СОСТАВ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЛИПИДОВ К ОКИСЛЕНИЮ
LIPID OXIDATION STABILISATION COMPOSITION

Изобретение относится к области пищевой технологии, а именно к способам защиты липидов, масел, жиров от окисления и окислительной деструкции, и может быть использовано в пищевой, косметической и химико-фармацевтической промышленности для получения стабильных липидосодержащих пищевых добавок (нутрицевтиков), лечебно-косметических средств и лекарственных препаратов.
Для торможения процессов окисления применяют антиоксиданты (ингибиторы окисления), которые находят все более широкое применение для предотвращения окислительных превращений липидов и содержащих их препаратов in vitro, а также in vivo в комплексной терапии широкого круга заболеваний (Герчук М.П. Антиокислители в пищевой промышленности // Журн. Всесоюз. хим. общества им. Д.И. Менделеева. - 1960. - N.4. - С.395-402), (Авакумов В.М., Ковлер М.А., Кругликова-Львова Р.П. Лекарственные средства метаболической терапии на основе витаминов и ферментов (Обзор) // Вопросы мед. химии. - 1992. - Т.38. - N4. - С.14-21). (Дурнев А.Д., Середенин С.В. Антиоксиданты как средства защиты генетического аппарата // Хим.-фарм. журн. - 1990. - N2. - С.92-100). Таким образом, антиоксиданты, присутствующие в лекарственном или косметическом препарате, являются не только действующим началом этих средств, но могут значительно тормозить их окисление в процессе длительного хранения, способствуя сохранению в нативном состоянии легкоокисляемых биологически активных компонентов. Известны составы для стабилизации липидов к окислению различного происхождения путем введения антиоксидантов токоферолов (US №2564106, опубл. 14.08.1951), (Эмануэль Н.М., Лясковская Ю.Н. Торможение процессов окисления жиров. М.: Пищепромиздат, 1961. - 360 с.).
7
6
-1
-1
В качестве прототипа выбран состав для стабилизации липидов к окислению с помощью введения токоферолов (US №2564106, опубл. 14.08.1951). Указанный состав тормозит процесс окисления липидов за счет антиоксидантного действия ингибитора природного происхождения α-токоферола (6-гидрокси-2,5,7,8-тетраметил-2-фитил-хромана, витамина E). Известно, что α-токоферол характеризуется чрезвычайно высокой константой скорости реакции с пероксильными радикалами k=(3,3-3,5)×10 M×с (Бурлакова Е.Б., Крашаков С.А., Храпова Н.Г. Кинетические особенности токоферолов как антиоксидантов. Черноголовка, 1992. - 56 с).
Недостатком этого состава (прототипа) является сложный механизм действия α-токоферола в липидных субстратах, его участие не только в реакциях обрыва цепей, но и реакциях продолжения цепей, что приводит к снижению антиоксидантной активности α-токоферола и промотированию процесса окисления.
Предлагаемое соединение N-(4′-гидрокси-3′,5′-ди-трет-бутилфенил)амид 2-гидрокси-3-трет-бутил-5-этилбензойной кислоты синтезировано в Новосибирском Институте органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН с целью расширения ассортимента нетоксичных биологически активных ингибиторов окисления. Соединение не обладает местным и общетоксическим действием (Перевозкина М.Г. Кинетика и механизм ингибирующего действия производных фенозана, салициловой кислоты и их синергических смесей с α-токоферолом и фосфолипидами. Автореф. дис. … канд. хим. наук. Тюмень. - 2003. - 28 с.).
7
4
-1
-1
Соединение проявляет активность с пероксильными радикалами с константой скорости реакции k=1,69×10 М×с и обладает дополнительно способностью непосредственно взаимодействовать с гидропероксидами, разрушая их без образования свободных радикалов, что не наблюдается в присутствии α-токоферола. Разрушение гидропероксидов под влиянием N-(4′-гидрокси-3′,5′-ди-трет-бутилфенил)амида 2-гидрокси-3-трет-бутил-5-этилбензойной кислоты, в свою очередь, является причиной выигрыша в периодах индукции. Для предлагаемого синтетического антиоксиданта имеет место положительная корреляционная связь между концентрацией и величиной ингибирующего эффекта, что не наблюдается для α-токоферола, указанная зависимость имеет экстремальный характер и при высоких концентрациях антиоксидантное действие α-токоферола сменяется на проантиоксидантное. Дополнительно N-(4′-гидрокси-3′,5′-ди-трет-бутилфенил)амид 2-гидрокси-3-трет-бутил-5-этилбензойной кислоты обладает фотостабилизирующим действием, способен поглощать УФ-излучение в диапазоне 301-305 нм, опасным для развития рака кожи, что может использоваться в косметической промышленности / Поротов Л.Г., Сторожок Н.М., Перевозкина М.Г. Кинетические исследования антиоксидантного и фотостабилизирующего действия осалмида - нового амидного производного салициловой кислоты (Сб. докл. всерос. науч. конф. Молодых ученых и II школа им. Академика Н.М. Эмануэля «Окисление, окислительный стресс, антиоксиданты». Москва. (1-3 июня). 2006. С.131-133).
Задачей заявляемого изобретения является разработать состав для стабилизации липидов к окислению с помощью антиоксиданта, обладающего высокой эффективностью и низкой токсичностью.
Технический результат - простой состав, не требующий больших материальных затрат, основанный на способности низкотоксичного антиоксиданта N-(4′-гидрокси-3′,5′-ди-трет-бутилфенил)амида 2-гидрокси-3-трет-бутил-5-этилбензойной кислоты взаимодействовать с пероксильными радикалами и разрушать продукты окислительной деструкции липидов (гидропероксиды) нерадикальным путем, поглощать УФ-излучение в диапазоне 301-305 нм и обладать фотостабилизирующим действием.
Технический результат достигается тем, что к липидам добавляют в качестве антиоксиданта N-(4′-гидрокси-3′,5′-ди-трет-бутилфенил)амид 2-гидрокси-3-трет-бутил-5-этилбензойной кислоты в количестве 0,01-0,14% от массы липидов.
Сущность изобретения заключается в использовании N-(4′-гидрокси-3′,5′-ди-трет-бутилфенил)амида 2-гидрокси-3-трет-бутил-5-этилбензойной кислоты в качестве антиоксиданта, химическая структура соединения представлена ниже:
Эффективность стабилизаторов оценивалась несколькими независимыми методами (Сторожок Н.М. Межмолекулярные взаимодействия компонентов природных липидов в процессе окисления. Дис. … д-ра хим. наук. М.: Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, 1996. 360 с.), (Цепалов В.Ф., Харитонова А.А., Гладышев Г.П. и др. Определение констант скорости и коэффициентов ингибирования фенолов-антиоксидантов с помощью модельной цепной реакции // Кинетика и катализ. - 1977. - Т.18. - вып.5. - С.1261-1267):
- изучалась кинетика поглощения кислорода при инициированном окислении липидных субстратов в присутствии предлагаемого состава и прототипа;
- тестировалась кинетика накопления первичных продуктов окисления - гидропероксидов методом йодометрического титрования (ПЧ) при аутоокислении липидов при повышенных температурах (60±0,2°C).
-3
i
i
S
S
S
i
2 нач
2 max
i
i
Антиоксидантную активность (АОА) тестировали волюмометрическим методом поглощения кислорода в модифицированной установке типа Варбурга при окислении метилолеата (МО) в среде инертного растворителя хлорбензола, процесс инициировали за счет термического разложения АИБН в концентрации 3×10 М. В качестве критериев оценки антиоксидантных свойств соединений использовали периоды индукции, начальные и максимальные скорости окисления. Графическим методом определяли величину периода индукции (τ), представляющей собой отрезок оси абсцисс, отсекаемый перпендикуляром, опущенным из точки пересечения касательных, проведенных к кинетической кривой. Эффективность торможения процесса окисления липидного субстрата определяется совокупностью реакций ингибитора и обозначает его антиоксидантную активность, количественно определяемую по формуле АОА=τ-τ/τ, где τ и τ - периоды индукции окисления субстрата в отсутствие и в присутствии исследуемого антиоксиданта (АО) соответственно. Критерием антиоксидантного действия служили начальная (Wo) и максимальная (Wo) скорости процесса окисления в присутствии и в отсутствии антиоксиданта. Скорость инициирования определяли уравнением Wi=f[InH]/τ, где f - стехиометрический коэффициент ингибирования, [InH] - концентрация реперного ингибитора, τ - период индукции.
<mrow><mi>П</mi><mi>Ч</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>0,1269</mn><mo>×</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>a</mi><mo>−</mo><mi>b</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>d</mi></mfrac></mrow>
2
2
3
2
2
3
Кинетику накопления гидропероксидов в модельном субстрате исследовали в условиях аутоокисления методом обратного йодометрического титрования в среде хлорбензола при t=(60±0,2)°C. Навеску окисляемого модельного субстрата растворяли в смеси ледяной уксусной кислоты и хлороформа в соотношении 3:2, добавляли насыщенный на холоду иодид калия, смесь перемешивали и оставляли в темноте. Через равные промежутки времени отбирали пробы и определяли в них перекисное число:
; где a - объем NaSO, пошедший на титрование пробы; b - объем NaSO, пошедший на титрование контрольного опыта; d - масса навески субстрата окисления.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
-3
3
i
O2 нач.
O2 мах.
1. Берут 1 г (точная навеска) метилолеата (МО) и помещают в манометрическую ячейку, добавляют N-(4′-гидрокси-3′,5′-ди-трет-бутилфенил)амид 2-гидрокси-3-трет-бутил-5-этилбензойной кислоты в количестве 0,03% от массы липидов, раствор 3×10 М инициатора окисления АИБН в хлорбензоле, доводят хлорбензолом до общего объема пробы 2 мл. Поглощение кислорода оценивают волюмометрическим методом в термостатированной установке типа Варбурга при температуре t=(60±0,2)°C при перемешивании на магнитной мешалке. Измеряют объем (мм) поглощенного кислорода во времени, строят график в координатах dV/dt. Графическим методом из кинетических кривых определяют величину периода индукции (τ). Из наклона кинетических кривых определяют начальную (W) и максимальную (W) скорости окисления липидного субстрата в контрольном опыте и с добавками антиоксидантов. Показатели сравнивают с прототипом (Табл.1.).
-3
-8
-1
i
Кинетические параметры окисления метилолеата в безводной среде в присутствии 3×10 М АИБН в зависимости от концентрации N-(4′-гидрокси-3′,5′-ди-трет-бутилфенил)амида 2-гидрокси-3-трет-бутил-5-этилбензойной кислоты и α-токоферола (прототип), W=4,2×10 М×с, t=60°C. Примечание * - АО-антиоксидант, «-» - отсутствие эффекта. Каждая цифра - результат 10 опытов, p<0,05.
Таблица 1
№ п/п
Содержание АО*, мас.%
τ, мин
W<sub>O2нач</sub>×10<sup>-7</sup>, М×с<sup>-1</sup>
W<sub>O2max</sub>×10<sup>-7</sup> M×с<sup>-1</sup>
W<sub>O2max</sub> MO
W<sub>O2max</sub> AO
Субстрат окисления - метилолеат (контроль)
1
0
0
1,90
8,00
-
α-токоферол (прототип)
2
0,01
70
0,82
6,50
1,2
3
0,03
150
0,78
6,50
1,2
4
0,05
250
0,76
6,40
1,2
5
0,08
400
0,77
6,50
1,2
6
0,11
480
0,76
6,30
1,2
7
0,14
590
0,76
6,40
1,2
N-(4′-гидрокси-3′,5′-ди-трет-бутилфенил)амид 2-гидрокси-3-трет-бутил-5-этилбензойной кислоты
8
0,01
150
1,06
7,14
1,1
9
0,03
200
0,62
4,60
1,7
10
0,05
280
0,47
3,40
2,4
11
0,08
420
0,32
3,39
2,4
12
0,11
500
0,29
3,26
2,5
13
0,14
620
0,27
2,38
3,4
Пример 2
2. Берут 10 г (точная навеска) линолевой кислоты (ЛК), добавляют N-(4′-гидрокси-3′,5′-ди-трет-бутилфенил)амид 2-гидрокси-3-трет-бутил-5-этилбензойной кислоты в количестве 0,03% от массы липидов, перемешивают магнитной мешалкой в светонепроницаемой термостатированной ячейке при температуре t=(60±0,2)°C. Через равные промежутки времени отбирают пробы и определяют в них перекисное число (ПЧ).
Величины начальной, максимальной скоростей поглощения кислорода при инициированном окислении метилолеата (МО), разрушения гидропероксидов при аутоокислении линолевой кислоты (ЛК) в присутствии N-(4′-гидрокси-3′,5′-ди-трет-бутилфенил)амида 2-гидрокси-3-трет-бутил-5-этилбензойной кислоты и α-токоферола (прототип), t=60°C.
Примечание * - липиды; «-» - отсутствие эффекта. Каждая цифра - результат 10 опытов, p<0,05.
Таблица 2
Состав смеси
Инициированное окисление МО, W<sub>i</sub>=4,2×10<sup>-8</sup> М×c<sup>-1</sup>
Аутоокисление ЛК
Процент разрушения ROOH за 7 часов
W<sub>O2 нач</sub>×10<sup>-7</sup> М×с<sup>-1</sup>
W<sub>O2 max</sub>×10<sup>-7</sup> М×с<sup>-1</sup>
W<sub>накопления ROOH</sub>×10<sup>-4</sup>; г I<sub>2</sub>/100 г лип.*×с<sup>-1</sup>
W<sub>разрушения ROOH</sub>×10<sup>-4</sup>, г I<sub>2</sub>/100 г лип.*×с<sup>-1</sup>
ЛИПИДЫ (контроль)
1,90
8,00
5,52
-
-
ЛИПИДЫ + α-токоферол (0,03 мас.%) (прототип)
0,78
6,50
5,52
-
-
ЛИПИДЫ + N-(4′-гидрокси-3′,5′-ди-трет-бутилфенил)-амид 2-гидрокси-3-трет-бутил-5-этилбензойной кислоты (0,03 мас.%)
0,62
4,60
-
3,33
71,7