Способ стабилизации липидов к окислению
Владельцы патента RU 2340659:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТЮМЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию (ГОУ ВПО ТюмГМА Росздрава) (RU)
Изобретение предназначено для использования в медицине, пищевой, фармацевтической и косметической промышленности. Способ стабилизации липидов к окислению путем введения антиоксиданта. В качестве антиоксиданта использован серосодержащий пространственно-затрудненный фенол - бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид при температуре 20-25°С в количестве 0,01-0,04% от массы липидов. Изобретение позволяет повысить эффективность стабилизации липидов, а также снизить токсичность. 3 табл.
Изобретение предназначено для использования в медицине, пищевой, фармацевтической и косметической промышленности.
Известны способы стабилизации липидов различного происхождения к окислению путем введения антиоксидантов: токоферолов [Патент США №2564106, 1951], аскорбиновой кислоты и ее производных [GB, патент, 2123024А, 1984], нафтолов и фенолов [Эмануэль Н.М., Лясковская Ю.Н. Торможение процессов окисления жиров, Москва, Пищепромиздат, 1961].
В качестве прототипа выбран способ стабилизации пищевых жиров, рыбьего жира, кормовой муки, комбикормов с помощью синтетического антиоксиданта - дибунола (2,6-дитрет.бутил-4-метилфенола), добавляемого в концентрации 0,02-0,2 мас.% [Шмулович В.Г. Применение антиоксидантов в России для стабилизации жиров, пищевых и кормовых продуктов. Вопросы питания. 1994. №1/2. С.42-44]. Недостатком этого способа является необходимость использования высоких концентраций дибунола. Например, для стабилизации рыбьего жира предлагается вводить до 0,2 мас.% дибунола, а для рыбной муки - 0,1 мас.%. Кроме того, показано, что при применении дибунола возможны отдаленные токсические последствия [Зарудий Ф.С., Гильмутдинов Г.З., Зарудий Р.Ф. и др. 2,6-Ди-трет-бутил-4-метилфенол (дибунол, ионол, тонарол) - классический антиоксидант (обзор). Хим.-фарм. журнал. 2001. Т.35. №3. С.42-48].
Задачей настоящего изобретения является разработать способ стабилизации липидов к окислению с помощью антиоксиданта, обладающего высокой эффективностью и низкой токсичностью.
Технический результат - простой способ, не требующий больших материальных затрат, основанный на способности низкотоксичного антиоксиданта взаимодействовать с пероксидными радикалами (к7=1,3×104 моль-1 с-1) и разрушать продукты окислительной деструкции липидов - гидропероксиды - нерадикальным путем. Эти два механизма обеспечивают высокую эффективность антиоксиданта.
Технический результат достигается тем, что к липидам добавляют в качестве антиоксиданта серосодержащий фенол - бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид при температуре 20-25°С и перемешивают в количестве 0,01-0,04 мас.%.
Сущность изобретения заключается в использовании по новому назначению бис-3'-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфида (СО-3), ранее использованного в качестве термостабилизатора полиэтилена [А.С. 1072420, 1982]. Химическая структура соединения представлена ниже:
По химическому строению вещество относится к группе пространственно-затрудненных серосодержащих бис-фенолов. Данное соединение имеет два реакционных центра (ОН-группы), обрывающих цепи окисления посредством дезактивации пероксидных радикалов. Наличие атома серы способствует безрадикальному разложению первичных продуктов окислительной деструкции - гидропероксидов. Для предлагаемого способа стабилизации характерно отсутствие токсичности используемого антиоксиданта, которое связано с его малой биологической доступностью [Сорокина И.В., Лапик А.С., Долгих М.П. и др. К токсикологии термостабилизатора СО-3. Изв. СО АН АН. сер. биол. науки. 1987. вып.1. №6. С.123-127].
Перечисленные особенности действия и отсутствие токсичности позволяют рекомендовать бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид в качестве антиоксиданта для стабилизации к окислению пищевых жиров, жировых основ лечебно-косметической продукции, кормов для животных. Предлагаемый способ стабилизации липидов к окислению обладает следующими преимуществами: позволяет значительно повысить эффективность действия антиоксиданта и тем самым достигнуть повышения сроков хранения жиросодержащих продуктов.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом: к разновеске липидов добавляют бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид в количестве 0,01-0,04 мас.% при температуре 20-25°С и перемешивают ультразвуковой мешалкой.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами практического использования:
Пример 1
Отвешивали 5 г (точная навеска) этилбензола, добавляли бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид в количестве 0,01 мас.% при температуре 20-25°С и перемешивали с использованием ультразвуковой мешалки. Помещали исследуемый образец в ячейку хемилюминометра, добавляли инициатор окисления - азобисизобутиронитрилл (АИБН). Окисление проводили кислородом воздуха при 60°С. Эффективность действия антиоксиданта оценивали по антирадикальной активности (АРА) - значению константы скорости взаимодействия антиоксиданта с пероксильными радикалами - k7 и величине стехиометрического коэффициента ингибирования (f). Кроме того, определяли период индукции - время, в течение которого интенсивность окисления была минимальной. В аналогичных условиях определяли эффективность дибунола, выбранного в качестве стандартного ингибитора. Антиокислительную активность (АОА) рассчитывали как отношение периодов индукции СО-3 и дибунола. Результаты представлены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||||
| Кинетические параметры исследуемых соединений | |||||
| Название АО | Содержание антиоксиданта, мас.% | f | АРА k7×104, моль×с-1 | τинд, мин | АОА, τi/τдибунола |
| бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид | 0,01 | 3,85 | 1,30 | 22,5 | 1,54 |
| 0,02 | 52,5 | 2,50 | |||
| Дибунол (2,6-дитрет.бутил-4-метилфенол) | 0,01 | 2,0 | 1,40 | 14,6 | - |
| 0,02 | 21,0 | - | |||
| Примечание: «-« отсутствие эффекта. Число опытов n=5; р<0,05. |
Из приведенных результатов видно, что величина антирадикальной активности для бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфида и прототипа имеет близкие значения. Коэффициент f для серосодержащего бисфенола практически в два раза выше, чем у прототипа, что связано с наличием в его молекуле двух реакционных центров, способных независимо друг от друга взаимодействовать с пероксильными радикалами. Эффективность соединения бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид по показателю АОА в 1,5-2,5 раза выше, чем у дибунола.
Пример 2
Отвешивали 2 г метилового эфира олеиновой кислоты (МО) или рыбьего жира в манометрическую ячейку. Добавляли бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид в количестве 0,03 мас.% при температуре 20-25°С. Вводили инициатор окисления АИБН в концентрации 3×10-3 моль/л. Окисление проводили кислородом воздуха при температуре 60°С в аппарате Варбурга при перемешивании на магнитной мешалке. По наклону полученных в результате опыта кинетических кривых вычисляли максимальную скорость окисления 
и определяли период индукции (табл.2).
| Таблица 2 | |||
| Сравнительная характеристика антиокислительного действия бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфида и ионола | |||
| Содержание антиоксиданта, мас.% | τинд, мин |  |  |
| Субстрат окисления - метилолеат (контроль) | |||
| 0 | 0 | 8,0 | - |
| бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид | |||
| 0,01 | 255 | 8,0 | 1,00 |
| 0,02 | 440 | 6,4 | 1,25 |
| 0,03 | 760 | 5,4 | 1,48 |
| 0,04 | 900 | 5,3 | 1,51 |
| дибунол | |||
| 0,01 | 146 | 10,40 | 0,77 |
| 0,02 | 200 | 9,27 | 0,86 |
| 0,03 | 320 | 8,74 | 0,92 |
| 0,04 | 510 | 8,43 | 0,95 |
| Субстрат окисления - рыбий жир (контроль) | |||
| 0 | 0 | 62,50 | - |
| бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид | |||
| 0,01 | 120 | 10,40 | 6,01 |
| 0,02 | 220 | 3,52 | 17,76 |
| 0,03 | 300 | 3,31 | 18,88 |
| 0,04 | 350 | 3,30 | 18,94 |
| дибунол | |||
| 0,01 | 80 | 15,55 | 4,02 |
| 0,02 | 120 | 8,18 | 7,64 |
| 0,03 | 142 | 5,95 | 10,50 |
| 0,04 | 240 | 5,80 | 10,78 |
| Примечание: число опытов n=5; р<0,05. |
Таким образом, индукционные периоды метилолеата в присутствии бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфида в 1,76 раза выше, чем при использовании дибунола. Кроме того, данные таблицы показывают, что бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид, в отличие от дибунола, снижает максимальную скорость окисления. При использовании в качестве субстрата рыбьего жира этот эффект проявляется в наибольшей степени. Так, при добавлении к рыбьему жиру 0,04 мас.% максимальная скорость окисления снижалась практически в 19 раз.
Пример 3
В чашки Петри отвешивали 10 г (точная навеска) метилового эфира олеиновой кислоты или рыбьего жира, добавляли бис-3-(4'гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид в количестве 0,04 мас.%, перемешивали при комнатной температуре ультразвуковой мешалкой и помещали в затененный термостат при 60°С. Через равные промежутки времени отбирали пробы и определяли в них перекисное число:
где а и b - объемы тиосульфата натрия (С=0,01 моль/л), израсходованные на титрование опыта и контроля соответсвенно; d - масса пробы.
Эффективность бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфида сравнивали с действием прототипа - дибунола. Полученные результаты свидетельствуют о высокой стабилизирующей активности предлагаемого антиоксиданта. Соединение бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид превосходит прототип по такому показателю как период индукции в 2,9 раза при сравнимых концентрациях. Кроме того, в присутствии этого соединения отмечалось снижение накопленного уровня гидропероксидов. Так, например, при окислении рыбьего жира в присутствии бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфида количество гидропероксидов в течение часа уменьшалось на 95,8% (табл.3).
| Таблица 3 | |||||
| Кинетика накопления гидропероксидов при аутоокислении субстратов различной природы (СAO=2×10-4 моль/л, Т=60°С) | |||||
| Состав системы | Содержание антиоксиданта, мас.% | τ, мин | Макс. скорость накопления гидропероксидов, 10-4, моль/г | Скорость разрушения гидропероксидов, 10-4, моль/г | Разрушение гидропероксидов за 1 час, % |
| Метилолеат (МО) | 0 | - | 9,42 | - | - |
| МО+бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид | 0,04 | 1380 | 0 | 1,67 | 17,9 |
| Рыбий жир (РЖ) | 0 | - | 189 | - | - |
| РЖ+бис-3(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид | 0,04 | 820 | 0 | 6,67 | 95,8 |
| РЖ+дибунол | 0,04 | 360 | 2,36 | - | - |
| Примечание: «-« - отсутствие эффекта. Каждая цифра - результат 10 опытов, р<0,05. |
Исследование проводилось на базе Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Тюменская государственная медицинская академия в лаборатории кафедры общей и биоорганической химии. Препарат бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид, используемый для стабилизации липидов к окислению, обладает высокой эффективностью и низкой токсичностью.
Способ стабилизации липидов к окислению путем введения антиоксиданта, отличающийся тем, что в качестве антиоксиданта использован серосодержащий пространственно-затрудненный фенол - бис-3-(4'-гидрокси-З',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид при температуре 20-25°С в количестве 0,01-0,04% от массы липидов.
