Патент на изобретение №2318014

(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 пара-ацетаминофенол. 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 раз, а также снизить уровень гидропероксидов, образующихся в процессе окисления липидов на 75,4%. 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, масса в %:

-токоферол (или -токоферола ацетат)	2,4-80,0
бензафлавин	2,3-76,9
лецитин	8,3-93,8

добавляемые 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 пара-ацетаминофенол (парацетамол) при следующих соотношениях компонентов в смеси, масса в %:

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. Соединение пара-ацетаминофенол 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 пара-ацетаминофенола 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, масса в %:

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

В присутствии определенной добавки ингибиторов окисления -токоферола, пара-ацетаминофенола, смеси пара-ацетаминофенола 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 свидетельствовало о проявлении синергизма в совместном действии компонентов, а – об эффекте антагонизма.

Критерием антиоксидантного действия служили начальная и максимальная скорости процесса окисления в присутствии и в отсутствие антиоксиданта. Эффективность стабилизации окисления определяли также по величине 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 пара-ацетаминофенола в системе окисления носили линейный характер, указанное соединение в смеси с лецитином проявляет синергическое действие, превосходившее по своему ингибирующему действию прототип.

Изучение ингибирующего действия смесей пара-ацетаминофенола с постоянными концентрациями лецитина показало, что зависимость периодов индукции от концентрации пара-ацетаминофенола 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.

С целью отбора наиболее эффективных синергических смесей более подробно изучались двухкомпонентные составы, включающие пара-ацетаминофенол 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, масса в %:

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 пара-ацетаминофенола с лецитином. Стабилизирующая композиция содержит 0,0010 г пара-ацетаминофенола, 0,0140 г лецитина, что составляет соответственно 0,01% и 0,14% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, масса в %:

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 пара-ацетаминофенола с лецитином. Стабилизирующая композиция содержит 0,0030 г пара-ацетаминофенола, 0,0680 г лецитина, что составляет соответственно 0,03% и 0,68% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, масса в %:

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 пара-ацетаминофенола с лецитином. Стабилизирующая композиция содержит 0,0050 г пара-ацетаминофенола, 0,0140 г лецитина, что составляет соответственно 0,05% и 0,14% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, масса в %:

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 пара-ацетаминофенола с лецитином. Стабилизирующая комбинация содержит 0,0050 г пара-ацетаминофенола, 0,0680 г лецитина, что составляет соответственно 0,05% и 0,68% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, масса в %:

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 пара-ацетаминофенола с лецитином. Стабилизирующая комбинация содержит 0,0140 г пара-ацетаминофенола, 0,0680 г лецитина, что составляет соответственно 0,14% и 0,68% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее, масса в %:

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% пара-ацетаминофенола и 92,6% лецитина, добавляемая в концентрации 0,05% и 0,68% соответственно от массы липидов, при этом эффект синергизма составлял 34,1%.

Высокоэффективной является композиция с добавками 21,9,% пара-ацетаминофенола и 78,1% лецитина в концентрации 0,14% и 0,68% соответственно от массы липидов, индукционный период составил 1570 мин (эффект синергизма смеси – 8,3%). Эффективность использования предлагаемой смеси в метилолеате на 37,7% выше по сравнению со смесью -токоферола с лецитином и бензафлавином (прототип) (табл.1).

Было установлено, что эффективность синергизма при совместном использовании пара-ацетаминофенола и лецитина в разных субстратах составляет от 34,1-42,9%, 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% пара-ацетаминофенола и 92,6% лецитина, добавляемых в количестве 0,05% и 0,68% от массы липидов соответственно, выше при окислении метилолеата (570 мин), чем при окислении рыбных липидов (200 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% пара-ацетаминофенола и 92,6% лецитина в концентрации 0,05% и 0,68% от массы липидов соответственно процент разрушения гидропероксидов составляет 75,4%, 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 пара-ацетаминофенола 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 в реакции 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 пара-ацетаминофенол проявляет активность в реакции с пероксидными радикалами с константой скорости реакции К₇=4,00×10⁴ М^-1×с^-1, снижает скорость процесса окисления липидов в 5-40 раз, а также дополнительно снижает уровень гидропероксидов, образующихся в процессе окисления липидов, на 75,4% (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 пара-ацетаминофенол и лецитин, достигает эффект 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.

Таблица 1
Сравнительная характеристика эффектов синергизма в совместном антиоксидантном действии смеси пара-ацетаминофенола с лецитином и смеси -токоферола с бензафлавином и лецитином (прототип) (субстрат окисления метилолеат С=7,4×10-1 М, Wi=4,2×10-8М-1×c-1, Т=60°С)
№ п/п	Состав смеси	Концентрация компонентов		Оценка эффективности (по периодам индукции), мин					Оценка эффективности (по скорости окисления)
		Молярная конц. ×10-4 М	Массовая доля, %	инд AO, мин	i, мин	, мин	, мин	(/i)×100%
1	Индивидуальный -токоферол	1,0	0,01	75	0	0	0	0	6,5	1,2
		2,0	0,03	160	0	0	0	0	6,4	1,3
		4,0	0,05	280	0	0	0	0	6,3	1,3
		6,0	0,08	400	0	0	0	0	6,4	1,3
		8,0	0,11	500	0	0	0	0	6,2	1,3
		10,0	0,14	600	0	0	0	0	6,4	1,3
		25,0	0,34	980	0	0	0	0	6,3	1,3
		30,0	0,41	670	0	0	0	0	6,3	1,3
2	Индивидуальный пара-ацетаминофенол	1,0	0,01	130	0	0	0	0	1,4	5,7
		2,0	0,03	220	0	0	0	0	1,3	6,2
		4,0	0,05	425	0	0	0	0	1,2	6,9
		6,0	0,08	625	0	0	0	0	0,7	12,1
		8,0	0,11	820	0	0	0	0	0,3	26,7
		10,0	0,14	1030	0	0	0	0	0,3	28,6
		25,0	0,34	3240	0	0	0	0	0,2	42,1
		30,0	0,41	3850	0	0	0	0	0,2	47,1
ПРОТОТИП
Смесь с соотношением 23,1% -токоферола и 19,2% бензафлавина и 57,7% лецитина
3	-токоферол	75	1,01	300	300	350	50	16,7	4,9	1,6
	Бензафлавин	30	0,41	–
	Лецитин	80	1,08	–
Смесь с соотношением 23,3% -токоферола и 23,3% бензафлавина и 53,4% лецитина
4	-токоферол	58	0,78	450	450	540	90	20	4,3	1,9
	Бензафлавин	30	0,41	–
	Лецитин	62	0,84	–
Смесь с соотношением 17,7% -токоферола и 20,6% бензафлавина и 61,7% лецитина
5	-токоферол	25	0,34	980	980	1140	60	6,1	2,4	3,3
	Бензафлавин	15	0,20	–
	Лецитин	40	0,50	–
ЗАЯВЛЯЕМЫЙ СОСТАВ
Смесь с соотношением 1,0% пара-ацетаминофенола и 99,0% лецитина
6	Пара-ацетаминофенол	0,5	0,01	70	70	80	10	14,3	1,6	5,0
	Лецитин	50,0	0,68	–
Смесь с соотношением 7,4% пара-ацетаминофенола и 92,6% лецитина
7	Пара-ацетаминофенол	4,0	0,05	425	425	570	145	34,1	0,8	10,0
	Лецитин	50,0	0,68	–
Смесь с соотношением 10,7% пара-ацетаминофенола и 89,3% лецитина
8	пара-ацетаминофенол	6,0	0,08	550	550	700	150	27,3	0,5	16,0
	Лецитин	50,0	0,68	–
Смесь с соотношением 13,8% пара-ацетаминофенола и 86,2% лецитина
9	пара-ацетаминофенол	8,0	0,11	820	820	970	150	18,3	0,3	28,6
	Лецитин	50,0	0,68	–
Смесь с соотношением 21,9% пара-ацетаминофенола и 78,1% лецитина
10	пара-ацетаминофенол	14,0	0,19	1450	1450	1570	120	8,3	0,3	32,0
	Лецитин	50,0	0,68	–
Смесь с соотношением 13,8% пара-ацетаминофенола и 86,2% лецитина
11	пара-ацетаминофенол	16,0	0,22	1660	1660	1720	60	3,6	0,2	41,0
	Лецитин	100,0	1,36	–
* – антиоксиданты

Таблица 2
Кинетические эффекты антиоксидантного действия смеси пара-ацетаминофенола с лецитином при окислении липидов различной природы Ссубстрата=7,4×10-1 М, С(АИБН)=3 мМ, Т=60°С), P0,05
№ п/п	Состав смеси	Концентрация компонентов		Оценка эффективности (по периодам индукции), мин					Оценка эффективности (по скорости окисления)
		Молярная конц. ×10-4 М	Массовая доля, %	инд AO, мин	i, мин	, мин	, мин	(/i)×100%
Субстрат окисления – метилолеат
1	Индивидуальный -токоферол	2,0	0,03	160	0	0	0	0	6,4	1,3
		25,0	0,34	980	0	0	0	0	6,3	1,3
2	Индивидуальный пара-ацетаминофенол	2,0	0,03	220	0	0	0	0	1,3	6,2
		25,0	0,34	3240	0	0	0	0	0,2	42,1
Смесь с соотношением 7,4% пара-ацетаминофенола и 92,6% лецитина
3	Пара-ацетаминофенол	4,0	0,05	425	425	570	145	34,1	0,8	10,0
	Лецитин	50,0	0,68	–
Субстрат окисления – жир сиговых рыб
4	Индивидуальный -токоферол	2,0	0,03	46	0	0	0	0	29,0	1,2
		25,0	0,34	240	0	0	0	0	24,0	1,5
5	Индивидуальный пара-ацетаминофенол	2,0	0,03	60	0	0	0	0	5,3	6,6
		25,0	0,34	1220	0	0	0	0	0,8	43,8
Смесь с соотношением 7,4% пара-ацетаминофенола и 92,6% лецитина
6	Пара-ацетаминофенол	4,0	0,05	140	140	200	60	42,9	2,9	12,1
	Лецитин	50,0	0,68	–
* – антиоксиданты

Формула изобретения

Состав для стабилизации липидов, включающий фенольный антиоксидант и лецитин в качестве вещества синергиста антиоксиданта, отличающийся тем, что в качестве фенольного антиоксиданта используют параацетаминофенол при следующих соотношениях компонентов в смеси, мас.%:

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: 06.06.2008

Извещение опубликовано: 20.06.2010 БИ: 17/2010