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.

Для торможения процессов окисления применяют антиоксиданты (ингибиторы окисления), которые находят все более широкое применение для предотвращения окислительных превращений липидов и содержащих их препаратов in vitro, а также in vivo, в комплексной терапии широкого круга заболеваний /Герчук М.П. Антиокислители в пищевой промышленности // Журн. Всесоюз. хим. общества им. Д.И. Менделеева. - 1960. - N.4. - С.395-402; 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. - N4. - С.14-21; Дурнев А.Д., Середенин С. В. Антиоксиданты как средства защиты генетического аппарата // Хим.-фарм. журн. - 1990. - N2. - С.92-100/. Таким образом, антиоксиданты, присутствующие в лекарственном или косметическом препарате, являются не только действующим началом этих средств, но могут значительно тормозить их окисление в процессе длительного хранения, способствуя сохранению в нативном состоянии легкоокисляемых биологически активных компонентов. Известны составы для стабилизации липидов к окислению различного происхождения путем введения антиоксидантов токоферолов /US 2564106, опубл. 14.08.1951/, нафтолов и фенолов /Эмануэль Н.М., Лясковская Ю.Н. Торможение процессов окисления жиров. М.: Пищепромиздат, 1961. - 360 с./.

В качестве прототипа выбран состав для стабилизации липидов к окислению с помощью введения токоферолов /US 2564106, опубл. 14.08.1951/. Указанный состав тормозит процесс окисления липидов за счет антиоксидантного действия ингибитора природного происхождения α-токоферола (6-гидрокси-2,5,7,8-тетраметил-2-фитил-хромана, витамина E). Известно, что α-токоферол характеризуется чрезвычайно высокой константой скорости реакции с пероксильными радикалами k₇=(3,3-3,5)×10⁶ M^-1×c^-1 /Бурлакова Е.Б., Крашаков С.А., Храпова Н.Г. Кинетические особенности токоферолов как антиоксидантов. Черноголовка, 1992. - 56 с./.

Недостатком этого состава является сложный механизм действия α-токоферола в липидных субстратах, его участие не только в реакциях обрыва цепей, но и реакциях продолжения цепей, что приводит к снижению антиоксидантной активности α-токоферола и промотированию процесса окисления.

Серосодержащим соединениям принадлежат важные физиологические функции во всех живых организмах. Сера входит в состав аминокислот, активных центров ферментов, гормонов. Все серосодержащие соединения клетки рассматриваются как эндогенные антиоксиданты /Губский Ю.А. Регуляция перекисного окисления липидов в биологических мембранах // Биохимия животных и человека. - 1978. - N2. - С.72-76; Хьюз М. Неорганическая химия биологических процессов / [Под ред. Г.Н. Новодаровой]. - М.: Мир, 1983. - 414 с./.

В результате направленного синтеза в Ярославском государственном техническом университете (ЯГТУ) группой профессора, д.х.н. Москвичева Ю.А. получены малотоксичные тиолы, имеющие в своей структуре меркапто-группы /Москвичев Ю.А., Тарасов А.В., Алов Е.М., Герасимова Н.П. Синтез органических соединений серы на основе производных ароматических сульфокислот // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). - 1995. - Т.49. - №.6. - С.21-34/.

Предлагаемые соединения 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-оксид и 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-метан являются бис-фенилтиолами. Химические формулы соединений представлены ниже:

Заявляемые соединения способны непосредственно взаимодействовать с гидропероксидами, разрушая их без образования свободных радикалов, что не наблюдается в присутствии α-токоферола. Разрушение гидропероксидов под влиянием 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-оксида и 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-метана, в свою очередь, является причиной выигрыша в периодах индукции.

Задачей заявляемого изобретения является разработать состав для стабилизации липидов к окислению с помощью антиоксиданта, обладающего высокой эффективностью и низкой токсичностью.

Технический результат - простой состав, не требующий больших материальных затрат, основанный на способности низкотоксичного антиоксиданта 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-оксида или 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-метана разрушать продукты окислительной деструкции липидов (гидропероксиды) нерадикальным путем.

Технический результат достигается тем, что к липидам добавляют в качестве антиоксиданта 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-оксид или 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-метан в количестве 0,03-0,4% от массы липидов.

Сущность изобретения заключается в использовании в качестве антиоксиданта 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-оксида или 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-метана.

Антиоксидантную активность (АОА) тестировали волюмометрическим методом поглощения кислорода в модифицированной установке типа Варбурга при окислении метиллинолеата (МЛ) в присутствии водного раствора триметилцетиламмоний бромида (ЦТМАБ) в качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) в концентрации 1×10^-3 М, с добавками водного раствора хлорида меди (II) в концентрации 2×10^-3 М при t=(60±0,2)°C. Соотношение воды и липидов составляло 3:1, общий объем пробы 4 мл /Ушкалова В.Н., Перевозкина М.Г., Барышников Э.В. Разработка способа тестирования средств антиоксидантотерапии // В сб.: Свободно-радикальное окисление липидов в эксперименте и клинике. Тюмень, Изд-во Тюм. ГУ. - 1997. - С.77-82. Патент 2322658 RU, МПК⁸ G01N 7/18, опубл. 20.04.2008 г. Бюл. №11/. Кинетику окисления метилолеата (МО) кислородом изучали в среде инертного растворителя хлорбензола, процесс инициировали за счет термического разложения азо-бис-изобутиронитрила (АИБН) в концентрации 6×10^-3 М. В качестве критериев оценки антиоксидантных свойств соединений использовали периоды индукции, начальные и максимальные скорости окисления. Графическим методом определяли величину периода индукции (τ_i), представляющей собой отрезок оси абсцисс, отсекаемый перпендикуляром, опущенным из точки пересечения касательных, проведенных к кинетической кривой. Эффективность торможения процесса окисления липидного субстрата определяется совокупностью реакций ингибитора и обозначает его антиоксидантную активность, количественно определяемой по формуле АОА=τ_i-τ_S/τ_S, где τ_S и τ_i - периоды индукции окисления субстрата в отсутствии и в присутствии исследуемого антиоксиданта (АО), соответственно. Критерием антиоксидантного действия служили начальная (Wo_2нач) и максимальная (Wo_2max) скорости процесса окисления в присутствии и в отсутствии антиоксиданта. Скорость инициирования определяли уравнением Wi=f[InH]/τ_i, где f - стехиометрический коэффициент ингибирования, [InH] - концентрация реперного ингибитора, τ_i - период индукции. По наклону прямой в координатах τ, [InH] была рассчитана скорость инициирования в обеих системах, получены значения 4,8×10^-8 и 1,9×10^-5 М×с^-1 в безводной и водно-липидной среде, соответственно. Сравнение максимальных скоростей окисления липидных субстратов в безводной и водно-липидной средах, равных 1,4×10^-7 и 2,6×10^-4 М×с^-1, соответствует различию скоростей инициирования в 1000 раз.

Кинетику накопления гидропероксидов в модельном субстрате исследовали в условиях аутоокисления методом обратного йодометрического титрования в среде хлорбензола при t=(60±0,2)°C. Навеску окисляемого модельного субстрата растворяли в смеси ледяной уксусной кислоты и хлороформа в соотношении 3:2, добавляли иодид калия, смесь перемешивали и оставляли в темноте. Через равные промежутки времени отбирали пробы и определяли в них перекисное число: $$ПЧ=\frac{\mathrm{0,1269}\times (a-b)}{d}$$ , где a - объем Na₂S₂O₃, пошедший на титрование пробы; b - объем Na₂S₂O₃, пошедший на титрование контрольного опыта; d - масса навески субстрата окисления.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Берут 1 г (точная навеска) метилолеата и помещают в манометрическую ячейку, добавляют 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-оксид или 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-метан в количестве 0,03% от массы липидов, 6×10^-3 М в конечной концентрации инициатора окисления АИБН, доводят хлорбензолом до общего объема пробы 2 мл. Поглощение кислорода оценивают волюмометрическим методом в термостатированной установке типа Варбурга при температуре t=(60±0,2)°C при перемешивании на магнитной мешалке. Измеряют объем (мм³) поглощенного кислорода во времени, строят график в координатах dV/dt. Графическим методом из кинетических кривых определяют величину периода индукции (τ_i). Из наклона кинетических кривых определяют начальную (W_O2нач) и максимальную (W_{O2 мах}) скорости окисления липидного субстрата в контрольном опыте и с добавками антиоксидантов. Показатели сравнивают с прототипом (Табл.1).

Кинетические параметры окисления метилолеата в безводной среде в присутствии 6×10^-3 М АИБН в зависимости от концентрации тиолов и α-токоферола (прототип), W_i=4,8×10^-8 M×c^-1, t=60°С.

Таблица 1 № п/п Содержание АО*, мас.% τ, мин W_O2нач×10^-8, M×c^-1 W_O2max×10^-7, M×c^-1 I Субстрат окисления - метилолеат (контроль) 1 0 20 6,7 1,4 II α-токоферола (прототип) 2 0,03 80 1,1 1,3 3 0,05 110 1,0 1,4 4 0,08 140 0,9 1,4 III 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-оксид 5 0,03 45 0,2 1,0 6 0,05 140 0,1 0,8 7 0,08 200 0,1 0,6 IV 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-метан 8 0,03 50 0,2 0,9 9 0,05 150 0,1 0,7 10 0,08 210 0,1 0,5

Пример 2.

Берут 1 г (точная навеска) метиллинолеата и помещают в манометрическую ячейку, добавляют 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-оксид или 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-метан в количестве 0,3% от массы липидов, добавляют водный раствор хлорида меди (II) в конечной концентрации в пробе 2×10^-3 М, водный раствор цетилтриметиламмония бромида (ЦТМАБ) в конечной концентрации в пробе 1×10^-3 M, доводят водой до общего объема пробы 4 мл. Поглощение кислорода оценивают волюмометрическим методом в термостатированной установке типа Варбурга при температуре t=(60±0,2)°C при перемешивании на магнитной мешалке. Измеряют объем (мм³) поглощенного кислорода во времени, строят график в координатах dV/dt. Графическим методом из кинетических кривых определяют величину периода индукции (τ_i). Из наклона кинетических кривых определяют начальную (W_O2нач) и максимальную (W_{O2 мах}) скорости окисления липидного субстрата в контрольном опыте и с добавками антиоксидантов. Показатели сравнивают с прототипом.

Кинетические параметры окисления метиллинолеата в водно-липидной среде в присутствии 2×10^-3 М CuCl₂ в зависимости от концентрации тиолов и α-токоферола (прототип), W_i=1,9×10^-5 M×c^-1, t=60°C (Табл.2).

Таблица 2 № п/п Содержание АО*, мас.% τ, мин W_O2нач×10^-5, M×c^-1 W_O2max×10^-5, M×c^-1 I Субстрат окисления - метиллинолеат (контроль) 1 0 5 14,4 2,6   α-токоферола (прототип) 2 0,01 35 5,2 1,4 3 0,11 40 5,0 1,4 4 0,14 15 14,6 3,2 5 0,30 12 14,8 3,3 6 0,41 10 15,1 3,3 II 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-оксид 7 0,11 45 1,2 1,6 8 0,14 65 1,1 1,6 9 0,30 70 0,7 3,5 10 0,34 110 0,8 3,5 11 0,41 135 0,9 3,5 12 0,50 180 0,9 3,6 III 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-метан 13 0,30 42 0,6 1,9 14 0,34 45 0,6 1,9 15 0,43 150 0,6 2,0 16 0,46 180 0,5 2,2

Пример 3.

Берут 10 г (точная навеска) метилолеата, добавляют 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-оксид или 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-метан в количестве 0,03% от массы липидов, перемешивают магнитной мешалкой в светонепроницаемой термостатированной ячейке при температуре t=(60±0,2)°C. Через равные промежутки времени отбирают пробы и определяют в них перекисное число (ПЧ).

Кинетика разрушения гидропероксидов при аутоокислении метилолеата в присутствии 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-оксида, 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-метана и α-токоферола (прототип), t=60°C (Табл.3).

Таблица 3 Состав смеси Аутоокисление метилолеата Процент разрушения ROOH за 7 часов W_{накопления ROOH} ×10^-4; г I₂/100 г лип.*×с^-1 W_{разрушения ROOH} ×10^-4, г I₂/100 г лип.*×с^-1 МО (контроль) 5,83 - - МО + α-токоферол (0,03 мас.%) (прототип) 5,83     МО + 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-оксид (0,03 мас.%) - 4,16 71,4 МО + 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-метан (0,03 мас.%) - 4,52 77,5

Изобретение относится к области пищевой технологии, а именно к способам защиты липидов, масел, жиров от окисления и окислительной деструкции. К липидам добавляют в качестве антиоксиданта 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-оксид или 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-метан в количестве 0,03-0,4% от массы липидов. Изобретение позволяет получить состав для стабилизации липидов к окислению с помощью антиоксиданта, обладающего высокой эффективностью и низкой токсичностью. 3 табл., 3 пр.

Состав для стабилизации липидов, включающий антиоксидант, отличающийся тем, что в качестве антиоксиданта используют 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-оксид или 4,4′-ди-меркапто-ди-фенил-метан, добавляемый в количестве 0,03-0,4% от массы липидов.