Антиоксиданты и их синергисты

А н т и о к с и д а н т ы - это вещества, предотвращающие окислительные процессы в липидах путем блокирования цепной реакции в результате образования стабильных промежуточных продуктов.

С и н е р г и с т ы - это вещества, усиливающие действие анти-оксидантов, но не обладающие антиокислительными свойствами. К синергистам относятся также вещества, которые инактивируют ионы тяжелых металлов, связывая их в комплексные соединения.

Однако в ряде случаев одно и то же вещество может выполнять различные функции, являясь и антиоксидантом, и синергистом.

Применение антиоксидантов в сочетании с синергистами позволяет увеличить продолжительность хранения жиров и жиросодержащих продуктов, максимально сохранить их пищевую ценность и качество.

Механизм действия антиоксидантов основан на прерывании реакции автоокисления липидов. Механизм окислительной порчи жиров подробно изложен в ряде учебников [5, 15, 19], поэтому в этом разделе рассмотрим некоторые особенности действия антиоксидантов и их синергистов. В соответствии с перекисной теорией Баха-Энглера и учением о цепных вырожденно-разветвленных реакциях в процессе окисления липидов образуются свободные радикалы путем отнятия атома водорода от углеводородной цепи свободной или связанной с глицерином жирной кислоты.

Свободный радикал жирной кислоты R присоединяет кислород под действием тепловой или световой энергии и образуется свободный пероксид-радикал.

R^· + О₂ RОО^· (1)

Этот радикал способен к реакции с донатором водорода, при этом образуется первый стабильный промежуточный продукт самоокисления - гидроперекись RООН и вновь свободный радикал жирной кислоты.

RОО^· + RН RООН + R^· (2)

Эта последовательность реакций зависит от образования радика-лов и протекает вначале медленно.

Однако, когда накапливается достаточно гидроперекисей, они распадаются в ходе бимолекулярной реакции на радикалы, освобождающие высокореакционные фрагменты и создающие таким образом самоускоряющуюся цепную реакцию автоокисления.

2RООН RОО^· + RО^· + Н₂О (3)

Антиокислители АН вступают в реакцию (2), причем возникающие радикалы А^· более стабильны, чем радикалы R^· и не ускоряют реакцию (1). Вследствие этого увеличивается период индукции.

АН + RОО^· RООН + А^· (4)

Синергисты (SН₂) могут восстанавливать радикалы А^·, но не в состоянии реагировать с RОО^· по реакции (4).

SН₂ + 2А^· S + 2АН (5)

Антиокислители способны отщеплять водород и образовывать относительно стабильные радикалы. Синергисты также являются донаторами водорода (5), его акцепторами будут только радикалы А^·, но не пероксид-радикалы.

В результате этих реакций замедляется образование продуктов распада перекисей и гидроперекисей (альдегидов, кетонов, эпоксидов, низших жирных кислот), а также продуктов полимеризации и конденсации различного строения, ухудшающих органолептические свойства, пищевую ценность и качество жира.

В пищевой промышленности применяются естественные и синтетические антиоксиданты.

К естественным антиоксидантам относятся: токоферолы (вита-мин Е, флавоны, рутин, кверцетин), эфиры галловой кислоты, гвояковая кислота, препараты из сои, овса, из различных семян и пряностей, госсипол хлопкового масла, сезомол кунжутного масла и другие.

К синтетическим антиоксидантам относятся: бутилоксианизол, бутилокситолуол, орто- и пародифенолы, пропилгаллат, додецилгаллат и другие.

В качестве синергистов чаще всего применяются аскорбиновая кислота и ее производные.

Токоферолы. Жировые продукты содержат определенное количество природных антиоксидантов среди них наибольшее значение имеют токоферолы, которыми особенно богаты растительные масла. В маслах токоферолы представлены смесью нескольких изомеров (a, d, g - изомеры). a-токоферол проявляет большую витаминную активность и меньшую антиокислительную, d-изомер - наоборот. В животных жирах токоферолы встречаются лишь в небольшом количестве (5-30 мг/кг), недостаточном для консервирующего действия. Эффективность их достигается при добавлении в животные жиры или их жировые эмульсии антиоксидантов в количестве более 30 мг/кг. Сильные антиоксидантные свойства проявляются в сочетании с аскорбиновой и лимонной кислотами.

Масла из зародышей пшеницы и маиса содержат много токоферолов и могут использоваться в качестве антиоксидантов.

С токсикологической точки зрения нет отрицательных данных по использованию токоферолов в качестве антиоксидантов.

Аскорбиновая кислота и ее производные. К ним относятся L- и D-формы аскорбиновой кислоты, их пальмитаты, стеараты и миристаты, а также D-изоаскорбиновая кислота, эриторбовая кислота и ее натриевые соли. Они чаще применяются как синергисты.

Аскорбинпальмитаты широко применяются для растительных масел, маргаринов, сливочного масла и майонезов. L-аскорбиновая кислота добавляется в сухое молоко. Большое значение имеет добавление аскорбиновой кислоты в пищевые продукты растительного происхождения, приобретающие темную окраску вследствие ферментативных процессов. Добавление аскорбиновой кислоты в количестве 1-2 г/кг продукта позволяет сохранить цвет и запах многих консервированных фруктов.

Применение аскорбиновой кислоты сокращает использование нитритов при производстве мясных продуктов. Она предотвращает образование нитрозаминов.

В большинстве стран разрешается применять аскорбиновую кислоту и ее соли.

Препараты из сои. В сое содержатся токоферолы, поэтому препараты на основе сои можно использовать в качестве антиоксидантов. Соя содержит лецитин, поэтому применяется как эмульгатор. Экстракты из соевой муки хорошо сохраняют каротиноиды.

Препараты из овса. Беззародышевые зерна овса тормозят окисление жиров и жиросодержащих выпечных изделий, а также применяются для стабилизации аскорбиновой кислоты. Механизм действия изучается.

Производные флавона. К ним относятся кверцетин, кверцитрин и рутин. Антиокислительное действие их сильнее, чем галлатов. В качестве синергистов кверцетина применяется лимонная и аскорбиновая кислоты. Эти соединения не токсичны и ограничений на их применение нет.

Гваяковая смола. Это нерастворимая в воде аморфная масса, состоящая из a- и d-гваяковых кислот. Добывается из тропических деревьев семейства гваяковых. Применяется для животных жиров в концентрациях 1-2 г/кг.

Эфиры галловой кислоты (галлаты). К наиболее распространенным эфирам галловой кислоты относятся пропилгаллат, октилгаллат, додецилгаллат и лаурилгаллат. В воде они не растворимы, в жирах хорошо растворяются лишь октил- и додецилгаллат.

Галлаты - очень эффективные антиоксиданты, они применяются для сохранения жиров, масел и эмульсий в количестве 50-200 мг/кг. Их действие усиливается добавлением синергистов - лецитина или лимон- ной кислоты. Галлаты добавляют в сухое молоко, картофельные чипсы, сельдь жирную, а также для стабилизации витамина А.

Пропилгаллат используют при производстве бульонных куриных и мясных кубиков.

Однако галлаты способны образовывать с ионами тяжелых металлов, особенно с ионами железа (Fе³⁺), интенсивно окрашенные соединения, что может ухудшить окраску жиров. Допустимое содержание галлатов в продуктах 0,2%.

К антиоксидантам естественного происхождения относятся экс- тракты из семян редиса, рапса, томатов, различных пряностей (анис, кардамон, кориандр, укроп, горчица, имбирь, красный перец, шалфей, розмарин), а также препараты из шелухи какао.

Из синтетических антиоксидантов широко в мире применяются бутилоксианизол (БОА) и бутилокситолуол (БОТ). Они имеют идентичный механизм антиокислительного действия и эффективно подавляют автоокисление липидов в концентрациях 20-200 мг/кг продукта.

Этими веществами также можно пропитывать упаковочный материал для жиров и изделий, содержащих значительное количество жира.

В РФ допущены: аскорбиновая кислота (ПДК не лимитируется) - для задержки окисления маргарина; БОА и БОТ (ионол) - для животных топленых жиров и шпика соленого (ПДК - 200 мг/кг); додецилгаллат - для жиров пищевых концентратов (ПДК - 100 мг/кг). БОТ применяется для пропитки упаковочных материалов, используемых для кексов, шоколадных изделий, крупяных и других продуктов из расчета 0,5 г на один килограмм упаковочного материала.

Активность этих окислителей повышается в присутствии других фенольных антиокислителей или синергистов. Они не вызывают изменения органолептических свойств пищевых продуктов.