Состав на основе антиоксиданта природного происхождения для стабилизации липидов с содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот не менее 20 % от суммы жирных кислот Российский патент 2023 года по МПК C11B5/00 

Изобретение относится к способам и составам для защиты липидов с содержанием эйкозапентаеновой (ЭПК) и докозагексаеновой (ДГК) кислот не менее 20 % от суммы жирных кислот, а также содержащих их масел и жиров от окисления и окислительной деструкции, и может быть использовано в пищевой, кормовой, рыбоперерабатывающей, косметической и химико-фармацевтической промышленности.

Известен состав на основе антиоксиданта природного происхождения для стабилизации липидов, содержащий витамин Е в виде α-токоферола и синергист антиоксиданта, в качестве которого используют N,N-диметил-N-гексадецил-аминоэтиловый эфир β'-(3,5-дитретбутил-4-гидроксифенил) пропановой кислоты бромид (см. патент РФ № 2312131, МПК C11B 5/00, дата публикации 10.12.2007 г.).

В качестве ближайшего аналога (прототипа) принят состав на основе антиоксиданта природного происхождения для стабилизации липидов, содержащий антиоксидант природного происхождения, в качестве которого используют α-токоферол, и компонент, проявляющий синергетический эффект, в качестве которого используют сульфид 1-(N-4'-гидроксифенилпропил--3,3',5'-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты (см. патент РФ № 2308479, МПК C11B 5/00, дата публикации 20.10.2007 г.).

В аналогах используемые синергисты антиоксиданта отличаются высокой стоимостью и являются синтетическими препаратами, получаемыми только в экспериментальном производстве, т.к. их промышленное производство не налажено.

Кроме того, в известных решениях не учитываются особенности липидов, для стабилизации которых используются указанные составы.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка состава на основе антиоксиданта природного происхождения, учитывающего особенности стабилизируемых липидов и позволяющего сгладить недостатки аналогов.

Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в получении состава на основе антиоксиданта природного происхождения, который:

- содержит компоненты, изготавливаемые в промышленном производстве;

- обеспечивает минимальные концентрации компонентов в составе в сравнении с их использованием по отдельности;

- подходит для стабилизации липидов с содержанием не менее 20% эйкозапентаеновой и докозагексаеновой ПНЖК (полиненасыщенных жирных кислот) от суммы жирных кислот, которые отличаются более высокой скоростью и степенью окисления в сравнении с жирными кислотами с одной или двумя непредельными связями;

- обеспечивает эффективное ингибирование окисления липидов.

Поставленная задача решается тем, что состав на основе антиоксиданта природного происхождения для стабилизации липидов с содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот не менее 20 % от суммы жирных кислот, содержащий антиоксидант природного происхождения и компонент, проявляющий синергетический эффект, отличается тем, что содержит бетулин, используемый в качестве антиоксиданта природного происхождения, 1,2-дигидро-6-этокси-2,2,4-триметилхинолин и салициловую кислоту, проявляющие синергетический эффект, при следующем соотношении компонентов в составе, масс. %:

2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) – 69,9-79,9

бетулин – 19,95-30,00

салициловая кислота – 0,05-0,15%,

вводимом в количестве 0,10-0,30% от массы липидов.

Сопоставительный анализ признаков заявляемого изобретения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения обеспечивают решение следующих функциональных задач.

Признаки, указывающие что «состав содержит бетулин, используемый в качестве антиоксиданта природного происхождения, 2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) и салициловую кислоту, проявляющие синергетический эффект», описывают компоненты состава, каждый из которых изготавливается в промышленном производстве и обладает антиоксидантными свойствами, причем в комбинации друг другом указанные компоненты проявляют синергетический эффект.

1). Бетулин является пентациклическим тритерпеиовым спиртом лупанового ряда, проявляет высокую и разнообразную биологическую активность (см. Кислицын А.Н. Экстрактивные вещества бересты: изоляция, состав, свойства, применение // Химия древесины. 1994. № 3. С. 3-28).

Бетулин характеризуется способностью улавливать свободные радикалы. Ингибирующее действие бетулина связано с вовлечением спиртовых групп в процесс окисления, где происходит обмен активных радикалов на оксипероксильные радикалы, в структуре которых существует внутримолекулярная водородная связь. Это снижает их активность в реакциях роста цепи свободно-радикальных процессов. В ингибирование процесса перекисного окисления липидов наибольший вклад вносит первичный гидроксил при С28 молекулы бетулина, что составляет более половины эффективности всей структуры бетулина в целом (см. Zhang W, Jiang H, Yang J, Jin M, Du Y, Sun Q, et al. Safety assessment and antioxidant evaluation of betulin by LC-MS combined with free radical assays. Analytical Biochemistry. 2019;587).

2). 2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) является антиоксидантом фенольного типа, используется в качестве консерванта в пищевых продуктах, кормах для животных, животном и растительном масле, нефтепродуктах, резине и пластмассах (см. Ayesha Rahman Ahmed, «Butylated hydroxytoluene», Reference Module in Biomedical Sciences, 2022, Р. 583-584).

В процессах окисления липидов ионы металлов являются катализаторами и часто играют негативную роль, поскольку они:

- увеличивают скорость окисления липидов из-за снижения энергии активации на начальной стадии автоокисления;

- ускоряют автоокисление липидов путем разложения гидроперекисей (см. Miyashitau, K. Study on the oxidative rate and prooxidant activity of free fatty acids. // Journal of the American Oil Chemists' Society. 1986. V. 63. P. 1380-1384; Ладыгин, В.В., А.Н. Лисицын Роль ионов железа в образовании свободных радикалов и последующего окисления масел // Материалы VIII международной конференции «Масложировая индустрия-2008». С. 97-98);

- реагируют непосредственно с липидами, давая свободный радикал липида;

- способствуют образованию активных форм кислорода и перекиси водорода.

При получении липидов с высоким содержанием высоконепредельных ПНЖК железосодержащее оборудование контактирует с сырьем, что усиливает окисление липидов.

С целью нивелирования катализирующего действия металлов вводят вещества, их связывающие, чаще всего это ортофосфорная, лимонная кислоты или этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТК), снижающие окисление липидов косвенным путем. Данные соединения переводят ионы железа или меди в нерастворимые комплексы или могут стерически затруднить образование комплексов между металлом и гидропероксидом липида (см. Halliwell B., Murcia M.A., Chirico S., Aruoma O.I. Free radicals and antioxidants in food and in vivo: What they do and how they work. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 1995. V. 35. Р.7-20). Однако, все эти соединения имеют водорастворимую природу, в связи с чем характеризуются низкой эффективностью как антиоксиданты в чистых липидах, что ограничивает их применение.

Для образования хелатных комплексов с присутствующими в липидах ионами металлов, переходящих с металлического оборудования и тары, необходимо внесение жирорастворимой кислоты.

3). Салициловая кислота относится к фенольным кислотам, антиоксидантные свойства которых доказаны исследованиями (см. Fki I., Allouche N., Sayadi S. The use of polyphenolic extract, purified hydroxytyrosol and 3,4-dihydroxyphenyl acetic acid from olive mill wastewater for the stabilization of refined oils: a potential alternative to synthetic antioxidants. Food Chem. 2005. V.93. Р.197-204; Osborne H.T., Akoh C.C. Effects of natural antioxidants on iron-catalyzed lipid oxidation of structured lipid-based emulsions. JAOCS. 2003. V.80. Р.847-852). Антиоксидантная активность фенольных кислот лимитируется проблемой их растворимости в маслах.

Признак, указывающий что «соотношение компонентов в составе составляет, масс. %:

2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) – 69,9-79,9

бетулин – 19,95-30,00

салициловая кислота – 0,05-0,15», описывает оптимальное соотношение компонентов, каждый из которых использован в минимальной концентрации в сравнении с применением по отдельности.

Признак, указывающий что «заявляемый состав вводят в количестве 0,10-0,30 % от массы липидов», описывает эффективное количество заявляемого состава, необходимое для стабилизации липидов с содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот не менее 20 % от суммы жирных кислот.

Соотношение компонентов состава вывели по результатам оценки эффективности процесса стабилизации окисления липидов методом «ускоренного старения» (см. Базарнова Ю.Г. Применение кинетического моделирования для прогнозирования сроков годности коровьего масла // Хранение и переработка сельхозсырья. 2005. № 8. С. 19-23).

Для этого титриметрическим методом измеряли перекисное число (ПЧ) субстрата окисления в условиях автоокисления при повышенной температуре (45 °С) в присутствии исходной смеси, содержащей компоненты заявляемого состава, и таким образом исследовали кинетику накопления первичных продуктов окисления (гидроперекисей и перекисей).

В качестве субстрата окисления использовали жир сардины тихоокеанской (иваси), содержащий 25 % эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот от суммы жирных кислот, полученный из тканей рыбы тепловым способом (см. Боева Н.П., Бредихина О.В., Петрова М.С., Баскакова Ю.А. Технология жиров из водных биологических ресурсов, М.: Изд-во ВНИРО, 2016, 107 с.).

В качестве контрольного образца использовали вышеупомянутый жир, стабилизированный компонентами заявляемого состава по отдельности.

Исходная смесь содержала компоненты заявляемого состава при следующем соотношении, масс. %:

2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) – 9,9-90,9

бетулин – 9,05-90,05

салициловая кислота – 0,01-0,15,

вводимые в количестве 0,05-0,5% от массы липидов.

Кинетику окисления фиксировали в присутствии исходной смеси при различных соотношениях ее компонентов (в пределах обозначенных диапазонов), на основании полученных данных была построена кинетическая кривая изменения перекисного числа (ПЧ), свидетельствующего о накоплении пероксидов (ммоль О₂/ г липидов).

Контрольной точкой выбрано время в сутках, соответствующее накоплению пероксидов 20 ммоль О₂/кг в липидах, стабилизированных исходной смесью, содержащей компоненты заявляемого состава.

На основе результатов исследования исходной смеси определили эффективные концентрации компонентов в составе, масс. %:

2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) – 69,9-79,9

бетулин – 19,95-30,00

салициловая кислота – 0,05-0,15

и количество вводимого состава – 0,10-0,30 % от массы липидов.

Заявляемый состав готовят на стандартном оборудовании по стандартной методике – компоненты смешивают при комнатной температуре до их объединения.

Готовые составы, описанные в таблице 1, вносили в навеску жира рыб массой 100 г и с содержанием ЭПК и ДГК 25 % от суммы жирных кислот.

Характеристики составов на основе антиоксиданта природного происхождения

для стабилизации липидов с содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот

не менее 20 % от суммы жирных кислот

№ примера Количество вводимого состава,
% от массы липидов Компонент Концентрация компонента в составе, масс. % 1 0,10 2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) 79,9 бетулин 19,95 салициловая кислота 0,15 2 0,20 2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) 69,90 бетулин 30,00 салициловая кислота 0,1 3 0,30 2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) 74,9 бетулин 25,05 салициловая кислота 0,05

Эффективность антиоксидантного действия заявляемых составов оценивали по изменению перекисного числа (ПЧ), полученные результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2

Зависимость перекисного числа от времени стабилизации и используемого антиоксиданта

Компонент Количество вводимого компонента,
% от массы липидов ПЧ, ммоль О₂/кг липидов 30 суток 45 суток 60 суток 2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) 0,015 10,29 20,33 - 0,10 7,28 14,35 22,70 0,15 5,84 12,16 20,89 бетулин 0,04 12,73 25,08 - 0,1 10,14 21,38 - 0,4 8,94 20,62 - салициловая кислота 0,05 25,06 - - 0,1 18,12 30,11 - 0,15 15,90 23,20 - Состав (пример 1)
с соотношением, масс. %:
2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) – 79,9
бетулин – 19,95
салициловая кислота – 0,15 0,10 7,06 12,47 19,06 0,20 6,85 12,11 18,08 0,30 5,40 10,12 16,22 Состав (пример 2)
с соотношением, масс. %:
2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) – 69,90
бетулин – 30,00
салициловая кислота – 0,1 0,10 7,90 13,54 18,84 0,20 6,74 10,25 17,59 0,30 6,04 8,15 17,01 Состав (пример 3)
с соотношением, масс. %:
2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) – 74,9
бетулин – 25,05
салициловая кислота – 0,05 0,10 8,22 13,87 19,02 0,20 7,11 9,05 18,06 0,30 6,20 7,32 17,09

На основе данных таблицы 2 можно сделать вывод, что заявляемый состав более существенно замедляет изменение перекисного числа, чем его компоненты по отдельности.

Эффективность ингибирования окисления липидов с содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот не менее 20 % от суммы жирных кислот заявляемым составом может быть объяснена исходя из представлений о механизме антиоксидантного действия.

Компоненты заявляемого состава воздействуют на сложный многостадийный процесс окисления по различным механизмам.

В частности доказано, что бетулин подавляет процессы перекисного окисления липидов, в результате которых образуются активные формы кислорода (см. Rastogi S, Pandey MM, Rawat AKS. Medicinal plants of the genus Betula – Traditional uses and a phytochemicalpharmacological review. Journal of Ethnopharmacology. 2015;159:62–83; McClements DJ, Decker E. Interfacial antioxidants: A review of natural and synthetic emulsifiers and coemulsifiers that can inhibit lipid oxidation. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2018;66(1):20–25).

Антиоксидантная способность молекулы 2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенола) заключается в ингибировании свободнорадикальных процессов посредством связывания активных свободных радикалов с образованием стабильного феноксильного радикала, выбывающего из реакции (см. Меньшикова Е.Б., Ланкин В.З., Кандалинцева Н.В. «Фенольные антиоксиданты в биологии и медицине. Строение, свойства, механизмы действия», LAP LAMBERT Academic publishing, 488 с.).

Салициловая кислота образовывает хелатные комплексы с ионами металлов, тем самым снижая окисление, прерывая окислительно-восстановительные циклы за счет образования нерастворимых комплексов металлов или обеспечивая стерические затруднения между металлом и компонентами пищевого продукта или их промежуточными продуктами окисления (см. Graf E., Eaton J.W. Antioxidant functions of phytic acid. Free Radical Biol. Med. 1990. V 8. Р. 61-69).

Заявляемый состав, содержащий компоненты в минимальных концентрациях и вводимый в заявляемых количествах, обеспечивает эффективное ингибирование окисления липидов в сравнении с применением его компонентов по отдельности.

Сочетание в одном составе компонентов, действующих на разные элементарные реакции сложного окислительного процесса и проявляющих в комбинации друг с другом синергетический эффект, позволяет увеличить ингибирующую способность указанного состава и эффективно тормозить окисление липидов с содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот не менее 20 % от суммы жирных кислот.

Изобретение относится к пищевой, кормовой, рыбоперерабатывающей, косметической и химико-фармацевтической промышленности. Состав на основе антиоксиданта природного происхождения для стабилизации липидов с содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот не менее 20 % от суммы жирных кислот, содержащий антиоксидант природного происхождения и компонент, проявляющий синергетический эффект, отличается тем, что содержит бетулин, используемый в качестве антиоксиданта природного происхождения, 1,2-дигидро-6-этокси-2,2,4-триметилхинолин и салициловую кислоту, проявляющие синергетический эффект, при следующем соотношении компонентов в составе, масс. %: 2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) – 69,9-79,9; бетулин – 19,95-30,00; салициловая кислота – 0,05-0,15. Полученный состав вводят в количестве 0,10-0,30 % от массы липидов. Изобретение позволяет получить состав на основе антиоксиданта природного происхождения, который содержит минимальные концентрации компонентов в составе в сравнении с их использованием по отдельности; подходит для стабилизации липидов с более высокой скоростью и степенью окисления; обеспечивает эффективное ингибирование окисления липидов. 2 табл., 3 пр.

Состав на основе антиоксиданта природного происхождения для стабилизации липидов с содержанием эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот не менее 20 % от суммы жирных кислот, содержащий антиоксидант природного происхождения и компонент, проявляющий синергетический эффект, отличающийся тем, что содержит бетулин, используемый в качестве антиоксиданта природного происхождения, 1,2-дигидро-6-этокси-2,2,4-триметилхинолин и салициловую кислоту, проявляющие синергетический эффект, при следующем соотношении компонентов в составе, масс. %:

2,2’-метилен-бис(4 метил-6-третбутилфенол) – 69,9-79,9;

бетулин – 19,95-30,00;

салициловая кислота – 0,05-0,15,

вводимом в количестве 0,10-0,30 % от массы липидов.