Состав для стабилизации липидов

 

Назначение: изобретение относится к области пищевой технологии, а именно к способам стабилизации процессов окисления масел, жиров, липидов. Сущность: состав включает следующие компоненты, мас.%: α-токоферол (или a-токоферола ацетат) - 2,4-80,0 бензафлавин 2,3-76,9, лецитин 8,3-93,8, добавляемый в смеси в концентрации 0,4-5,2% от массы липидов. 4 табл.

Изобретение относится к области пищевой технологии, а именно к способам защиты масел, жиров, липидов от окисления и окислительной деструкции и может быть использовано в пищевой, косметической и химико-фармацевтической промышленности для получения стабильных липидсодержащих пищевых добавок, лечебно-косметических и лекарственных средств.

Известен состав для стабилизации липидов, включающий следующие компоненты, мас. α-токоферол (или a-токоферола ацетат) 88,11 92,17; бутилокситолуол 0,88-0,92; цистеин 6,91-11,01 [2,10,12] Однако, данная смесь антиоксидантов и синергиста окисления (цистеина) оказалась недостаточно эффективной в условиях опытно-промышленного производства липидного продукта микробиологического синтеза на ПО "Белмедпрепараты" (г. Минск). Это обусловлено тем, что цистеин плохо растворим в субстрате автоокисления. На технологической стадии фасовки липидного продукта сложно добиться точного дозирования цистеина в каждый флакон, поскольку стабилизатор оседает на дно высокогабаритной промышленной установки.

В последнее время широко обсуждаются сведения о токсичности другого компонента смеси прототипа бутилокситолуола (дибунола) [6,7] Длительность рекомендуемого курса назначения липидных продуктов в качестве пищевой добавки и перорально лекарственного средства (до 30 дней) определяет особую тщательность в подборе стабилизаторов. В связи с этим намечается тенденция к замене синтетических антиоксидантов, применяемых для стабилизации липидов, веществами исключительно природного происхождения, ведется целенаправленный поиск полифункциональных стабилизаторов и лекарств антиоксидантного действия [9] Вместо цистеина и бутилокситолуола предлагается использовать отечественные медицинские препараты лецитин и бензафлавин [1,3,8,11] Лецитин широко применяется для стабилизации пищевых продуктов, считают [4,13] что он как и цистеин способен разрушать гидропероксиды, образующиеся в процессе окисления липидов, но в отличие от последнего хорошо растворим в липидном субстрате [4,6,11] Бензафлавин активный синергист токоферолов [8] проявляет антирадикальные свойства, сопоставимые с бутилокситолуолом и способен непосредственно реагировать с гидропероксидами [8] Можно полагать, что введение в состав липидов лецитина, благоприятно влияющего на липидный обмен и снижающего уровень холестерина в плазме крови, и бензафлавина, оказывающего гиполипидемическое и антиатеросклеротическое действие, возможно, приведет к углублению и расширению спектра фармакологической активности полиненасыщенных липидов, учитывая однонаправленность их действия [3, 11] В связи с этим весьма удачно сочетание в композиции, обладающей высоким антиоксидантным действием, биологически активных соединений: a-токоферола или a-токоферола ацетата, бензафлавина, лецитина. Отличительной особенностью предложенного состава, является включение вместо бутилокситолуола и цистеина бензафлавина и лецитина при следующих соотношениях компонентов в составе смеси, мас.

a-токоферол (или a-токоферола ацетат) 2,4-80,0 бензафлавин 2,3-76,9 лецитин 8,3-93,8 добавляемых в концентрации 0,4-5,2% от массы липидов.

Эффективность стабилизаторов оценивалась несколькими независимыми методами: изучалась кинетика поглощения кислорода при инициированном окислении липидов в присутствии предлагаемого состава и прототипа; в процессе "ускоренного старения" при аутоокислении липидов в тонком слое при повышенных температурах (40±0,2С^o) тестировалась кинетика накопления гидропероксидов методом иодометрического титрования (ПЧ). Одновременно по ходу окисления через равные промежутки времени в образцах методом газожидкостной хроматографии контролировались количественные изменения содержания наиболее ненасыщенных и склонных к окислению компонентов липидного субстрата эфиров арахидоновой (ЭАР) и эйкозапентаеновой кислот (ЭЭП).

Изучение кинетики поглощения кислорода проводилось манометрическим методом в установках типа Варбурга при инициированном окислении липидов в присутствии инициатора азобисизобутиронитрила (АИБН) в концентрации 9 мМ при температуре 60±0,5^oС. Контролем служили образцы липидов без добавок антиоксидантов.

В качестве субстратов окисления использования как природные липиды (рыб), так и смесь этиловых эфиров, полученных в результате переэтерификации липидов микробиального происхождения. Опытная серия рыбных липидов была наработана на Салехардском рыбоконсервном заводе. Изучение жирнокислотного состава липидов позволило установить присутствие значительного количества полиненасыщенных жирных кислот (до 37%), в том числе пента- и гексаенов до 12 и 2% соответственно [13] Смесь этиловых эфиров полиненасыщенных жирных кислот микробиологического происхождения была получена в опытно-промышленных условиях ПО "Белмедпрепараты" [10] Смесь содержала до 30% этиларахидоната, до 24% этиллинолеата, до 42% этилолеата.

Эффективность индивидуальных антиоксидантов и их комбинаций с синергистом окисления исследовалась в широком диапазоне концентраций и соотношений компонентов: a-токоферол (или a-токоферола ацетат) от 0,13 до 11,6 мМ бензафлавин от 0,03 до 3,375 мМ лецитин от 0,32 до 10,40 мМ
что составляло от массы липидов (0,021-2,000), (0,01-1,25%), (0,10-3,25% ) для указанных выше компонентов соответственно.

В присутствии определенной добавки индивидуальных ингибиторов окисления a-токоферола или a-токоферилацетата или бензафлавина), их смесей или композиций антиоксидантов с синергистом (лецитином) записывалась кинетика окисления с использованием вышеописанных методов. На основании полученных данных строились кинетические кривые изменения с течением времени объема поглощенного кислорода либо накопления пероксидов, либо снижения концентрации высоконенасыщенных составляющих липидных субстратов: тетра- и пентаенов. Из кинетических кривых определялись периоды индукции ((τ)), за которые принимали:
время (в мин), за которое процесс инициированного окисления липидов достигал максимальной скорости ((τΔO₂).);
время (в часах) накопления пероксидов, количественно соответствующих значению ПЧ 0,1 I₂.

время (в часах), в течение которого происходило уменьшение на 5% концентрации эфира арахидоновой или эйкозапентаеновой кислоты ((τΔ5%).).

Эффективность стабилизации окисления оценивали по абсолютному значению разницы между периодами индукции окисления субстратов со стабилизирующими добавками ((τ_i)) и без них ((τ_o)) по формуле
ε = Δτ = τ_i-τ_o,
либо выражали ее в относительных единицах Δτ/τ_o..

В соответствии с использованием методами кинетического тестирования окисления были определены ε₀₂, ε_пч, ε_эар или ε_ээп.

Анализ экспериментально установленных значений ε для составов с различными соотношениями компонентов-стабилизаторов позволил выбрать среди них наиболее эффективные, превышающие по своему ингибирующему действию прототип. Диапазоны изменения концентрации каждого из компонентов, составляющих в целом наиболее высокоэффективные смеси, представлены следующими значениями, в от массы липидов:
a-токоферол (или a-токоферола ацетат) 0,1-1,2
бензафлавин 0,1-1,0
лецитин 0,2-3,0.

Суммарная концентрация компонентов высокоэффективных смесей составляет 0,4-5,2% от массы липидов, что отражено в формуле изобретения.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1
Берут 10 г (точная навеска) липидов микробиологического происхождения. Добавляют 0,385 г (3,85%) смеси a-токоферола, бензафлавина, лецитина. Стабилизирующая комбинация содержит 0,060 г a-токоферола, 0,075 г бензафлавина, 0,250 г лецитина, что составляет соответственно 0,6:0,75:2,5% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее:
a-токоферол 15,6
бензафлавин 19,5
лецитин 64,9
Пример 2
Берут 10 г (точная навеска) липидов микробиологического происхождения. Добавляют 0,340 г (3,4%) смеси a-токоферола, бензафлавина, лецитина. Стабилизирующая комбинация содержит 0,04 г a-токоферола, 0,050 г бензафлавина, 0,25 г лецитина, что составляет соответственно 0,4:0,55:2,5% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее:
a-токоферол 11,8
бензафлавин 14,7
лецитин 73,5
Пример 3
Берут 10 г (точная масса) рыбных липидов. Добавляют 0,145 г (1,45%) смеси a-токоферола, бензафлавина, лецитина. Стабилизирующая комбинация содержит 0,02 г a-токоферола, 0,075 г бензафлавина, 0,05 г лецитина, что составляет соответственно 0,2: 0,75:0,5% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее:
a-токоферол 13,8
бензафлавин 51,7
лецитин 34,5
Пример 4
Берут 10 г (точная масса) липидов микробиологического происхождения. Добавляют 0,275 г смеси a-токоферола ацетата, бензафлавина, лецитина. Стабилизирующая комбинация содержит 0,100 г a-токоферола ацетата, 0,050 г бензафлавина, 0,125 г лецитина, что составляет соответственно 1,0:0,5:1,25% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, мас.

a-токоферола ацетат 36,4
бензафлавин 18,2
лецитин 45,4
Пример 5
Берут 10 г (точная масса) рыбных липидов. Добавляют 0,225 г смеси a-токоферола ацетата, бензафлавина, лецитина. Стабилизирующая комбинация содержит 0,125 г a-токоферола ацетата, 0,025 г бензафлавина, 0,075 г лецитина, что составляет соответственно 1,25:0,25:0,75% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, мас.

a-токоферола ацетат 55,6
бензафлавин 11,1
лецитин 33,3
Эффективность ингибирующего действия смесей указанных выше веществ оценивали на основании данных кинетики поглощения кислорода, получаемых с использованием манометрического метода ((ε₀₂)), подробно изложенного в описании изобретения. Полученные результаты приведены в табл. 1. Из данных табл. 1 видно, что все рекомендуемые сочетания ингибиторов окисления превосходят по величине эффективности прототип (ε₀₂ больше 92 мин для смесей, содержащих α-токоферола ацетат, и e₀₂ больше 539 мин для смесей, содержащих α-токоферол).

Максимальное антиоксидантное действие проявляли композиции, приведенные в примерах 2 и 3. При ингибировании окисления упомянутыми смесями рыбных липидов и этиловых эфиров полиненасыщенных жирных кислот микробиологического происхождения индукционные периоды составили 1136 мин и 854 мин соответственно. Следовательно, наиболее эффективной для рыбных липидов оказалась смесь, включающая
a-токоферол 0,2%
бензафлавин 0,75%
лецитин 0,5%
от массы липидов и в соотношении 1,0:1,9:1,3.2 Для смеси полиненасыщенных жирных кислот наибольшую эффективность проявлял состав, содержащий
a-токоферол 0,4%
бензафлавин 0,5%
лецитин 2,5%
от массы липидов и в соотношении 1,7:1,0:5,3.

Эффективность указанных выше смесей в идентичных условиях окисления была сопоставлена с периодами индукции опыта-контроля (неингибированных липидов) и антиоксидантным действием прототипа (табл. 2,3). Было показано, что бинарные смеси a-токоферола с бензафлавином и a-токоферола с лецитином обеспечивали большие периоды индукции ((τ_Σ)), чем те, что могли быть получены при простом сложении ингибирующих эффектов их индивидуальных составляющих ((Σ τ_i)) таким образом, в совместном действии компонентов смеси проявлялся синергизм. Количественно эффект синергизма, оценивали по разности периодов индукции ((Δτ)) для смесей и для суммы индивидуальных (i) компонентов Δτ = τΣ-Σ τ_i, либо определяли в процентах, исходя из формулы ((Δτ/Σ τ_i)×100.).

Было установлено, что эффективность синергизма α-токоферола при сочетанном использовании с бензафлавином или с лецитином в разных субстратах составляет 21,6-51,4% и 5,6 21,0% соответственно.

Для смеси бензафлавина с лецитином эффекта синергизма не обнаружено. Изучение эффективности усложненной композиции, представленной комбинацией компонентов вышеописанных бинарных синергических смесей показало, что сочетание в одной системе a-токоферола, бензафлавина и лецитина позволяет дополнительно получить выигрыш в эффективности ингибирования, поскольку синергизм в тройной смеси еще более усиливается, в среднем в 1,3-6,0 раз по сравнению с бинарными смесями.

Из сравнения ингибирующего действия исследуемых смесей видно, что их эффективность выше при ингибировании эфиров полиненасыщенных жирных кислот микробиального происхождения нежели при окислении рыбных липидов. Данный факт связан, по-видимому с тем, что рыбные липиды содержат природные ингибиторы (в том числе a-токоферол, синергист окисления лецитин), тогда как при переэтерификации липидов микробиального происхождения происходит разрушение природной антиоксидантной системы, что приводит к резкому снижению их окислительной устойчивости. Введение рекомендуемой смеси a-токоферола, бензафлавина, лецитина воссоздает или усиливает (для рыбных липидов) антиоксидантную систему и обеспечивает эффективную защиту липидов от окисления. Более высокая ингибирующая способность указанной выше смеси по сравнению с прототипом была доказана несколькими независимыми методами (обсуждаемыми выше) (табл. 4).

Полученные нами впервые эффекты синергизма в смеси a-токоферола, бензафлавина и лецитина могут быть объяснены, исходя из представлений о механизме антиоксидантного действия используемых соединений. Литературные данные свидетельствуют о различиях в механизме действия компонентов смеси, что позволяет им воздействуя на различные элементарные стадии сложного процесса окисления в совокупности обеспечивать высокую эффективность ингибирования. Так, присутствие в смеси a-токоферола определяет чрезвычайно высокую активность в реакции с пероксидными радикалами, ведущими окисление. Бензафлавинантиоксидант нового класса обладает как антирадикальной активностью, так и способностью непосредственно взаимодействовать с гидропероксидами, а также регенерировать токофероксильные радикалы, восстанавливая активную фенольную форму основного антиоксиданта (a-токоферола) [8] Лецитин, благодаря сложности своего строения действует как синергист окисления благодаря способности аминогруппы разрушать гидропероксиды нерадикальным путем, а также при взаимодействии с остатками полиненасыщенных жирных кислот фрагмента его структуры, восстанавливать a-токофероксильные радикалы, регенерируя наиболее эффективный антиоксидант [4,13] Вышеизложенное объясняет полученные авторами эффекты значительного усиления ингибирующего действия смеси указанных веществ по сравнению с прототипом. Их сочетание в одной композиции позволяет снизить роль побочных реакций, приводящих к уменьшению эффективности антиоксидантов и значительно увеличить их потенциальную ингибирующую способность.

Источники информации
1. 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, N 4, с.14-21.

2. Бабанова Н.К. Теоретические и экспериментальные исследования биотехнологического способа получения эйкозаенов и их лекарственных форм. Автореф. дис. д.ф.н. М. 1992, 41 С.

3. Бензафлавин ВФС 42-2002-90.

4. Бурлакова Е.Б. Сторожок Н.М. Храпова Н.Г. Исследование роли функциональных групп в действии фосфолипидов как синергистов окисления // Биологические мембраны. 1990, т. 7, N 6, с. 612-618.

5. Герчук М.П. Антиокислители в пищевой промышленности // Журн. Всесоюз. хим. общества им. Д.И.Менделеева. 1960, N 4, с. 395-402.

6. Дегтярев И.А. Заиков Г.Е. Ионол. Распределение в организме и биологическое действие //Хим.-фарм. журн. 1985, N 10, с. 1160-1168.

7. Дурнев А.Д. Середенин С.В. Антиоксиданты как средства защиты генетического аппарата //Хим.-фарм. журн. 1990, N 2, с. 92-100.

8. Пименова Н. С. Иванова Р.А. Ильина О.Г. и др. Ингибирующие свойства бензоатов дигидрорибофлавина и их смесей с токоферолами// Кинетика и катализ. 1990, т. 31, вып. 1, с. 25-31.

9. Кинетические особенности токоферолов как антиоксидантов/ Бурлакова Е. Б. Крашаков С.А. Храпова Н.Г. Черноголовка 1992, 56 с.

10. Кутузова И.В. Создание и исследование мазей препарата биополиен. Автореф. дис. к.ф.н. М. 1990, 17 с.

11. Состав для стабилизации эфиров полиненасыщенных жирных кислот/Кутузова И. В. Бабанова Н. К. Ельдецова С.Н. Тенцова А.И. Авт. свид. (Россия), опубл. в Б.И. N 42, 1992.

12. Сторожок Н. М. Роль взаимодействия антиоксидантов и фосфолипидов в окислении многокомпонентных липидных систем природного происхождения. Автореф. дис. к.х.н. 1987, 26 с.

13. Borchert P. Watterberg L.W.// J. Nath. Cancer. Snst. 1976, v. 57, p. 173-176.

Формула изобретения

Состав для стабилизации липидов, включающий α- токоферол или α- токоферола ацетат, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бензафлавин и лецитин при следующем соотношении компонентов, мас.

α- Токоферол или α- токоферола ацетат 2,4 80,0
Бензафлавин 2,3 76,9
Летицин 8,3 93,8,
добавляемых в концентрации 0,4 5,2% от массы липидов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4