Определение кофейной кислоты с помощью реакции светоизлучения, катализируемой пероксидазой хрена
Аннотация
Обоснование. Благодаря своей высокой антиоксидантной активности кофейная кислота обладает рядом положительных фармакологических эффектов. Для количественного определения кофейной кислоты в различных препаратах в настоящее время используются такие физико-химические методы как жидкостная и газовая хроматографии, УФ-спектрофотометрия, капиллярный электрофорез с масс-спектрометрией. Однако, перечисленные методы являются достаточно сложными и многостадийными, требуют специализированного оборудования и значительных затрат времени. Это определяет потребность поиска новых способов определения кофейной кислоты, отличающихся простотой, чувствительностью и эффективностью ее обнаружения. В настоящей работе нами выявлен эффект излучения квантов света при окислении кофейной кислоты пероксидазой хрена, данная реакция явилась предметом нашего изучения.
Цель. Исследовать некоторые основные показатели реакции люминесценции при окислении кофейной кислоты пероксидазой хрена и оценить возможность определения кофейной кислоты с помощью предложенного люминесцентного метода.
Материалы и методы. В экспериментах использовали реактивы высокой степени чистоты: пероксидазу из корней хрена (horseradish root peroxidase – HRP), кофейную кислоту, раствор перекиси водорода. Водные растворы реактивов для проведения экспериметов готовили in situ в деионизированной воде. Интенсивность и динамику световой эмиссии реакций регистрировали на люминометре. Люминесцентные сигналы измеряли в режиме одно измерение в секунду и выражали уровень световой эмиссии в относительных единицах.
Результаты. Установлено, что в присутствии пероксида водорода HRP катализирует окисление кофейной кислоты с величиной Кm = 1.4 × 10-4 M и обеспечивает реакцию светоизлучения в широком диапазоне рН с максимумом световой эмиссии при pH 8. В экспериментах in vitro показана применимость катализируемой HRP люминесцентной реакции для быстрого выявления и определения концентрации кофейной кислоты в водной среде. Установлено, что линейное увеличение регистрируемого светового сигнала наблюдается в диапазоне концентраций аналита 20–200 мкМ.
Заключение. Выявленная реакция светоизлучения является перспективной аналитической платформой и открывает возможности создания на ее основе новых люминесцентных сенсоров для тестирования кофейной кислоты в различных препаратах и экстрактах из биологических источников.
Информация о спонсорстве. Исследование выполнено в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ (проект № FWES-2024-0018).
EDN: DGSTTB
Скачивания
Литература
Alam, M., Ahmed, S., Elasbali, A. M., et al. (2022). Therapeutic implications of caffeic acid in cancer and neurological diseases. Frontiers in Oncology, 12, 860508. https://doi.org/10.3389/fonc.2022.860508. EDN: https://elibrary.ru/LZZRHU
Albu, C., Eremia, S. A. V., Veca, M. L., et al. (2019). Nano crystalline graphite film on SiO₂: Electrochemistry and electro analytical application. Electrochimica Acta, 303, 284–292. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.02.093. EDN: https://elibrary.ru/IYYBSJ
Bounegru, A. V., & Apetrei, C. (2021). Laccase and tyrosinase biosensors used in the determination of hydroxycinnamic acids. International Journal of Molecular Sciences, 22, 4811. https://doi.org/10.3390/ijms22094811. EDN: https://elibrary.ru/QGNTUC
Cai, N., Li, Y., Chen, S., et al. (2016). A fluorometric assay platform for caffeic acid detection based on the G quadruplex/hemin DNAzyme. Analyst, 141, 4456–4462. https://doi.org/10.1039/C6AN00543H
Deng, Y., & Lu, S. (2017). Biosynthesis and regulation of phenylpropanoids in plants. Critical Reviews in Plant Sciences, 36, 257–290. https://doi.org/10.1080/07352689.2017.1402852. EDN: https://elibrary.ru/YFNCHR
Dodeigne, C., Thunus, L. N., & Lejeune, R. (2000). Chemiluminescence as diagnostic tool: A review. Talanta, 51, 415–439. https://doi.org/10.1016/S0039-9140(99)00294-5. EDN: https://elibrary.ru/LTTDQV
Duan, Q., Cao, J., & Zhang, J. (2012). Analysis of phenolic acids and their antioxidant activity by capillary electrophoresis mass spectrometry with field amplified sample injection. Analytical Methods, 4, 3027–3032. https://doi.org/10.1039/C2AY25437A. EDN: https://elibrary.ru/RKNRGB
García Guzmán, J. J., López Iglesias, D., Cubillana Aguilera, L., et al. (2019). Assessment of the polyphenol indices and antioxidant capacity for beers and wines using a tyrosinase based biosensor prepared by sinusoidal current method. Sensors, 19, 66. https://doi.org/10.3390/s19010066
Heleno, S. A., Martins, A., Queiroz, M. J., et al. (2015). Bioactivity of phenolic acids: Metabolites versus parent compounds: A review. Food Chemistry, 173, 501–513. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.10.057
Kalinke, C., Zanicoski Moscardi, A. P., de Oliveira, P. R., et al. (2020). Simple and low cost sensor based on activated biochar for the stripping voltammetric detection of caffeic acid. Microchemical Journal, 159, 105380. https://doi.org/10.1016/j.microc.2020.105380. EDN: https://elibrary.ru/UVGMLF
Khan, F., Bamunuarachchi, N. I., Tabassum, N., et al. (2021). Caffeic acid and its derivatives: Antimicrobial drugs toward microbial pathogens. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 69, 2979–3004. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c07579. EDN: https://elibrary.ru/FNNKIH
Oršolić, N., Sirovina, D., Odeh, D., et al. (2021). Efficacy of caffeic acid on diabetes and its complications in the mouse. Molecules, 26, 3262. https://doi.org/10.3390/molecules26113262. EDN: https://elibrary.ru/WITWFA
Razboršek, M. I., Ivanović, M., & Kolar, M. (2021). Validated stability indicating GC MS method for characterization of forced degradation products of trans caffeic acid and trans ferulic acid. Molecules, 26, 2475. https://doi.org/10.3390/molecules26092475. EDN: https://elibrary.ru/IHWYEW
Sikora, F. J., & McBride, M. B. (1990). Aluminum complexation by protocatechuic and caffeic acids as determined by ultraviolet spectrophotometry. Soil Science Society of America Journal, 54, 78–86. https://doi.org/10.2136/sssaj1990.03615995005400010012x
Sorgi, C. A., de Campos Chaves Lamarque, G., Verri, M. P., et al. (2021). Multifaceted effect of caffeic acid against Streptococcus mutans infection: Microbicidal and immunomodulatory agent in macrophages. Archives of Microbiology, 203, 2979–2987. https://doi.org/10.1007/s00203-021-02290-x. EDN: https://elibrary.ru/VYNNNZ
Trifan, A. G., & Apetrei, I. M. (2023). Development of novel electrochemical biosensors based on horseradish peroxidase for the detection of caffeic acid. Applied Sciences, 13, 2526. https://doi.org/10.3390/app13042526. EDN: https://elibrary.ru/GZZLVG
Tudose, M., Baratoiu Carpen, R. D., Anghel, E. M., et al. (2021). A novel composite based on pyrene thiazole grafted on graphene oxide: Physico chemical characterization and electrochemical investigations. Materials Chemistry and Physics, 262, 124315. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.124315. EDN: https://elibrary.ru/UKGPRW
Wang, X., Li, W., Ma, X., et al. (2015). Simultaneous determination of caffeic acid and its major pharmacologically active metabolites in rat plasma by LC MS/MS and its application in pharmacokinetic study. Biomedical Chromatography: BMC, 29, 552–559. https://doi.org/10.1002/bmc.3313
Xie, A., Wang, H., Zhu, J., et al. (2021). A caffeic acid sensor based on CuZnOx/MWCNTs composite modified electrode. Microchemical Journal, 161, 105786. https://doi.org/10.1016/j.microc.2020.105786. EDN: https://elibrary.ru/OIBXCP
Zamarchi, F., Silva, T. R., Winiarski, J. P., et al. (2022). Polyethylenimine based electrochemical sensor for the determination of caffeic acid in aromatic herbs. Chemosensors, 10, 357. https://doi.org/10.3390/chemosensors10090357. EDN: https://elibrary.ru/UCKHOE
Copyright (c) 2025 Nikita O. Ronzhin, Ekaterina D. Posokhina, Olga A. Mogilnaya, Vladimir S. Bondar
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
