氧化原理和抗氧化劑

「本文來源:中國醫藥報」

□呂鳳

油脂中的不飽和酸酯因空氣氧化而分解成低分子羰基化合物(醛、酮、酸等),具有特殊氣味。油脂的氧化酸敗是在光或金屬等催化下開始的,具有連續性的特點,稱為自動氧化。

油脂的氧化酸敗過程,一般認為是按遊離基(自由基)鏈式反應進行的,其反應過程包括鏈的引發、鏈的傳遞與增長和鏈的終止三個階段。

抗氧化劑可作為氫供體,用來清除鏈引發階段產生的遊離自由基,從而抑制或減輕油脂的氧化(如下圖所示)。

一般來說,有效的抗氧劑應該具有以下結構特徵:

●分子內具有活潑氫原子,而且比被氧化的活潑氫原子更容易脫出,胺類、酚類、氫醌類分子都含有這樣的氫原子;

●在氨基、羥基所連的苯環上的鄰、對位引進一個給電子基團,如烷基、烷氧基等,則可使胺類、酚類等抗氧劑N-H、O-H鍵的極性減弱,容易釋放出氫原子,而提高鏈終止反應的能力;

●抗氧自由基的活性要低,以減少對鏈引發的可能性,但又要有可能參加鏈終止反應;

●隨著抗氧劑分子中共軛體系的增大,使抗氧劑的效果提高,因為共軛體系增大,自由基的電子的離域程度就越大,這種自由基就越穩定,而不致成為引發性自由基;

●抗氧劑本身應難以被氧化,否則它自身受氧化作用而被破壞,起不到應用的抗氧作用;

●抗氧劑應無色、無臭、無味,不會影響化妝品的質量。

抗氧化劑按化學結構大體上可分為以下五類:

酚類 2,6-二叔丁基對甲酚、沒食子酸丙酯、去甲二氫愈創木脂酸等、生育酚(維生素E)及其衍生物;

酮類 叔丁基氫醌等;

胺類 乙醇胺、異羥酸、穀氨酸、酪蛋白及麻仁蛋白,卵磷脂、腦磷脂等;

有機酸、醇及酯 草酸、檸檬酸、酒石酸、丙酸、丙二酸、硫代丙酸、維生素C及其衍生物、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、甘露醇、山梨醇、硫代二丙酸雙月桂醇酯、硫代二丙酸雙硬脂酸酯等;

無機酸及其鹽類 磷酸及其鹽類、亞磷酸及其鹽類。

上述五類化合物中,前三類抗氧化劑起主抗氧化作用,後兩類則起輔助抗氧化作用。後兩類單獨使用抗氧化效果不明顯,但與前三類配合使用,可提高抗氧化效果。

不同類別抗氧化劑發揮抗氧化作用的機制是不一樣的,所以之間的協同以及拮抗相互作用也是不同的,其中協同作用最受關注,概括起來主要包括以下五種:

修復再生抗氧化劑之間存在明顯的互補作用,透過電子轉移等方式提供和維持還原劑水平;

偶聯氧化一方面降低直接反應的兩種抗氧化物間的電位落差,使反應易於進行;另一方面偶聯的抗氧化油水分配係數互為補充,在某一體系中合理分佈,充分發揮每一種抗氧化劑的抗氧化功能;

吸收氧氣 在反應體系中,某種抗氧化劑可以直接與氧氣反應,降低氧濃度,從而降低其他抗氧化劑與氧反應生成的過氧化自由基;

改變酶的活性 透過改變氧化酶或促氧化酶的活性起到協同作用;

絡合金屬離子 抗氧化劑中的某種與氧化體系中的金屬離子形成螯合物,降低金屬離子對體系氧化的催化作用,從而達到抗氧化的目的。