بخشی از مقاله

آنتی اکسیدان هاي طبیعی: ترکیبات عملگر جدید

چکیده:
تند شدگی به عنوان یک مشکل جدي در محصولات غذایی، قابل توجه است که باعث کاهش مدت ماندگاري محصولات و کیفیت تغذیه اي آنها می شود. آنتی اکسیدان ها می توانند به طور موثري براي جلوگیري از اکسیداسیون لیپیدها استفاده شوند. آنتی اکسیدان ها ترکیباتی هستند که باعث به تاخیر انداختن یا کند کردن اکسیداسیون مواد غذایی می شوند که این مواد قابلیت اکسید شدن از طریق اتواکسیداسیون را دارند. آنتی اکسیدان ها را میتوان بر اساس مکانیسم عمل به سه دسته آنتی اکسیدان هاي اولیه، آنتی اکسیدان هاي ثانویه و آنتی اکسیدان هاي سینرژیستی تقسیم نمود. به هر حال بعضی آنتی اکسیدان هاي سنتزي از جمله BHT و BHA گمان می رود که مسئول آسیب کبدي و سرطان در حیوانات آزمایشگاهی هستند. در سال هاي اخیر تحقیقات زیادي روي استخراج آنتی اکسیدان هاي طبیعی از منابع گیاهی صورت گرفته است. در میان آنها اسید اسکوربیک و توکوفرول ها، رایج ترین آنتی اکسیدان هاي طبیعی تجاري هستند. دیگر منابع آنتی اکسیدانی طبیعی شامل کاروتنوئیدها، فلاونوئیدها، اسیدهاي آمینه، پروتئین ها، محصولات حاصل از هیدرولیز پروتئینی، محصولات واکنش مایلارد، فسفولیپیدها و استرول ها هستند. تعدادي از اینها به طور طبیعی از آنتی اکسیدان هاي فنولی موجود در منابع گیاهی و عصاره هاي گیاهی بدست آمده اند. آنتی اکسیدان هاي طبیعی به تولید کنندگان غذا اجازه می دهند تا محصولات پایداري با برچسب هاي "Clean" که نشان دهنده طبیعی بودن همه اجزاي ترکیبات است تولید کنند. تولید این محصولات با مشکلات و موانعی همراه است که شامل سطوح بالاي استفاده از آنها، ایجاد طعم و رنگ نامطلوب و کاهش پایداري به دلیل کم بودن کارایی آنتی اکسیدانی است.
کلمات کلیدي: ترکیبات عملگر، آنتی اکسیدان هاي طبیعی، ترکییبات بیولوژیکی فعال، ترکیبات فنولیک

مقدمه:

یکی از تغییرات عمده اي که در حین فراوري، توزیع، انبارداري و آماده سازي غذاها روي می دهد اکسیداسیون روغن ها و چربیها است که این رویداد نه تنها باعث از دست رفتن کیفیت تغذیه اي غذاها می شود بلکه محصولات اکسید شده اي مانند رادیکال هاي آزاد تولید می کند که منجر به واکنش هاي متعدد نامطلوب شیمیایی می شود. با توسعه علم بیوشیمی نقش موثر رادیکال هاي آزاد در ایجاد بیماریها مشخص شده است. به طوریکه نقش رادیکال هاي آزاد و اکسیژن فعال در بیماري هایی مثل تصلب شرایین، سرطان و پیري زودرس مورد توجه است. مناسبترین راه براي جلوگیري از اکسیداسیون لیپیدها و یا حفاظت در برابر آسیب هاي ناشی از رادیکال هاي آزاد استفاده از آنتی اکسیدان ها است. آنتی اکسیدان ها ترکیباتی هستند که باعث به تاخیر انداختن یا کند کردن اکسیداسیون مواد غذایی می شوند که این مواد قابلیت اکسید شدن از طریق اتواکسیداسیون دارند. آنتی اکسیدان ها به عنوان دهنده هیدروژن یا پذیرنده رادیکال آزاد با افزایش دوره القا باعث به تاخیرانداختن اتواکسیداسیون می شوند.{11} آنتی اکسیدان ها را بر اساس نحوه عملشان به سه دسته می توان تقسیم نمود. شکل1 انواع آنتی اکسیدان هاي غذایی را نشان می دهد.{23}

-1 آنتی اکسیدان هاي اولیه به اینها آنتی اکسیدان هاي شکننده زنجیر1 هم می گویند. این گروه از آنتی اکسیدان ها واکنش هاي زنجیره اي رادیکال هاي آزاد را از طریق دادن اتم هاي هیدروژن به رادیکال هاي آزاد لیپید و تشکیل محصولات پایدار متوقف می کنند و از این رو به آنها، رهگیر یا متوقف کننده هاي2 رادیکال آزاد نیز می گویند. این ترکیبات دو مرحله مهم را در توالی زنجیره اي رادیکال آزاد اکسیداسیون لیپیدها مهار می کنند. در مرحله نخست با رادیکال هاي پروکسیل (Loo*) واکنش داده و باعث توقف مرحله انتشار زنجیره می شود از این رو از تشکیل پرکسیدها جلوگیري می کند(معادله (1 و در مرحله بعد در اثر واکنش با رادیکال هاي آلکوکسیل (Lo*)، تجزیه هیدروپرکسید ها به محصولات تجزیه اي مضر را کاهش می دهند.(معادله .(2


لازم به ذکر است که آنتی اکسیدان هاي اولیه در غلظت هاي بسیار پایین موثرند و اما در غلظت هاي بالاتر نه تنها مفید نبوده بلکه می توانند به صورت پراکسیدانت عمل کنند.{8} -2 آنتی اکسیدان هاي ثانویه آنتی اکسیدان هاي ثانویه یا ممانعت کننده1 سرعت مرحله آغازین زنجیره را به وسیله یک سري مکانیسم هایی که شامل غیر فعال کننده هاي فلزات، تجزیه کننده هاي هیدروپرکسید، جاذب هاي اکسیژن و سینرژیست ها می باشند ، کاهش می دهند. عمل آنتی اکسیدان هاي ثانویه تجزیه پرکسیدهاي لیپید به محصولات نهایی پایدار است. این گروه شامل اسید تیوپروپیونیک و مشتقات آن است.{23}

-3 آنتی اکسیدان هاي سینرژیستی

آنتی اکسیدان هاي سینرژیستی را می توان به دو گروه جاذب هاي اکسیژن و احاطه کننده هاي2 فلزات تقسیم نمود. مکانیسم عمل آنها شامل احیاي آنتی اکسیدان هاي اولیه از طریق دادن اتم هاي هیدروژن به رادیکال هاي فنوکسیل و یا ایجاد یک محیط اسیدي پایدار براي این آنتی اکسیدان ها است. اسید اسکوربیک، سولفیت ها و اسید اریتوربیک3 مثال هایی براي جاذب هاي اکسیژن هستند که با اکسیژن آزاد واکنش داده و آنرا از محیط واکنش خارج می کنند و از طرف دیگر EDTA ، اسید سیتریک و فسفات ها که به عنوان احاطه کننده هاي فلزات هستند و کمپلکس هاي پایداري با فلزات پراکسیدانت مانند مس و آهن تشکیل داده و در نتیجه نقش این فلزات را در شروع اکسیداسیون لیپید خنثی می کنند. تعداد زیادي از ترکیبات در بافت هاي گیاهی و حیوانی یافت شده اند که به عنوان مولکول هاي سنتزي قابل دسترس بوده و در صنایع غذایی استفاده می شوند. این ترکیبات شامل توکوفرول و اسیدهاي اسکوربیک و سیتریک هستند و اغلب در ترکیب با یکدیگر و یا دیگر آنتی اکسیدان ها استفاده می شوند.{9}

آنتی اکسیدان هاي سنتزي و طبیعی:

آنتی اکسیدان هاي سنتزي
آنتی اکسیدان هاي فنولی مهم سنتزي که در اکثر کشورها مجاز شناخته شده اند، )BHA بوتیلید هیدروکسی آنیزول)، ) BHT بوتیلید هیدروکسی تولوئن)، ) TBHQ ترت بوتیل هیدروکینون) و پروپیل، اکتیل و دودسیل گالات ها، اتوکسی کین و اسکوربیل پالمیتات می باشند. استفاده از این آنتی اکسیدان ها معمولاً بر طبق مقررات تعیین می شود مثلاً در بعضی کشورها مقدار مجاز هر یک از آنتی اکسیدان ها به تنهایی %0/01 و مقدار مجاز ترکیبی از آنتی اکسیدان ها %0/02 می باشد. واضح است که این مقررات از کشوري به کشور دیگر متفاوت است.

موثر بودن یک آنتی اکسیدان از طریق سنجش مقایسه اي با استفاده از فاکتور آنتی اکسیداتیو((AF مورد ارزیابی قرار می گیرد که عبارت است از نسبت دوره اکسیداسیون کند یک روغن در حضور یک آنتی اکسیدان به مدت دوره اکسیداسیون کند همین روغن بدون وجود آنتی اکسیدان. بنابراین هر چه مقدار AF بیشتر باشد درجه تاثیر آنتی اکسیدان مربوط بیشتر است. در مواردي استفاده از مخلوط دو آنتی اکسیدان داراي نقش حفاظتی بیشتري نسبت به زمانی است که این آنتی اکسیدان ها به تنهایی مورد استفاده قرار گیرند.{1}

اخیراً عوارض نامطلوبی از مصرف این آنتی اکسیدان ها گزارش شده که در حیوانات آزمایشگاهی باعث سرطان زایی و آسیب کبدي شده است.{22} اگر چه آنتی اکسیدان هاي سنتزي در مقادیر کم استفاده می شوند ولی نیاز به انواع آنتی اکسیدان هاي بدون عوارض جانبی نیز احساس می شود چرا که نمی توان عوارض ناشی از مصرف طولانی مدت این ترکیبات را در انسان نادیده گرفت. جستجو براي جایگزینی آنتی اکسیدان هاي سنتزي منجر به بررسی آنتی اکسیدان هاي متعددي از منابع گیاهی گردیده است. این منابع عبارتنداز : میوه ها و سبزي ها، گیاهان دارویی، ادویه ها، دانه هاي روغنی و دانه هاي غلات.

آنتی اکسیدان هاي طبیعی در سال هاي اخیر تحقیقات زیادي روي استخراج آنتی اکسیدان هاي طبیعی از منابع گیاهی صورت گرفته است. در میان آنها، اسید اسکوربیک و توکوفرول ها، رایج ترین آنتی اکسیدان هاي طبیعی تجاري هستند. دیگر منابع آنتی اکسیدانی طبیعی شامل کاروتنوئیدها، فلاونوئیدها، اسیدهاي آمینه، پروتئین ها، محصولات حاصل از هیدرولیز پروتیئنی، محصولات واکنش مایلارد، فسفولیپیدها و استرول ها هستند. تعدادي از اینها به طور طبیعی از آنتی اکسیدان هاي فنولی موجود در منابع گیاهی و عصاره هاي گیاهی بدست آمده اند. آنزیم ها نیز نقش مهمی را به عنوان آنتی اکسیدان بازي می کنند. همچنین فراوري غذاها می تواند باعث تشکیل آنتی اکسیدان ها شود. گزارش شده است که قهوه اي شدن غیر آنزیمی، محصولات حاصل از هیدرولیز پروتئین، محصولات تخمیري و ترکیبات نیتروزیل حاصل از عمل آوري داراي فعالیت آنتی اکسیدانی هستند. آنتی اکسیدان هاي طبیعی به تولید کنندگان غذا اجازه می دهند تا محصولات پایداري با برچسب هاي "Clean" که نشان دهنده طبیعی بودن همه اجزاي ترکیبات است تولید کنند. تولید این محصولات با مشکلات و موانعی همراه است که شامل سطوح بالاي استفاده از آنتی اکسیدان هاي طبیعی، ایجاد طعم و رنگ نامطلوب و کاهش پایداري به دلیل کم بودن کارایی آنتی اکسیدانی است. آنتی اکسیدان هاي طبیعی را نباید کاملاً ایمن فرض کرد و احتیاط هاي لازم باید در موقع استفاده مد نظر قرار گیرد. به دلیل اینکه محصولات طبیعی متعددي وجود دارند که ممکن است سرطان زا و جهش زا باشند. یکی از این ترکیبات NDGA1 حاصل از بوته Creosote است که به دلیل سمی و نامطلوب شناخته شدن از لیست GRAS حذف شده است.{5} بیشتر آنتی اکسیدان هاي طبیعی به استثناي توکوفرول ها، ترکیبات فنولی هستند که داراي گروه هاي فعال جایگزین اورتو می باشند در حالی که آنتی اکسیدان هاي سنتزي به جزء گالات ها جایگزین هاي پارا هستند.{27} آنتی اکسیدان هاي طبیعی نسبت به آنتی اکسیدان هاي سنتزي فراریت کمتري داشته و مقاومت بیشتري در دماهاي بالاتر دارند.{22}

مطالعات نشان داده که فعالیت آنتی اکسیدانی بعضی از میوه جات و سبزیجات به محتواي کل ترکیبات فنولی آنها بستگی دارد.{24}
ترکیبات فنولی یک گروه متابولیت هاي ثانویه آروماتیک گیاهی هستند که به طور گسترده اي در سراسر گیاه پخش شده اند و داراي
تاثیرات بیولوژیکی متعددي همچون ظرفیت آنتی اکسیدانی و فعالیت ضد باکتریایی هستند. فعالیت آنتی اکسیدانی ترکیبات فنولی در
گیاهان عمدتاً به دلیل ویژگی هاي اکسایش- کاهش و ساختار شیمیایی آنهاست که می توانند نقش هاي مهمی را در خنثی کردن رادیکال هاي آزاد، احاطه کردن فلزات انتقالی و فرونشاندن مولکول هاي اکسیژن یگانه و سه گانه داشته باشند این ویژگی ها با تاثیرات مفید آنتی اکسیدان هاي فنولی بر روي سلامت انسان در ارتباط است که به دلیل تاثیرات بازدارندگی آنها در مقابل پیشرفت بسیاري از بیماریهاي حاصل از تنش هاي ناشی از اکسیداسیون، همچون بیماري هاي قلبی- عروقی، سندرم روده التهابی و بیماري آلزایمر است.{2} سیستم طبیعی دفاع آنتی اکسیدان هاي بدن انسان غالباً براي مقابله با رادیکال هاي آزاد تولید شده در بدن، بخصوص در مواقعی که تحت تاثیر استرس اکسیداتیو قرار می گیرد، کافی نیست. به همین دلیل لازم است که براي تقویت این سیستم، آنتی اکسیدان هاي طبیعی از طریق مصرف مواد غذایی وارد بدن شوند. توصیه شده که مصرف میوه جات و سبزیجات به مقدار 4-5 مرتبه در روز می تواند به میزان قابل توجهی بدن را در مقابل حمله ناشی از استرس اکسیداتیو حفاظت نماید.{25}
جدول زیر برخی آنتی اکسیدان هاي گیاهی را خلاصه می کند.{23}


به طور کلی آنتی اکسیدان هاي طبیعی را می توان در گروه هاي عمده زیر طبقه بندي نمود:

-1 توکوفرول ها و توکوتري انول ها توکوفرول ها و توکوتري انول ها ترکیبات منوفنول طبیعی با فعالیت هاي آتی اکسیدانی متغیري می باشند و هر دو مرکب ازایزومرهاي γ ،δ ،β ،α هستند که تفاوت این ها در تعداد گروه هاي متیل حاضر در حلقه آروماتیک است. توکوفرول ها در روغن هاي گیاهی تصفیه شده در سطوح ما بین60 تا 110 میلی گرم در صد گرم وجود دارند.{19} توکوتري انول ها در مفادیرخیلی کمی در بیشتر روغن هاي گیاهی به جزء پالم حضور دارند آنها در سبوس و جوانه غلات و بعضی دانه ها یافت شده اند.{6}

فعالیت آنتی اکسیدانی توکوفرول ها 250 مرتبه بیشتر از BHT است که عمدتاً به دلیل بخش دهنده هیدروژن حلقه هیدروسیکلیک و نیمه کرومان که مسئول انحلال در چربی است می باشد.{4} در سراسر جهان، منبع اصلی توکوفرول هاي طبیعی در صنعت تصفیه روغن، سویا است. توکوفرول ها یک منبع آنتی اکسیدانی طبیعی مناسبی براي غذاهاي با برچسب all-natural فراهم می کنند و درغذاها مطابق قوانین GMP1 مجاز شمرده شده اند. توکوفرول ها با دادن یک اتم هیدروژن از گروه هیدروکسیل حلقه به یک رادیکال آزاد به عنوان آنتی اکسیدان عمل می کنند. توکوفرول هاي طبیعی تا %0/03 در چربی هاي حیوانی قابل استفاده اند و در روغن هاي گیاهی به دلیل بالا بودن مقدار ویتامین E ، افزودن توکوفرول ها می تواند منجر به فعالیت پراکسیدانی شود. فعالیت ایزومر هاي توکوفرول با دما و غلظت تغییر می کند و در دماهاي پایین و ملایم، فعالیت آنتی اکسیدانی به صورت α f β f γ f δ است در
حالی که عکس این حالت در دماهاي بالا اتفاق می افتد. ماریانوا و یانشیلوا گزارش کردند که در دماهاي بالاتر تاثیر پروکسیدانی توکوفرول ها در غلظت هاي بالاتر کاهش یافته بود که به دلیل قابلیت حل شدن اکسیژن در روغن ها می باشد.{21} توکوفرول ها در
چربی هاي حیوانی نسبت به روغن هاي گیاهی بیشتر مؤثرند و می توانند به وسیله این آنتی اکسیدان ها بهتر محافظت وند.{26} -2 اسید اسکوربیک و نمک هاي اسکوربات اسید اسکوربیک به عنوان یک آنتی اکسیدان به دلیل GRAS بودن واستفاده نامحدود آن قابل توجه است. در بافت هاي زنده اسید اسکوربیک از طریق دادن اتم هاي هیدروژن به عنوان آنتی اکسیدان هاي اولیه عمل می کند و قادر است که رادیکال ها را به طور مستقیم جذب نموده و هیدروپرکسیدها را به محصولات مقاوم تبدیل نماید. اسید اسکوربیک یک آنتی اکسیدان مهم در بافت هاي گیاهی است و براي جلوگیري از آسیب سلولی اکسیداتیو به وسیله پرکسید هیدروژن ضروري است.{7} در غذاها اسید اسکوربیک به عنوان یک آنتی اکسیدان ثانویه با عملکرد چندگانه بوده و با جذب اکسیژن، پتانسیل اکسیداسیون احیاء سیستم هاي غذایی را تا محدوده احیاء بالا می برد. همچنین می تواند به عنوان یک سینرژیست با دادن اتم هاي هیدروژن به آنتی اکسیدان هاي اولیه همچون توکوفرول استفاده شود. اسید اسکوربیک و نمک هاي آ ن( سدیم اسکوربات و کلسیم اسکوربات) محلول در آب هستند و از این رو قابل استفاده به عنوان آنتی اکسیدان براي روغن ها و چربی ها نیستند و به طور وسیعی از آنها براي پایدار کردن نوشیدنی ها استفاده می شود.{5}

-3 کاروتنوئیدها کاروتنوئیدها پیگمان هاي زرد، نارنجی و قرمز محلول در چربی هستند که در گیاهان سبز ، میوه جات و سبزیجات وجود دارند. کاروتنوئیدها می توانند به عنوان آنتی اکسیدان هاي اولیه با به دام انداختن رادیکال هاي آزاد و یا به عنوان آنتی اکسیدان هاي ثانویه با فرونشاندن اکسیژن یگانه عمل کنند. کاروتنوئید ها در غذا ها معمولا آنتی اکسیدان هاي ثانویه هستند و در غیاب اکسیژن یگانه( در فشار اکسیژن کم)، با به دام انداختن رادیکال هاي آزاد از اکسیداسیون جلوگیري می کنند و به عنوان آنتی اکسیدان هاي شکننده زنجیر عمل می کنند. کاروتنوئیدها خاموش کننده هاي خیلی موثري هستند و یک مولکول کاروتنوئید قادر است که با تعدادي اکسیژن یگانه واکنش دهد. کاروتنوئیدها داراي 9 یا بیشتر باندهاي دوگانه مزدوج بوده و آنتی اکسیدان هاي مؤثري به شمار می آیند. گزانتوفیل ها به دلیل افزودن گروه هاي عملگر به ساختار هیدروکربنی، جاذب مناسبی براي اکسیژن یگانه نیستند. درباره فعالیت آنتی اکسیدانی کاروتنوئیدها تحقیقات زیادي صورت گرفته است. گزارش شده که لوتئین، لیکوپن، بتا کاروتن از فتواکسیداسیون روغن هاي تصفیه شده جلوگیري می کنند.{16} رنگ آناتو محتوي کاروتنوئید بیکسین است که داراي فعالیت آنتی اکسیدانی می باشد.{10} ترکیب کاروتنوئیدها و توکوفرول ها با همدیگر به طور سینرژیستی عمل می کنند. بتاکاروتن به دلیل اینکه به آسانی در بیشتر حلال ها حل نمی شود و واکنش پذیري بالایی دارد، کمتر به عنوان آنتی اکسیدان به کار برده می شود. پایداري کاروتنوئیدها با اکسیژن، گرما، PH، نور و حضور فلزات تحت تاثیر قرار می گیرد. با بهبود پایداري کاروتنوئیدها می توان از آنها به طور وسیعی به عنوان آنتی اکسیدان استفاده نمود.
-4 فلاونوئیدها واسیدهاي فنولیک
فلاونوئیدها به عنوان متابولیت هاي ثانویه گیاهی به شمار می روند و مرکب از آنتوسیانین ها، کاتکین ها، فلاوون ها، فلاونول ها، ایزوفلاوون ها و پروآنتوسیانیدین ها هستند. تعدادي از فلاونوئیدها به دلیل توانایی شان در احاطه کردن فلزات داراي فعالیت آنتی

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید