СОСТАВ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЛИПИДОВ К ОКИСЛЕНИЮ Российский патент 2015 года по МПК C11B5/00 

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) τ_индАО, мин Στ_i, мин τ_Σ, мин Δτ, мин (Δτ/Στ_i)×100% Wo_2max×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, W_i=4,2×10^-8 М^-1×с^-1 Аутоокисление МО Процент разруше ния ROOH за 7 часов W_{O2 нач}×10^-7 М^-1с W_{O2 max}×10^-7 М^-1с W_{накопления ROOH.}×10^-4; гI₂/100 г лип.*×с^-1 W_{разрушения 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      

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.

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,