Способ стабилизации липидов к окислению

Способ стабилизации липидов к окислению

Реферат

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 1
Кинетические параметры исследуемых соединений
Название АО	Содержание антиоксиданта, мас.%	f	АРА k7×104, моль×с-1	τинд, мин	АОА, τi/τдибунола
бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид	0,01	3,85	1,30	22,5	1,54
0,02	52,5	2,50
Дибунол (2,6-дитрет.бутил-4-метилфенол)	0,01	2,0	1,40	14,6	-
0,02	21,0	-
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 2
Сравнительная характеристика антиокислительного действия бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфида и ионола
Содержание антиоксиданта, мас.%	τинд, мин
Субстрат окисления - метилолеат (контроль)
0	0	8,0	-
бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид
0,01	255	8,0	1,00
0,02	440	6,4	1,25
0,03	760	5,4	1,48
0,04	900	5,3	1,51
дибунол
0,01	146	10,40	0,77
0,02	200	9,27	0,86
0,03	320	8,74	0,92
0,04	510	8,43	0,95
Субстрат окисления - рыбий жир (контроль)
0	0	62,50	-
бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид
0,01	120	10,40	6,01
0,02	220	3,52	17,76
0,03	300	3,31	18,88
0,04	350	3,30	18,94
дибунол
0,01	80	15,55	4,02
0,02	120	8,18	7,64
0,03	142	5,95	10,50
0,04	240	5,80	10,78
Примечание: 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 3
Кинетика накопления гидропероксидов при аутоокислении субстратов различной природы (СAO=2×10-4 моль/л, Т=60°С)
Состав системы	Содержание антиоксиданта, мас.%	τ, мин	Макс. скорость накопления гидропероксидов, 10-4, моль/г	Скорость разрушения гидропероксидов, 10-4, моль/г	Разрушение гидропероксидов за 1 час, %
Метилолеат (МО)	0	-	9,42	-	-
МО+бис-3-(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид	0,04	1380	0	1,67	17,9
Рыбий жир (РЖ)	0	-	189	-	-
РЖ+бис-3(4'-гидрокси-3',5'-дитретбутилфенил)пропил сульфид	0,04	820	0	6,67	95,8
РЖ+дибунол	0,04	360	2,36	-	-
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.

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.