المواد المضافة (مضادات الاكسدة )


(جمال الدين عبد العظيم) #1

مضادات الأكسدة

[COLOR=“Blue”][SIZE=“4”]I. مقدمة:
 تعتبر الليبيدات من أقل مكونات الغذاء ثباتية, فهي قابلة للأكسدة بشكل كبير وذلك حسب درجة عدم الإشباع.
 نتيجة للأكسدة يتزنخ الغذاء ويصبح غير مقبول من قبل المستهلك.
 تعتبر المركبات المسببة للنكهة الغير مقبولة ضارة بالصحة.
 تستخدم مضادات الأكسدة لزيادة زمن صلاحية المنتجات الغذائية ولمنع حدوث التزنخ.
 مضادات الأكسدة إما أن تكون موجودة بكل طبيعي في الغذاء أو أن تضاف أثناء عملية التصنيع.

II. أكسدة الليبيدات:
 أكسدة الجذور الحرة:
 تبدأ عملية الأكسدة هذه تحت تأثير العديد من العوامل نذكر منها: الضوء, الحرارة, المعادن, البروتينات المعدنية, الصبغات, ملوثات الهواء بالإضافة إلى الأحياء الدقيقة.
 نتيجة أكسدة الدهون تتشكل الجذور الحرة والتي بدورها تحفز استمرارعملية الأكسدة
 الركائز الأساسية لتفاعل الأكسدة هي الحموض الدسمة المتعددة عدم الإشباع والأوكسجين.
 تتم الأكسدة بواسطة الجذور الحرة عبر ثلاث مراحل:

  1. البداية: وفيها تتشكل الجذور الحرة من الحموض الدسمة الغير مشبعة بتأثير الضوء أو الحرارة أو الجذور الحرة الأخرى أو المحفزات الأخرى مثل المعادن.
  2. الانتشار: وفيها يتفاعل الأكسجين مع الجذور الحرة المتشكلة في المرحلة السابقة ويشكل جذور البيروكسي LOȮ والتي بدورها تأخذ ذرة هيدروجين من جزيئة لبيد أخرى لتشكل هيدروبيروكسيد LOOH وجذور لبيدية أخرى.
  3. النهاية: تتفاعل الجذور الحرة مع بعضها وتشكل مركبات غير فعالة

 إن جزيئات LOOH غير ثابتة عادة وتتفكك لتشكل مجموعة كبيرة من المواد الطيارة وغير الطيارة وهذه المركبات غير ثابتة و تتفكك لتشكل مجموعة من المركبات المؤكسدة المسؤولة عن النكهة غير المقبولة أو ما يعرف بالتزنخ.

-تعتمد قابلية الحموض الدسمة الحرة للأكسدة على قدرتها على منح ذرة الهيدروجين
-الحموض الدسمة الغير مشبعة والحاوية على أكثر من رابطة مضاعفة تكون أكثر قابلية للأكسدة من غيرها, فمثلا معدل الأكسدة النسبي لحموض الأوليئيك واللينولييك واللينوليئيك هي 25:12:1 (بالاعتماد على البيروكسيدات الناتجة)

 الأكسدة الضوئية:
 تعتبر الأكسدة الضوئية أكثر ضررا على الزيوت النباتية من أكسدة الجذور الحرة, حيث أن معظم الزيوت النباتية تحوي على مركبات حساسة للضوء, مثل الصبغات الطبيعية (الكلوروفيل), الهيم والمركبات المتعلقة به, أزرق الميتيلن, إيرتروسين,الهدروكربونات العطرية المتعددة الحلقات.
 وهذه المركبات قادرة على نقل الطاقة من الضوء للجزيئات الكيميائية.

 والتفاعلات الحاصلة خلال الأكسدة الضوئية موضحة بالشكل التالي :

 تنتقل الطاقة من الضوء للمادة الحساسة فتتهيج وتتفاعل مع اللبيد ويتشكل جذر حر وبالتالي تحدث الأكسدة التلقائية.
 أما التشكل المباشر لجذور الليبيدات فهو أمر قليل الحدوث بسبب متطلبات الطاقة العالية.
 تفاعل المادة الحساسة المهيجة مع الأكسجين في حالته الطبيعية يشكل الأكسجين المهيج ذو المستوى الأقل من الطاقة (الأحادي).
 الأكسجين الأحادي يتفاعل مع حمض اللينولييك بسرعة أكبر بمقدار 1500 مرة مقارنة مع الأكسجين الأساسي.
 وهذه العناصر الفعالة جدا تعتبر بادئات الأكسدة الذاتية للحموض الدسمة بالجذور الحرة.
 لذا يتم تثبيط أكسدة الحموض الدسمة غير المشبعة بالأكسجين الأحادي عن طريق استخدام مركبات تتفاعل بشكل أسرع مع البادئات (مخمدات الأكسجين), ومن أهم هذه المركبات التوكوفيرول وβ-كاروتين .
III. مضادات الأكسدة :
 هي عبارة عن مجموعة من المركبات والتي تضاف بكميات قليلة للغذاء لحفظه من التزنخ و فساد اللون نتيجة لعملية الأكسدة.

 تقوم مضادات الأكسدة بحماية الغذاء عن طريق أحد الآليات التالية:

  1. تخلب شوارد المعادن التي تعتبر محفزة لعملية الأكسدة ولتفكك البيروكسيدات.
  2. تخمد الجذور الحرة عن طريق منح ذرة هيدروجين للجذر الحر وتحوله لمركبات أكثر ثباتية.
  3. تكسر سلسلة تفاعلات الأكسدة .
     LOO* + AH → LOOH + A*
     LO* + AH → LOH + A*
  4. تخلب الأكسجين الأحادي.
  5. تخرب البيروكسيدات لمنع تشكل الجذور الحرة.
  6. إزالة أشكال الأكسجين الفعالة وبالتالي تمنع الأكسدة الذاتية.
  7. التعاون بين عدد من الأليات السابقة.

 مضادات الأكسدة الحيوية:
 وهي موجودة في الجسم بشكل طبيعي وتقوم بحماية الخلايا من الأكسدة المفرطة, ومن التخرب الناتج عن الجذور الحرة.وهي تتضمن الإنزيمات المعدنية القادرة على منع تشكيل الجذور الحرة مثل سوبرأكسيدازديموستاز الذي يحتوي على Mn أو Cu\Zn أو الكاتلاز الحاوي على Fe و غلوتاتيون بيروكسيداز الحاوي على Se ,وكما هو معروف فإن الكاتلاز يقوم بتفكيك الماء الأكسجيني الذي يعتبر سام للخلية إذا تراكم فيها.
 كذلك هناك مواد أساسية توقف مرحلة الإنتشار بتثبيطها للجذور الحرة هي:
§ التوكوفيرولات وهي مضادات أكسدة منحلة في الدهون.
§ فيتامينC وهو مضاد أكسدة منحل في الماء. وهو يقوم بتثبيط الجذور الحرة والأكسجين الأحادي, وهذا بدوره يساعد على إعادة توليد التوكوفيرول.

  • إعادة توليد التوكوفيرول هامة خلال سير العمليات الإستقلابية وتتم بثلاث طرق:
  1. عن طريق دورة الإسكوربات.
  2. أبوكوينون(قرين أنزيمي يعمل على نقل الإلكترونات في الميتوكوندريا) و أوبوكوينول
  3. عن طريق تحويل جذور الأكسجين للحالة الأساسية. كما هو موضح بالشكل التالي:
    إعادة توليد التوكوفيرول

 مضادات الأكسدة الغذائية:
 أهم الشروط العامة التي يجب أن تتوفر في مضادات الأكسدة :

  1. أن تكون في مستوى جودة و نقاء مناسب و خاص بالاستعمال الغذائي
  2. لا تتفاعل مع مكونات المادة الغذائية أو عبواتها .
  3. لا تؤثر على الخصائص الحسية أو الفيزيائية للمادة الغذائية.
  4. أن تكون قابلة للانحلال أو الانتشار في المنتج الغذائي بدون استعمال أي عامل مساعد .
  5. يجب أن تُرفق بالمادة المضادة للأكسدة المستوردة شهادة صحية مصدقة أصولاً من بلد المنشأ تثبت أن المادة من درجة النقاء الخاص بالاستعمال الغذائي بالإضافة إلى تقرير مخبري رسمي مُعتمد يثبت مطابقة المادة للمتطلبات المنصوص عليها في المواصفات العالمية
  6. أن تستخدم بأقل تركيز ممكن يحقق الهدف المطلوب .
  7. لا يسمح باستخدام مضادات الأكسدة في أغذية الأطفال و الرضع .
  8. أن تكون غير سامة.

 تقسم مضادات الأكسدة المستخدمة في الغذاء إلى:
i. مضادات الأكسدة الأولية: تقوم بمنح ذرة هيدروجين للجذور اللبيدية الحرة وتتشكل مركبات ثابتة وبالتالي تنكسر سلسلة تفاعلات الأكسدة.
ii. مضادات الأكسدة الثانوية: تقوم بتفكيك البيروكسيدات الناتجة عن اللبيدات لمنتجات نهائية أكثر ثباتية.
iii. مضادات الأكسدة التعاونية: تعمل بمجموعة من الآليات, مثل نزع الأكسجين وتمخلب المعادن, كذلك إعادة توليد مضادات الأكسدة عن طريق منح ذرة هيدروجين لجذور الفينوكسيل.

والمخطط التالي يوضح أنواع مضادات الأكسدة المركبات الموجودة في كل مجموعة:

 مضادات الأكسدة التركيبية:
 بوتيل هيدروكسي التولوين BHT وثنائي بوتيل هيدروكسي أنيسولBHA
• كلاهما عبارة عن مركبات فينولية أحادية الهيدروكسيل. BHT فعال بشكل خاص في حماية الدسم الحيوانية من الأكسدة ,في حين BHA فعال أكثر في حماية لون ونكهة الزيوت النباتية, كذلك فعال في حماية الحموض الدسمة القصيرة السلسلة مثل تلك الموجودة في الحبوب والبسكويت.
• BHA له القدرة على التطاير وبالتالي يعتبر غير فعال في الزيوت المستخدمة في القلي.
• يوضع BHA, BHT في مواد التغليف حيث أنهما قادران على الهجرة للغذاء.
• غالبا يستخدمان مع بعضهما للإستفادة من التأثير التعاوني لهما

 غالات البوتيل PG :
• ينتج صناعيا عن طريق أسترة حمض الغاليك بالبروبانول
• غالات البوتيل يخلب ذرات المعادن مثل الحديد ويشكل معقد أزرق مسود, لذلك يستخدم عادة مع مخلب آخر مثل حمض الخل لمنع فساد لون المنتج.
• يفقد فعاليته مع الحرارة نتيجة تبخره وبالتالي هو غير ثابت في زيوت القلي.
• غالبا يستخدم بشكل مشترك مع BHA, BHT

 تيرتياري بوتيل هيدرو كينون TBHQ :
• يعتبر مضاد الأكسدة الأفضل لزيوت القلي بسبب خصائصه الحاملة الجيدة
• لا يمخلب ذرات المعادن لذلك يستخدم مع حمض الخل.
• تجاريا يوجد مع BHA, BHT بتركيز أعظمي قدره 0,02%
• يتفاعل مع جذور البيروكسي ويشكل مركبات ثابتة.

 إيتوكسي كوين:
• الاسم الكيميائي 6-إيتوكسي دي هيدرو 4,2,2 ثري ميتل كوينولين
• يستخدم لحماية منتجات السمك وزيت السمك ودهون الطيور من الأكسدة
• يحمي بشكل جيد الصبغات أثناء تخزين البابريكا
• يقلل من تشكل النتروز أمين في النقانق عندما يضاف بمقدار 200 ppm

 مضادات الأكسدة الطبيعية:
 هي عبارة عن مجموعة من المركبات الفينولية و التي تختلف في التركيب الكيميائي و الفعالية وتتدرج من مركبات بسيطة إلى مركبات عالية البلمرة.
 يعرف حتى الآن حوالي 5000 نوع من المركبات الفينولية صنفت في المراجع الحديثة ل 15 مجموعة أساسية.
 التوكوفيرولات والتوكوترينولات:
§ تركب من قبل النباتات وتؤمن عناصر غذائية ضرورية للإنسان و الحيوان
§ التوكوفيرولات موجودة في الجزء الأخضر من النباتات والأوراق وفي البذور الزيتية
§ ضمن عائلة الكرومونول يوجد ثمانية مركبات, 4 منها معروف كتوكوفيرول (α,β,γ,δ ) و4 كتوكوترينول (α,β,γ,δ )
§ يتواجد α توكوفيرول في كلوروبلاست الخلية النباتية أما الأشكال الأخرى تتواجد خارج هذه العضوية.
§ تتواجد التوكوفيرولات في الزيوت النباتية المكررة بتراكيز من 60-110 مغ/100غ
§ التوكوترينولات تكون غير موجودة أو موجودة بكميات قليلة في معظم الزيوت النباتية ولكنها توجد في النخالة والجنين للحبوب وبعض البذور.
§ ويوضح الشكل التالي الصيغة الكيميائية لكل من التوكوفيرول والتوكوترينول والاختلاف بينهما:

 تتعلق الفعالية المضادة للأكسدة للتوكوفيرولات بالعوامل التالية:

  1. سلسلة الفيتيل والحلقة الفينولية التي تجعلها منحلة في الدهون.
  2. جزيء التوكوفيرول الواحد يحمي 10^3-10^8 جزيء من الحموض الدسمة متعددة عدم الإشباع.
     فعالية الأنواع المختلفة من التوكوفيرولات و التوكوترينولات موضحة بالشكل التالي:

الفعالية الحيوية

الفعالية كمضاد أكسدة

 والأشكال التالية توضح الصيغة الكيميائية لبعض هذه المركبات:
 المركبات الفينولية الأخرى: يمكن أن تعتبر أيضاً كسائر مركبات الفينول المنتشرة في النباتات من مضادات الأكسدة الطبيعية ، يعتمد الفعل الواقي للزيوت من الأكسدة في بعض الأعشاب( الميريمية و أكليل الجبل ) و البهارات المختلفة على وجود مركبات الفينول والفلافونول و غيرها .

 الجدول التالي يبين بعض مضادات الاكسدة الموجودة في بعض الأعشاب:

 الغوسيبول : يوجد في زيت القطن يعتبر مضاد أكسدة طبيعي نظراً لسهولة تأكسده.
 السيزامول : يوجد في زيت السمسم بنسبة تتراوح بين 0.3-0.5% و هو من مضادات الأكسدة الفعالة التي تعطي زيت السمسم مقاومة و ثباتية عاليتين ضد الأكسدة و يعتبر أشد فعالية من التوكوفيرولات .
 الليسيثين الخام : يستعمل الليسيثين الخام كمضاد أكسدة طبيعي و لا يُظهر الليسيثين النقي إلا القليل من الفعالية الخاصة كمضاد أكسد بسبب تأثير الضم التي تقوم به مجموعة الفوسفات .
 لبعض الحموض الأمينية صفات مضادة للأكسدة وأهمها السيستين ، حيث وجد ازدياد ثباتية المواد الدسمة عند تسخينها مع هذا الحمض إلى درجة حرارة.
 حمض الأسكوربيك

[/size][/color]