Патент на изобретение №2315088

(54) СОСТАВ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЛИПИДОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к масложировой промышленности, а именно к способам защиты липидов, масел и жиров от окисления. Состав включает в себя фенольный антиоксидант и лецитин в качестве вещества синергиста антиоксиданта. При этом в качестве фенольного антиоксиданта используют амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3,5-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты. Заявленный состав добавляют в количестве 0,15-1,27% от массы липидов. При этом все компоненты взяты при определенном соотношении. Изобретение позволяет снизить скорость процесса окисления липидов в 2-6 раза, а также снизить уровень гидропероксидов, образующихся в процессе окисления липидов на 71,9%. 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. Синергические смеси включают антиоксидант и вещество – синергист, которое не проявляет самостоятельно ингибирующего действия, однако в его присутствии эффективность действия антиоксиданта значительно возрастает. 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 количестве 0,4-5,2% от массы липидов /Патент 2077558 RU, МПК⁶ С11В 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 фенольный антиоксидант и лецитин в качестве вещества синергиста антиоксиданта, особенностью является то, что в качестве фенольного антиоксиданта использован амид 1-(N-4′-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты при следующих соотношениях компонентов в смеси, мас.%:

амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-
3,3′,5′-три-трет-бутил)-
5-этил салициловой кислоты	1,2-58,3
лецитин	41,7-98,8

добавляемых в количестве 0,15-1,27% от массы липидов.

Предлагаемое в качестве фенольного антиоксиданта соединение 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.

Дополнительно, производное салициловой кислоты является УФ-стабилизатором (адсорбером). В медицинской практике УФ-адсорберы используются для защиты кожи, особенно внутренних ее слоев. Для этой цели требуется адсорбер, поглощающий УФ-облучение в области 300-350 нм, поскольку считается, что облучение в этой области способно проникать глубоко в ткани организма /Орлова С.В. Энциклопедия биологически активных добавок к пище. М. – 1998. – Т.2. – С.147-148/. При этом известно, что облучение УФ-светом эффективно инициирует окислительные превращения. Таким образом, наличие антиоксиданта здесь также необходимо. Производное салициловой кислоты содержит в своей структуре одновременно фрагмент адсорбера и фрагмент антиоксиданта, в качестве последнего может выступать фрагмент пространственно затрудненного фенола. Минимальная токсичность и высокие антиоксидантные и светостабилизирующие свойства позволяют широко использовать предлагаемое производное салициловой кислоты в косметической и химико-фармацевтической промышленности для получения стабильных липидосодержащих лечебно-косметических средств и лекарственных препаратов.

Соединение амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты 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 предлагаемого соединения, в свою очередь, является причиной выигрыша в периодах индукции и обеспечения высокой эффективности по сравнению с прототипом.

Для предлагаемого соединения 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.

– 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 3,0×10^-3 моль/л при температуре 60±0,5°С. Контролем служили образцы липидов без добавок антиоксидантов.

Эффективность комбинаций соединений исследовалась при следующих соотношениях компонентов в смеси, мас.%:

амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-
3,3′,5′-три-трет-бутил)-
5-этил салициловой кислоты	0,5-98,8
лецитин	1,2-99,5

добавляемых в количестве 0,02-2,44% от массы липидов.

В присутствии определенной добавки ингибиторов окисления -токоферола, амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты, смеси амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты с лецитином, 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 (Wo_2нач×10^-7, M×c^-1) и максимальная (Wo_2max×10^-7, M×c^-1) скорости процесса окисления в присутствии и в отсутствие антиоксиданта. Эффективность стабилизации окисления определяли также по величине W_O2max(МО)/W_{O2max(МО+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 (2,5-80,0)×10^-4 моль/л, что соответствует (0,03-1,08)% от массы липидов, максимум указанной зависимости определялся при концентрации 25,0×10^-4 моль/л (0,34% от массы липидов). Зависимости изменения величины периодов индукции от концентрации амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты в системе окисления носила линейный характер, указанное соединение в смеси с лецитином проявляет синергическое действие, превосходившее по своему ингибирующему действию прототип.

Изучение ингибирующего действия смесей амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты с постоянными концентрациями лецитина показало, что зависимость периодов индукции от концентрации амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты также носит экстремальный характер с максимумом в области 4×10^-4 моль/л (0,05% от массы липидов). Диапазон эффективных концентраций соответствовал (1,0-14,0)×10^-4 моль/л, что составляет (0,01-0,19)% от массы липидов.

В связи с этим с целью отбора наиболее эффективных синергических смесей более подробно изучались двухкомпонентные составы, включающие амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты и лецитин, 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.%:

амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-
3,3′,5′-три-трет-бутил)-
5-этил салициловой кислоты	1,2-58,3
лецитин	41,7-98,8

добавляемых в количестве 0,15-1,27% от массы липидов.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами, для технологии приготовления антиоксидантных композиций расчеты также приведены в граммах:

ПРИМЕР 1

Берут 10 г (точная навеска) (7,4×10^-1 моль/л) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,0150 г (0,15%) смеси амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты с лецитином. Стабилизирующая композиция содержит 0,0010 г амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты, 0,0140 г лецитина, что составляет соответственно 0,01% и 0,14% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, мас.%:

амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-
3,3′,5′-три-трет-бутил)-
5-этил салициловой кислоты	9,1
лецитин	90,9

ПРИМЕР 2

Берут 10 г (точная навеска) (7,4×10^-1 моль/л) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,0710 г (0,71%) смеси амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты с лецитином. Стабилизирующая композиция содержит 0,0030 г амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты, 0,0680 г лецитина, что составляет соответственно 0,03% и 0,68% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, масса в %:

амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-
3,3′,5′-три-трет-бутил)-
5-этил салициловой кислоты	3,8
лецитин	96,2

ПРИМЕР 3

Берут 10 г (точная навеска) (7,4×10^-1 моль/л) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,0190 г (0,19%) смеси амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты с лецитином. Стабилизирующая композиция содержит 0,0050 г амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты, 0,0140 г лецитина, что составляет соответственно 0,05% и 0,14% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, мас.%:

амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-
3,3′,5′-три-трет-бутил)-
5-этил салициловой кислоты	28,6
лецитин	71,4

ПРИМЕР 4

Берут 10 г (точная навеска) (7,4×10^-1 моль/л) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,0730 г (0,73%) смеси амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты с лецитином. Стабилизирующая комбинация содержит 0,0050 г амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты, 0,0680 г лецитина, что составляет соответственно 0,05% и 0,68% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, мас.%:

амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-
3,3′,5′-три-трет-бутил)-
5-этил салициловой кислоты	7,4
лецитин	92,6

ПРИМЕР 5

Берут 10 г (точная навеска) (7,4×10^-1 моль/л) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,0820 г (0,82%) смеси амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты с лецитином. Стабилизирующая комбинация содержит 0,0140 г амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты, 0,0680 г лецитина, что составляет соответственно 0,14% и 0,68% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, мас.%:

амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-
3,3′,5′-три-трет-бутил)-
5-этил салициловой кислоты	21,9
лецитин	78,1

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 синергическую активность по сравнению с прототипом проявляет смесь (пример 4), включающая 7,4% амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты и 92,6% лецитина, добавляемая в концентрации 0,05% и 0,68% соответственно от массы липидов, при этом эффект синергизма составлял 28,9%.

Высокоэффективной является композиция с добавками 21,9,% амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты и 78,1% лецитина в концентрации 0,14% и 0,68% соответственно от массы липидов, индукционный период составил 1410 мин (эффект синергизма смеси – 8,5%). Эффективность использования предлагаемой смеси в метилолеате на 23,7% выше по сравнению со смесью -токоферола с лецитином и бензафлавином (прототип) (табл.1).

Было установлено, что эффективность синергизма при совместном использовании амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты и лецитина в разных субстратах составляет от (28,9-38,5)%, 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 7,4% амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты и 92,6% лецитина, добавляемых в количестве 0,05% и 0,68% от массы липидов соответственно, выше при окислении метилолеата (490 мин), чем при окислении рыбных липидов (180 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 антиоксиданта от 1,0×10^-4 моль/л до 14,0×10^-4 моль/л, ниже концентрации 1,0×10^-4 моль/л антиоксидант малоэффективен (период индукции составляет 30-50 мин), свыше концентрации 14,0×10^-4 моль/л эффективность синергизма с лецитином снижается до 3%. Добавки лецитина в концентрации ниже 10,0×10^-4 моль/л малоэффективны, а свыше 10,0×10^-3 моль/л промотируют (ускоряют) процесс окисления.

При изучении кинетики накопления гидропероксидов было показано, что в опытах с концентрацией 7,4% амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты и 92,6% лецитина в концентрации 0,05% и 0,68% от массы липидов соответственно, процент разрушения гидропероксидов составляет 71,9%, что не наблюдается в присутствии прототипа (табл.3).

Причино-следственная связь между существенными признаками изобретения и достижением технического результата следующая. Полученные впервые эффекты ингибирования синергической смесью амида 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты с лецитином 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 амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты проявляет активность в реакции с пероксидными радикалами с константой скорости реакции К₇=0,85×10⁴ М^-1×с^-1, снижает скорость процесса окисления липидов в 2-6 раза, а также дополнительно снижает уровень гидропероксидов, образующихся в процессе окисления липидов, на 71,9% (табл.3). Разрушение гидропероксидов под влиянием заявляемого соединений, в свою очередь, является причиной выигрыша в периодах индукции и обеспечения высокой эффективности. Лецитин действует как синергист окисления благодаря способности аминогрупп, входящих в его состав, разрушать гидропероксиды нерадикальным путем, а также при взаимодействии с остатками полиненасыщенных жирных кислот – фрагмента его структуры, восстанавливать феноксильные радикалы антиоксиданта, тем самым увеличивая эффективность ингибитора окисления /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/.

Предлагаемый состав, включающий амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3′,5′-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты и лецитин, достигает эффекта ингибирования окисления липидов при низких концентрациях компонентов смеси по сравнению с прототипом. Сочетание в одной композиции ингибитора, действующего на разные элементарные реакции сложного окислительного процесса, а также синергиста антиоксиданта, позволяет увеличить ингибирующую способность антиоксиданта и эффективно тормозить окисление полиненасыщенных субстратов.

Формула изобретения

Состав для стабилизации липидов, включающий фенольный антиоксидант и лецитин в качестве вещества синергиста антиоксиданта, отличающийся тем, что в качестве фенольного антиоксиданта использован амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-3,3,5-три-трет-бутил)-5-этил салициловой кислоты при следующих соотношениях компонентов в смеси, мас.%:

амид 1-(N-4-гидроксифенилпропил-
3,3,5-три-трет-бутил)
-5-этил салициловой кислоты	1,2-58,3
лецитин	41,7-98,8,

добавляемых в количестве 0,15-1,27% 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: 05.05.2008

Извещение опубликовано: 10.06.2010 БИ: 16/2010