)(H0), versus the amount or volume of individual antioxidant added; the inverse of the necessary amount of antioxidant vaiue to decrease by 10% the area of the peak, C10; and ultimately, the p10 parameter, defined as the inverse value of the volume of individual antioxidant or mixture of antioxidants necessary to reduce by 10% the area of peak, V10. Finally, the study of three-dimensional graphics of response surfaces obtained through the development and implementation of experimental designs of synthetic antioxidant mixtures allowed to glimpse, as well as to quantify, significant evidence of synergistic and antagonistic effects on the overall antioxidant response.
- español
