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, кл. 252-404, опубликованный 14.08.1951 /, нафтолов и фенолов / Эмануэль Н.М., Лясковская Ю.Н. Торможение процессов окисления жиров. - М.: Пищепромиздат, 1961. - 360 с. /.
В качестве прототипа выбран состав для стабилизации липидов с помощью синтетического антиоксиданта дибунола (2,6-дитрет.бутил-4-метилфенола), добавляемого в концентрации 0,02-0,2% от массы липидов / Шмулович В.Г. Применение антиоксидантов в России для стабилизации жиров, пищевых и кормовых продуктов // Вопросы питания. 1994. №1/2. С.42-44 /. Недостатком этого состава является необходимость использования высоких концентраций дибунола, что ведет к отдаленным токсическим последствиям / Зарудий Ф.С., Гильмутдинов Г.З., Зарудий Р.Ф. 2,6-Ди-трет-бутил-4-метилфенол (дибунол, ионол, тонарол) - классический антиоксидант (обзор) // Хим. - фарм. журнал. 2001. Т.35. №3. С.42-48 /.
7
4
-1
-1
Предлагаемое соединение 4-(N-ацетил)аминофенол (парацетамол) проявляет активность с пероксильными радикалами с константой скорости реакции k=4,00×10 М×c, снижает скорость процесса окисления липидов в 5-10 раз, разрушает продукты окислительной деструкции липидов (гидропероксиды) нерадикальным путем на 60-75%, что не наблюдается в присутствии дибунола. Разрушение гидропероксидов под влиянием 4-(N-ацетил)аминофенола, в свою очередь, является причиной выигрыша в периодах индукции.
Задачей настоящего 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 4-(N-ацетил)аминофенола взаимодействовать с пероксильными радикалами и разрушать продукты окислительной деструкции липидов (гидропероксиды) нерадикальным путем.
Технический результат достигается тем, что к липидам добавляют в качестве антиоксиданта 4-(N-ацетил)аминофенол в количестве 0,01-0,08% от массы липидов.
Сущность изобретения заключается в использовании по новому назначению 4-(N-ацетил)аминофенола (парацетамол), химическая структура соединения представлена ниже:
-3
-8
-1
-4
-4
8
-2100/RT
0
max
7
6
6
<mrow><msub><mrow><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>d</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>I</mi><mn>0</mn></msub><mo>/</mo><mi>I</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow><mrow><mi>max</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>0,22</mn><mo>±</mo><mn>0,02</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>×</mo><msub><mi>k</mi><mn>7</mn></msub><mo>×</mo><msqrt><mrow><msub><mi>W</mi><mi>i</mi></msub></mrow></msqrt><mo>/</mo><msqrt><mrow><msub><mi>k</mi><mn>6</mn></msub></mrow></msqrt></mrow>
Антирадикальную активность антиоксидантов (АРА) тестировали в системе инициированного окисления этилбензола хемилюминесцентным (ХЛ) методом. Окисление этилбензола проводили в стеклянной ячейке, расположенной в светонепроницаемой камере фотометрической установки, снабженной фотоумножителем ФЭУ-29. Ячейка имеет термостатируемую рубашку. Через ячейку пропускали очищенный от пыли и паров воды воздух. Исследуемое вещество вводили в окислительную ячейку по ходу реакции с помощью шприцевого устройства. Излучаемый свет фокусировался на фотоумножитель с помощью системы сферических зеркал. Окисление инициировалось азо-бис-изобутиронитрилом (АИБН) в концентрации 3×10 М при t=(60±0,2)°C. Скорость зарождения свободных радикалов определялась экспериментально с помощь реперного ингибитора - хромана C и составила 2,3×10 М×с. Для усиления свечения использовался люминофор 9,10-дибромантрацен в концентрации 5×10 М, не оказывающий влияния на кинетику окисления. Концентрация ингибитора составляла (1-5)×10 М. В ходе эксперимента были получены типичные S-образные кинетические кривые. Основной кинетической характеристикой ХЛ кривых является величина тангенса угла наклона касательной, проведенной в точке перегиба, пропорциональная максимальной скорости расходования антиоксиданта [d(I/I)/dt]. Указанную величину использовали для расчетов значения k с учетом уравнения
, где k-константа скорости рекомбинации перекисных радикалов (для этилбензола k=4,1×10 e).
-3
i
i
S
S
S
i
О2 нач
О2 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 (W) и максимальная (W) скорости процесса окисления в присутствии и в отсутствие 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><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>a</mi><mo>−</mo><mi>b</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></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
7
Берут 1 г (точная навеска) этилбензола, добавляют 4-(N-ацетил)аминофенол в количестве 0,01% от массы липидов, помещают в ячейку хемилюминометра, добавляют 3×10 М азо-бис-изобутиронитрила (АИБН) и перемешивают с использованием магнитной мешалки. Окисление проводят кислородом воздуха при температуре t=(60±0,2)°C. Эффективность действия соединения определяют по значению константы скорости взаимодействия антиоксиданта с пероксильными радикалами k и величине стехиометрического коэффициента ингибирования f. В аналогичных условиях определяют эффективность дибунола, выбранного в качестве прототипа (Табл.1).
Показано, что величина антирадикальной активности для 4-(N-ацетил)аминофенола выше в 2,9 раза, чем для прототипа.
<mrow><mi>R</mi><msubsup><mi>O</mi><mn>2</mn><mo>•</mo></msubsup></mrow>
Значения константы скорости реакции антиоксидантов с пероксильными радикалами
i
-8
-1
W=2,3×10 M×c; t=60°
Таблица 1
Название *АО
Содержание *АО, мас.%
k<sub>7</sub>×10<sup>4</sup>, М<sup>-1</sup>×c<sup>-1</sup>
f
Дибунол (2,6-дитрет.бутил-4-метилфенол) (Прототип)
0,01
1,4
2,0
4-(N-ацетил)аминофенол (парацетамол)
0,01
4,0
2,4
Пример 2
-3
3
i
O2 нач
O2 max
Берут 1 г (точная навеска) метилолеата (МО) и помещают в манометрическую ячейку, добавляют 4-(N-ацетил)аминофенол в количестве 0,03% от массы липидов, 0,5 мл 3×10М инициатора окисления АИБН, 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.2).
-3
-8
-1
i
Кинетические параметры окисления метилолеата в безводной среде в присутствии 3×10 М АИБН в зависимости от концентрации 4-(N-ацетил)аминофенола и дибунола (прототип), W=4,2×10 М×c, t=60°C
Таблица 2
№ п/п
Содержание АО*, мас.%
τ, мин
W<sub>O2</sub>нач×10<sup>-7</sup>, М×c<sup>-1</sup>
W<sub>O2</sub>max×10<sup>-7</sup>, М×c<sup>-1</sup>
<img file="00000005.tif" he="16" wi="26" img-content="undefined" img-format="tif" />
Субстрат окисления - метилолеат (контроль)
1
0
0
1,90
8,00
1
Дибунол (прототип)
2
0,03
190
0,68
6,3
1,3
3
0,05
380
0,69
6,2
1,3
4
0,08
570
0,67
6,4
1,3
4-(N-ацетил)аминофенол (парацетамол)
5
0,01
130
0,65
1,40
5,7
6
0,03
220
0,57
1,30
6,2
7
0,05
425
0,50
1,16
6,9
8
0,08
625
0,31
0,66
12,1.
Пример 3
Берут 10 г (точная навеска) линолевой кислоты (ЛК), добавляют 4-(N-ацетил)аминофенол 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) (Табл.3).
Величины начальной, максимальной скоростей поглощения кислорода при инициированном окислении метилолеата (МО), разрушения гидропероксидов при аутоокислении линолевой кислоты (ЛК) в присутствии 4-(N-ацетил)аминофенола и дибунола (прототип), t=60°C
Таблица 3
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×c<sup>-1</sup>
W<sub>O2 max</sub>×10<sup>-7</sup> М×c<sup>-1</sup>
W<sub> накопления ROOH</sub>×10<sup>-4</sup>;<sup></sup>гI<sub>2</sub>/100 г лип.*×c<sup>-1</sup>
W<sub> разрушения ROOH</sub>×10<sup>-4</sup>,<sup></sup>гI<sub>2</sub>/100 г лип.*×c<sup>-1</sup>
ЛИПИДЫ (контроль)
1,90
8,00
5,52
-
-
ЛИПИДЫ + дибунол (0,03 мас.%) (прототип)
0,68
6,3
5,52
-
-
ЛИПИДЫ + 4-(N-ацетил)аминофенол (0,03 мас.%)
0,57
1,30
-
4,50
75,4