Розробка комплексного антиоксиданту для стабілізації емульсійних систем в присутності ініціатору окиснення

Abstract

Об’єктом дослідження є процес окиснення ліпідної фази в харчових емульсійних системах типу «олія-вода» та механізми його інгібування в умовах металевого каталізу. Проблема полягала в необхідності створення ефективного антиоксидантного засобу, здатного гальмувати окиснення, ініційоване іонами металів. Встановлено, що інтенсивність окиснення емульсії має нелінійну залежність від концентрації іонів Fe2+ з ефектом насичення. Гранична швидкість окиснення (3,21 ммоль ½O₂/кг•доба) досягається при концентрації 2,0 ppm. Підтверджено синергетичну ефективність комплексного антиоксиданту на основі аскорбінової кислоти та цитрату натрію. Запропонований склад із співвідношенням вказаних компонентів 1:3 відповідно загальною концентрацією 0,05% мас. забезпечує майже 3-разове подовження індукційного періоду окиснення ліпідної фази (до 9,2 год порівняно з 3,1 год у контрольному зразку) та 4-разове зниження швидкості окиснення (до 0,85 ммоль ½O₂/кг•доба). Отримані результати пояснюються створенням двохрівневого захисту: цитрат натрію блокує ініціювання ланцюга через хелатування іонів Fe2+, а аскорбінова кислота обриває утворені радикали. Ключовою відмінністю дослідження є кількісне обґрунтування співвідношення компонентів у комплексному антиоксиданті, що забезпечує синергетичний ефект для умов металоіндукованого окиснення емульсій. Встановлено, що переважання хелатуючого агента (цитрату натрію) у системі є вирішальним фактором ефективності, що відрізняє запропонований підхід від традиційних рішень The object of the study is the process of oxidation of the lipid phase in food emulsion systems of the «oil–water» type and the mechanisms of its inhibition under conditions of metal catalysis. The problem was the need to create an effective antioxidant agent capable of inhibiting oxidation initiated by metal ions. It was established that the intensity of emulsion oxidation has a nonlinear dependence on the concentration of Fe2+ ions with a saturation effect. The limiting oxidation rate (3.21 mmol 1/2O2 /kg⋅day) is achieved at a concentration of 2.0 ppm. The synergistic effectiveness of a complex antioxidant based on ascorbic acid and sodium citrate has been confirmed. The proposed composition with a ratio of the specified components of 1:3, respectively, with a total concentration of 0.05 wt.% provides an almost 3-fold extension of the induction period of lipid phase oxidation (up to 9.2 h compared to 3.1 h in the control sample) and a 4-fold decrease in the oxidation rate (up to 0.85 mmol 1/2O2 /kg⋅day). The results obtained are explained by the creation of two-level protection: sodium citrate blocks chain initiation through chelation of Fe2+ ions, and ascorbic acid breaks off the formed radicals. The key difference of the study is the quantitative justification of the ratio of components in the complex antioxidant, which provides a synergistic effect for the conditions of metal-induced oxidation of emulsions. It was found that the predominance of the chelating agent (sodium citrate) in the system is a decisive factor in efficiency, which distinguishes the proposed approach from traditional solutions. The results obtained open up prospects for the industrial application of the developed composition as an effective means for stabilizing emulsion products, especially prone to oxidation due to contamination of raw materials with metal ions