維生素C磷酸酯鎂的穩(wěn)定性及其清除超氧離子自由基的動力學

付思美，暢芬芬，車 影，王曉娟，靳利娥，閻果蘭

(太原理工大學 化學化工學院，山西 太原 030024)

維生素C (Vitamin C ,VC)廣泛存在于蔬菜和水果中，在人體內的利用率可高達94%[1-2]. 當機體內的脂質等大分子化合物遭到氧化損傷時，就會引起疾病，而VC作為抗氧化劑可以有效的清除活性氧和氮[3]，大量臨床研究表明，VC能預防心血管疾病和中風[4-5]等疾病，還能預防癌癥[6]. 但對于人類和靈長類等許多生物來說，由于其自身不能或很少合成VC，所以需要從外界攝取以供正常生長和發(fā)育. VC作為一種單電子還原劑，通過逐級提供電子而轉變成半脫氫抗壞血酸和脫氫抗壞血酸，利用氫的轉移清除有害活性自由基，來達到其抗氧化的目的，在脂質體和細胞膜內可打斷自由基鏈，從而起到抗氧化作用. 另外，作為酸性物質能夠抑制金屬離子的氧化而起到抗氧化作用. VC在抑制脂質過氧化反應過程中，不僅可以獨立清除活性氧自由基，還可以和其他的抗氧化劑比如生育酚、類胡蘿卜素等相互協(xié)作，共同發(fā)揮抗氧化作用[7]. VC作為此體系的引發(fā)物質，不斷被氧化，使類胡蘿卜素和生育酚恢復到還原狀態(tài)，從而清除過氧化脂質. 作為抗氧化劑，VC在清除活性氧自由基方面有著巨大的能力，但由于VC是極強的還原劑，很不穩(wěn)定，容易被光、熱、氧所氧化破壞，使其應用受到一定限制，所以人們研制出了其衍生物，維生素C磷酸酯鎂[8](magnesium ascorbyl phosphate，MAP)就是其中一種重要的衍生物. MAP分子式為C12H12O18P2Mg3·10H2O，結構簡式為：

1 實驗部分

1.1 材料與試劑

MAP，陜西森弗高科實業(yè)有限公司； VC、Tris-HCl緩沖液、鄰苯三酚等化學試劑均為分析純.

1.2 儀器與設備

HH-2電熱恒溫水浴鍋(北京科偉永興儀器有限公司)；101-1A電熱鼓風干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司)；UV-9100紫外可見分光光度計( 北京瑞利分析儀器公司).

1.3 實驗原理

鄰苯三酚在堿性條件下可以迅速被氧化，在此過程中能夠生成超氧陰離子自由基，超氧陰離子自由基又能夠加快鄰苯三酚的氧化速率，同時伴隨有色中間產物的生成，此物質不斷積累，在30～45 s內與時間呈現(xiàn)良好的線性關系，并最長可維持4 min，隨后顏色消失速度減慢. 此有色中間產物對320 nm的光有強烈的吸收. 由于氧化的速率依賴于超氧陰離子自由基的濃度，其一旦被消除便可使氧化反應得到抑制，阻止中間產物的積累，故可通過測定A320值來評價受試物對超氧陰離子自由基的清除作用. 具體的反應方程式為[10]：

1.4 測定方法

1.4.1 清除率的計算

取4.5 mL Tris-HCl緩沖溶液(0.05 mol/L、pH 8.2)于試管中，分別再加入0.1 mL不同濃度的待測溶液，置于一定溫度的水浴鍋中預熱20 min. 再加入0.4 mL不同濃度的鄰苯三酚溶液，混勻后在一定溫度的水浴中準確反應一定時間，立即用8 mol/L的HCl溶液0.2 mL終止反應，并在波長320 nm處測其吸光度(A). 空白組用0.1 mL蒸餾水代替待測溶液. 清除率(Sr)計算公式為：

×100%

A對照為反應終止后空白對照組的吸光度；A樣品為反應終止后樣品組的吸光度.

1.4.2 穩(wěn)定性實驗

分別配4份20 mL 的0.8 g/L的VC溶液和物質的量等于VC的MAP溶液，將每一份分別同時置于4、20、40、70 ℃條件下保存. 每隔5 d取樣按照鄰苯三酚氧化法測定其抗氧化性，并計算清除率，所有試驗重復3次，取其平均值.

2 結果與討論

2.1 比較VC和MAP清除·的能力

圖1 VC 和MAP對·的清除率Fig.1 The scavenging rate of · about VC and MAP

分別將相同物質的量(相當VC濃度為1.14×10-5，2.27×10-5，3.41×10-5，4.54×10-5，5.68×10-5) 的VC和MAP溶液0.1 mL，加入0.4 mL 2.5 mmol/L的鄰苯三酚溶液中，在25 ℃溫度下反應20 s，測定并計算不同濃度MAP和VC對超氧陰離子自由基的清除率，結果如圖1所示.

由圖1可以看出VC和MAP對超氧陰離子自由基的清除率都隨著樣品溶液濃度的增大而增大，并最終趨于平衡. 二者清除能力相差比較大，相同濃度時， VC的清除率是同濃度的MAP的清除率的6倍.

2.2 保存溫度和時間對VC和MAP清除·的影響

圖2 不同保存溫度和時間對VC和MAP清除·的影響Fig.2 The scavenging rate of · at different temperatures and time about VC and MAP

2.3 MAP在不同溫度下清除·的反應速率及反應級數(shù)

Sr=Sr0-kt

(1)

Sr=Sr0exp(-kt)

(2)

k=A*exp(-E0/RT)

(3)

式中：A為指前因子；E0為活化能；R為氣體常數(shù)；T為熱力學溫度，根據(jù)試驗由式(1)和式(2)計算MAP在相關反應級數(shù)下的反應速率k,并進行線性回歸分析，得到相關系數(shù)[11-13]，結果如表1所示.

表1 不同保存溫度下MAP的零級和一級反應速率常數(shù)及相關系數(shù)Table 1 Values of reaction rate constant of zero and first order of MAP at different temperatures

2.4 MAP保存過程中清除·的動力學模型

(4)

將公式(3)左右兩邊同時取對數(shù)可得：

lnk=lnA-E0/RT

(5)

圖3 在保存條件下MAP降解的Arrhenius關系曲線Fig.3 Arrhenius curve of MAP degradation under storage conditions

根據(jù)上式，對MAP一級反應速率常數(shù)的對數(shù)lnk與保存溫度的倒數(shù)1/T作圖，如圖2所示，由直線的斜率和截距可分別求得其活化能E0為1 828.3 kJ/mol，指前因子A為1.78[13]

將活化能E0、指前因子A和R=8.31 4 J/(mol·K)代入(5)式可得：

(6)

2.5 動力學模型的驗證

表2 動力學模型驗證結果Table 2 Verified results of the degradation kinetics model equation

對表2中的理論值和實測值進行相關性的分析，經過計算得出相關系數(shù)為0.989，其理論值和實測值的相對偏差很小，表明所建立的動力學模型有效.

3 結論

參考文獻：

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