EPR（電子順磁共振波譜儀）應(yīng)用丨抗氧化劑活性的研究
抗氧化劑在化工、食品以及生命科學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，可分為兩類：天然抗氧化劑與合成抗氧化劑，近年來由于在人體健康研究領(lǐng)域所發(fā)揮的作用使其受關(guān)注度愈發(fā)提升。
而在抗氧化劑的作用機(jī)理研究及相關(guān)抗氧化參數(shù)的表征測(cè)量方面，EPR技術(shù)發(fā)揮著重要的作用。
早期大多數(shù)是采用類如定性法和半定量法來研究天然抗氧化劑的活性，主要是因?yàn)樘烊豢寡趸瘎┏煞窒鄬?duì)來說比較固定。但隨著研究深度的增加，研究者們更加在意能夠表征抗氧化性的參數(shù)。目前被大多研究者承認(rèn)的表征抗氧化劑活性的參數(shù)主要有：1、過氧自由基從抗氧化劑中奪氫反應(yīng)的難易程度；2、奪氫反應(yīng)之后抗氧化劑自由基的穩(wěn)定性。這些參數(shù)可以通過EPR技術(shù)直接檢測(cè)出來。
氫原子轉(zhuǎn)移(HAT)是抗氧化劑的主要作用機(jī)理。HAT機(jī)理表明，抗氧化劑與氧化底物同氧化過程中產(chǎn)生的過氧自由基發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，從而阻斷了自氧化鏈反應(yīng)的傳遞來達(dá)到抗氧化的作用。EPR技術(shù)正是能夠通過檢測(cè)此機(jī)理中產(chǎn)生的自由基來測(cè)定抗氧化劑活性。
如上圖所示，生物體內(nèi)脂質(zhì)的自氧化反應(yīng)過程中，氫過氧化物(LOOH)是脂過氧化反應(yīng)的主要產(chǎn)物，也是熱解或催化降解產(chǎn)生活潑自由基的主要來源。由于其化學(xué)計(jì)量因子n與抑制速率常數(shù)kinh的測(cè)定則是通過檢測(cè)氧氣的消耗量來求得的，所以氧氣消耗量的準(zhǔn)確測(cè)量非常重要。氧分子是順磁性物質(zhì)，在溶解狀態(tài)下以三線態(tài)分子的形式存在。由于氧分子的猝滅時(shí)間極短，所以其他檢測(cè)方法很難準(zhǔn)確檢測(cè)到具體含量。而EPR技術(shù)則可以很好的解決這一問題，使用EPR可以直接且準(zhǔn)確地直接測(cè)量溶液中氧氣濃度的變化來表征氧氣消耗量，如下圖所示。
抗氧化劑活性的相關(guān)研究通常都會(huì)采用通過EPR的定性法或半定量對(duì)照的方法，也就是利用EPR技術(shù)測(cè)量自由基信號(hào)的變化，進(jìn)而可以直觀看出自由基濃度，以此來判斷抗氧化劑清除自由基的能力。
雖然天然抗氧化劑和合成抗氧化劑都在各自領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，但是近些年，隨著科研人員的研究，發(fā)現(xiàn)天然抗氧化劑的抗氧化性能一般都比不上合成抗氧化劑�？紤]到天然抗氧化劑使用的局限性，長(zhǎng)期以來，化學(xué)家一直在嘗試著設(shè)計(jì)合成結(jié)構(gòu)新穎而有應(yīng)用前景的抗氧化劑。其中以日本東京大學(xué)的Niki領(lǐng)導(dǎo)的研究小組和以意大利Bologna大學(xué)的Pedulli、美國(guó)Vanderbilt大學(xué)的Porter和Pratt以及加拿大NRC的Ingold共同領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際藥物化學(xué)研究小組所做的工作更為出色。EPR波譜技術(shù)則是他們?cè)诳寡趸瘎┗钚匝芯恐兴捎玫幕厩抑匾墓ぞ吆褪侄沃弧?/strong>
EPR波譜技術(shù)的應(yīng)用使人們對(duì)抗氧化劑的研究不斷深入，目前已從簡(jiǎn)單定性地測(cè)定抗氧化劑清除自由基效率發(fā)展到定量測(cè)定表征抗氧化劑活性的相關(guān)物理化學(xué)參數(shù)上。研究者在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)研究了影響抗氧化活性的取代基效應(yīng)、溶劑效應(yīng)以及抗氧化機(jī)理，安全高效抗氧化劑的設(shè)計(jì)與合成也已初見成果。近年來，隨著量子化學(xué)的快速發(fā)展及其在化學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，建立在EPR測(cè)量參數(shù)基礎(chǔ)上的理論計(jì)算成為新型抗氧化劑設(shè)計(jì)合成的有力手段。
EPR是檢測(cè)和研究含有未成對(duì)電子的順磁性物質(zhì)的一種波譜學(xué)技術(shù)。由于這種技術(shù)可以直接檢測(cè)顆粒物或液相中的未成對(duì)電子，通過對(duì)順磁譜圖的分析，以此得到物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和狀態(tài)等信息，可用于定性和定量分析。在此研究中的EPR實(shí)驗(yàn)結(jié)果均使用了EPR技術(shù)（德國(guó)Bruker EMXnano）去證實(shí)。該儀器有著高靈敏性、高穩(wěn)定性、操作簡(jiǎn)便及檢測(cè)高效的優(yōu)點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)：
Antioxidant Activity Studies Using Electron Paramagnetic ResonanceMethods Cai Yu1 Wang Yongjian2 WangJian1 Song Chan1 Yu Ao 1＊＊ ( 1. Central Laboratory，College of Chemistry，Nankai University，Tianjin 300071，China; 2. Key Laboratory ofBioactive Materials，Ministry of Education，College of Life Sciences， Nankai University，Tianjin 300071，China)
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