Антиокислители Современные представления о механизме окисления органических веществ

Антиокислители Современные представления о механизме окисления органических веществ, в том числе липидов, основаны на перекисной теории Баха. Энглера и теории цепных вырожденно разветвленных реакций Н. Н. Семенова В соответствии с молекулярно-кинетической теорией в реакцию способны вступать не все молекулы, а только активные, т. е. обладающие определенным избытком энергии. Такими свойствами обладают молекулы, имеющие свободную валентность – свободный радикалы.

Для отрыва водорода от метиленовой группы радикала жирных кислот или разрыва двойной связи требуется определенная энергия. Этой энергией может быть энергия света (фотохимическое инициирование) или теплота (нагревание) в случаях жидкофазного окисления – воздействие ионизирующей радиации (рентгеновских лучей, γ-лучей, быстрых электронов, αчастиц, нейтронов, протонов). Свободные радикалы в дальнейшем могут реагировать, например, с другими радикалами, образуя полимеры, или кислородом воздуха, с образованием первичных продуктов окисления – пероксидных радикалов, пероксидов или гидропероксидов.

Пероксиды (гидропероксиды) являются нестойкими веществами и способны разрушаться с образованием вторичных продуктов окисления: альдегидов, кетонов, оксикислот, эпоксисоединений и т. д. Все продукты окисления являются токсичными для организма человека и животных, кроме того они изменяют в нежелательном направлении органолептические свойства продуктов. Поэтому в ходе технологического процесса необходимо обеспечить торможение процессов окисления.

Способы торможения процесса окисления Ø Ø Физические: - понижение температуры хранения; - ограничение доступа света; - уменьшение количества кислорода в таре. Химические: - устранение активаторов окисления; - уменьшение степени ненасыщенности липидов продукта; - введение антиокислителей.

Классификация антиокислителей Кроме деления антиокислителей по происхождению на натуральные и синтетические, в настоящее время более часто применяется их классификация по принципу действия. По принципу действия антиокислители делятся на три группы: 1. АО фенольного типа; 2. Серосодержащие АО; 3. АО, образующие соединения-включения.

Антиокислители фенольного типа Для их обозначения в научной литературе принято обозначение – In. H, т. е. ингибитор, имеющий «подвижный» атом водорода. Антиокислители фенольного типа вступают во взаимодействие со свободными радикалами, насыщая их валентность. Малоактивный свободный радикал ингибитора может взаимодействовать с другими радикалами (реакции 1. и 2) с образованием нетоксичных продуктов. Кроме того, при наличии в системе донора атома водорода, антиокислитель фенольного типа может восстановить свои свойства (реакция 3).

Преимущества и недостатки использования АО фенольного типа Ø Преимущества: - хорошая растворимость в жирах; - взаимодействуют со свободными радикалами, препятствуя образованию первичных и вторичных продуктов окисления. Ø Недостатки: - вызывают опасения с точки зрения токсикологии; - расходуются в процессе торможения окисления.

Разрешенные в России АО фенольного типа n n n n n Е 306 Концентрат смеси токоферолов Е 307 Альфа-Токоферол Е 308 Гамма-Токоферол синтетический Е 309 Дельта-Токоферол синтетический Е 310 Пропилгаллат Е 311 Октилгаллат Е 312 Додецилгаллат Е 314 Гваяковая смола Е 320 Бутилгидроксианизол Е 321 Бутилгидрокситолуол ( «ионол» )

Токоферолы α β γ δ токол R’ СН 3 Н Н Н R’’ СН 3 Н Н R’’’ СН 3 Н Токоферолы в виде смеси изомеров содержатся в растительных маслах (100500 мг/100 г. Из токоферолов наибольшую Е-витаминную и наименьшую антиокислительную активность проявляет αтокоферол, γ-токоферол - наоборот

Бутилгидрокситолуол (БОТ, «ионол» ) Е 321 БОТ представляет собой бесцветные кристалл без вкуса и запаха. Температура плавления БОТ равна 70 о. С. Ионол является одним из самых распространенных в пищевой промышленности синтетических антиокислителей. БОТ разрешен для использования на территории России. ПДК для БОТ – не более 200 мг/кг. Применяется для стабилизации растительных масел, топленого и кулинарного жиров и т. д.

Бутилгидроксианизол (Е 320) БОА представляет собой воскообразные ристаллы к кремового или розоватокремового цвета. Температура плавления обоих изомеров составляет 48 – 55 о. С БОА получил широкое распространение в России при изготовлении масел и жиров, соленого шпика, сухого молока, смесей для кексов и т. д. ПДК для БОА – не более 200 мг/кг.

Производные галловой кислоты (Е 310 -Е 312) Галлаты обладают горьким привкусом. Пропилгаллат плохо растворим в жирах. Галлаты применяются при производстве растительных и животных масел, используемых при повышенной температуре, бульонных кубиков, сухого молока и др. продуктов

Серосодержащие антиокислители взаимодействуют с пероксидами или гидропероксидами по следующей схеме: Серосодержащие антиокислители не разрешены к использованию в Российской Федерации. Одним из таких антиокислителей является Е 388 тиодипропионовая кислота

Преимущества и недостатки использования серосодержащих антиокислителей Преимущества: Ø взаимодействуют с пероксидами, блокируя атом кислорода; Ø хорошо растворяются в жирах. Недостатки: Ø не препятствуют образованию вторичных продуктов окисления; Ø вызывают опасения с точки зрения токсикологии; Ø расходуются в процессе торможения окисления.

Антиокислители, образующие соединения включения Карбамид (Е 927 b) В пищевой промышленности используется в настоящее время в качестве улучшителя при изготовлении муки и хлеба Карбамид взаимодействует со свободными жирными кислотами по следующей схеме:

Гексагональная модель соединения-включения При образовании соединения- включения радикалы жирных кислот (R 1 и R 2) оказываются заключенными внутри гексагональной структуры, защищающей углеводородные цепи от воздействия кислорода воздуха. Таким образом, карбамид, образуя комплексы со свободными жирными кислотами, делает менее реакционно способными в процессах окисления.

Преимущества и недостатки использования карбамида Преимущества: Ø препятствует образованию первичных и вторичных продуктов окисления; Ø практически нетоксичен. Недостатки: Ø плохо растворим в жирах; Ø расходуется в процессе торможения окисления.