Состав для стабилизации липидов к окислению

Изобретение относится к области пищевой технологии, а именно к способам защиты липидов, масел, жиров от окисления и окислительной деструкции. Состав для стабилизации липидов, включает α-токоферол и бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфидпри следующих соотношениях компонентов в смеси, масса в %: α-токоферол 3,0-90,9,бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитрет-бутилфенил)пропил сульфид 3,0-9,1, добавляемых в концентрации 0,03-0,45% от массы липидов. Изобретение позволяет повысить ингибирующий эффект при наименьших концентрациях антиоксиданта. 2 табл., 3 пр.

 

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.

Известны способы стабилизации липидов различного происхождения к окислению путем введения антиоксидантов: токоферолов [SU №2564106, 1951], аскорбиновой кислоты и ее производных [GB 2123024А, 1984], нафтолов и фенолов [Эмануэль Н.М., Лясковская Ю.Н. Торможение процессов окисления жиров, Москва, Пищепромиздат, 1961].

Во всем мире ведется целенаправленный отбор полифункциональных стабилизаторов, лекарств антиоксидантного действия, синергических смесей. Использование синергических смесей позволяет получать высокоэффективные композиции, простые по составу и доступные для практического применения, при этом снижается количество антиоксиданта.

Известен состав для стабилизации липидов, включающий следующие компоненты, масса в %:

α-токоферол (или α-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 (RU 2077558, опубл. 20. 04. 1997 г.).

Указанный состав тормозит процесс окисления липидов за счет антиоксидантного действия ингибиторов природного происхождения α-токоферола (6-гидрокси-2,5,7,8-тетраметил-2-фитил-хромана, витамина Е), бензафлавина (аналога витамина В₂) и лецитина (яичного фосфатидилхолина). В составе указанной композиции бензафлавин и лецитин проявляют по отношению к α-токоферолу или α-токоферола ацетату синергическое действие. Однако практическое применение указанной синергической смеси затруднено в силу многокомпонентности ее состава, отсутствия промышленного производства бензафлавина, дороговизны препаратов, получаемых в экспериментальном производстве.

Задачей заявляемого изобретения является экономия использования дорогостоящих соединений, достижение ингибирующего эффекта меньшим количеством антиоксиданта.

Техническим результатом изобретения является упрощение состава и повышение его ингибирующего эффекта при наименьших концентрациях антиоксидантов.

Указанный технический результат достигается тем, что в составе для стабилизации липидов, включающем α-токоферол, особенностью является то, что вместо бензафлавина и лецитина используют бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфид при следующих соотношениях компонентов в смеси, масса в %:

α-токоферол	3,0-90,9,
бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитрет-
бутилфенил)пропил сульфид	3,0-9,1,

добавляемых в концентрации 0,03-0,45% от массы липидов.

Предлагаемое соединение бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфид (СО-3) было синтезировано в Новосибирском Институте органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН с целью расширения ассортимента нетоксичных биологически активных ингибиторов окисления. Химическая структура соединения представлена ниже:

Соединение не обладает местным и общетоксическим действием, не оказывает влияния на эмбриогенез и развитие потомства. Токсичность (ЛД₅₀) бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида составляет более 10000 мг/кг. (Толстикова Т.Г., Долгих М.П., Сорокина И.В., Крысин А.П. Острая токсичность ряда новых производных 1,6-дитрет-бутилфенола. В сб. материалов «Биоантиоксидант». Научный вестник мед.акад. - Тюмень. - 2003. С.77-80.)

(Воевода Т.В., Толстикова Т.Г., Сорокина И.В. Изучение токсического действия фенольного антиоксиданта СО-3 в субхроническом эксперименте // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2000. - Т.63. - №4. - С.57-60.)

(Орлова Т.Н., Толстикова Т.Г., Сорокина И.В. Фармакокинетика нового фенольного антиоксиданта СО-3 //. Химико-фармацевтический журнал. - 2000. - Т.34. - №9. - С.9-11.)

(Зенков Н.К., Кандалинцева Н.В., Ланкин В.З., Фенольные биоантиоксиданты, СО РАМН, Новосибирск - 2003. - 328 С.) Серосодержащие аналоги фенолов в последнее время представляют большой интерес, вызванный их способностью эффективно тормозить окисление по нескольким механизмам.

(Перевозкина М.Г., Гуреева Н.В., Сторожок Н.М. Антиоксидантная активность новых серусодержащих фенолов // В сб.: Современные методы исследования в медицине и фармации. Казань. - 2002. - 29-30.)

Предлагаемое соединение бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфид проявляет активность в реакции с пероксидными радикалами с константой скорости реакции К₇=1,30×10⁴ М^-1×с^-1, и обладает дополнительно способностью непосредственно. взаимодействовать с гидропероксидами, разрушая их без образования свободных радикалов до 41,4%, что не наблюдается в присутствии α-токоферола. Разрушение гидропероксидов под влиянием заявляемого соединения, в свою очередь, является причиной выигрыша в периодах индукции и обеспечения высокой эффективности соединения по сравнению с прототипом.

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. С.360.) (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).

Изучение кинетики поглощения кислорода проводилось волюмометрическим методом в установках типа Варбурга при инициированном окислении липидов в присутствии инициатора азобисизобутиронитрила (АИБН) в концентрации 3 мМ при температуре 60±0,2°C. Кинетику накопления гидропероксидов в модельном субстрате исследовали в условиях аутоокисления методом обратного йодометрического титрования в неводной среде. 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: $$ПЧ=\frac{\mathrm{0,1269}\times \left(a-b\right)}{d}$$ ; где а - объем Na₂S₂O₃, пошедший на титрование пробы; b - объем Na₂S₂O₃, пошедший на титрование контрольного опыта; d - масса навески субстрата окисления.

Эффективность совместного ингибирующего действия смеси количественно характеризовали абсолютным значением разности (Δτ) периодов индукции окисления метилолеата (МО) в присутствии композиции антиоксидантов (АО) (τ_Σ) и простой суммы индивидуальных компонентов (Στ_i) (аддитивное действие) (Δτ=τ_Σ-Στ_i), либо выражали в относительных единицах - (Δτ/Στ_i)×100%. Выполнение неравенства τ_Σ>Στ_i свидетельствовало о проявлении синергизма в совместном действии компонентов, а τ_Σ<Στ_i - об эффекте антагонизма.

Критерием антиоксидантного действия служили начальная (Wo_2нач) и максимальная (Wo_2max) скорости процесса окисления в присутствии и в отсутствии антиоксиданта. Эффективность стабилизации окисления определяли также по величине W_{O2max (мо)}/W_{O2max (MO+AO),} количественно характеризующей степень уменьшения скорости поглощения кислорода в присутствии метилолеата (МО) и метилолеата с добавками антиоксидантов (МО+АО).

Изучение ингибирующего действия смесей α-токоферола с бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфидом с постоянными концентрациями α-токоферола показало, что зависимость периодов индукции от концентрации бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида носит экстремальный характер с максимумом в области 2×10^-4 моль/л (0,03% от массы липидов). Диапазон эффективных концентраций соответствовал (1,0-3,0)×10^-4 моль/л, что составляет (0,01-0,04)% от массы липидов. Диапазон эффективных концентраций смесей α-токоферола с бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфидом с постоянными концентрациями бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида соответствовал (0,1-3,0)×10^-3 моль/л, что составляет (0,01-0,41)% от массы липидов.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами:

1. Берут 10 г (точная навеска) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,0044 г (0,04%) смеси α-токоферола с бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфидом. Стабилизирующая комбинация содержит 0,0034 г α-токоферола, 0,0010 г бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида, что составляет соответственно 0,03% и 0,01% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, масса в %:

α-токоферол	71,4
бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитрет-
бутилфенил)пропил сульфид	28,6

2. Берут 10 г (точная навеска) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,0064 г (0,06%) смеси α-токоферола с бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфидом. Стабилизирующая комбинация содержит 0,0034 г α-токоферола, 0,0030 г бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида, что составляет соответственно 0,03% и 0,03% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, масса в %:

α-токоферол	55,6
бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитрет-
бутилфенил)пропил сульфид	44,4

3. Берут 10 г (точная навеска) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,0078 г (0,08%) смеси α-токоферола с бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфидом. Стабилизирующая комбинация содержит 0,0068 г α-токоферола, 0,0010 г бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида, что составляет соответственно 0,07% и 0,01% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, масса в %:

α-токоферол	83,3
бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитрет-
бутилфенил)пропил сульфид	16,7

Наибольшую эффективность по сравнению с прототипом проявляет смесь, включающая 92,6% α-токоферола и 7,4% бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида, добавляемая в концентрации 0,34% и 0,03% соответственно от массы липидов, максимально достигаемый ингибирующий эффект составляет 1970 мин, соотношение компонентов смеси 12,5:1, при этом эффективность предлагаемой смеси выше эффективности прототипа на 40%.

Было установлено, что эффективность синергизма при совместном использовании α-токоферола и бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида в субстратах составляет от (40-60)%, тогда как для прототипа эффективность смесей изменялась в пределах (16,7-20,0)% (табл.1). (Примечание - ∗АО-антиоксидант; «-« - отсутствие эффекта. Каждая цифра - результат 10 опытов, р<0,05).

При изучении кинетики накопления гидропероксидов было показано, что в опытах с концентрацией 83,3% α-токоферола и 16,7% бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида в концентрации 0,14% и 0,03% от массы липидов соответственно, процент разрушения гидропероксидов составляет 41,4%, что не наблюдается в присутствии прототипа (табл.2). (Примечание ∗ - липиды; «-« - отсутствие эффекта. Каждая цифра - результат 10 опытов, р<0,05).

Предлагаемый состав, включающий α-токоферол и бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфид, достигает эффекта ингибирования окисления липидов при низких концентрациях компонентов смеси по сравнению с прототипом. Сочетание в одной композиции ингибиторов, действующих на разные элементарные реакции сложного окислительного процесса, а также присутствие эффекта синергизма антиоксидантов, позволяет увеличить ингибирующую способность смеси и эффективно тормозить окисление полиненасыщенных субстратов.

Таблица 1
Состав модельной системы	Содержание АО∗, мас.%	Оценка эффективности (по периодам индукции), мин	Оценка эффективности (по скорости окисления)
τиндАО, мин	Στi, мин	τΣ, мин	Δτ, мин	(Δτ/Στi)×100%	Wo2max×10-7, М×c-1	$$\frac{{{\displaystyle W}}_{O2(MO)}}{{{\displaystyle W}}_{O2(MO+AO\ast )}}$$
Метилолеат	0	-	-	-	-	-	8,0	-
Индивидуальный α-токоферол	0,01	75	0	0	0	0	6,5	1,2
	0,03	160	0	0	0	0	6,4	1,3
	0,08	400	0	0	0	0	6,4	1,3
0,14	600	0	0	0	0	6,4	1,3
Индивидуальный бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфид	0,01	130	0	0	0	0	7,8	1,0
	0,03	250	0	0	0	0	7,5	1,1
	0,05	450	0	0	0	0	6,6	1,2
	0,08	780	0	0	0	0	6,6	1,2
0,11	920	0	0	0	0	6,6	1,2
ПРОТОТИП
Смесь с соотношением 23,1% α-токоферола и 19,2% бензафлавина и 57,7% лецитина
α-токоферол	1,01	300	300	350	50	16,7	4,9	1,6
Бензафлавин	0,41	-
Лецитин	1,08	-
Смесь с соотношением 23,3% α-токоферола и 23,3% бензафлавина и 53,4% лецитина
α-токоферол	0,78	450	450	540	90	20	4,3	1,9
Бензафлавин	0,41	-
Лецитин	0,84	-
Смесь с соотношением 17,7% α-токоферола и 20,6% бензафлавина и 61,7% лецитина
α-токоферол	0,34	980	980	1140	60	6,1	2,4	3,3
Бензафлавин	0,20	-
Лецитин	0,50	-
ЗАЯВЛЯЕМЫЙ СОСТАВ

Смесь с соотношением 83,3% α-токоферола и 16,7% бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида
α-токоферола	0,14	600	850	1240	390	45,9	3,8	2,1
бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфид	0,03	250
Смесь с соотношением 71,4% α-токоферола и 28,6% бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида
α-токоферола	0,03	160	290	310	20	6,9	4,2	1,9
бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфид	0,01	130
Смесь с соотношением 55,6% α-токоферола и 44,4% бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида
α-токоферола	0,03	190	440	620	180	40,9	3,4	2,4
бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфид	0,03	250
Смесь с соотношением 83,3% α-токоферола и 16,7% бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида
α-токоферола	0,07	350	480	520	40	8,3	3,7	2,2
бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфид	0,01	130
Смесь с соотношением 88,2% α-токоферола и 11,8% бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида

α-токоферола	0,10	450	580	630	50	8,6	3,4	2,4
бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфид	0,01	130
Смесь с соотношением 90,9% α-токоферола и 9,1% бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида
α-токоферола	0,14	600	730	820	90	12,3	3,7	2,2
бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфид	0,01	130
Смесь с соотношением 92,6% α-токоферола и 7,4% бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида
α-токоферола	0,34	980	1230	1970	740	60,2	2,1	3,8
бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфид	0,03	250
Смесь с соотношением 71,4% α-токоферола и 28,6% бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида
α-токоферола	0,07	350	600	860	260	43,3	3,9	2,1
бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфид	0,03	250

Таблица 2

№ п/п	Состав смеси	Инициированное окисление, Wi=4,2×10-8 М-1×с-1	Аутоокисление МО	Процент разруше ния ROOH за 7 часов
WO2 нач×10-7 М-1с	WO2 max×10-7 М-1с	Wнакопления ROOH.×10-4; гI2/100 г лип.*×с-1	Wразрушения ROOH×10-4; гI2/100 г лип.*×с-1
1	МО (контроль)	1,9	8,0	8,7	-	-
2	МО + Смесь с соотношением 83,3% α-токоферола (0,14 мас.%) и 16,7% бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфида (0,03 мас.%)	0,6	3,8		1,8	41,4
3	МО + Смесь с соотношением 17,7% α-токоферола (0,34 мас.%) и 20,6% бензафлавина (0,20 мас.%) и 61,7% лецитина (0,50 мас.%)	0,7	2,4

Состав для стабилизации липидов к окислению, включающий α-токоферол и синергист антиоксиданта, отличающийся тем, что в качестве синергиста антиоксиданта используют бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитретбутилфенил)пропил сульфид при следующих соотношениях компонентов в смеси, масса в %:

α-токоферол	3,0-90,9
бис-3-(4′-гидрокси-3′,5′-дитрет-
бутилфенил)пропил сульфид	3,0-9,1,

добавляемых в концентрации 0,03-0,45% от массы липидов.