1.3.1. Синтетичні інгібітори окиснення

Незважаючи на велику кількість синтетичних антиоксидантів, для захисту харчових продуктів використовуються лише деякі із них. Це пов`язано з тим, що більшість синтетичних антиоксидантів токсичні [8].

Найбільш уживаними серед синтетичних антиоксидантів є бутилгідроксіанізол та бутилгідроксітолуол [25].

Найбільш поширений зараз у промисловості синтетичний антиоксидант бутилгідроксітолуол – 2,6-ди-трет-бутил-п-крезол:

(1.30)

Однак, ряд проведених дослідів дає вченим право стверджувати що такий антиоксидант не є безпечним для здоров`я людини. Саме тому антиоксиданту Е321 бутилгідроксітолуол надан статус “небезпечний”. Та незважаючи на можливу шкоду, антиоксидант Е321 бутилгідроксітолуол продовжують застосовувати як вітчизняні, так і деякі зарубіжні виробники продовольчих товарів.

О шкоді харчового антиоксиданту Е321 бутилгідроксітолуол вперше заговорили ще в 70х роках минулого століття, коли були виявлені канцерогенні та токсичні властивості цієї хімічної сполуки.

У багатьох країнах прийнято рішення заборони використання антиоксиданту Е321 бутилгідроксітолуол.

На даний час використання антиоксиданту Е321 бутилгідроксітолуол заборонено на території Євросоюзу, у Російській Федерації, США, а токож у Азії. Однак, в Україні продовжується використання бутилгідроксітолуолу у харчових продуктах.

Найчастіше бутилгідроксітолуол застосовується для сповільнення процесів окиснення у хлібобулочних виробах, рослинних та тваринних жирах, а також у жувальній гумці.

Також поширеним у промисловості є бутилгідроксіанізол. Він являє собою суміш двох ізомерів: 2-трет-бутил-4-оксианізола та 3-трет-бутил-4-оксианізола:

(1.31)

Потрапляючи до організму, бутилгідроксітолуол та бутилгідроксіанізол всмоктуються. Вони накопичуються у жирових тканинах людини. При цьому виникає ймовірність затримки обмінних процесів.

Ці антиоксиданти володіють токсичними властивостями, тому їх додавання до жирових компонентів не повинно перевищувати гранично допустимих концентрацій [8].

Токсичність синтетичних антиоксидантів стимулює тенденцію переходу на натуральні – рослинні інгібітори окиснення [22].

1.3.2. Рослинні інгібітори окиснення

Інгібуючою активністю володіють численні природні речовини, що містяться в рослинних оліях та жирах [26]. Природними антиоксидантами є: токофероли, сезамол, фосфатіди, кварцетин, фосфоліпіди, хлорофіл, госіпол та його похідні, фенольні сполуки, що містяться у рослинах та ряд інших речовин [27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35].

Каротиноїди та хлорофіл добре захищають від фотосенсебілізованого окиснення [36, 37].

Захищати продукт від фотосенсебілізованого окиснення важливо, бо окиснення неокиснених жирів прискорюється під дією світла. Ультрафіолотеве випромінювання каталізує виникнення гідропероксидів ROOH, пероксидів ROOR, карбонільних компонентів RCOR, та інших компонентів окиснення ненасичених жирів. Цей тип окиснення є вільнорадикальним механізмом та може бути зупинений інгібіторами, що руйнують ланцюги або деактіваторами ультрафіолету (о-гідрокси-бензофенон) [38, 39].

Ефективною дією від фотосенсебілізованого окиснення володіють каротиноїди (β-каротин – формула (1.32), лютеїн – формула (1.3), ликопен – формула (1.34)) [1]:

,	(1.32)
,	(1.33)
.	(1.34)

Однак для того щоб каратиноїди захищали рослину від окиснення, яке ініціюється сонячним світлом, каротиноїди не повинні бути зруйнуванні під впливом кисню повітря [40, 41]. Захистити їх від цього руйнування здатні токофероли [42]. Також цей захист здатен забезпечити вітамін С або антиоксиданти, що здатні руйнувати ланцюги окиснення [43].

Каротиноїді важливо зберегти від руйнування, бо вони мають прооксидантну дію. Ефективним є β-каротіни при наявності α-, δ- та γ-токоферолів. Суміш β-каротину та γ-токоферолу ефективніше захищає від окиснення, спричиненого дією світла, ніж γ-токоферол [44]. Отже, для того щоб каротиноїди проявляли властивості помічників при захисті від окиснення, необхідна наявність природних токоферолів.

Слід мати на увазі, що каротиноїди містяться в оліях холодного віджиму, але після відбілки та дезодорації майже повністю видаляються. Тому якщо використовується олія після відбілки та дезодорації, то потрібно по закінченні цих процесів додати каротиноїди до олії, щонайменше в кількості 20 ppm [45, 1].

Отже, вітамін Е (токоферол) є не тільки одним із найсильніших природних антиоксидантів, а й компонентом, без якого деякі інші природні антиоксиданти не виявляють своїх властивостей, будучи зруйнованими зовнішніми факторами [46].

Вітамін Е входить до складу багатьох олій та жирів. Він є сумішшю різноманітних форм токоферолу, що є похідними токолу [47]

(1.35)

Антиоксидантна активність токоферолу обумовлена наявністю гідроксильної групи, що легко віддає атом водню в реакціях із вільними радикалами, тим самим відновлюючи їх та захищаючи продукт від окиснення.

Різноманітні форми токоферолу (α-, β-, δ-, γ-токофероли) мають біологічну та антиоксидантну активність [48].

В залежності від кількості та місця положення метильних груп в циклі, а також від будови аліфатичного радикалу, розрізняють різні форми токоферолів.

Загальна формула токоферолів:

(1.36)

α-токоферол R₁ = R₂ = R₃ = CH₃;

β- токоферол R₁ = R₃ = CH₃; R₂ = H;

γ-токоферол R₁ = R₂ = CH₃; R₃ = H;

δ- токофероли R₁ = R₂ = R₃ = H.

Найбільшою біологічною активністю володіє α-токоферол

(1.37)

Найбільшою антиоксидантною активністю володіє δ –токоферол.

Токофероли володіють вітамінною та антиоксидантною активністю, мають протизапальний ефект [49].

Вміст токоферолів в рослинних оліях залежить від типу олійної сировини, способу отримання олії та ступені її обробки.

Олія рафінована дезодорована в значній мірі втрачає природні інгібітори окиснення – токофероли – під впливом високих температур в схемах фізичної рафінації [50, 51].

Токофероли добре захищають жирові компоненти від окиснення, при цьому самі вони окиснюються, втрачаючи свої вітамінні властивості. Найменш стійкі до окиснення α-токоферол та β-токоферол. Однак ці ізомери володіють найбільшою біологічною активністю. Тому доцільно в рослинні олії додатково вносити інгібітори окиснення. Особливо на таке внесення потребує олія рафінована дезодорована.

Наприклад, у якості інгібіторів окиснення можуть виступати рослинні антиоксиданти. Це не тільки краще захистить продукт від окиснення, а й збереже біологічну цінність продукту [6].

Отже, додаткове внесення рослинних антиоксидантів до жирових компонентів є доцільним. До того ж, рослини, наприклад календула, містять у своєму складі, окрім антиоксидантів, ряд біологічно-активних речовин [52].

Тому антиоксиданти із рослин володіють не тільки властивістю сповільнювати процеси окиснення, а й надають продукту ряд позитивних для здоров`я людини ефектів [53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63].

Рослинних антиоксидантів зараз відомо багато, але переважна більшість з них занадто коштовні. Але, незважаючи на це, бачиться тенденція у переході на рослинні антиоксиданти, бо вони безпечніші з точки зору гігієни харчування [64, 65, 66, 67, 68, 69].

Увагу багатьох дослідників привертають різні джерела природних антиоксидантів [70, 71, 72]. Так, антиоксиданти є у складі фруктів [73, 74, 75, 76], ягід [77], круп [78], овочів [79, 80], трав [81], спецій [82], корі дерев [83].

Серед трав та квітів дослідженими на антиоксидантні властивості є шавлія [84], розмарин [85], квіти ромашки [86, 87], роза [88].

Досліджується компонентний склад антиоксидантів в різноманітних ягодах. Так флавоноїди, феноли, антоциани містяться в суниці, червоній смородині, чорноплідній горобині, сливі [89]. Антиоксидантними властивостями володіють ягоди годжи, чорниця [90].

Цікаво, що заморожування деяких ягід та рослин (софора японська, різноманітні ягоди) посилює їх антиоксидантні властивості [91].

Серед спецій, сильною антиоксидантною дією володіє корінь куркуми [92], чорний перець, гвоздика [93], ваніль [94], кориця, червоний перець [95].

Показана можливість гальмування процесу окиснення соняшникової олії додаванням насіння амаранту [96].

Запатентовано спосіб стабілізації рослинної олії до процесів окиснення внесенням до олії екстракту софори японської [97].

Серед круп, по даним проведених досліджень, найбільшою антиоксидантною активністю володіє екстракт вівса [98], ячміню [99], пшениці [100]. При екстрагуванні антиоксидантів із пшениці слід використовувати висівки та зародки, бо проведені дослідження [101, 102] довели, що найбільше інгібіторів окиснення міститься саме в них.

Показана антиоксидантна активність кори дерев. У дослідженні [103] показується здатність екстракту кори ялини виявляти антиоксидантні властивості. Дослідження присвячене залежності антиоксидантної активності екстракту від природи розчинника. Найкращими розчинниками виявилися вода та етиловий спирт.

Із фруктів широко на антиоксидантну спроможність досліджуються яблука різних сортів [104].

Багатий на антиоксиданти виноград, гранат [105]. Також є відомості про наявність інгібуючих властивостей у екстракті із червоних листів винограду [106].

Ефективними рослинними антиоксидантами є зелений та чорний чай [107, 108, 109, 110], плоди какао [111, 112, 113, 114].

Широкий спектр антиоксидантних речовин у складі різноманітної рослинної сировини робить розробку інгібіторів окиснення саме з природних джерел перспективною [115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123].

Але більшість із наведених рослинних антиоксидантів занадто коштовні. Це обумовлюється тим, що багато рослинних антиоксидантів вилучається із продуктів, що вживаються людьми пезпосередньо у їжу (наприклад: овес, яблука). Ці продукти продаються за високу ціну та користуються попитом у своєму первісному становищі. Технологія по вилученню антиоксидантів із таких продуктів ще збільшує вартість і, отже, на виході отримують антиоксидант, що є настільки коштовним, що багато підприємств змушені відмовити собі у використанні такого антиоксиданту, зважаючи на його вартість.

Тому пошук рослинної сировини, що напряму не використовується у харчуванні, а тому є більш дешевою сировиною, лишається нині актуальною задачею. До того ж, рослинна сировина повинна бути розповсюдженою на території України. Усім вищенаведеним критеріям оцінки відповідає листя горіху волоського.