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电子顺磁共振波谱仪（EPR）应用丨抗氧化剂活性应用

Date：2021/11/25 10:17:00

众所周知，抗氧化剂的应用较为广泛，尤其是在化工、食品以及生命科学等领域。近些年来，抗氧化剂更是由于它可以在人体健康的问题上发挥举足轻重的作用而进一步走入大家的视线，引起更多人的注意。而在抗氧化剂的活性原理研究、表征抗氧化参数的测量、天然抗氧化剂和合成抗氧化剂的化学活性研究等方面，都广泛的应用了EPR技术。

早期的研究大多数是采用了类如定性和半定量的方法对自然的抗氧化剂进行活性方面的研究，这主要是由于自然的抗氧化剂成分相对来说比较固定。但是随着研究的深度不断增加，研究者们更加在意抗氧化剂中表征抗氧化性的一些参数，而EPR技术可以很好的解决这一问题。目前被大多研究者承认的表征抗氧化剂活性的参数主要为:

（1）过氧自由基从抗氧化剂中夺氢反应的难易程度。

（2）夺氢反应之后抗氧化剂自由基的稳定性。

EPR技术可以直接测出表征抗氧化剂抗氧化能力的很多相关参数：

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氢原子转移(HAT)是抗氧化剂的主要作用机理。HAT机理表明，抗氧化剂与氧化底物同氧化过程中产生的过氧自由基发生竞争反应，从而阻断了自氧化链反应的传递来达到抗氧化的作用。而EPR技术正是能够通过脂质过氧化反应的HAT抑制机理来测定抗氧化剂活性。

而在脂质的自氧化反应过程中，氢过氧化物(LOOH)是脂过氧化反应的主要产物，也是热解或催化降解产生活泼自由基的主要来源。由于其化学计量因子n与抑制速率常数kinh的测定是通过检测氧气的消耗量来求得的，所以氧气消耗量的精确测量非常重要。氧分子是顺磁性物质，在溶解状态下以三线态分子的形式存在。由于氧分子的猝灭时间较短，很难准确的检测到具体含量，而EPR技术则可以很好的解决这一问题。通过使用EPR可以直接且准确地测量溶液中氧气浓度的变化来表征氧气消耗量。

天然抗氧化剂活性的研究通常都会通过EPR的定性法或半定量对照的方法，也就是直接通过EPR技术来测量自由基信号的变化，通过自由基信号可以直观看出自由基浓度，以此来得到抗氧化剂清除自由基的能力。

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虽然天然抗氧化剂的使用受到了国内外的广泛重视，但是近些年来相关领域的研究人员也陆陆续续地发现了一个问题，就是它们的抗氧化性能一般都不如合成抗氧化剂。考虑到天然抗氧化剂使用的局限性，长期以来，化学家一直在尝试着设计合成结构新颖而有应用前景的抗氧化剂。其中以日本东京大学的Niki领导的研究小组和以意大利Bologna大学的Pedulli、美国Vanderbilt大学的Porter和Pratt以及加拿大NRC的Ingold共同领导的国际药物化学研究小组所做的工作较为出色。而EPR波谱技术则是他们在抗氧化剂活性研究中所采用的更有效的工具和手段之一。

EPR波谱技术的应用使人们对抗氧化剂的研究不断深入，目前已从简单定性地测定抗氧化剂清除自由基效率上发展到定量测定表征抗氧化剂活性的相关物理化学参数上，并在此基础上系统研究了影响抗氧化活性的取代基效应、溶剂效应以及抗氧化机理，安全高效抗氧化剂的设计与合成也已初见成果。近年来，随着量子化学的快速发展及其在化学各个领域的应用，建立在EPR测量参数基础上的理论计算成为新型抗氧化剂设计合成的有力手段。

EPR是由不配对电子的磁矩发源的一种磁共振技术，可从定性和定量方面检测物质原子或分子中所含的不配对电子，并探索其周围环境的结构特性。对自由基而言，轨道磁矩几乎不起作用，总磁矩的绝大部分（99%以上）的贡献来自电子自旋，所以电子顺磁共振亦称“电子自旋共振”（ESR）。在此研究中的EPR实验结果均使用了EPR检测技术（德国Bruker ESR 5000）去证实。此外，锘海可为您提供便捷的检测服务。申请EPRdemo，请联系：13818273779或021-37827858。

ESR 5000

文献原文：Antioxidant Activity Studies Using Electron Paramagnetic Resonance Methods Cai Yu1 Wang Yongjian2 Wang Jian1 Song Chan1 Yu Ao 1＊＊ ( 1. Central Laboratory，College of Chemistry，Nankai University，Tianjin 300071，China; 2. Key Laboratory of Bioactive Materials，Ministry of Education，College of Life Sciences， Nankai University，Tianjin 300071，China)

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