Inhibited Oxidation of Lipids I: Complex Estimation and Comparison of the Antioxidative Properties of Some Natural and Synthetic Antioxidants

The activity A of antioxidants, representing a ratio between the stabilization factor F and the decrease in oxidation rate after the introduction of an inhibitor DOR (A = F/DOR) is proposed for a complex estimation of the effect of antioxidants. The specific changes in F, DOR and A are discussed in association with the participation of the inhibitor molecule and the radical formed from it in the different reactions of initiation and propagation of the chains. Several types of antioxidants (α-tocopherol, ferulic acid, BHT and BHA) in concentrations ranging from 0.02 – 0.20 wt% are investigated during the oxidation of lard at 100°C. It is established that at concentrations of 0.02–0.05 wt% the antioxidative activity increases in the sequence ferulic acid < BHT < BHA <α-tocopherol. At high concentrations (above 0.10 wt%) the activity increase follows the sequence α-tocopherol < BHT < BHA < ferulic acid. Enhancement of the antioxidant concentration above 0.02 wt% is expedient only in the case of ferulic acid. The molecules of α-tocopherol, BHA and BHT participate not only in chain termination but also in first order rate side reactions with respect to the inhibitor, which explains the decrease in their efficiency with rising concentration. The molecule of ferulic acid does not participate in side reactions. The aroxyl radical formed from BHT does not participate in chain propagation, whereas the radicals of BHA and ferulic acid take part in such reactions. The aroxyl radical of α-tocopherol joins in more than one side reactions. Inhibierte Oxidation von Lipiden I: Komplexe Bestimmung und Vergleich der antioxidativen Eigenschaften einiger naturlicher und synthetischer Antioxidantien Die Aktivitat A wird als Wertzahl fur die gesamte Wirksamkeit der Antioxidantien vorgeschlagen. Sie stellt das Verhaltnis zwischen dem Stabilisierungsfaktor F und dem Grad der Geschwindigkeitsabnahme bei Zugabe des Inhibitors DOR (A = F/DOR) dar. Die beobachteten Besonderheiten bei den Veranderungen von F, DOR und A werden unter Einbeziehung des Inhibitor-Molekuls und des daraus entstandenen Radikals in den verschiedenen Reaktionen von Initiierung und Kettenverlangerung diskutiert. Es wurden einige Typen von Antioxidantien in unterschiedlichen Konzentrationen (0.02 – 0.20 Gew.%) bei der Oxidation von Schweinefett bei 100°C untersucht, und zwar α-Tocopherol, Ferulsaure, BHT und BHA. Es wurde festgestellt, das bei Konzentrationen von 0.02 – 0.05 Gew. % die Aktivitat in der Rangfolge Ferulsaure < BHT < BHA < α-Tocopherol ansteigt. Bei hohen Konzentrationen (uber 0.10%) steigt die Aktivitat in der Rangfolge α-Tocopherol < BHT < BHA < Ferulsaure. Die Erhohung der Antioxidantien-Konzentration oberhalb 0.02% ist nur bei Ferulsaure zweckmasig. Die Molekule von α-Tocopherol, BHA und BHT nehmen nicht nur am Kettenabbruch, sondern auch an Nebenreaktionen erster Ordnung des Inhibitors teil, womit die Effektivitatsabnahme mit steigender Konzentration erklart wird. Die Ferulsaure nimmt an Nebenreaktionen nicht teil. Das aus BHT gebildete Phenoxylradikal ist an der Kettenverlangerung nicht beteiligt, dagegen nimmt das Radikal des BHA und der Ferulsaure Anteil. Das Phenoxylradikal des α-Tocopherols ist an mehreren Nebenreaktionen beteiligt.