СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ЛИПИДОВ К ОКИСЛЕНИЮ Российский патент 2008 года по МПК C11B5/00 

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 1Кинетические параметры исследуемых соединенийНазвание АОСодержание антиоксиданта, мас.%fАРА k₇×10⁴, моль×с^-1τ_инд, минАОА, τ_i/τ_{дибунола}бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид0,013,851,3022,51,540,0252,52,50Дибунол (2,6-дитрет.бутил-4-метилфенол)0,012,01,4014,6-0,0221,0-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 2Сравнительная характеристика антиокислительного действия бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфида и ионолаСодержание антиоксиданта, мас.%τ_инд, минСубстрат окисления - метилолеат (контроль)008,0-бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид0,012558,01,000,024406,41,250,037605,41,480,049005,31,51дибунол0,0114610,400,770,022009,270,860,033208,740,920,045108,430,95Субстрат окисления - рыбий жир (контроль)0062,50-бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид0,0112010,406,010,022203,5217,760,033003,3118,880,043503,3018,94дибунол0,018015,554,020,021208,187,640,031425,9510,500,042405,8010,78Примечание: 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 3Кинетика накопления гидропероксидов при аутоокислении субстратов различной природы (С_AO=2×10^-4 моль/л, Т=60°С)Состав системыСодержание антиоксиданта, мас.%τ, минМакс. скорость накопления гидропероксидов, 10^-4, моль/гСкорость разрушения гидропероксидов, 10^-4, моль/гРазрушение гидропероксидов за 1 час, %Метилолеат (МО)0-9,42--МО+бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид0,04138001,6717,9Рыбий жир (РЖ)0-189--РЖ+бис-3(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид0,0482006,6795,8РЖ+дибунол0,043602,36--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.

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.

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.