Антиокислители. Механизм действия

Введение

Антиокислители (antioxidants) - замедляют процесс окисления пищевых продуктов, защищая, таким образом, жиры и жиросодержащие продукты от прогоркания, предохраняя фрукты, овощи и продукты их переработки от потемнения, замедляя ферментативное окисление вина, пива и безалкогольных напитков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Механизм действия

Антиокислители  замедляют процесс окисления  путём взаимодействия с кислородом воздуха (не допуская его реакции  с продуктом), прерывая реакцию окисления (дезактивируя активные радикалы) или  разрушая уже образовавшиеся перекиси. При этом расходуются сами антиоксиданты, поэтому, чем выше их дозировка, тем  больше срок годности продукта. Но бесконечно срок годности увеличивать невозможно: концентрацию антиокислителя выше 0,02% поднимать нецелесообразно по технологическим  и гигиеническим соображениям. Более  эффективно применять смеси антиоксидантов, в которых они проявляют синергизм, и смеси антиоксидантов с синергистами.

Процесс окисления является самоускоряющимся. Поэтому чем раньше к продукту добавлен антиокислитель, тем большего эффекта от него можно ожидать. Наоборот, если скорость окисления уже достигла своего порогового значения, добавлять антиоксидант бесполезно. Необходимым условием эффективного применения антиокислителей является обеспечение их полного растворения или диспергирования в продукте.

Так как  количество добавляемых в продукт  антиоксидантов очень мало, эффективность  их применения принципиально зависит  от методов внесения их в продукт.

Пищевые продукты типа орехов обрабатывают напылением разбавленного раствора АО в воде или масле либо погружением продукта в концентрированный раствор  АО. Иногда антиокислители вносят непосредственно  в продукт, но в этом случае велика вероятность их неравномерного распределения.

Антиокислители (антиоксиданты, ингибиторы окисления), также как и консервирующие вещества, предназначены для продления сроков хранения продуктов питания. Консерванты осуществляю эту функцию подавлением роста микроорганизмов; механизм действия антиокислителей иной - они прерывают реакцию самоокисления пищевых компонентов в продукте питания. Эта реакция в пищевых продуктах происходит в результате контакта пищевого продукта с кислородом, содержащемся в воздухе и продукте. В процесс самоокисления наблюдается превращение пищевых веществ, разрушаются биологически ценные компоненты, в частности витамины, окисляются и расщепляются липиды, жирные кислоты, жироподобные вещества, в результате чего образуются продукты разложения и расщепления со специфическим запахом и вкусом. Зачастую эти продукты токсичны. Таким образом, происходит изменение внешнего вида, запаха, вкуса продукта, снижается его пищевая ценность. Катализируют процессы окисления ферменты, ионы тяжёлых металлов, свет, тепло, кислород.

Наиболее целесообразно  использование антиокислителей  для сохранения жировых продуктов  питания, способных окисляться на свету  под влиянием кислорода и тепла  до гидроперекисей, в ходе дальнейшего  окисления которых образуются такие  токсичные вещества, как альдегиды, кетоны, жирные низкомолекулярные кислоты, различные продукты полимеризации  и другие соединения. Для предотвращения окислительной порчи жиров и  применяются антиоксиданты, или  антиокислители, и их синергисты.

 

Антиокислители разрешенные и запрещенные к применению в РФ

 

Токоферолы (Е306, Е307, Е308, Е309). Природные антиокислители присутствуют в ряде растительных масел.

В виде смеси изомеров токоферолы в больших количествах содержатся в растительных жирах (500 - 100%): масле  пшеничных зародышей, кукурузном, подсолнечном и др.; в животных жирах их содержание незначительно. Из смеси токоферолов наибольшую Σ - витаминную и наименьшую антиоксидантную активность проявляет α - токоферол, а δ - токоферол, наоборот, проявляет наименьшую активность и наибольшую антиоксидантную.

 

Токоферолы хорошо растворимы в маслах, устойчивы к действию высоких температур, их потери при  технологической обработке невелики. Они являются важнейшими природными антиоксидантами.

К природным антиокислителям  относятся и эфиры галловой кислоты, которые флавоны (кварцетин), гваяковая кислота. Аскорбиновая кислота (витамин С) также обладает антиокислительными свойствами, однако её, наряду с лимонной кислотой, больше рассматривают как синергист антиокислителей, т.е. как вещество, усиливающее действие последних.

Аскорбиновая кислота и её производные (Е300) - это антиоксидант, используемый для предотвращения окислительной порчи пищевых жиров, в частности маргарина, топленых жиров, а также других пищевых продуктов. Представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, хорошо растворяющееся в воде и спирте; легко разрушается от нагревания и воздействия кислорода воздуха, неустойчивое в щелочной среде. Аскорбиновая кислота используется также для предотвращения образования N - нитрозаминов из нитратов и нитритов в колбасном и консервном производстве. Кроме того, введение аскорбиновой кислоты - витамина С - повышает пищевую ценность продуктов питания.

Объединённый комитет  экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым  добавкам установил, безусловно, допустимую суточную дозу для человека 0…2,5 мг/кг и условно допустимую - 2,5…7,5 мг/кг массы тела, что значительно выше доз, которые добавляют в продукты питания в качестве пищевой добавки.

Аскорбилпальмитат (Е304) и аскорбилстеарат (Е305). Антиокислительными действиям обладают и эфиры аскорбиновой кислоты с жирными высокомолекулярными кислотами - пальмитиновой, стеариновой, миристиновой и др. Эфиры аскорбиновой кислоты не придают ингибируемым жирам посторонних вкуса и запаха, не изменяют их цвета. Особенно они эффективны при совместном использовании с фосфолипидами и альфа - токоферолами. Аскорбилпальмитат - антиокислитель, обладающий С - витаминной активностью.1гр аскорбилпальмтата соответствует по активности 0,425мг аскорбиновой кислоты. Это вещество в качестве антиоксиданта разрешено в пищевой промышленности во многих странах Европы, но в России оно не разрешено, хотя в зарубежных пищевых продуктах, поступающих из Европы, аскорбилпольмитат может обнаруживаться, так как в этих странах он разрешён.

Аскорбинат натрия (Е301). Вместо аскорбиновой кислоты иногда используют её натриевую соль. Это соединение используется в производстве колбас и изделий из мяса как стабилизатор окраски в количестве до 500мг на 1кг массы.

Галлаты (Е310 - Е313). К наиболее распространенным галлатом или эфирам галловой кислоты относятся пропилгаллат (Е310), октилгаллат (Е311) и додецилгаллат (Е312). Они являются превосходными антиоксидантами. Пропилгаллат представляет собой белый или светло - кремовый мелкий кристаллический порошок без запаха со слегка горьковатым вкусом. В присутствие следов железа придают продуктам сине - фиолетовую окраску, которая может быть устранена или ослаблена добавлении лимонной кислоты или другого дезактиватора металлов. Октилгаллат и додецилгаллат также представляют собой мелкий кристаллический порошок с горьковатым вкусом, не растворимый в воде и легко растворимый в жирах. Галлаты широко применяются для предохранения от окисления жиров и жиросодержащих продуктов. Пропилгаллат используют также при производстве бульонных мясных и куриных кубиков.

Эриторбовая кислота (Е315), изоаскорбиновая кислота и её натриевая соль. Этот антиоксидант значительно хуже адсорбируется и задерживается в тканях, чем аскорбиновая кислота. Кроме того, эриторбовая кислота неактивна и быстро выводится. В результате этого она обладает низкой противоцинготной активностью и в значительной степени препятствующие поглощению аскорбиновой кислоты и задержке её в тканях, если концентрация эриторбовой кислоты хотя бы на один порядок выше, чем концентрация аскорбиновой кислоты.

Исследования на людях  показали, что суточные дозы эриторбовой кислоты, равные 600мг, не оказывают неблагоприятного действия.

В качестве искусственных  антиоксидантов предложено значительное количество синтетических веществ, среди которых известно орго - пара - диполифенолы, эфиры галловой кислоты, пропилгаллат, бытилокситолулол, бутилоксианизол и др. В качестве антиоксиданта используются также додецилгаллат, представляющий собой нормальный додециловый эфир 3,4,5, - тригидроксибензойной кислоты.

Наибольшее распространение  в мире в качестве антиокислителей  получили синтетические антиокислители - бутилоксианизол и бутилокситолуол, имеющие сходный механизм антиокислительного действия. Эти вещества хорошо растворимы в жирах, не растворимы в воде и эффективно подавляют процессы окисления жировых компонентов в концентрациях 20 - 200 мг/кг продукта. Этими веществами также можно пропитывать упаковочный материал для жиров и изделий, содержащих значительные количества жира.

Бутилгидроксианизол (Е320) - антиоксидант, используемый в пищевой промышленности для замедления окисления животных топлёных жиров и солёного шпика. Соединение устойчиво к действию высокой температуры и, следовательно, его можно добавлять в продукты, подвергающиеся варке, сушке, обжариванию и др. Бутилгидроксианизол (БОА) не растворяется в воде, малотоксичен, всасывается в желудочно-кишечном тракте. При попадание в организм в повышенных количествах он откладывается в жировых тканях. Активность бутилгидроксианизола повышается в присутствие других фенольных антиокислителей или синергистов.

На основании проведённых  токсикологических исследований Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил, что  уровнем суточной дозы, не вызывающей существенного действия, является 0,5% бутилированного по отношению к общему количеству пищи, что эквивалентно 250 мг/кг массы тела.

Безусловно, допустимой суточной дозой булгидроксианизола для человека является 0…0,5 мг/кг массы и условно допустимой - 0,5…2,0 мг/кг массы тела. При этом установлении допустимых доз должно быть учтено наличие других фенольных антиокислителей в пище.

Бутилгидрокситолуол (Е321), или ионол - антиоксидант, также используемый в пищевой промышленности для замедления окисления животных топленых жиров и солёного шпика. Бутилгидрокситолуол не вызывает изменения органолептических свойств пищевых жиров. Он легко всасывается и накапливается в жировых тканях человека.

При проведение токсикологических исследований на подопытных животных установлено, что сам бутилгидрокситолуол не оказывает канцерогенного действия, но он усиливает канцерогенное действие некоторых других химических веществ. Исследования хронической токсичности специфических признаков интоксикации не выявили.

Было отмечено, что химическая структура бутилгидрокситолуола предполагает возможность задержки процессов обмена, а жировая нагрузка в диете усиливает его токсичность.

Объединённый комитет  экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым  добавкам установил для бутилгидрокситолуола только условно допустимую суточную дозу 0…0,5 мг на 1 кг массы человека.

Существенным дополнением  к антиокислителям служат синергисты - добавки, обусловливающие усиление антиокислительного действия.

Наиболее важными синергистами являются лимонная кислота и её эфиры (моноизопропил - и моностеарилцитрат). Действие лимонной кислоты основано на связывании ею металлов с образованием хелатных комплексов. Применяют лимонную кислоту её эфиры в концентрации 0,2…1,5 г на кг продукта.

Лимонная кислота (Е330) и ее соли - цитраты натрия (Е331) (одно - двух - и  трёхзамещённые), калия (Е332) (двух - и трёхзамещённые), кальция (Е333). Регуляторы кислотности, стабилизаторы и комплексообразователи.

Действие лимонной кислоты  и её солей основано на способности, связывать металлы с образованием хелатных соединений

 

                                                             

                                                             ОН 

                                                               |

НООС – СН2 – С – СН2 – СООН

                                                               |

                                                          СООН      

 

 

Лимонная кислота (Е330)

Лимонная кислота обладает приятным мягким вкусом, широко применяется  в пищевой промышленности: в производстве плавленых сыров, кондитерских изделий, майонеза, маргарина, рыбных консервов.

Сходное действие оказывает  винная кислота и её натриевая, кальциевая и калиевая соли. Обычно её применяют  в концентрации 2 г/кг. В виде эфиров с глицерином она может применяться  также в жиросодержащих продуктах.

Винная кислота (Е334) и ее соли - тартраты (Е335, Е336, Е337). Винная кислота - синергист антиокислителей, комплексообразователь. Тартраты - комплексообразователи.

Антиокислительные свойства проявляют и некоторые пряности: анис, кардамон, кориандр, укроп, фенхель, имбирь, красный перец.

Синергическим действиям обладают также кислоты - малеиновая, фумаровая, фитиновая, никотиновая и n - аминосалициловая кислоты; а также аминокислоты, тиамин и некоторые сульфамиды

 

Антиокислители, не имеющие разрешения к применению при производстве пищевых продуктов  в РФ. Дилудин, госсипол, редуктоны, норди- гидрогваяретовая кислота (креозот).

 

 

 

 

 

 

Список литературы