Состав для стабилизации липидов

 

Изобретение относится к стабилизации процесса окисления липидов, липидосодержащих пищевых добавок, лечебно-косметических средств, лекарственных препаратов. Состав содержит природный антиоксидант (-токоферол или -токоферола ацетат) и L-карнитин, действующий как синергист по отношению к ингибитору окисления, при следующих соотношениях компонентов: -токоферол или -токоферола ацетат 75,0 - 94,5%; L-карнитин 5,5 - 25,0%, добавляемых в концентрации 0,28 - 0,50% от массы липидов. Это позволяет расширить ассортимент составов для стабилизации липидов. 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 липидсодержащих пищевых добавок (нутрицевтиков), лечебно-косметических средств и лекарственных препаратов. Для этой цели применяют антиоксиданты (ингибиторы окисления), которые находят все более широкое применение как для торможения окислительных превращений липидов и содержащих их препаратов и продуктов как in vitro, так и in vivo в комплексной терапии широкого круга заболеваний, а также в качестве самостоятельного метода антиоксидантотерапии /1,2,3/.

Таким образом, антиоксиданты не только значительно тормозят окисление препаратов в процессе хранения, но одновременно являются действующим началом лекарственного или косметического средства) пищевой добавки.

Рекомендуемые курсы назначения липидных препаратов с антиоксидантами в качестве нутрицевтика или пероральных лекарственных средств достаточно продолжительны (до 30 дней), что определяет особую тщательность в подборе ингибиторов окисления. В последние годы намечается тенденция замены синтетических антиоксидантов /4/ веществами преимущественно природного происхождения, не проявляющих негативного воздействия на организм даже в случаях пролонгированного применения /1, 2, 3/. Во всем мире ведется скрининговый отбор полифункциональных стабилизаторов, лекарств антиоксидантного действия, синергических смесей. В присутствии вещества - синергиста, не проявляющего самостоятельно ингибирующего действия, эффективность действия антиоксиданта значительно возрастает, что 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 концентрации 0,4 -5,2% от массы липидов /5/.

Указанная смесь тормозит процесс окисления липидов за счет антиоксидантного действия ингибиторов природного происхождения -токоферола (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 и лецитина, дороговизной 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 В последнее время в качестве действующих компонентов лекарственных средств и пищевых добавок все большее применение получают вещества, способные активно влиять на метаболические процессы, протекающие в организме человека. К таковым, в частности, относятся природный антиоксидант -токоферол /2,3/ и L-карнитин /6/.

-Токоферол (6-гидрокси-2,5,7,8-тетраметил-2-фитил хроман) является наиболее изученным природным антиоксидантом. Свойства токоферола как антиоксиданта проявляются в целом ряде сложных эффектов на всех уровнях организации от мембранных образований до организма в целом. При недостатке витамина E наблюдаются многообразные патологические изменения большого числа органов и тканей животных и человека. Среди важнейших симптомов E-витаминной недостаточности отмечаются нарушения репродуктивной функции, мышечная дистрофия, некрозы печени, повреждения эпителия почечных канальцев и т.д. /2,3/.

-Токоферол широко применяется в составе ряда лекарственных средств, витаминных комплексов, пищевых добавок в качестве важного средства антиоксидантной защиты липидов биологических мембран.

Карнитин /L-N-(3-карбокси-2-гидроксипропил)триметиламмония хлорид/ (витамин В_т или витамин роста) широко распространен в природе, в организме человека и животных синтезируется из лизина (в наибольшем количестве в мышечной ткани). Биологическая роль карнитина связана с активным переносом высших жирных кислот через внутреннюю мембрану митохондрий. Карнитин является активным метаболитом. Участвует в биосинтезе жирных кислот, образовании внутримитохондриального ацетил-КоA. Играет важную роль в процессах ацетилирования при окислении высших жирных кислот, являясь акцептором ацильного радикала. Карнитин принимает участие в процессах трансметилирования, стимулирует биосинтез белка /6/.

В настоящее время созданы препараты, в которых L-карнитин является действующим началом (лекарственная форма аплегин). L-карнитин используется в медицинской практике для нормализации белкового и жирового обмена, благоприятно влияет на липидный обмен при дистрофии печени, нормализует содержание -липопротеидов в сыворотке крови, уменьшает уровень общих липидов, нормализует лецитин-холестериновый индекс. Карнитин является высокоэффективным средством метаболической защиты нейронов головного мозга при повреждениях различного генеза (ишемического, гипоксического, травматического и др.) за счет интенсивной утилизации жирных кислот при меньшем потреблении кислорода тканями /7/.

Карнитин способствует восстановлению щелочного резерва крови, уменьшению образования кетокислот. Нормализует повышенный основной обмен при гипертериозе, являясь частичным антагонистом тироксина. При приеме внутрь стимулирует секрецию желудочного сока /7, 8/.

С целью расширения ассортимента, повышения эффективности синергических смесей вместо смеси -токоферола, бензафлавина и лецитина предлагается использовать композицию -токоферола и L-карнитина.

Применение токоферола и карнитина в одной композиции с полиненасыщенными липидами приведет к углублению и расширению спектра их фармакологической активности, учитывая однонаправленность действия компонентов синергической смеси. В связи с этим весьма удачно сочетание в композиции, обладающей высоким антиоксидантным действием, биологически активных соединений: -токоферола или -токоферола ацетата, L-карнитина.

Отличительной особенностью предложенного состава является включение вместо бензафлавина и лецитина L-карнитина при следующих соотношениях компонентов в составе смеси, мас. %: -Токоферол (или -токоферола ацетат) - 75,0- 94,5 L-Карнитин - 5,5 - 25,0 добавляемых в концентрации 0,28 - 0,50 % от массы липидов.

Эффективность стабилизаторов оценивалась несколькими независимыми методами: - 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 иодометрического титрования (ПЧ) в процессе "ускоренного старения" при аутоокислении липидов в тонком слое при повышенных температурах (400,2^oC).

Изучение кинетики поглощения кислорода проводилось манометрическим методом в установках типа Варбурга при инициированном окислении липидов в присутствии инициатора азобисизобутиронитрила (АИБН) в концентрации 3 мМ при температуре 600,5^oC. Контролем служили образцы липидов без добавок антиоксидантов.

В качестве субстратов окисления использовали как природные липиды (сиговых рыб) и метиловые эфиры олеиновой кислоты (метилолеат). Опытная серия рыбных липидов была наработана на Салехардском рыбоконсервном заводе по методу /9/. Изучение жирнокислотного состава липидов позволило установить присутствие значительного количества полиненасыщенных жирных кислот (до 37%), в том числе пента- и гексаенов до 12% и 2% соответственно /10/.

Эффективность индивидуальных компонентов и их комбинаций с синергистом окисления исследовалась в широком диапазоне концентраций и соотношений компонентов:
-Токоферол (или -токоферола ацетат) - 0,25 - 7,50 мМ
L-Карнитин - 0,5 - 2,0 мМ
что составляло от массы липидов (0,043-1,5 %), (0,03 -1,5%) для указанных выше компонентов соответственно.

В присутствии определенной добавки индивидуальных ингибиторов окисления -токоферола или -токоферол ацетата) или L-карнитина, их смесей записывалась кинетика окисления с использованием вышеописанных методов. На основании полученных данных строились кинетические кривые поглощения кислорода (мм³ O₂), 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.

Ингибирующее действие индивидуальных компонентов и смесей оценивали по абсолютному значению разницы между периодами индукции окисления субстратов с индивидуальным токоферолом (или токоферола ацетатом) (_тф), смесью стабилизирующих добавок (_инг) и без них (_o) по формуле
= = _инг-_тф,
либо выражали ее в относительных единицах /_тф, в %.

Эффективность стабилизации окисления определяли также по величине W₀₂/W_{i инг} количественно характеризующем степень уменьшения скорости поглощения кислорода в присутствии ингибитора окисления.

Сравнительный анализ экспериментально установленных значений величины W₀₂/W_{i инг} для составов с различными соотношениями антиоксидантов и веществ-синергистов позволил выбрать среди них наиболее эффективные, превышающие по своему ингибирующему действию прототип.

Было установлено, что зависимость изменения периодов индукции для индивидуального -токоферела и -токоферола ацетата носит экстремальный характер. Диапазон эффективных концентраций расположен в области (0,25 - 8,010^-3) моль/л (0,043 - 1,5%), максимум соответствует концентрации 2,510^-3 моль/л (0,43% от массы липидов).

Индивидуальный L-карнитин ингибитующей активностью не обладает, однако в присутствии токоферола проявляет синергическое действие.

Изучение ингибирующего действия смесей L-карнитина с постоянными концентрациями токоферола показало, что зависимость периодов индукции от концентрации L-карнитина носит экстремальный характер с максимумом в области (1,2) 10^-3 моль/л (0,07 %). Диапазон эффективных концентраций соответствовал (1,0 - 2,5) 10^-3 моль/л (0,06-0,15)%.

В связи с этим с целью отбора наиболее эффективных синергических смесей более подробно изучались двукомпонентные составы, включающие -токоферол или -токоферола ацетат с L-карнитином, при этом концентрации каждого из компонентов смеси выбирались из указанных выше диапазонов наиболее высокой эффективности.

Области изменения концентрации каждого из компонентов, составляющих в целом наиболее высокоэффективные смеси, представлены следующими значениями, в % от массы липидов:
-Токоферол (или -токоферола ацетат) - - 0,21- 1,20%
L-Карнитин - 0,03-0,07%
Суммарная концентрация компонентов высокоэффективных смесей составляет 0,28 - 0,50 % от массы липидов, что отражено в формуле изобретения.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1
Берут 10 г (точная навеска) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,127 г (1,27%) смеси -токоферола и L-карнитина. Стабилизирующая комбинация содержит 0,1134 г -токоферола, 0,0070 г L-карнитина, что составляет соответственно 1,2% и 0,07% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее:
-Токоферол (или -токоферола ацетат) - 94,5%
L-Карнитин - 5,5%
Пример 2
Берут 10 г (точная навеска) рыбных липидов. Добавляют 0,0500 г (5,0%) смеси -токоферола и L-карнитина. Стабилизирующая комбинация содержит 0,043 г -токоферола, 0,007 г L-карнитина, что составляет соответственно 0,43% и 0,07% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее:
-Токоферол - 86,0%
L-Карнитин - 14,0%
Пример 3
Берут 10 г (точная навеска) эфиров ненасыщенных высших жирных кислот, например метилолеата или метиллинолеата, и добавляют 0,028 г (0,28%) смеси -токоферола и L-карнитина. Стабилизирующая комбинация содержит 0,021 г -токоферола, 0,0070 г L-карнитина, что составляет соответственно 0,21% и 0,07% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее:
-Токоферол или -токоферола ацетат) - 75,0%
L-Карнитин - 25,0%
Пример 4
Берут 10 г (точная навеска) эфиров липидов микробиологического происхождения и добавляют 0,046 г (0,46%) смеси -токоферола и L-карнитина. Стабилизирующая комбинация содержит 0,043 г -токоферола, 0,0030 г L-карнитина, что составляет соответственно 0,43% и 0,03% от массы липидов. При этом соотношение компонентов стабилизирующей смеси следующее:
-Токоферол или -токоферола ацетат) - 93,5%
L-Карнитин - 6.5%
Эффективность ингибирующего действия смесей указанных выше веществ оценивали на основании данных кинетики поглощения кислорода, получаемых с использованием манометрического метода (₀₂), 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 ( = = _инг-_тф составляет 90 мин для смесей, содержащих -токоферола ацетат, и 1050 мин для смесей, содержащих -токоферол).

Высокоэффективными являлись композиции, приведенные в примерах 1, 2, 3 и 4. Максимальное антиоксидантное действие проявлял состав, описанный в примере 2. При ингибировании окисления упомянутой смесью метилолеата, рыбных липидов индукционные периоды составили 1050 мин, 420 мин соответственно. Следовательно, наиболее эффективной для метилолеата, а также рыбных липидов оказалась смесь, включающая
-Токоферол - 0,43%
L-Карнитин - 0,07%
от массы липидов и в соотношении 1,0: 0,33.

Эффективность указанной выше смеси в идентичных условиях окисления была сопоставлена с периодами индукции опыта-контроля (неингибированных липидов) и антиоксидантным действием прототипа (табл. 1,2).

Было показано, что в совместном действии бинарной смеси -токоферола с L-карнитином проявлялся синергизм. Количественно эффект синергизма, оценивали по величине (), определяемой по разности периодов индукции для смесей и периода индукции, определенного для индивидуального токоферола, действующего в той же концентрации ( = -_тф), либо определяли в процентах исходя из формулы (/_тф)100).
Было установлено, что эффективность синергизма при сочетанном использовании -токоферола и L-карнитина в разных субстратах составляет от (16,6 - 20)%, тогда как для прототипа эффективность смесей изменялась в пределах (16,6-31,2)%. Для наиболее эффективной смеси -токоферола с L-карнитином величина синергизма составляла 31,2%, тогда как для прототипа синергизм в действии наиболее эффективной композиции проявлялся на уровне 20% (табл. 1).

При изучении кинетики накопления пероксидов было показано, что периоды индукции в опытах с наиболее эффективной композицией
-Токоферол - 86,0
L-Карнитин - 14,0
добавляемых в количестве 0,43% и 0,07% от массы липидов соответственно, в 18 раз превышают контроль и в 6,6 раза индивидуальный -токоферол (табл. 3).

Из сравнения ингибирующего действия исследуемых смесей видно, что их эффективность выше при ингибировании метилолеата нежели при окислении рыбных липидов. Данный факт связан, по-видимому с тем, что рыбные липиды содержат природные ингибиторы (в том числе -токоферол, синергист окисления - лецитин /11/), тогда как метилолеат не содержит компонентов природной антиоксидантной системы. Введение рекомендуемой смеси -токоферола и L-карнитина воссоздает или усиливает (для рыбных липидов) антиоксидантную систему и обеспечивает эффективную защиту липидов от окисления. Более высокая ингибирующая способность указанной выше смеси по сравнению с прототипом была доказана несколькими независимыми методами (обсуждаемыми выше) (табл. 1,2,3).

Полученные нами впервые эффекты синергизма в смеси -токоферола и L-карнитина могут быть объяснены исходя из представлений о механизме антиоксидантного действия используемых соединений. Оба компонента смеси воздействуют на сложный многостадийный процесс окисления по различным механизмам.

Так, в соответствии с литературными данными /12,13/ -токоферол проявляет чрезвычайно высокую активность в реакции с пероксидными радикалами (RO₂), ведущими окисление. Константа скорости реакции токоферола с RO₂ (реакции 7 согласно классической схемы) составляет 3,6 10⁶М^-1с^-1, что превышает значение K₇ для всех изученных природных и синтетических антиоксидантов /13,14/.

Индивидуальный L-карнитин, как показали наши исследования, обладает способностью непосредственно взаимодействовать с гидропероксидами, разрушая их без образования свободных радикалов (табл.3). L-карнитин увеличивал период индукции накопления пероксидов в 2,75 раза и снижал скорость накопления первичных продуктов окисления в 17,2 раза, Смесь -токоферола и L-карнитина оказалась в этом отношении еще более эффективной. При этом период индукции окисления субстрата, включающего (в% от массы субстрата):
-Токоферол - 0,43%
L-Карнитин - 0,07%
возрастал в 18,0 раз (табл.3), а скорость накопления пероксидов, напротив, уменьшалась в 37-38 раз.

Разрушение пероксидов под влиянием индивидуального L-карнитина и его смесей с -токоферолом, не приводящее к образованию новых радикальных продуктов, в свою очередь, способствует снижению скорости расходования токоферола, что и является причиной выигрыша в периодах индукции и обеспечению высокой эффективности смесей.

Вышеизложенное объясняет полученные авторами эффекты значительного усиления ингибирующего действия смеси указанных веществ по сравнению с прототипом. Сочетание в одной композиции вещества-синергиста и антиоксиданта, действующих на разные элементарные реакции сложного окислительного процесса, позволяет значительно увеличить ингибирующую способность антиоксиданта и эффективно тормозить окисление полиненасыщенных субстратов.

Литература
1. 5. Герчук М.П. Антиокислители в пищевой промышленности //Журн. Всесоюз. хим. общества им. Д.И. Менделеева.-1960.-. N 4.- с.395-402.

2. Авакумов В. М., Ковлер М.А., Кругликова - Львова Р.П. Лекарственные средства метаболической терапии на основе витаминов и ферментов (Обзор) // Вопросы мед. химии.-1992.-т,38.- N 4.- с. 14-21.

3. Дурнев А.Д., Середенин С.В. Антиоксиданты как средства защиты генетического аппарата //Хим.-фарм. журн.-1990.- N 2.-с. 92-100.

4. Дегтярев Н.А., Заиков Г.Б. Ионол. Распределение в организме и биологическое действие //Хим.-фарм. журн.-1985.- N 10.-с. 1160-1168.

5. Кутузова Н.В., Сторожок Н.М. Состав для стабилизации липидов Патент 2077558, Россия, опубл. в БИ N 11.- 1997 г.

6. Ленинжер А. Основы биохимии.- М.-Мир.-1985.-т.1.-385 С.

7. Новые ферментные препараты. М.-Типография ЦБНТИмедпром.-1983. -33 с.

8. Баранцевич Б.Р., Александрова Л.А., Григоренко Г.А., Мельникова Б.В., Скоромец А. А. Нейрометаболические препараты в терапии диабетических поражений нервной системы // В сб. материалов международного симпозиума "Метаболическая терапия в кардиологии, эндокринологии и неврологии". -1998. -C-П.-43 с.

9. Сторожок Н.М., Кутузова И.В. Состав для стабилизации липидов Патент 2077552, Россия, опубл. в БИ N11.- 1997 г.

10. Ушкалова В.Н., Артамонова Н.А., Сторожок Н.М., Горяев М.И. Жирнокислотный состав общих и нейтральных липидов сиговых Обского бассейна.// Химия природ, соединен.-1981.-N 5.-с. 555-558.

11. Кутузова Н. В.Теоретические и биофармацевтические аспекты создания стабильных липидных препаратов и их лекарственных форм. Автореф. дис. д.ф.н. -М.-1996.- 39 С.

12. Сторожок Н. М., Храпова Н.Г., Бурлакова Е.Б. Исследование межмолекулярных взаимодействий компонентов природных липидов в процессе окисления // Химическая кинетика.-1995.-т. 14.-N 11.-С.29-46.

13. Бурлакова Е.Б., Крашаков С.А., Храпова Н.Г. Роль токоферола в пероксидном окислении липидов биомембран // Биологические мембраны.-1998.-т.15. -N2.-с.137-168.

14. Кинетические особенности токоферолов как антиоксидантов/ Бурлакова Е.Б., Крашаков С.А., Храпова Н.Г.-Черноголовка.- 1992.- 56 С.

Формула изобретения

Состав для стабилизации липидов, включающий -токоферол или -токоферола ацетат, отличающийся тем, что в качестве вещества синергиста он дополнительно содержит L-карнитин при следующем соотношении компонентов, мас.%.:
-Токоферол или -токоферола ацетат - 75,0 - 94,5%
L-карнитин - 5,5 - 25,0%
добавляемых в концентрации 0,28 - 0,50% от массы липидов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4