Антиоксиданты на страже здоровья и долголетия

Информационный проект

Естествознание

Антиоксиданты на страже здоровья и долголетия

                                                                                                                                                                                 Выполнила:

ученица 10 класса МБОУ лицея №4

 Калугина Ольга

Руководитель:        

учитель химии

Дерябина Любовь Владимировна

Содержание

Введение…………………………………………………………………….………………….. 3

1. Свободные радикалы и их влияние на организм…………………..……..………….…...4
2. Антиоксиданты…………………………………………………………….………...……..6

1. Влияние антиоксидантов на организм человека………………….…..…..........................6
2. Механизм действия антиоксидантов………………………………..……………….…...14
3. Открытие цепных реакций……………………………………………………….……….15
4. Антоцианы - наиболее активные антиоксиданты……………………………….………16

3. Экспериментальная часть………………………………………………….……..…….…19

Заключение……………………………………………………………………………….....….24

Список использованной литературы………………………………………………………....26

Введение

        Человек всегда мечтал о бессмертии. В сказках народов главные герои стремились продлить век за счет различных эликсиров молодости, живой воды, фруктов, обладающих чудотворным действием.

        В настоящее время в научной среде широким признанием пользуются две теории старения: генетическая и свободнорадикальная. Последняя сейчас наиболее актуальна после экспериментов, проведенных нашими и американскими учеными. Благодаря исследованиям черники ученые обнаружили, что она способна восстанавливать многие функции организма и мощно противодействовать старению и даже омолаживать организм. Почему? В состав черники входят вещества, которые подавляют действие свободных радикалов.  Именно свободные радикалы вносят решающий вклад в старение организма.

        Эффективно бороться со свободными радикалами способны антиоксиданты.

Что такое антиоксиданты? Этот вопрос интересует не только простых людей. В последние несколько лет ученые и исследователи всей планеты изучают эти загадочные вещества. Их удивительные свойства и механизмы действия вызывают интерес физиков, химиков, биологов и многих других специалистов в той или иной сфере, а также тех врачей и фармацевтов, которые сталкиваются с ними в своей практике.

        Современная жизнь с ее бешенным темпом, постоянными стрессами, социальными проблемами экологическими катастрофами и многими другими факторами, которые «отравляют» нашу жизнь, делает актуальным понятие «качество жизни». Это понятие прежде всего включает в себя здоровье человека и полноценное питание. Употребление в пищу «правильных»  продуктов может значительно варьировать продолжительность жизни человека  и общее состояние организма: самочувствие, настроение и многое другое.

        Цель моей работы:

1. Способствовать формированию правильного отношения к продуктам питания.

Задачи:

1. Изучить строение, свойства и механизм действия антиоксидантов на организм человека. Дать понятие о свободных радикалах.
2. Изучить наиболее распространенные антиоксиданты – витамины и их биологическую роль.
3. Провести химический анализ на определение различных форм антиоксидантов на примере антоцианов плодов черники, содержащихся в ее отв

1. Свободные радикалы и их влияние на организм

Источники свободных радикалов: выхлопные газы, задымление, в том числе сигаретный дым, смог, пестициды, гербициды и другие опасные химические соединения, ионизирующие излучения, ультразвук, интоксикация кислородом, озоном и другими окислителями, эмоциональный стресс, нервное перенапряжение, физическая нагрузка, в т.ч. упражнения, спорт, аэробика, богатая насыщенными жирами и консервантами пища, ряд болезней: воспалительные процессы, атеросклероз, ИБС и многие другие. Особенно активизируются свободные радикалы при воздействии солнечного ультрафиолетового излучения. Десять минут загара рождают в нашем организме такое же количество невидимых вредителей, как и прогулка по задымленной улице с интенсивным движением автомобиля.

Свободные радикалы - атомы или группы атомов, имеющих хотя бы один свободный (непарный) электрон, к которому легко присоединяется атом или молекула. Таким образом, возникает химическая реакция, способная нанести большой вред организму. Мишенями свободных радикалов могут оказаться липиды клеточной мембраны, а также ДНК и белки. В любом случае, такие молекулы наносят клетке серьезные повреждения, приводят к отечным, кистозным процессам, быстрому старению организма. Кроме того, уменьшается уровень и возможность усвоения кальция организмом, что само по себе приводит к различным серьезным заболеваниям.

 Последнее десятилетие дало множество свидетельств, доказывающих, что свободные радикалы играют определенную роль в развитии многих заболеваний. Если свободные радикалы окисляют липиды, происходит образование опасной формы липидного пероксида. Многие ученые связывают образование липидных пероксидов с раком, болезнями сердца, ускоренным старением и иммунным дефицитом.

 Л. Эрнсте (Швеция) считает, что свободные радикалы играют важную роль в усилении разрушения тканей при язвах, вызванных стрессом, артрите, воспалительном процессе в желудочно-кишечном тракте, сердечно-сосудистом кризе. Кроме радиации образованию свободных радикалов способствует неправильное питание. Предотвратить образование свободных радикалов путем объединения свободных электронов в пары может добавление в питание антиоксидантов.

Множество свободных радикалов порождает еще большее их количество, а это осложняет работу организма и наносит ему ущерб. При чрезмерном количестве свободных радикалов может измениться генетический код, нарушается структура белков. Мутировавшие белки распознаются иммунной системой как чужеродные, их пытаются уничтожить. Нарастающее количество изменившихся белков, в зависимости от ситуации, может стать первопричиной воспалительных процессов, сердечно-сосудистых, аутоиммунных ,опухолевых и других заболеваний.

Свободные радикалы также называют активными формами кислорода, хлора, азота, липидов, перекисями.  Они образуются в тканях организма в ходе реакций биологического окисления ряда субстратов.

Свободные радикалы - это продукты неполного окисления.

Они образуются под действием ультрафиолета, обычного светового иди теплового излучения, токсических веществ.

Например:

Рисунок 1.  Механизм образования  свободных радикалов

Свободные радикалы присутствуют в организме в небольших количествах, и здоровый организм контролирует их.  В норме свободные радикалы иммунной системы разрушают вирусы и бактерии, другие свободные радикалы участвуют в производстве гормонов и активизации ферментных процессов, участвуют в производстве энергии и других жизненно важных процессах.

Если же свободных радикалов слишком много, то запускается цепная химическая реакция. Например, взаимодействуя с белком, радикал не только портит эту молекулу, но и приводит к образованию нового радикала. Тот снова вступает в химическую реакцию, и так далее. В результате здоровые клетки погибают, организм стареет или вовсе погибает от раковой опухоли. Если только на пути свободного радикала не появится «ловушка».

Такие «ловушки» называются  антиоксидантами.

2. Антиоксиданты.

 Антиоксиданты - это соединения, защищающие клетки(а точнее мембраны клеток) от потенциально вредных эффектов или реакций, которые могут вызвать избыточное окисление в организме.

        2.1. Влияние антиоксидантов на организм человека.

Кислород, в процессе жизнеобеспечения- обоюдоострый меч: без него мы не можем жить, но его излишек может быть смертельно опасен! К счастью, организм нашел способ справиться с этими, произошедшими от кислорода, побочными продуктами- так называемыми «свободными» радикалами. Это позволяет нам в максимальной степени использовать окислительные свойства кислорода и при этом оставаться живыми (не переокисляться ,т.е. не сгорать). Защищают организм от переокисления антиоксиданты.

При отсутствии в организме этих веществ мы бы умерли в течении нескольких секунд. Образно говоря, когда мы сжигаем (окисляем) пищу, ради получения энергии, роль защитного экрана, ограничивающего процессы окисления, играют антиоксиданты.

Множество болезненных состояний (хронические заболевания, стресс, действие радиации, процесс старения и другие) протекают в организме с образованием свободных радикалов.  Их избыток ведет к перекисному окислению липидов- основы клеточных мембран- и, в результате, к нарушению функций мембран клеток нашего организма, к нарушению здоровья и преждевременному старению.

С 1925 года ученые связывают низкое потребление антиоксидантов с раком легких, желудка, груди, мочевого пузыря и шейки матки.

В организме существует система антиоксидантной защиты, которая делится на первичную (антиоксиданты-ферменты) и вторичную (антиоксиданты-витамины). Эта система работает у нас с рождения, всю нашу жизнь, слабея постепенно  с годами. Поэтому возникает необходимость ее подпитки и поддержки. Антиоксиданты действуют так, чтобы прекратился процесс неуправляемых, цепных реакций образования свободных радикалов, процесс окисления липидов мембран клеток.

 Первая группа антиоксидантов – ферментативные антиоксиданты. Они составляют внутриклеточные системы: супероксиддисмутаза работает в цитоплазме клеток, в митохондриях, плазме; каталаза - в цитоплазме, митохондриях; глютатионпероксидаза- в митохондриях. Эти ферменты занимаются «уборкой» активных форм кислорода. Они превращают активные формы кислорода в перекись водорода и менее агрессивные радикалы, а затем уже их превращают в воду и обычный, полезный кислород.

Вторую группу антиоксидантов составляют антиоксидантные витамины: водорастворимые витамины -С,Р (биофлавоноиды- рутин, кверцетин, аскорутин); жирорастворимые витамины (А, бета-каротин, Е,К); другие соединения- серосодержащие аминокислоты (глютатион, цистеин, метионин), цитохром С, пировиноградная кислота, церулоп-лазмин, хелаты, минерал селен, спирт в микродозах. Определенное значение имеют медь, цинк, марганец и железо.

Антиоксиданты -  витамины называют «тушителями». Они «тушат» агрессивные радикалы забирают избыток энергии, тормозят развитие цепной реакции образования новых радикалов. Причем лучше они проявляют себя, если применяются совместно, поддерживая друг друга (например, витамин Е с витамином С действуют активнее).

Ниже рассмотрены наиболее распространенные витамины или микроэлементы. Также предоставлены сведения об их действии на организм, содержании в продуктах питания и нормы их потребления.

1. Витамин C

Витамин C – водорастворимый витамин, химическое название которого аскорбиновая кислота. Аскорбиновая кислота является мощным антиоксидантом, который задерживает процесс старения, препятствует возникновению рака и сердечных нарушений. Она необходима для поддержания здоровых зубов, десен, костей, хрящей, соединительной ткани, кровеносных сосудов и стенок капилляров.

Этот витамин нужен для образования коллагена – основного структурного материала организма. Работает как антиоксидант и охраняет другие антиоксиданты (такие как витамин E и бета-каротин) от разрушения свободными радикалами. Предотвращает образование в желудке канцерогенных веществ из нитратов и нитритов, попадающих туда с водой или с консервированной пищей. Витамин С укрепляет иммунную систему. Иммунные клетки накапливаются в количестве, в сто раз превышающем его содержание в крови.

Исследователи отмечают, что при разрушении витамина E свободными радикалами витамин C помогает восстановить его и снова запустить на борьбу со свободными радикалами. Также этот витамин помогает усвоению железа, особенно из изюма, зеленых овощей и бобов, но не способствует усвоению железа из мяса. Витамин C улучшает способность выводить токсичные для организма металлы, такие как медь, свинец, ртуть и другие.

Витамин C защищает от:

   1. Сердечных заболеваний: снижает уровень холестерина, предотвращает высокое кровяное давление, защищает холестерин от окисления, которое как считается, ведет к атеросклерозу.

   2.  Простуды: ослабляет проявление простуды и уменьшает продолжительность болезни, но не предотвращает ее как таковую.

   3.   Цинги: заболевание вызывается острым недостатком витамина C и характеризуется кровотечением десен, потере аппетита, депрессией, истерией, анемией, повышенной утомляемостью и вялостью, выпадением зубов, болями в мышцах и соединительных тканях, не проходящих язвах, кожных кровотечениях. Может наблюдаться у истощенных алкоголиков и тех, кто придерживается очень строгой диеты.

4.Вреда, наносимым курением и загрязнением воздуха: вдыхание сигаретного дыма разрушает витамин C в организме. Исследования показали, что в крови курильщиков содержится мало витамина C. Считается, что курильщикам требуется в два раза больше витамина C, чем тем, кто не курит.

Признаки дефицита витамина С: подкожные гематомы, кровоточащие десны, медленное заживление ран и порезов, депрессивное и, возможно, летаргическое состояние, боль в суставах, долго длящиеся простуды и инфекционные заболевания. Также при недостатке этого витамина отмечается воспаление слизистых оболочек.

Рекомендуемая доза витамина C была повышена для полного насыщения организма. Теперь женщинам ежедневно полагается 75 миллиграмм витамина C, мужчинам – 90 миллиграмм. Из-за того, что курильщики наиболее подвержены повреждающему действию свободных радикалов, и расход витамина C идет у них быстрее, им требуется дополнительно 35 миллиграмм. Прежняя средняя суточная доза для взрослых составляла 60 миллиграмм.

Авторы исследования утверждают, что эти уровни витамина C могут быть легко получены и без употребления в пищу каких-либо добавок, достаточно иметь в своем рационе цитрусовые, картофель, клубнику, зелень и т.д. Например, двухсотграммовый стакан апельсинового сока дает организму 100 миллиграмм витамина C. Также была пересмотрена максимально допустимая доза потребления витамина C: в настоящее время она составляет 2000 миллиграмм в день для взрослого человека.

2. Витамин E

Витамин E – жирорастворимый витамин, химическое название которого – токоферол.

Витамин Е является естественным природным антиоксидантом, замедляющим старение человеческой кожи, а также других продуктов в природе.

В последнее время для первичной и вторичной профилактики атеросклероза широко применяется витамин Е.

Новый рекомендуемый уровень приема этого витамина составляет 15 миллиграмм и для женщин, и для мужчин. Основные источники витамина Е это орехи, злаки, печень и многие овощи. Данный антиоксидант содержит важный компонент альфа-токоферол, единственное вещество, которое кровь может транспортировать к клеткам, когда нужно. Прежний уровень потребления витамина Е составлял 8 миллиграмм для мужчин и 6,4 - для женщин. Максимально допустимый уровень приема альфа-токоферола составляет 1000 миллиграмм. У людей, превышающих максимально возможную дозу, могут развиться неконтролируемые кровотечения, так как действует в качестве противосвертывающего средства.

3.Селен

Селен – антиоксидант, оберегающий клетки от воздействия свободных радикалов и вступающий в реакцию с такими тяжёлыми металлами как кадмий и ртуть. В качестве антиоксиданта селен защищает нас от сердечных заболеваний, усиливает иммунитет, увеличивает продолжительность жизни. Действуя совместно с другими антиоксидантами – витаминами Е и C, селен помогает улучшить мыслительные способности, снижает депрессию, прогоняет усталость.

Доказано, что недостаток селена в диете экспериментальных животных приводит к возникновению сердечной патологии и ряда других расстройств. Эпидемиологические исследования подтвердили, что в районах с низким содержанием селена, наблюдается повышенная смертность от целого ряда заболеваний, включая сердечно-сосудистые. Однако в последние годы чаще всего выявляется недостаток именно этого микроэлемента в организме человека. Дефицит селена приводит к возникновению большого числа заболеваний. Это связано с тем, что селен входит в состав многих ферментов и гормонов, обеспечивающих жизненно важные функции организма.

Селен поддерживает активность клеточного иммунитета, влияет на репродуктивные функции. В сочетании с бета-каротином селен способствует обмену жиров, предотвращает гипертонию, снижает опасность сердечных приступов. Селен участвует в синтезе кофермента Q-10, имеющего важное значение для здоровья сердца и восстановления сердечной мышцы после инфаркта, укрепляет функцию митохондрий сердца, защищая от кислородной недостаточности.

Селен предотвращает разрушение печени, соединяясь с тяжелыми металлами и выводя их из организма. Этот антиоксидант предотвращает возникновение целого ряда раковых заболеваний (легких, кишечника, молочной железы). Селен защищает клетки от воздействия радиации, вызывающие воспалительные процессы вследствие облучения. Показано, что в комплексе, с рядом природных биологически активных веществ, значительно улучшается усвояемость селена, расширяются рамки его активного действия.

Нормы потребления селена были понижены до 55 микрограмм в день. Предыдущие показатели составляли 70 микрограмм для мужчин и 55 микрограмм для женщин. Основные продукты, в которых содержится селен – морские водоросли и рыба, печень, злаки и семена подсолнечника, и другие "украшения рациона здорового человека". Новая максимально допустимая доза для селена – 400 микрограмм. Ее превышение сопровождается развитием селеноза – токсической реакции, характеризующейся выпадением волос и ломкостью ногтей. Функции селена в организме человека можно назвать одним словом: защита.

4. Бета-каротин и другие каротины

Бета-каротин и другие каротины выступают в организме как антиоксиданты, защищающие клеточные структуры от разрушения свободными радикалами. Они поддерживают системы циркуляции в здоровом состоянии. Возможно, предотвращают окисление холестерина и превращение его в склеротические бляшки, которые блокируют кровеносные сосуды и вызывают атеросклероз. Исследования показали, что люди с высоким содержанием бета-каротина в крови реже болеют сердечно-сосудистыми заболеваниями. Эти антиоксиданты поддерживают иммунитет, помогая иммунным клеткам разрушать свободные радикалы. Возможно, они оказывают благотворное влияние на глаза, которые наиболее часто подвергаются воздействию свободных радикалов.

Каротины защищают от:

1. Сердечных заболеваний: предотвращают окисление холестерина, которое, как считается, приводит к атеросклерозу. Могут помочь в лечении стенокардии у тех, кто уже болен сердечным заболеванием. Исследования показали, что у людей, получающих достаточное количество этого вещества из фруктов и овощей, снижен риск сердечных заболеваний.

2. Рака груди, кожи, шейки матки, легких, толстой кишки, мочевого пузыря: защищает ДНК и другие клеточные структуры от разрушения свободными радикалами. Клинические исследования показали, что бета-каротин может остановить образование злокачественных опухолей. Каротины также предотвращают рак за счет своего антиокислительного действия, хотя механизм этого процесса еще не изучен.

3.Вреда, наносимого курением и загрязнением воздуха: у курильщиков с низким содержанием бета-каротина в крови чаще развивается рак.

4.Инфекционных заболеваний: бета-каротин повышает иммунитет. Вместе с витамином E он снижает разрушительную силу свободных радикалов.

 5.Нарушений светочувствительности: у больных с повышенной чувствительностью к яркому свету (выражается в сыпи и крапивнице) наблюдалось улучшение в 80% случаев при лечении бета-каротином.

Рекомендованные нормы потребления для этого вещества не существуют.

Продукты, содержащие эти вещества:

1.морковь

2. зеленые овощи, такие, как капуста брокколи и шпинат

3.особенно много бета-каротина в зимних тыквах

2. Влияние антиоксидантов на организм человека

Влияние антиоксидантов на наш организм очень многогранно и интересно. Применяя эти вещества, можно предостеречь себя от многих болезней и воздействия на организм свободных радикалов.

За последние несколько лет было показано, что антиоксиданты крайне полезны для организма – они предотвращают развитие сердечно-сосудистых заболеваний, защищают от рака и преждевременного старения, также повышают иммунитет и многое другое.

В результате исследований доказано, что они могут увеличить продолжительность жизни человека. Многие из причин формирования антиоксидантов неустранимы. Даже самый здоровый человек время от времени заболевает гриппом или простудой.

Установлено, что добавки с цинком сокращают восстановительный период на 40%. Выздоровление пациентов с язвой желудка, принимавших цинк, заняло одну треть времени в сравнении с теми, кто не получал цинк. Кофермент Q10 играет ключевую роль в генерации клеточной энергии, является важным иммунологическим стимулятором, усиливающим циркуляцию, противодействует старению, полезен для поддержания нормального состояния сердечно-сосудистой системы. Прием антиоксидантных витаминов C и E замедляет раннюю прогрессию атеросклероза трансплантированного сердца.

Когда же организм подвергается действию экстремальных факторов (радиация, яды), происходит образование слишком большого количества повреждающих молекул, и в таком случае организму требуется большее количество антиоксидантов. Доказано, что именно образование большого количества свободных радикалов является начальной стадией многих заболеваний от простого кашля до рака. Основными антиоксидантами, поступающими с пищей, являются: витамины C и E, селен и каротины.

Довольно давно ведутся споры по вопросу о нормировании этих веществ, а точнее об их среднесуточной и максимально допустимой дозе. Сторонники введения малого количества антиоксидантов делают упор на то, что повышенные дозы приведут к развитию патологических процессов, не связанных с действием свободных радикалов, а их оппоненты говорят о практически полной утрате защиты против повреждающих молекул при введении малых доз антиоксидантов.

Тем не менее, существуют установленные нормативы, учитывающие мнения обеих сторон. Здесь указываются последние данные, полученные в результате многочисленных исследований, проведенных в Институт медицины Национальной Академии Наук (США). Хотя Институт медицины и не является правительственной организацией, официальные структуры используют его данные в официальных документах. Именно этой информацией руководствуются все производители продуктов в США, указывая на упаковках сведения о составе своих изделий и их питательных свойствах.

Возможно, именно в антиоксидантах заключается секрет долголетия. «Повышение содержания антиоксидантов в организме человека может иметь решающее значение для увеличения продолжительности жизни», – считают американские ученые. По их данным, мыши, у которых была вызвана повышенная выработка антиоксидантных ферментов, жили на 20% дольше и меньше болели заболеваниями сердца и возрастными болезнями. Если подобное справедливо и для человека, то люди могли бы жить дольше 100 лет.

Исследования ученых университета Вашингтона в США подтверждают гипотезу о том, что высокоактивные молекулы с ненасыщенными валентностями, иначе называемые свободными радикалами, вызывают старение. С ними связано возникновение сердечных заболеваний, рака и других возрастных болезней.

Питер Рабинович и его коллеги разводили мышей, у которых была вызвана повышенная выработка фермента каталаза. Он действует как антиоксидант и выводит опасный элемент – перекись водорода, который является продуктом метаболизма и источником свободных радикалов. Рабинович отмечал, что действие свободных радикалов приводит к сбоям химических процессов внутри клеток и, как следствие, выработке дополнительных свободных радикалов. Создается порочный круг. Результаты исследований убедительно свидетельствуют в пользу теории влияния свободных радикалов на старение.

Существует очень много продуктов питания, в которых содержаться антиоксиданты и даже для самой строгой диеты найдутся такие продукты.

Продукты питания, содержащие наиболее известные антиоксиданты:

1) витамин А или каротин содержится в моркови, тыкве, брокколи, сладком картофеле, помидорах, капусте, персиках, абрикосах, то есть в ярких, цветных овощах и фруктах;

2) витамин С – это цитрусовые (апельсины, лимоны), зеленый перец, брокколи, зелень (петрушка, укроп, салат), клубника, томаты;

3)  витамин Е находится в орехах, цельнозерновых, растительном масле, печени, оливках;

4) селен магний в рыбе, моллюсках, красном мясе (баранина, говядина), яйцах, курице, чесноке;

5) флавоноиды – природные вещества, содержащиеся в сое, красном вине, красном винограде, гранате, клюкве, зеленом чае;

6)  ликопин содержится в помидорах, розовом грейпфруте, дынях;

7) лутеин в темно-зеленых овощах таких, как капуста, брокколи, киви, брюссельская капуста, шпинат;

8)  лигнаны в семени льна, кунжута, тыквы, овса, ячменя, ржи.

Также к антиоксидантам можно отнести кофермент Q10, глутатион и многие другие вещества и соединения.

Сотрудники Мичиганского Университета заявляют, что чай является самым богатым источником антиоксидантов. Антиоксиданты в чае улучшают работу сердца и снижают уровень холестерина.

Существуют лекарственные травы, обладающие антиоксидантной активностью:

1. Гинкго билоба – это единственное растение, которое выжило после Хиросимы и не изменилось со времен Ледникового периода благодаря своей устойчивости к загрязнению окружающей среды, насекомым и болезням. Антиоксидантный эффект проявляется в защите клеток головного мозга и тканей сердца на уровне мелких сосудов, что помогает предупредить развитие различных заболеваний;

2.  Золотой корень;

3. Имбирь лекарственный (корень);

4. Чертополох молочный.

 Антиоксиданты обезвреживают свободные радикалы, которые, в свою очередь, являются одной из главных причин старения и множества болезней. Растения вынуждены существовать в таких условиях окружающей среды, от которых им необходимо защищаться. Для защиты они и вырабатывают разные защитные вещества, в том числе антиоксиданты-противоокислители. Употребляя эти растения в пищу, мы также защищаем свой организм от свободных радикалов и прокисания ими вызываемого.

Очень важно помнить, что антиоксиданты работают хорошо только тогда, когда они работают в группе, поддерживая друг друга. Например: витамин Е- главный прерыватель реакций окисления липидов, расходуется и видоизменяется в этих реакциях. Если рядом с ним находится витамин С, то он его восстанавливает и вводит в строй. Витамин С оберегает также селен от окисления. Глютатион переводит продукты перекисного окисления липидов в менее вредные и оберегает витамин Е.

Антиоксиданты могут расщеплять поврежденные участки , заменяя старые элементы новыми. Эти «ремонтники» расщепляют белки-протеазы, жиры-фосфатазы и ферменты ремонта ДНК.

Большинство антиоксидантов организм вырабатывает сам, но не менее важны и антиоксиданты, поступающие с пищей.

        2.2. Механизм действия антиоксидантов                                        

Механизм действия наиболее распространённых антиоксидантов (ароматические амины, фенолы, нафтолы и др.) состоит в обрыве реакционных цепей: молекулы антиоксиданта взаимодействуют с активными радикалами с образованием малоактивных радикалов. Окисление замедляется также в присутствии веществ, разрушающих промежуточные продукты реакций. В этом случае падает скорость образования свободных радикалов. Даже в небольшом количестве (0,01–0,001 %) антиоксиданты уменьшают скорость окисления, поэтому в течение некоторого периода времени (период торможения, индукции) продукты окисления не обнаруживаются. В практике торможения окислительных процессов большое значение имеет явление синергизма – взаимного усиления эффективности антиоксидантов в смеси, либо в присутствии других веществ.

Эффективность действия антиоксидантов достаточно велика.

Действие антиоксидантов основано на их способности обрывать разветвленное цепное окисление. При этом возможны два механизма: при первом молекула антиоксиданта, содержащая подвижный атом водорода, реагирует с активной частицей окисляющегося соединения – радикалом, ведущим окислительную цепь, с образованием малоактивного радикала. В другом молекула антиоксиданта взаимодействует с промежуточным продуктом окисления, распад которого ведет к разветвлению цепи, с образованием стабильного соединения. По первому механизму действуют производные вторичных ароматических аминов и фенолов (последние, как правило, менее эффективны), по второму – органические производные фосфитов и сульфидов. Совместное применение антиоксидантов, действующих по различным механизмам, иногда приводит к синергичному эффекту.

2.3  Открытие цепных реакций

Николай Николаевич Семёнов – советский физико-химик, один из основоположников химической физики, академик АН СССР (1932; член-корреспондент с 1929), единственный советский лауреат Нобелевской премии по химии (получил в 1956 году совместно с Сирилом Хиншелвудом). В 1956 г. С. совместно с Хиншелвудом была присуждена Нобелевская премия по химии «за исследования в области механизма химических реакций». В Нобелевской лекции Семенов сделал обзор своих работ над цепными реакциями. Теория цепной реакции открыла  возможность ближе подойти к решению главной проблемы теоретической химии – связи между реакционной способностью и структурой частиц, вступающих в реакцию. Вряд ли можно  было обогатить химическую технологию или даже добиться решающего успеха в биологии без этих знаний.  

Η. Η. Семеновым и его школой были детально разработаны основы цепной теории химических реакций. Мировую известность Η. Η. Семенов получил благодаря ого работам и работам его школы в области химической кинетики и прежде всего цепной теории химических реакций. На протяжении 50 лет кипучей, широкой и весьма плодотворной научной и научно-организационной деятельности Η. Η. Семеновым внесен огромный вклад в развитие науки.

2.4 Антоцианы - наиболее активные антиоксиданты

Антоцианы – наиболее распространенная группа флавоноидов. Флавоноиды – наиболее многочисленная группа как водорастворимых, так и липофильных природных фенольных соединений. Представляют собой гетероциклические кислородсодержащие соединения преимущественно желтого, оранжевого, красного цвета. Они принадлежат к соединениям С6-С3-С6 ряда – в их молекулах имеются два бензольных ядра, соединенных друг с другом трехугольным фрагментом.

R, R’:-H,-OH,-CH3                   A-гликозидные остатки, -OH

Рисунок 2. Строение антоцианов

Большинство флавоноидов можно рассматривать как производные хромана и флавона. Многие флавоноиды – пигменты, придающие разнообразную окраску растительным тканям. Так флавоны, флавонолы, ауроны, халконы имеют желтую и оранжевую окраску цветов, а антоцианы- красную, синюю, фиолетовую.

Антоцианы- окрашенные кристаллы. Они считаются самыми распространенными растительными пигментами. Еще средневековые фокусники опускали розу в нашатырный спирт. После чего лепестки изменяли окраску. Это связано со строением антоцианов.

Согласно теории цветности Витта, известно, что в большинстве пигментов «ответственным» за появление окраски являются не молекулы целиком, а лишь их определенные участки, называемые хромофорами . Обычно хромофорный фрагмент молекулы состоит из группы атомов, объединенных в цепи или кольца с чередующимися ординарными и двойными связями. Чем больше таких чередующихся связей, тем глубже окраска. Иногда окраска возникает на сравнительно небольших цепочках, но при наличии у молекулы электрического заряда.

Все остальные фрагменты молекул либо не влияют на окраску, либо лишь несколько изменяют ее. Фрагменты. Изменяющие окраску, обусловленную хромофором, называют ауксохромами. Влияние ауксохромов редко бывает значительным, однако оно позволяет углублять и повышать цвет, менять оттенки «основного» цвета, характерного для хромофора.

Красный цвет яблока, бордовые вишни и малина, черные смородина, шелковица иарония, синяя голубика - все они окрашены антоцианами. Красно-лиловый бочок редиски. Фиолетовые листья краснокочанной капусты и даже болезненная синева картофеля также обусловлены присутствием этих пигментов. Ну, а о лепестках цветов и говорить не приходится: вся богатейшая гамма- от розовой и оранжевой до сине-черной и фиолетовой окраски- объясняется исключительно присутствием в них антоциановых красителей.

С помощью антоцианов растения рассказывают нам о своих эмоциях и привычках.

В случае стресса у растения изменяется кислотность сока, что сразу же сопровождается изменением окраски антоцианов - цветы и стебли краснеют или, наоборот, приобретают синий оттенок. А чтобы сделать вывод о низкой концентрации ионов кальция в лепестках цветов кактусов, не нужно проводить химический анализ, достаточно посмотреть на сами цветы -  у кактусов они никогда не бывают синего  или голубого цвета.

Химические реакции антоцианов идут с изменением как ауксохромных, так и хромофорных участков, что приводит к изменению окраски.

В присутствии щелочей в молекулах антоцианов происходит перегруппировка двойных  и одинарных связей между атомами углерода, что приводит к образованию нового хромофора. В результате в щелочной среде антоцианы приобретают синий или сине-зеленый цвет. Способность антоцианов менять цвет использовалась в прошлом алхимиками для того, чтобы различать растворы щелочей и кислот. Именно антоцианы послужили прототипом современных кислотно-основных индикаторов, повсеместно используемых в химических лабораториях, на производстве.

Неравнодушны антоцианы и к ионам металлов. В присутствии железа они приобретают алый цвет, а магния и кальция- интенсивно синий. Наверное, именно из-за этого последнего свойства антоцианам дали их имя (цвет лазурный).

Разнообразие цвета плодов и цветов обусловлено тем, что антоцианы находятся в растениях в виде пирилиевых солей (кислая среда), хиноидной формы (нейтральная среда), или в виде К-,Са- и Nа-солей.

рН<3 → ярко-красный    3< рН < 8 → красно-фиолетовый  рН>8 → синий или зеленый

Пириллиевые соли                 Хиноидная форма                    Соль щелочного металла  Рисунок 3. Формы существования  антоцианов в растениях.

        3.Экспериментальная часть

Изучение химической устойчивости антоцианов черники по отношению к кислотам, основаниям, средним солям, воздействию солнечных лучей и высокой температуры

Цель работы:

1. Провести химический анализ на определение антоцианов плодов черники, содержащихся в отваре.
2. Опытным путем определить химическую устойчивость антоцианов по отношению к кислотам, основаниям, средним солям, солнечному свету, высокой температуре.
3. Сделать вывод об антиоксидантной активности образующихся соединений.
4. Составить рекомендации по употреблению в пищу продуктов питания, содержащих антоцианы.

Оборудование: химические стаканы, весы, мерный цилиндр, фарфоровая чашка, спиртовка, штатив.

Реактивы: отвар черники, 10%-ные растворы уксусной и соляной кислот, 10%-ные растворы гидроксида калия и аммиака, 10%-ные растворы нитрата натрия, алюминия, железа (III), меди (II).

Ход работы

Опыт №1.    Действие растворов кислот на отвар черники

В каждый химический стакан с 20 мл отвара черники добавила по 4 мл 10% раствора соляной и уксусной кислот.

Цвет растворов изменился на красный

Уравнения реакций для хиноидной формы цианидина, как одного из самых распространенных антоцианов плодов черники:

1.

2.

                Объяснение наблюдений.

                В результате реакции образуются ярко-красные пириллиевые соли соляной и уксусной кислот.

                Выводы.

В составе полученных пириллиевых солей большее количество гидроксильных групп по сравнению с хиноидной формой и у гетероатома кислорода появился положительный заряд. Следовательно,  у этих солей более высокая антиоксидантная активность. Поэтому    кислые плоды  черники более полезны как антиоксиданты. Добавление небольшого количества слабой кислоты (аскорбиновой, лимонной), в сырье, состоящее из черники, повысит его антиоксидантную активность.

Опыт №2  Действие растворов оснований на отвар черники.

В каждый стакан с 20 мл отвара черники добавила поочередно раствор аммиака и гидроксида калия.

Первоначально растворы приобрели сине-зеленый цвет. Постепенно окраска становилась светлее: сначала бледно-зеленая, а затем золотистая.

Уравнения реакций:

1.

2.

Объяснение наблюдений.

В результате реакций образуются аммонийная и калийная соли цианидина. При избытке щелочи происходит разрушение нескольких гидроксильных групп. Поэтому и окраска изменяется постепенно.

Выводы. Так как количество гидроксильных групп становится меньше, атомы водорода замещаются на ионы аммония и калия, то антиоксидантные свойства полученных солей будут ниже.

Опыт №3. Действие растворов солей на отвар черники.

В каждый химический стакан с 20 мл отвара добавила поочередно по 4 мл 10% раствора солей: нитрата натрия, хлорида алюминия, хлорида железа (III), сульфата меди (II).

Нитрат натрия не вступил в реакцию, в остальных случаях произошло изменение окраски.

Уравнения реакций:

1.

2.

3.

4.

Объяснение наблюдений.

Хлорид алюминия и хлорид железа (III) образовали характерные хелатные комплексы. Сульфат меди (II) дал комплексное соединение.

Вывод. Так как происходит уменьшение  гидроксильных групп, то полученные соединения обладают невысокой антиоксидантной активностью.

Опыт №4. Воздействие солнечных лучей  на антоцианы черники.

Образец ткани окрасила отваром черники и оставила на солнце под действием солнечных лучей. Через месяц образец ткани изменил окраску. Она обесцветилась.

Объяснение наблюдений.

Антоцианы поглощают ультрафиолетовое излучение и часть видимых лучей (520-560 нм). При этом они разрушаются.

Вывод. Антоцианы черники можно применять в качестве добавок в маски для лица, крема для загара. Антоцианы защищают кожу от УФИ.

Опыт №5 Воздействие высокой температуры на антоцианы черники.

Выпарила в фарфоровой чашке отвар черники и полученную вязкую массу растворила в воде. К нему добавила 10%-ный раствор гидроксида калия. Характерного желто-зеленого окрашивания не было.

Объяснение наблюдений.

При нагревании произошло разрушение антиоксидантов.

Общие выводы:

1. Сырье, содержащее чернику необходимо хранить в прохладном, темном месте, без доступа кислорода и других окислителей.
2. При консервировании продуктов питания из черники целесообразно применять стеклянную или пластмассовую тару. Нельзя использовать консервные банки. Крышки должны иметь защитное лакированное покрытие.
3. Для приготовления соков из черники нежелательно использовать воду с большим содержанием железа.
4. В питательные маски для лица, крема для загара можно добавлять сок черники, так как антоцианы способны поглощать ультрафиолетовое излучение и защищать кожу от ультрафиолетовых лучей.

Заключение

Антиоксиданты защищают клетки от вреда, который наносят им свободные радикалы, помогают поддерживать организм в здоровом состоянии. Большинство антиоксидантов относится к витаминам и микроэлементам, способствуют сохранению необходимого баланса между свободными радикалами и антиокислительными силами антиоксидантов

Большое количество антиоксидантов содержится в чернике, клюкве, черной сливе, черешне, черной смородине, ежевике, малине, красном винограде, баклажанах, вишне, фундуке, грецких орехах, гвоздике, молотой корице, зеленом чае.

Современные исследования ученых доказали, что антиоксиданты помогают организму снижать уровень повреждений клеток, ускорять процесс выздоровления, противостоять процессам окисления. Они помогают предотвратить многие болезни, а значит. Увеличивают продолжительность жизни человека, повышают ее «качество».

Большое количество антиоксидантов содержится в чернике, клюкве, черной сливе, черешне, черной смородине, ежевике, малине, красном винограде, баклажанах, вишне, фундуке, грецких орехах, гвоздике, молотой корице, зеленом чае.

Ученые пока не могут ответить на вопрос, почему в одних продуктах больше антиоксидантов, чем в других. Но им точно известно, что компонент, который обеспечивает их антиоксидантные свойства, называется антоцианин. Именно он придает им темно-синий цвет.

Цвет продуктов может служить индикатором их способности противостоять действию свободных радикалов. Поэтому, если хотите определить , есть ли в продукте антиоксиданты- обратите внимание на его цвет. Темные цвета (сиреневый, синий фиолетовый, красный)- показатель присутствия в них антоцианина.

Вместе с тем, даже, если в продукте обнаружено большое количество антиоксидантов, это не значит, что все они будут усвоены организмом человека.

Антиоксиданты защищают организм эффективнее, когда они работают вместе « в команде», чем лучше подобрана и уравновешена команда, тем эффективнее защита. В комплексе антиоксиданты усиливают и взаимно защищают друг друга.

Эффективность антиоксидантов зависит и от того, в каком виде мы едим продукты - свежем, замороженном, переработанном или вареном.

Бытует мнение, что синтетические и природные антиоксиданты не имеют разницы. Это неправда, так как в природе каждый витамин встречается в виде как минимум двух изомеров. Каждый играет роль в организме, хотя роли и похожи между собой. Поэтому витамины – антиоксиданты из натуральных, растительных продуктов -  более активны.

Секреты здоровья и долголетия:

1. Включайте в свой рацион как можно больше фруктов и овощей, содержащих антиоксиданты, ешьте разные овощи и фрукты, окрашенные во все цвета радуги.
2. Ешьте ягоды в свежем виде, а не запеченными в пироге, а помидоры после кулинарной обработки.
3. Не злоупотребляйте солнечными лучами и солярием.
4. Применяйте биологически активные добавки, содержащие только натуральные антиоксиданты из трав и плодов.
5. Целесообразно принимать полстакана черники в день для нейтрализации свободных радикалов. Особенно это касается людей, работающих на компьютере, находящихся в зоне радиации, на вредных производствах.

Список литературы

1.  Запрометов М.Н.  Основы биохимии фенольных соединений. М.: Высшая школа. 1974.
2.  Полякова Е.А. Полюбите цитрусовые на здоровье. Санкт-Петербург. Издательская группа «Весь». 2004.
3. Чуб В. Для чего нужны антоцианы // Цветоводство. 2008. №6. С.22-25.
4. Полякова Е.А. Полюбите цитрусовые на здоровье. Санкт-Петербург. Издательская группа «Весь». 2004.

Интернет – ресурсы

1. www.xumuk.ru/Антоцианы – химическая энциклопедия.
2. http://www.allaboutbeauty.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=221&Itemid=275
3. http://www.antioxidant-of-food.bessmertie.ru/antioxidant-of-food.shtml