Complexation of quercetin with three kinds of cyclodextrins

: An antioxidant study

4年 熊本 卓也

Spectrochimica Acta Part A 67 (2007) 230-234

Carolina Jullian , Lorena Moyano, Claudia Yanez,Claudio Olea-Azar

シクロデキストリン

・

D－グルコピラノースがα-1.4結合で繋がった環状オリゴ糖

・

穴の空いたバケツ状

・

外部表面は親水性、内部(空洞)は疎水性

・

包接機能を有する

（CD)

シクロデキストリン

ゲスト分子

包接複合体

β-シクロデキストリン

・ β-cyclodextrin (β-CD), R = H

・

2-Hydroxypropyl β-cyclodextrin (HP-βCD) , R=CH2 CHOHCH3 or H

・

Sulfobutyliether β-cyclodextrin (SBE-βCD), R=CH2 CH2 CH2 CH2 SO3 Na or H

目的

各々の複合体の抗酸化能を調査し、適した包接体または能力の保持を検討する。

3種の異なるCD(β-CD,HP-βCD,SBE-βCD)を用い、

各々のクェルセチン複合体の溶解度を調べ、安定性を検討する。

クェルセチンの溶解度を高めるための適したCD誘導体は？

クェルセチン

・

フラボノイドの一種で、植物や果物に多く含まれる

・

黄色～赤色の色素を有する

・

強い抗酸化作用、抗ガン作用を有する

・

難水溶性であるため、経口吸収抑制の原因

(QUE)

quercetin

実験方法

溶解度測定

過剰量のQUE(5mg)を、0～0.010Mの濃度範囲の各CD (β-CD,HP- βCD, SBE-βCD)水溶液 5mLに加え、30℃で24時間、恒温槽に移した。

紫外分光光度測定を行い、溶解度相図を作製し、各複合体の安定度定数を算出した。

結果①

Fig2. Absorption spectra of quercetin in aqueous solutions with the different CD.

Abso

rban

ce

λ

結果②

β-CD,HP-β-CD,SBE-β-CD

すべて一次関数となっている

QUE-CD複合体は

1:1で形成している

溶解度相図Fig.3. Phase-solubility diagrams of QUE-β-CD, QUE-HP-

βCD and QUE-SBE-βCD systems in water at 30℃

溶解している

QUEの濃度

結果③

S0 : QUEの溶解度(30℃,CDなし)

slope : 溶解度相図の傾き

安定なDPPH・ラジカルの除去によるラジカル消去能の測定

4.94×10-5 DPPH・

2000μLに、3mM QUEまたはQUE-CD複合体

(QUE-β-CD,QUE-HP-βCD,QUE-SBE-βCD ) 20μLを加えた。

( 溶媒は、水/メタノール(=80/20)混合溶液 )

紫外分光光度測定を行い、吸光度の減少からラジカル消去能を調査した。

NN

NO2O2N

NO2

・

DPPH・

( 2,2-di(4-tert-octylphenyl)-1-picrylhydrazyl )

消去反応

DPPH : H DPPH・

QUE OH QUE O・

実験方法

QUE単体または複合体によるDPPH・ラジカルの消失

DPPH・ラジカル消失量

を表すパラメーター

ラジカル消去能

(%) ＝

DPPH・の吸光度

DPPH・からの吸光度の減少量×100

Fig.4. Consume of DPPH・(mM-1) in presence of QUE free and complexes forms

ラジカル消去能 ：

QUE単体 ＜

QUE-CD複合体

β-CD ＜ HP-βCD ＜ SBE-βCD

QUE単体または複合体によるDPPH・ラジカルの消失の初速度

初速度 k (mM-1t-1)

ESR(電子スピン共鳴) : 磁場の影響下に置かれた試料中の不対電子は、ある特定の

エネルギーを持つマイクロ波を吸収し、高いエネルギー順位へと

遷移する。

この現象を利用することで不対電子の検出を行う。

実験操作

3mM 各CD水溶液(水/メタノール=80/20)と、2mM DPPH・または

galvinoxylを調製し、窒素気流下で酸素を除去した。

各試料 2mLをシリンジに移し、ESR測定を行った。O

O ・

galvinoxyl(反応開始10分後の減少量を測定)

ESRによるQUEおよびQUE-CD複合体の抗酸化能測定

結果④

DPP

H・または

galv

inox

ylの残存率

(%)

DPPH・同様にgalvinoxylに対しても

ラジカル消去能を示した。ラジカル種(-N・,-O・)問わず

抗酸化能を示す。

only

β-CD

QUE

QUE-βCD

QUE-HP-βCD

QUE-SBE-βCD

galvinoxyl

• QUEの溶解度は、CD濃度が増加すると共に増加し、その増加の度合いはβ-CD＜HP-βCD＜SBE-βCDの順となった。

• DPPH・に対するラジカル消去能は、QUE単体よりQUE-CD複合体の方

が高く、QUE-SBE-β-CD複合体が最も優れていた。

• QUEの溶解度が高くなると、ラジカル消去能が高くなることが示唆された。

• QUE単体およびQUE-CD複合体は、DPPH・またはgalvinoxyl双方に

ラジカル消去能を有し、ラジカル種問わず抗酸化作用を示した。

• QUEは、CDに包接されても抗酸化能を維持していることが示唆された。

結論

初速度でも検討

反応式

速度式

DPPH・

+ QUE DPPH:H + QUE・ (2次反応)

－ d [DPPH・]dt

= k [DPPH・][QUE]

ln [DPPH・]

[DPPH・]0= － k [QUE] t k = ln [DPPH・]

[DPPH・]0/ t [QUE]

(mM-1t-1)

k

K =[ complex ]

[ CD ] [ G ]

1:1の場合

[ complex ] = [ G ]t － [ G ]0

[ H ] = [ H ]t － [ complex ]

[ G ] ≒ [ G ]0

①

②

③

K’ = [ G ]0 ( [ H ]t － ( [G]t －[G]0 ) )

[ G ]t － [ G ]0

[ G ]t － [ G ]0

[ G ]t － [ G ]0

[ H ]t

[ H ]t1 －[ G ]0

=

Slope =[ G ]t － [ G ]0

[ H ]t

K’ = Slope

[ G0 ] （1－Slope）

反応式

式の導出

CD + G complex

(M-1)

ESRによる抗酸化能測定

ESRを用いる理由

・

galvinoxylラジカルのUV測定は困難

・直接的にラジカルを測定する最適な方法

・ラジカル残存量の定量ができる

通常、吸光度法とESR、双方を行い、測定に正確さを与える