Патент на изобретение №2284349

(54) СОСТАВ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЛИПИДОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способам защиты липидов от окисления. Состав для стабилизации липидов включает -токоферол и синергист антиоксиданта. При этом в качестве синергиста антиоксиданта используют бис-[-3-(-3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфид. Состав добавляют в концентрации 0,04-0,28% от массы липидов. При этом все компоненты состава взяты при определенных соотношениях. Изобретение позволяет повысить ингибирующий эффект при наименьших концентрациях антиоксиданта. 3 табл.

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.

Во всем мире ведется целенаправленный скрининг (отбор) полифункциональных стабилизаторов, лекарств антиоксидантного действия, синергических смесей. Использование синергических смесей позволяет получать высокоэффективные композиции и при этом снижать количество антиоксиданта.

Известен состав для стабилизации липидов, включающий следующие компоненты, мас.%:

-токоферол (или -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 (Патент 2077558 RU, МПК⁶ С 11 В 5/00, опубликованный 20.07.1996 г.).

Указанный состав тормозит процесс окисления липидов за счет антиоксидантного действия ингибиторов природного происхождения -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 -токоферолу или -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.

В связи с этим целесообразен поиск высокоэффективных синергических смесей, способных значительно тормозить окисление жиров, масел, липидов, применяемых в качестве основ фармпрепаратов, пищевых добавок, разнообразной косметической продукции, но более простых по составу и доступных для практического применения.

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 -токоферол, особенностью является то, что вместо бензафлавина и лецитина используют бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфид при следующих соотношениях компонентов в смеси, мас.%:

-токоферол	33,3-93,8,
бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-
пропил]-дисульфид	6,2-66,7

добавляемых в концентрации 0,04-0,28% от массы липидов.

Предлагаемое соединение бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфид было синтезировано в Новосибирском Институте органической химии им. Н.Н.Ворожцова СО РАН с целью расширения ассортимента нетоксичных биологически активных ингибиторов окисления. Соединение не обладает местным и общетоксическим действием, не оказывает влияния на эмбриогенез и развитие потомства. Токсичность (ЛД₅₀

Предлагаемое соединение бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфид проявляет активность в реакции с пероксидными радикалами и обладает дополнительно способностью непосредственно взаимодействовать с гидропероксидами, разрушая их без образования свободных радикалов, что не наблюдается в присутствии -токоферола. Разрушение гидропероксидов под влиянием изучаемого соединения, в свою очередь, является причиной выигрыша в периодах индукции и обеспечения высокой эффективности соединения по сравнению с прототипом.

Для предлагаемого синтетического антиоксиданта имеет место положительная корреляционная связь между концентрацией и величиной ингибирующего эффекта, что не наблюдается для -токоферола, указанная зависимость имеет экстремальный характер, и при высоких концентрациях антиоксидантное действие -токоферола сменяется на проантиоксидантное.

Минимальная токсичность и высокие антиоксидантные свойства позволяют широко использовать бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфид в составе смеси с -токоферолом в косметической и химико-фармацевтической промышленности для получения стабильных липидосодержащих лечебно-косметических средств и лекарственных препаратов.

– изучалась кинетика поглощения кислорода при инициированном окислении липидных субстратов различного происхождения 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°С)

Изучение кинетики поглощения кислорода проводилось манометрическим методом в установках типа Варбурга при инициированном окислении липидов в присутствии инициатора азобисизобутиронитрила (АИБН) в концентрации 3 мМ при температуре 60±0,5°С. Контролем служили образцы липидов без добавок антиоксидантов.

Эффективность индивидуальных компонентов и их комбинаций исследовалась в широком диапазоне концентраций и соотношений компонентов:

-токоферол	0,10-8,0 мМ
бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-
пропил]-дисульфид	0,05-1,50 мМ

добавляемых в концентрации 0,02-1,29% от массы липидов.

В присутствии определенной добавки ингибиторов окисления -токоферола, бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида, смеси -токоферола и бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида, а также прототипа записывалась кинетика окисления с использованием вышеописанных методов. На основании полученных данных строились кинетические кривые поглощения кислорода (О₂, мм³) либо накопления пероксидов (г I₂/100 г липида).

Из кинетических кривых определялись периоды индукции (), за которые принимали:

– время (в мин), за которое процесс инициированного окисления липидов достигал максимальной скорости (_инд).

– время (в часах) накопления пероксидов, количественно соответствующих значению ПЧ 0,1% I₂.

Эффективность совместного ингибирующего действия смеси количественно характеризовали абсолютным значением разности () периодов индукции окисления метилолеата (МО) в присутствии композиции антиоксидантов (АО) () и простой суммы индивидуальных компонентов (_i) (аддитивное действие) (=–_i), либо выражали в относительных единицах – (/_i)×100%. Выполнение неравенства >_i свидетельствовало о проявлении синергизма в совместном действии компонентов, а <_i – об эффекте антагонизма.

Критерием антиоксидантного действия служили начальная (W_{O2 нач}×10^-7, М×с^-1) и максимальная (W_{O2 нач}×10^-7, М×с^-1) скорости процесса окисления в присутствии и в отсутствие антиоксиданта. Эффективность стабилизации окисления определяли также по величине W_{O2 max (MO)}/W_{O2 max (MO+АО)}, количественно характеризующей степень уменьшения скорости поглощения кислорода в присутствии метилолеата (МО) и метилолеата с добавками антиоксидантов (МО+АО).

Было установлено, что зависимость изменения периодов индукции для индивидуального -токоферола носит экстремальный характер. Диапазон эффективных концентраций расположен в области (0,25-8,00) мМ, что соответствует (0,03-1,08)% от массы липидов, максимум указанной зависимости определялся при концентрации 2,5 мМ (0,34% от массы липидов). Зависимости изменения величины периодов индукции от концентрации бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида в системе окисления носили линейный характер, указанное соединение в смеси с -токоферолом проявляло синергическое действие, превосходящее по своему ингибирующему действию прототип.

Изучение ингибирующего действия смесей -токоферола с бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфидом с постоянными концентрациями -токоферола показало, что зависимость периодов индукции от концентрации бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида также носит экстремальный характер с максимумом в области 2×10^-4 моль/л (0,03% от массы липидов). Диапазон эффективных концентраций соответствовал (1,0-5,0)×10^-4 моль/л, что составляет (0,01-0,07)% от массы липидов. Диапазон эффективных концентраций смесей -токоферола с бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфидом с постоянными концентрациями бис-[-3-(3’5′-дитрет.бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида соответствовал (2,5-15,0)×10^-4 моль/л, что составляет (0,03-0,20)% от массы липидов.

В связи с этим с целью отбора наиболее эффективных синергических смесей более подробно изучались двухкомпонентные составы, включающие -токоферол с бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфидом, при этом концентрации каждого из компонентов смеси выбирались из указанной области наибольшей эффективности смесей.

Диапазоны изменения концентрации каждого из компонентов, составляющих в целом наиболее высокоэффективные смеси, представлены следующими значениями, мас.%:

-токоферол	33,3-93,8
бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-
дисульфид	6,2-66,7

добавляемых в концентрации 0,04-0,28% от массы липидов.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами:

ПРИМЕР 1

Берут 10 г (точная навеска) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,0044 г (0,04%) смеси -токоферола с бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфидом. Стабилизирующая комбинация содержит 0,0034 г -токоферола, 0,0010 г бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида, что составляет соответственно 0,03% и 0,01% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, мас.%:

-токоферол	71,4
бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-
дисульфид	28,6

ПРИМЕР 2

Берут 10 г (точная навеска) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,0064 г (0,06%) смеси -токоферола с бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфидом. Стабилизирующая комбинация содержит 0,0034 г -токоферола, 0,0030 г бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида, что составляет соответственно 0,03% и 0,03% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, мас.%:

-токоферол	55,6
бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-
дисульфид	44,4

ПРИМЕР 3

Берут 10 г (точная навеска) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,0078 г (0,08%) смеси -токоферола с бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфидом. Стабилизирующая комбинация содержит 0,0068 г -токоферола, 0,0010 г бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида, что составляет соответственно 0,07% и 0,01% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, мас.%:

-токоферол	83,3,
бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-
дисульфид	16,7

ПРИМЕР 4

Берут 10 г (точная навеска) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,0110 г (0,11%) смеси -токоферола с бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфидом. Стабилизирующая комбинация содержит 0,0100 г -токоферола, 0,0010 г бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида, что составляет соответственно 0,10% и 0,01% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, мас.%:

-токоферол	88,2
бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-
дисульфид	11,8

ПРИМЕР 3

Берут 10 г (точная навеска) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,0150 г (0,15%) смеси -токоферола с бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфидом. Стабилизирующая комбинация содержит 0,0140 г -токоферола, 0,0010 г бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида, что составляет соответственно 0,14% и 0,01% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, мас.%:

-токоферол	90,9
бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-
дисульфид	9,1

ПРИМЕР 6

Берут 10 г (точная навеска) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,0170 г (0,17%) смеси -токоферола с бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфидом. Стабилизирующая комбинация содержит 0,0140 г -токоферола, 0,0030 г бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида, что составляет соответственно 0,14% и 0,03% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, мас.%:

-токоферол	83,3
бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-
дисульфид	16,7

Эффективность ингибирующего действия смесей указанных выше веществ оценивали на основании данных кинетики поглощения кислорода, получаемых с использованием манометрического метода, подробно изложенного в описании изобретения.

Полученные результаты приведены в табл.1. Из данных табл.1 видно, что все рекомендуемые сочетания ингибиторов окисления превосходят по величине эффективности прототип. Наибольшую эффективность по сравнению с прототипом проявляет смесь (пример 6), включающая 83,3% -токоферола и 16,7% бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида, добавляемая в концентрации 0,14% и 0,03% соответственно от массы липидов, максимально достигаемый ингибирующий эффект составляет 1780 мин, соотношение компонентов смеси 5:1, при этом эффективность предлагаемой смеси выше эффективности прототипа на 56,1%.

Было установлено, что эффективность синергизма при совместном использовании -токоферола и бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида в разных субстратах составляет от (70-115)%, тогда как для прототипа эффективность смесей изменялась в пределах (16,7-20,0)% (табл.1).

Из сравнения ингибирующего действия исследуемых смесей видно, что абсолютная величина периодов индукции смеси, включающей 83,3% -токоферола и 16,7% бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида, добавляемых в количестве 0,14% и 0,03% от массы липидов соответственно, выше при окислении метилолеата (1780 мин), чем при окислении рыбных липидов (365 мин). Эти данные объясняются более высокой степенью ненасыщенности входящих в состав рыбных липидов высших жирных кислот, а следовательно, и более высокой их окисляемостью. Однако сравнение для указанной смеси величин /_i

Установлен наиболее эффективный диапазон концентраций антиоксидантов, мас.%:

-токоферол	33,3-93,8
бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-
дисульфид	6,2-66,7

добавляемых в концентрации 0,04-0,28% от массы липидов.

При изучении кинетики накопления гидропероксидов было показано, что в опытах с концентрацией 83,3% -токоферола и 16,7% бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфида в концентрации 0,14% и 0,03% от массы липидов соответственно процент разрушения гидропероксидов составляет 45,0%, что не наблюдается в присутствии прототипа (табл.3).

Причинно-следственная связь между существенными признаками изобретения и достижением технического результата следующая. Полученные впервые эффекты ингибирования синергической смесью -токоферола и бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфидом могут быть объяснены исходя из представлений о механизме антиоксидантного действия. Установлено, что оба компонента смеси воздействуют на сложный многостадийный процесс окисления по различным механизмам.

Так, в соответствии с литературными данными, -токоферол проявляет чрезвычайно высокую активность только в реакции с пероксидными радикалами (RO₂ ), ведущими окисление. Константа скорости реакции -токоферола с RO₂ (реакции 7 согласно классической схемы) составляет 3,60×10⁶ М^-1×с^-1

Таким образом, соединение бис-[-3-(3’5′-дитрет.бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфид проявляет активность в реакции с пероксидными радикалами с константой скорости реакции К₇=1,30×10⁴ М^-1×с^-1, снижает скорость процесса окисления липидов в 2 раза, а также дополнительно снижает уровень гидропероксидов, образующихся в процессе окисления липидов, на 45,0% (табл.3). Разрушение гидропероксидов под влиянием смеси заявляемых соединений, в свою очередь, является причиной выигрыша в периодах индукции и обеспечения высокой эффективности.

Предлагаемый состав, включающий -токоферол и бис-[-3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфид, 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.

Формула изобретения

Состав для стабилизации липидов, включающий -токоферол и синергист антиоксиданта, отличающийся тем, что в качестве синергиста антиоксиданта используют бис-[3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)-пропил]-дисульфид, при следующих соотношениях компонентов в смеси, мас.%:

-токоферол	33,3-93,8
бис-[3-(3’5′-дитрет-бутил-4-гидроксифенил)
-пропил]-дисульфид	6,2-66,7

добавляемых в концентрации 0,04-0,28% от массы липидов.

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 16.04.2008

Извещение опубликовано: 27.05.2010 БИ: 15/2010