آنتی اکسیدان ها

مقدمه
یکی از مؤثرترین روش های آهسته کردن اکسایش لیپدها و افزایش عمر نگه داری غذاهای لیپیدی و جلوگیری از کاهش کیفیت حسی و تغذیه ای آنها استفاده از آنتی اکسیدان هاست.

در حال حاضر، آنتی اکسیدان های سنتزی هیدروکسی آنیزول بوتیله (BHA) ، هیدروکسی تولوئن بوتیله (BHT) ، پروپیل گالات (PG) و ترسیو بوتیل هیدروکینون (TBHQ) دارای بیشترین کاربرد می باشند، اما مصرف آنها به دلیل خاصیت سرطان زایی و تمایل روزافزون مردم در جهت پرهیز از مصرف یا به حداقل رساندن کاربرد افزودنی های سنتزی در مواد غذایی رو به کاهش گذارده است. از این رو ، آنتی اکسیدان های طبیعی مانند توکوفرول ها و مشتقات اسید آسکوربیک تحت عنوان آنتی اکسیدان های طبیعی ایمن به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند. هم چنین ، شواهدی در دست است که رژیم های غنی از آنتی اکسیدان های گیاهی ، سلامت انسان را از دیدگاه سرطان زایی و بیماری های کرونری قلب کمتر به خطر می اندازند.

تعریف آنتی اکسیدان ها
در یک سیستم بیولوژیکی، آنتی اکسیدان به عنوان ماده ای که وقتی در غلظت کم در ماده قابل اکسایش وجود داشته باشد، اکسیداسیون آن را به طور قابل توجهی به تاخیر می اندازد یا از آن ممانعت می کند تعریف می شود.

انواع آنتی اکسیدان ها

 آنتی اکسیدانها ممکن است به صورت طبیعی در غذا وجود داشته باشند و یا به صورت سنتزی به محصولات یا به مواد در حال فرآیند اضافه شوند. در طی قرن های زیادی، از مواد دارای فعالیت آنتی اکسیدانی به منظور افزایش کیفیت غذا از طریق به تأخیر انداختن اکسایش لیپیدها استفاده می شده است. هرچند استفاده از این مواد آگاهانه نبوده است.

- تاریخچه آنتی اکسیدان ها

 اولین ثبت علمی مشاهده بازدارنده های اکسیداسیون توسط برسولت در سال 1792 انجام شد. در سال 1843 ، دشامپس استفاده از آنتی اکسیدان ها برای به تأخیر انداختن اکسیداسیون لیپیدها را گزارش داد. رایت در سال 1895 گزارش داد که پوست درخت نارون در نگهداری چربی کره و لارد مؤثر است. شورول نشان داد که چوب بلوط ، صنوبر و کاج (به ترتیب کم شدن اثر) خشک شدن فیلم های روغنی را به تأخیر می اندازد. مورئو و دوفرایز برای اولین بار امکان استفاده از مواد شیمیایی سنتزی خصوصاً ترکیبات فنولی را برای به تأخیر انداختن اکسیداسیون لیپیدهای غذایی گزارش دادند و کار آنها اطلاعات اولیه برای تئوریزه کردن اکسیداسیون لیپیدها و نقش آنتی اکسیدانها را فراهم کرد. از اواخر 1960 ، با توسعه ابزارهای آنالیتیکی درک اکسیداسیون لیپیدهای غیر اشباع و مکانیسم های آنتی اکسیدانی افزایش یافته است. و در طی دهه ها ی اخیر تحقیق روی آنتی اکسیدانها اهمیت زیادی پیدا کرده است و در سراسر جهان مطالعه آنتی اکسیدانهای طبیعی در غذاها و فواید سلامتی بالقوه آنها مورد توجه زیادی قرار گرفته است.

- طبقه بندی
فردی به نام اینگولد تمام آنتی اکسیدان ها را مبنی بر نوع میکانیسم بازدارندگی به دو گروه تقسیم بندی کرد:

آنتی اکسیدان های اولیه یا زنجیر شکن  (Chain breaking or Primary antioxidants)

آنتی اکسیدان های  ثانویه یا ممانعتی     (Secondary or Preventive antioxidants)

آنتی اکسیدان های اولیه با رادیکال های لیپیدی وارد واکنش شده، آنها را به محصولات پایدار تبدیل می نمایند، حال آنکه انواع ثانویه برحسب میکانیسم های متعددی، شروع واکنش های زنجیره وار رادیکالی را به تأخیر می اندازند.

-دهندگان هیدروژن (Hydrogen donors)  
رادیکال های عمده لیپیدی در فشار های متعارف اکسیژن عبارت از ROO* است که به آسانی در حضور دهندگان هیدروژن اعم از ترکیبات لیپیدی و آنتی اکسیدان هایی از این دست به هیدرو پراکسیدها احیا می گردد. مولکول هایی قادرند به عنوان آنتی اکسیدان اولیه عمل نمایند که اولا رادیکال های آنتی اکسیدانی A* پایدار و نسبتا غیر غعال تولید کنند و ثانیا توان رقابت با سوبسترای لیپیدی که غلظت های بسیار بالاتری دارند را در دادن هیدروژن به رادیکال های پراکسیل داشته باشند.

- گیرنده های رادیکالی (Radical Trapping)
این گروه با به تله انداختن رادیکال های آلکوکسیل، مانع از تجزیه RO* می شوند.بتا کاروتن و نیز سایر کاروتنوئیدها در فشارهای پائین اکسیژن تحت شرایطی که اکسیژن یگانه یافت نمی شود، قدرت آنتی اکسیدانی مؤثری از خود بروز می دهند، زیرا بسرعت با رادیکال های ROO* واکنش می دهند و بر اثر رزونانس، رادیکال های کربنی پایدار پدید می آورند. بتا کاروتن در فشار های بالاتر اکسیژن خاصیت آنتی اکسیدانی خود را از دست می دهد و خاصیت پرواکسیدانی پیدا می کند.

- آنتی اکسیدان های ثانویه یا ممانعتی
ترکیباتی هستند که سرعت خود اکسایش لیپیدی را طی فرآیندهای تخریب زنجیره خوداکسایشی کاهش می دهند. اینها ممکن است با میکانیسم های متفاوتی از جمله اتصال به یون های فلزی، به تله انداختن اکسیژن، تخریب هیدروپراکسیدها به گونه های غیر رادیکالی، جذب تابش UV یا غیر فعال کردن اکسیژن یگانه عمل نمایند.

- گیرندگان فلزی (Sequestering agents, Metal in activators)
ترکیبات لیپیدی در کل حاوی مقادیر جزئی یون های فلزی هستند. آنزیم های فلزدار یا محصولات تجزیه ای آنها، تجهیزات تصفیه روغن، ظروف فلزی یا فرآیندهایی چون هیدروژنه کردن، منشأ آنها محسوب می شود. فلزات طی واکنش هایی سبب آزادی رادیکال از اسیدهای چرب یا هیدروپراکسیدها می شوند و این خود به اکسایش لیپیدی از طریق دیگری منجر می گردد.
مؤثر ترین گیرندگان فلزی آنهایی هستند که دارای زوج الکترون های غیر اشتراکی و نیز اوربیتال هایی هستند که نحوه استقرارشان در فضا به آنها اجازه می دهد الکترون های خود را به طرز مؤثری در اوربیتال های خالی یون های فلزی قرار دهند. اسیدهای آمینه، پپتیدها، پروتئین ها، اسیدهای پلی کربوکسیلی (اسید لاکتیک ، تارتاریک و سیتریک) و مشتقات اسید فسفریک از جمله کمپلکس دهندگان طبیعی به شمار می آیند.

- فرونشاندگان اکسیژن یگانه (Singlet oxygen quenchers)

در محلول ها که مولکول ها به یکدیگر نزدیک ترند، برخورد میان این ترکیبات و اکسیژن یگانه زیاد اتفاق می افتد و این منجر واکنش یا انتقال به ترکیب فرونشاننده می شود؛ این انرژی سپس به صورت گرما به محیط پس داده خواهد شد. کاروتنوئیدها به خصوص بتا کاروتن، ویتامین E دارای خاصیت فرونشانندگی هستند.

3- تجزیه کنندگان هیدروپراکسیدی Hydro peroxide destroyers
عوامل احیا کننده سبب تجزیه هیدروپراکسیدها می شوند، که از آن میان می توان آلفا توکوفرول و آنالوگ کربوکسیلیک اسید محلول در آب به نام تورولوکس و دیگر ترکیبات فنلی که تجزیه کنندگان ضعیف ترکیبات هیدروپراکسیدی می باشند را نام برد. هم چنین برخی از اسیدهای آمینه نظیر متیونین، تیروزین، هیستیدین و لیزین نیز میتوانند با هیدروپراکسیدها و دیگر محصولات اکسایش لیپیدی واکنش میدهند.
 

- گیرندگان اکسیژن و عوامل احیا کننده (Oxygen scavengers and reducing agents)
که از میان می توان به اسید آسکوربیک اشاره کرد که به عنوان گیرنده اکسیژن به اسید دهیدرو آسکوربیک اکسید می شود.

- طبقه بندی آنتی اکسیدان ها
آنتی اکسیدانها در مجموع به دو دسته سنتزی (مولکول هایی که به صورت شیمیایی تولید شده اند) و طبیعی (استخراج از منابع طبیعی) طبقه بندی می شوند و به طور گسترده ای در صنایع غذایی، دارویی و بهداشتی مورد استفاده قرار می گیرند. ترکیباتی چون آلفا- توکوفرول و اسید آسکوربیک به صورت سنتزی نیز وجود دارند ولی در گروه آنتی اکسیدانهای طبیعی قرار داده می شوند.

- آنتی اکسیدانهای طبیعی
مواد گیاهی (پوسته ، برگ ها ، دانه و غیره) و عصاره آنها برای جلوگیری از بروز پدیده تندی در مواد غذایی.طی دو دهه اخیر، انجام تحقیقات زیادی در خصوص شناسایی و تخلیص ترکیبات آنتی اکسیدانی در منابع مختلف طبیعی و همچنین آزمایشگاه صنایع غذایی صورت گرفته است که هدف اصلی از انجام این تحقیقات، کاهش استفاده از ترکیبات سنتزی به عنوان افزودنی های غذایی به دلیل آثار مضر آنها بر سلامتی انسان بوده است. از این رو آنتی اکسیدان های طبیعی به طرز فزاینده ای مورد توجه قرار گرفته اند .

- انواع آنتی اکسیدان های طبیعی
- توکوفرولها و توکوتری انولها
- فسفولیپیدها
- کاروتنوئیدها
- سزامولین، سزامول و ایزومرهای سزامینول
- اوریزانول ها
- اسید اسکوربیک ، و نمک ها و استرهای آن
- استرول ها
- سایر ترکیبات آنتی اکسیدانی فنلی گیاهی

- آنتی اکسیدان های سنتزی
آنتی اکسیدان های سنتزی محصول دست بشرند و اغلب مشتقات فنلی هستند. ترکیبات سنتزی متعددی با فعالیت آنتی اکسیدانی وجود دارند ولی به دلیل قوانین سختگیرانه ایمنی کاربرد صرفاً تعداد اندکی از آنها در مواد غذایی مجاز اعلام شده است. این مشتقات فنلی معمولاً بیش از یک گروه هیدروکسیل یا متوکسی دارند.

-بررسی فعالیت آنتی اکسیدان ها
آنتی اکسیدان‌ها تحت شرایط مختلف با مکانیسمها و قدرتهای متفاوتی از اکسایش لیپیدی ممانعت به عمل می آورند. از این رو ارزیابی صحیح قدرت آن ها مستلزم اجرای آزمونهای مختلفی در این زمینه است. برای این منظور، آنتی اکسیدان مورد نظر به سیستم های لیپیدی مدل یا واقعی اضافه می شود و اثر آن بر میزان اکسایش پذیری سیستم یاد شده تحت شرایط واقعی یا تسریع شده مورد اندازه گیری و محاسبه قرار می گیرد.
 

پارامترهای مؤثر در ارزیابی آنتی اکسیدانها

- سوبسترا: سوبسترا باید مربوط به غذا باشد. تری گلیسرول و فسفولیپیدها
- آزمایش تحت شرایط گوناگون: آزمایش باید در درجه حرارت های گوناگون، با کاتالیست فلزی با سطح در معرض اکسیداسیون گوناگون انجام شود.
- آنالیز: اندازه گیری مقادیر نسبتاً کم اکسیداسیون(کمتر از 1 درصد) و شامل اندازه گیری محصولات اولیه یا شروع اکسیداسیون لیپید (هیدروپراکسیدها، دی ان های کنژوگه ) و همچنین محصولات تجزیه ثانویه اکسیداسیون لیپیدها (کربونیل ها ، مواد فرار، دی آلدهیدها) است.
- غلظت: مقایسه آنتی اکسیدان ها باید در غلظت مولی یکسان انجام شود و یک ترکیب به عنوان رفرنس استفاده شود.
- محاسبات: استفاده از مرحله القایی، درصد بازداری، سرعت تشکیل یا تجزیه هیدروپراکسید، میزان IC50

روش های اندازه گیری فعالیت آنتی اکسیدانها

- فساد سوبسترا، بررسی ترکیب یا میزان مصرف اکسیژن
- ایجاد محصولات اکسیداسیون حاصل از اکسایش سوبسترا
- ایجاد یا از بین رفتن رادیکال های آزاد

*روشهای اندازه گیری پایداری اکسایشی

-آزمون شال
این آزمون به آزمون آون نیز شهرت دارد. نمونه در 50 تا 60 درجه سانتیگراد تا لحظه رسیدن به نقطه پایانی بر مبنای آزمونهای کربونیل یا پراکسید قرار می گیرد. در این آزمون از دماهای نه چندان زیادی استفاده می شود که کمترین مشکل را دارا هستند. نتایج این آزمون حائز بهترین همبستگی با عمر نگهداری محصول است زیرا نقطه پایانی آزمون اندکی پایین¬تر از اکسایش نهایی محصول می باشد. مهمترین عیب این روش زمانبر بودن آن است.

-روش اکسیژن فعال و آزمون رنسیمت
در این روش ها برای ایجاد اکسایش در نمونه، روغن به طور همزمان در معرض دماهای بالا و جریانی از هوا قرار می گیرد (روش اکسیژن فعال، 98 تا 100 درجه سانتیگراد؛ رنسیمت، معمولاً 100 تا 130 درجه سانتیگراد). پیشرفت اکسایش در این آزمون ها با اندازه گیری میزان پراکسید در روش اکسیژن فعال و تغییرات هدایت الکتریکی ناشی از تشکیل اسیدهای فرار طی اکسایش حرارتی در آزمون رنسیمت دنبال می شود.

-اندازه گیری قدرت مهار کنندگی رادیکال آزاد
در این روش ها میزان غیر فعال شدن رادیکالهای آزاد بر اثر حضور ترکیبات آنتی اکسیدانی اندازه‌گیری می‌شود.
چنانچه یافتن منابع جدید آنتی اکسیدان های طبیعی از میان تعداد زیاد فراورده های گیاهی مورد نظر باشد، احتمال وجود آنها را روش های یاد شده با صرف وقت و هزینه کمتر میسر می سازند. برای اندازه گیری قدرت مهارکنندگی رادیکال آزاد آنتی اکسیدانها از رادیکالهای آزاد مختلفی مثل رادیکالهای DPPH ، پراکسی، هیدروکسیل و سوپراکسی استفاده می‌شود. در بخش اخبار صنایع مواد غذایی می توانید جدید ترین اخبارها را دنبال کنید.

-اندازه گیری قدرت احیاء کنندگی آهن
آنتی اکسیدان‌هایی با قدرت احیاکنندگی آهن بالاتر، توانایی بیشتری در پایان دادن به واکنشهای مخرب زنجیره ای رادیکالی برخوردارند. برای ارزیابی قدرت احیاکنندگی آنتی اکسیدانها از روشهای FRAP و تیوسانات استفاده می‌شود.