DOI: https://doi.org/10.1016/j.crfs.2026.101344
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41717630
تاريخ النشر: 2026-01-01
المؤلف: Camille Robichon وآخرون
الموضوع الرئيسي: جودة الزيوت الصالحة للأكل والتحليل
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة التفاعلات المضادة للأكسدة لـ α- و γ-توكوفيرول مع الكركمين والكينسيتين في مستحلبات الزيت في الماء، باستخدام اختبار WIM-CAT، الذي يجمع بين نمذجة تفاعل وايبول مع تقنية الثلاثي المؤكسد المترافق. تشير النتائج إلى أن التأثيرات التآزرية تكون أكثر وضوحًا عندما يتم دمج γ-توكوفيرول مع الكركمين و α-توكوفيرول مع الكينسيتين، خاصة عند تركيزات توكوفيرول منخفضة (0.2 ميكرومتر في المستحلب، 380 جزء في المليون في الزيت) ونسب مولارية عالية (3:1). ومع ذلك، فإن زيادة تركيزات التوكوفيرول إلى 0.6 ميكرومتر (1140 جزء في المليون في الزيت) قللت من التآزر، على الأرجح بسبب النشاط المؤكسد. تسارع وجود أيونات الحديد الأكسدة دون التأثير على التفاعلات التآزرية، بينما تقلل الظروف الحمضية من التأكسد المؤكسد للتوكوفيرول وتغير تأثيرات البوليفينولات.
تؤكد النتائج على أن التآزر المضاد للأكسدة ينشأ من التفاعل بين تفاعلية النوع المحدد، وبنية البوليفينول، والتركيز، والظروف البيئية بدلاً من أن يكون خاصية جوهرية لمضادات الأكسدة نفسها. ومن الجدير بالذكر أن γ-توكوفيرول مع الكركمين و α-توكوفيرول مع الكينسيتين تم تحديدهما كأكثر التركيبات فعالية، خاصة عند مستويات توكوفيرول أقل. كما تسلط الدراسة الضوء على الأدوار المتميزة للكركمين والكينسيتين خلال مراحل الأكسدة، حيث يوفر الكركمين حماية مستمرة بينما يمكن أن ينتج الكينسيتين منتجات أكسدة قد تعزز الانتشار عند تركيزات مرتفعة. تشير التحليلات الكهروكيميائية إلى أن α-توكوفيرول قد يجدد مضادات الأكسدة، بينما يتأثر سلوك γ-توكوفيرول باستقرار وسائطه المؤكسدة. بشكل عام، تؤكد هذه الأبحاث على أهمية الرقم الهيدروجيني، وأيونات المعادن، ونسب مضادات الأكسدة في صياغة أنظمة مضادة للأكسدة طبيعية، مما يوفر إطارًا آليًا لتعزيز الاستقرار التأكسدي وعمر التخزين لمستحلبات غنية بالأحماض الدهنية غير المشبعة المتعددة.
مقدمة
تستعرض المقدمة الاعتراف المتزايد بالأحماض الدهنية غير المشبعة (PUFAs) لفوائدها الصحية، كما أيدت ذلك الهيئة الأوروبية لسلامة الغذاء (EFSA). ومع ذلك، فإن عدم استقرار الأكسدة للأحماض الدهنية غير المشبعة يمثل تحديات كبيرة، مما يؤدي إلى تدهور جودتها الحسية والتغذوية وزيادة خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية بسبب استهلاك الدهون المؤكسدة. استجابةً لطلب المستهلكين على المنتجات ذات العلامات النظيفة، هناك اعتماد متزايد على مضادات الأكسدة الطبيعية، وخاصة التوكوفيرولات (TOH)، التي تختلف في النوع والفعالية بناءً على خصائصها الهيكلية. تتطلب تعقيدات سلوك مضادات الأكسدة في المستحلبات، حيث يتم توزيع الدهون في مرحلة مائية، فهمًا أعمق لتفاعلاتها، خاصة في ظل ظروف متغيرة مثل الرقم الهيدروجيني ووجود أيونات المعادن المؤكسدة.
تستخدم الدراسة اختبار WIM-CAT للتحقيق في التأثيرات التآزرية للكركمين والكينسيتين مع α- و γ-TOH في مستحلبات الزيت في الماء، مع الأخذ في الاعتبار كيف تؤثر تركيبة المستحلب والعوامل البيئية على هذه التفاعلات. يعمل اختبار WIM-CAT كطريقة سريعة لتقييم فعالية مضادات الأكسدة مع دمج التحليل الرياضي لتقييم تأثير الظروف المختلفة على التآزر المضاد للأكسدة. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الفولتمترية الدائرية (CV) لاستكشاف آليات نقل الإلكترون وإمكانية تجديد TOH، مما يوفر رؤى حول الديناميكا الحرارية لتفاعلات مضادات الأكسدة واستقرارها في أنظمة الغذاء.
طرق
تستعرض قسم “الطرق” من ورقة البحث المواد والمنهجيات المستخدمة في الدراسة. يوضح التصميم التجريبي، بما في ذلك اختيار المواد، وإعداد التجارب، والإجراءات المتبعة لضمان تكرار النتائج ودقتها. يتم وصف التقنيات المحددة المستخدمة لجمع البيانات وتحليلها، مع تسليط الضوء على أي طرق إحصائية أو أدوات حسابية تم تطبيقها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يناقش القسم أي ضوابط أو متغيرات تم أخذها في الاعتبار خلال التجارب، فضلاً عن المنطق وراء الطرق المختارة. يضمن هذا النهج الشامل أن البحث يتماشى مع المعايير العلمية الصارمة، مما يسمح بالتحقق وإمكانية تكرارها من قبل باحثين آخرين في هذا المجال.
نتائج
تسلط نتائج هذه الدراسة الضوء على الإمكانية لتعزيز النشاط المضاد للأكسدة للتوكوفيرولات من خلال التفاعلات التآزرية مع مضادات أكسدة أخرى، وخاصة الكركمين والكينسيتين. تشير الأبحاث إلى أن هذه التفاعلات يمكن أن تنشأ من آليات متنوعة، مثل أنشطة التقاط الجذور وأنشطة ربط المعادن، بالإضافة إلى تجديد التوكوفيرولات (TOH). ومن الجدير بالذكر أن الكينسيتين أظهر تأثيرًا تآزريًا قويًا مع α-توكوفيرول (αTOH) بنسبة 2:1 في أنظمة زيت الزيتون، بينما كانت فعالية الكركمين متفاوتة اعتمادًا على طريقة التغطية والظروف.
استخدمت الدراسة الفولتمترية الدائرية (CV) ونهج WIM-CAT لتقييم أداء مضادات الأكسدة لـ TOH في مستحلبات نانوية هيكلية. كشفت النتائج أن أكسدة TOH تتأثر بالرقم الهيدروجيني والنوع، مع كون التجديد ممكنًا ديناميكيًا في وجود الكركمين أو الكينسيتين، خاصة عند تركيزات TOH منخفضة. ومع ذلك، عند التركيزات الأعلى، قد تعيق تراكم منتجات الأكسدة التفاعلات المضادة للأكسدة. من المثير للاهتمام أن γ-توكوفيرول (γ-TOH) أظهر عوامل حماية متفوقة على الرغم من توقيع تجديد كهروكيميائي أضعف، مما يُعزى إلى موضعه المفضل عند واجهة الزيت والماء. تختتم الدراسة بأن التآزر المضاد للأكسدة يتشكل من البيئة الفيزيائية الكيميائية وتركيب المصفوفة، مما يبرز أهمية العوامل الحركية جنبًا إلى جنب مع الاعتبارات الديناميكية الحرارية في فهم تفاعلات مضادات الأكسدة خلال أكسدة الدهون.
مناقشة
في هذا القسم، يناقش المؤلفون المنهجيات والنتائج المتعلقة بتفاعلات مضادات الأكسدة للتوكوفيرولات (TOH) مع مضادات أكسدة أخرى (AOX) مثل الكركمين والكينسيتين في ظروف الرقم الهيدروجيني المختلفة. استخدمت الدراسة مجموعة من التقنيات التحليلية، بما في ذلك المعايرة اليودية لقياس قيمة البيروكسيد، والكروماتوغرافيا الغازية لتوصيف الأحماض الدهنية الكلية، والكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC) لقياس التوكوفيرولات. أشارت النتائج إلى أن التفاعلات بين TOH و AOX تأثرت بتركيزاتها ودرجة حموضة البيئة، مع ملاحظات ملحوظة في كفاءة مضادات الأكسدة (AE) وعوامل التركيب (CF).
عند الرقم الهيدروجيني المحايد، أظهر دمج γTOH مع الكركمين و αTOH مع الكينسيتين عمومًا تأثيرات تآزرية، خاصة عند التركيزات المنخفضة (T0.2). ومع ذلك، عند تركيزات TOH الأعلى (T0.6)، قلل السلوك المؤكسد لـ TOH من الفعالية العامة لمضادات الأكسدة. في الظروف الحمضية (pH 4)، تغيرت الاتجاهات، حيث أظهر γTOH تفاعلات معززة مع AOX، خاصة عند التركيزات الأعلى. تسارع وجود أيونات الحديد من كينتيك الأكسدة، مما أثر على مرحلة التأخير (LagP) وأبرز الدور المزدوج للكركمين والكينسيتين كمضادات أكسدة ومؤكسدات محتملة اعتمادًا على تركيزها وظروف البيئة. تؤكد الدراسة على تعقيد تفاعلات مضادات الأكسدة والحاجة إلى اعتبار دقيق للتركيز والعوامل البيئية عند تقييم فعاليتها في أنظمة الدهون.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.crfs.2026.101344
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41717630
Publication Date: 2026-01-01
Author(s): Camille Robichon et al.
Primary Topic: Edible Oils Quality and Analysis
Overview
This study investigates the antioxidant interactions of α- and γ-tocopherol with curcumin and quercetin in oil-in-water emulsions, utilizing the WIM-CAT assay, which combines Weibull interaction modeling with the conjugated autoxidizable triene technique. The results indicate that synergistic effects are most pronounced when γ-tocopherol is paired with curcumin and α-tocopherol with quercetin, particularly at low tocopherol concentrations (0.2 μM in emulsion, 380 ppm in oil) and high molar ratios (3:1). However, increasing tocopherol concentrations to 0.6 μM (1140 ppm in oil) diminished synergy, likely due to pro-oxidant activity. The presence of ferrous ions accelerated oxidation without affecting synergistic interactions, while acidic conditions reduced tocopherol pro-oxidation and altered the effects of the polyphenols.
The findings emphasize that antioxidant synergy arises from the interplay of isoform-specific reactivity, polyphenol structure, concentration, and environmental conditions rather than being an intrinsic property of the antioxidants themselves. Notably, γ-tocopherol with curcumin and α-tocopherol with quercetin were identified as the most effective combinations, particularly at lower tocopherol levels. The study also highlights the distinct roles of curcumin and quercetin during oxidation phases, with curcumin providing sustained protection and quercetin potentially generating oxidation products that can enhance propagation at elevated concentrations. Electrochemical analyses suggest that α-tocopherol may regenerate antioxidants, while γ-tocopherol’s behavior is influenced by the stability of its oxidized intermediates. Overall, this research underscores the significance of pH, metal ions, and antioxidant ratios in formulating natural antioxidant systems, providing a mechanistic framework to enhance the oxidative stability and shelf life of PUFA-rich emulsions.
Introduction
The introduction outlines the growing recognition of polyunsaturated fatty acids (PUFAs) for their health benefits, as endorsed by the European Food Safety Authority (EFSA). However, the oxidative instability of PUFAs poses significant challenges, leading to the deterioration of their sensory and nutritional qualities and an increased risk of cardiovascular diseases due to the consumption of oxidized lipids. In response to consumer demand for clean-label products, there is an increasing reliance on natural antioxidants, particularly tocopherols (TOH), which vary in isoform and effectiveness based on their structural characteristics. The complexity of antioxidant behavior in emulsions, where lipids are dispersed in an aqueous phase, necessitates a deeper understanding of their interactions, especially under varying conditions such as pH and the presence of prooxidant metal ions.
The study employs the WIM-CAT assay to investigate the synergistic effects of curcumin and quercetin with α- and γ-TOH in oil-in-water emulsions, considering how emulsion composition and environmental factors influence these interactions. The WIM-CAT assay serves as a rapid method to evaluate antioxidant efficacy while integrating mathematical analysis to assess the impact of various conditions on antioxidant synergy. Additionally, cyclic voltammetry (CV) is utilized to explore electron transfer mechanisms and the potential regeneration of TOH, providing insights into the thermodynamics of antioxidant interactions and their stability in food systems.
Methods
The “Methods” section of the research paper outlines the materials and methodologies employed in the study. It details the experimental design, including the selection of materials, the setup of experiments, and the procedures followed to ensure reproducibility and accuracy of results. Specific techniques used for data collection and analysis are described, highlighting any statistical methods or computational tools applied to interpret the findings.
Additionally, the section may discuss any controls or variables considered during the experiments, as well as the rationale behind the chosen methods. This comprehensive approach ensures that the research adheres to rigorous scientific standards, allowing for validation and potential replication by other researchers in the field.
Results
The results of this study highlight the potential for enhancing the antioxidant activity of tocopherols through synergistic interactions with other antioxidants, particularly curcumin and quercetin. The research indicates that these interactions can arise from various mechanisms, such as radical-scavenging and metal-chelating activities, as well as the regeneration of tocopherols (TOH). Notably, quercetin demonstrated a strong synergistic effect with α-tocopherol (αTOH) at a 2:1 ratio in olive oil systems, while curcumin’s effectiveness varied depending on the encapsulation method and conditions.
The study employed cyclic voltammetry (CV) and the WIM-CAT approach to assess the antioxidant performance of TOH in structured interfacial nanoemulsions. Findings revealed that TOH oxidation is influenced by pH and isoform, with regeneration being thermodynamically feasible in the presence of curcumin or quercetin, particularly at low TOH concentrations. However, at higher concentrations, the accumulation of oxidation products may hinder antioxidant interactions. Interestingly, γ-tocopherol (γ-TOH) exhibited superior protective factors despite a weaker electrochemical regeneration signature, attributed to its favorable localization at the oil-water interface. The study concludes that antioxidant synergy is shaped by the physicochemical environment and matrix composition, emphasizing the importance of kinetic factors alongside thermodynamic considerations in understanding antioxidant interactions during lipid oxidation.
Discussion
In this section, the authors discuss the methodologies and findings related to the antioxidant interactions of tocopherols (TOH) with other antioxidants (AOX) such as curcumin and quercetin in various pH conditions. The study utilized a series of analytical techniques, including iodometric titration for peroxide value measurement, gas chromatography for total fatty acid profiling, and high-performance liquid chromatography (HPLC) for quantifying tocopherols. The results indicated that the interactions between TOH and AOX were influenced by their concentrations and the pH of the environment, with notable differences in antioxidant efficiency (AE) and combination factors (CF) observed.
At neutral pH, the combination of γTOH with curcumin and αTOH with quercetin generally exhibited synergistic effects, particularly at lower concentrations (T0.2). However, at higher TOH concentrations (T0.6), the pro-oxidant behavior of TOH diminished the overall antioxidant effectiveness. In acidic conditions (pH 4), the trends shifted, with γTOH showing enhanced interactions with AOX, particularly at higher concentrations. The presence of ferrous ions accelerated oxidation kinetics, impacting the lag phase (LagP) and highlighting the dual role of curcumin and quercetin as both antioxidants and potential pro-oxidants depending on their concentration and environmental conditions. The study emphasizes the complexity of antioxidant interactions and the need for careful consideration of concentration and environmental factors when evaluating their efficacy in lipid systems.