Антиоксиданты, их роль в биологии и медицине. Для чего нужны антиоксиданты Сообщение о роли антиоксидантов
Л. СМИРНОВ.
Мы обычно не задумываемся о том, как работает наш организм на биохимическом уровне, а ведь в нем ежесекундно протекают тысячи различных реакций. Во многих из этих реакций, особенно в процессах окисления, участвуют свободные радикалы - чрезвычайно активные частицы. Иногда из-за сбоя в системах биохимической регуляции свободнорадикальное окисление выходит из-под контроля, и радикалы начинают атаковать все, что их окружает, - в первую очередь клеточные мембраны. Усмирить "нарушителей клеточного спокойствия" помогают антиоксиданты - то есть вещества, способные перехватывать радикалы и тормозить окисление. В последние годы антиоксиданты - как природные, так и синтетические - все шире входят в клиническую практику, причем работают они в самых разных областях медицины - от хирургии до психиатрии. Специальный корреспондент журнала "Наука и жизнь" Е. ЛОЗОВСКАЯ побывала в Институте биохимической физики им. Н. М. Эмануэля Российской академии наук, где были синтезированы не имеющие зарубежных аналогов лекарственные препараты с антиоксидантным действием - эмоксипин и мексидол. На вопросы редакции отвечает заведующий лабораторией низкомолекулярных биорегуляторов доктор химических наук Л. СМИРНОВ.
Профессор, доктор химических наук Л. Д. Смирнов.
Биологическая мембрана состоит из двойного слоя фосфолипидов, в который встроены молекулы белков (на рисунке показаны желтым).
- Леонид Дмитриевич, с чего началось применение антиоксидантов в медицине?
У каждого лекарства есть главная мишень, на которую нацелено его действие. Для антиоксидантов такая мишень - свободные радикалы. Если говорить об истории вопроса, то предположение о том, что свободные радикалы активно участвуют в биологических процессах, в том числе и в развитии патологических состояний, впервые высказал академик Н. М. Эмануэль в 1960-х годах. И действительно, эксперименты показали, что и при росте опухолей, и при лучевой болезни, и при многих других заболеваниях, а также при старении имеет место избыточное образование свободных радикалов.
Чтобы взять реакции радикалов под контроль, вначале решили испытать ароматические фенолы - жирорастворимые антиоксиданты. Первым лекарственным препаратом этой группы стал дибунол. Сделали его на основе ионола - известного стабилизатора для каучука, который добавляли также и в пищевые жиры, чтобы предотвратить их быстрое окисление и прогоркание. Дибунол хорошо зарекомендовал себя при лечении ожогов, рака мочевого пузыря, язвенных поражений кожи и слизистых оболочек. Другой фенольный антиоксидант - пробукол - эффективен для профилактики атеросклероза.
Надо сказать, что поначалу медики отнеслись к антиоксидантным средствам с большим недоверием. Я помню, когда в начале 1970-х Елена Борисовна Бурлакова (заместитель директора Института биохимической физики. - Ред. ) выступала с докладом перед фармакологами, ей задали вопрос: "Вы что, всерьез считаете, что веществами, которые добавляют в резиновые покрышки, можно лечить людей?". Она сказала: "Да, если эти вещества не токсичны". В ответ на ее слова в зале раздался смех.
Потребовалось несколько лет работы большого коллектива ученых, чтобы доказать: в живом организме свободные радикалы принимают участие в самых разных процессах. А регулируют эти процессы антиоксиданты - как эндогенные (то есть те, что присутствуют в организме изначально), так и экзогенные (поступающие извне).
В конце концов врачи в антиоксиданты поверили. Более того, благодаря усилиям нашего известного фармаколога Михаила Давыдовича Машковского в отечественной фармакопее появился специальный раздел: "Антигипок санты и антиоксиданты".
Известно, что многие пищевые продукты богаты природными антиоксидантами. Можно ли лечить болезни с помощью специальной диеты?
Природные антиоксиданты хороши, когда речь идет о профилактике. Почти все они - жирорастворимые соединения, а потому всасываются довольно медленно и действуют мягко. Этого достаточно, чтобы сгладить влияние неблагоприятных факторов окружающей среды или скорректировать незначительные отклонения в антиоксидантной системе молодого здорового организма.
Совсем другое дело - острые состояния, например кровоизлияние в мозг. Здесь помощь нужна незамедлительно, ведь речь идет о жизни и смерти. Поэтому требуется сильный антиоксидант, причем, в отличие от дибунола и пробукола, он должен хорошо растворяться в воде, чтобы сразу с током крови попасть в нужное место.
Поиском таких антиоксидантов и занялась в начале 1960-х годов наша группа химиков-синтетиков. В качестве структурного прообраза мы взяли витамин B 6 и синтезировали целый ряд его аналогов - производных 3-оксипиридина. Как лекарственные средства зарегистрированы два - эмоксипин и мексидол.
- Чем интересны эти препараты?
Эмоксипин оказался очень эффективен в офтальмологии. Это универсальное средство для лечения сосудистых заболеваний глаз. Он используется при травматических кровоизлияниях, при поражении сетчатки, в том числе при диабетической ретинопатии, а также как профилактическое средство для защиты глаза от слишком яркого света.
У мексидола спектр действия гораздо шире. Чтобы синтезировать это лекарство, мы, образно говоря, "пришили" к молекуле эмоксипина еще и янтарную кислоту. Получился комбинированный бифункциональный препарат: с одной стороны, он действует как антиоксидант, а с другой - благодаря янтарной кислоте улучшает энергетический обмен в клетке. Терапевтические свойства мексидола изучали в Институте фармакологии, и оказалось, что препарат сочетает в себе свойства транквилизатора и ноотропного средства, то есть успокаивает и в то же время стимулирует память и мыслительные функции мозга. Он не вызывает сонливости и поэтому рекомендован как дневной транквилизатор.
Церебропротекторное действие мексидола исследовали в 17 ведущих клиниках, в том числе в НИИ неврологии РАМН, в Российском государственном медицинском университете, в неврологической клинике медицинского центра Управления делами Президента РФ. Сейчас его применяют не только в Москве, но и в других городах России. Особенно хорошо препарат показал себя при остром нарушении мозгового кровообращения, как дополнение к традиционной терапии. Мексидол можно применять при любых видах инсульта - как ишемическом, так и геморрагическом. Это очень удобно для оказания неотложной помощи, когда нет возможности сразу провести обследование. Важно и то, что при внутривенном введении препарат попадает в мозг уже через 30 минут.
Лечебное действие мексидола проявляется и при многих других заболеваниях: нарушениях памяти в пожилом возрасте, атеросклерозе, ишемической болезни сердца, воспалительных процессах, сахарном диабете.
- Как может одно лекарство помогать при лечении стольких разных болезней?
Все дело в механизме действия. Самое уязвимое место для атаки свободных радикалов - клеточная мембрана. Эта защитная оболочка регулирует обмен клетки с внешним миром, пропуская внутрь нужные вещества и выбрасывая наружу ненужные. Повреждение молекул, из которых построена мембрана, нарушает ее структуру. А если мембрана не может нормально выполнять свои функции, начинаются патологические процессы, причем самые разные. Здесь и приходит на помощь антиоксидант - пресекает разрушительную атаку свободных радикалов и восстанавливает функционирование мембраны.
Кстати, именно благодаря мембранопротекторному действию мексидол может устранять побочные эффекты других препаратов. Например, некоторые лекарства, улучшающие мозговое кровообращение, нарушают целостность кровеносных сосудов, проще говоря, оставляют в них дырки. А мексидол эти дырки залечивает. Привыкание к лекарствам - снотворным, нейролептикам, нитритам - тоже возникает из-за повреждения клеточных мембран. Но если принимать эти препараты в сочетании с мексидолом, мембрана окажется под надежной защитой и привыкание не разовьется. От состояния клеточных мембран зависят липидный и углеводный обмены, отсюда эффект антиоксидантов при атеросклерозе и сахарном диабете.
- А с чем связаны противовоспалительные свойства антиоксидантов?
Антиоксиданты способны блокировать синтез простагландинов и лейкотриенов, то есть передатчиков сигналов воспалительного процесса. Причем наиболее сильно этот эффект проявляется при острых состояниях - при панкреатите, перитоните, артритах.
- Можно сказать, что антиоксиданты - лекарство универсальное...
В каком-то смысле - да. Но пока что их применение, в частности мексидола, ограничивается четырьмя основными направлениями - это неврология, психиатрия, кардиология и хирургия. Дело в том, что в соответствии с принятой сейчас системой стандартизации фармацевтических препаратов при расширении области применения лекарства необходимо провести новые клинические испытания. Стоит эта процедура не менее 30 тысяч долларов. У российских разработчиков таких денег, как правило, нет; государство средств на испытания не выделяет; инвесторы тоже не спешат, поскольку не уверены в получении прибыли. Продвижение препарата на рынок - дело дорогостоящее, причем стоимость собственно научной разработки составляет обычно не более 20 процентов, остальное тратится на прохождение необходимых регистрационных процедур и рекламу. Наши фармацевтические компании не могут вкладывать средства в новые отечественные препараты - им проще выпускать аналог уже "раскрученного" зарубежного средства. Правда, существуют фирмы-посредники, которые готовы купить лицензию, но здесь нет никакой гарантии, что препарат не будет "похоронен" в интересах конкурентов.
- Зарубежные компании производят что-нибудь подобное?
Аналогов эмоксипину и мексидолу в мире нет. Единственный синтетический антиоксидант, выпускаемый за рубежом, - это пробукол. Пробукол применяют для снижения уровня холестерина, но в последние годы его сильно потеснили более эффективные статины. Под натиском активной рекламы статинов пробукол перестали производить и у нас. Но когда подвели итоги, оказалось, что населению нашей страны статины недоступны - принимать их надо постоянно, а стоят они дорого. Кроме того, совсем не обязательно снижать холестерин резко, достаточно понизить его уровень на 10 процентов, а с этим отлично справлялся и пробукол. Восстановить производство пробукола вряд ли реально, но сейчас его вполне смог бы заменить мексидол. Он еще более эффективен в снижении холестерина и триглицеридов, при этом содержание "хороших" липидов высокой плотности даже возрастает.
Антиоксиданты (синоним: Антиокислители) - это природные или синтетические вещества, способные тормозить окисление органических соединений. Окисление углеводородов, спиртов, кислот, жиров и так далее кислородом воздуха представляет собой цепной процесс. Цепи превращений осуществляются с участием активных свободных радикалов - перекисных (RO2), алкоксильных (RO), алкильных (R). Для реакций окисления характерно увеличение скорости в ходе превращения. Это связано с образованием свободных радикалов при распаде промежуточных продуктов. Механизм действия наиболее распространённых антиоксидантов (ароматические амины, фенолы, нафтолы и так далее) состоит в обрыве реакционных цепей: молекулы антиоксидантов взаимодействуют с активными радикалами с образованием малоактивных радикалов. Окисление замедляется также в присутствии веществ, разрушающих гидроперекиси (диалкилсульфиды и так далее). Роль таких антиоксидантов состоит в уменьшении скорости образования свободных радикалов. Эффективные антиоксиданты, будучи добавлены в небольшом количестве (0,01-0,001%), уменьшают скорость окисления, поэтому в течение некоторого периода времени (период торможения, индукции) продукты окисления не обнаруживаются. В практике торможения окислительных процессов большое значение имеет явление синергизма, состоящего во взаимном усилении эффективности действия антиоксидантов в их смеси либо в присутствии веществ, не являющихся антиоксидантами.
Антиоксиданты широко применяют на практике. Окислительные процессы приводят к порче ценных пищевых продуктов (прогорканию жиров, разрушению витаминов), потере механической прочности и изменению цвета полимеров (каучук, пластмассы, волокно), осмолению топлива, образованию кислот и шлама в турбинных и трансформаторных маслах и так далее. Для увеличения стойкости пищевых продуктов, содержащих жиры и витамины, используют природные антиоксиданты - токоферолы (витамины Е), нордигидрогваяретовую кислоту и так далее - и синтетические антиоксиданты - пропиловый и додециловый эфиры галловой кислоты, бутилокситолуол (ионол) и так далее.
Все мы хоть раз в жизни, да слышали об антиоксидантах, однако, мало кто понимает, что это такое. Постараемся разобраться вместе.
Функции антиоксидантов
На протяжении всего жизненного цикла организм получает массу веществ, необходимых для его функционирования. В нас постоянно проходит множество различных процессов, в большинстве из которых активное участие принимает кислород.
Такие процессы называют окислением, а выделяющаяся в результате энергия позволяет нам сохранять определенный температурный режим тела, отвечает за ферментирование, помогает в выработке гормонов. Совокупность таких процессов именуют клеточным дыханием, или биологическим горением.
Однако без радикалов все это было бы невозможно. При условии их наличия в необходимых количествах они могут нейтрализовать токсины, попадающие извне, некоторые виды излучения, кроме того являются главными борцами с последствиями стрессовых ситуаций.
В случае их переизбытка, происходит их трансформация в свободные радикалы, являющиеся неустойчивыми и способными создавать различные реакции, ведущие к значительным изменениям в организме. Избыток свободных радикалов непременно ведет к отрицательным явлениям.
Именно такие процессы становятся причиной ускоренного старения и возникновения серьезных болезней — инсульта, атеросклероза, болезни Альцгеймера, онкологических заболеваний. А с возрастом влияние свободных радикалов на наши клетки существенно усиливается.
Антиокислители, называемые иначе антиоксидантами, необходимы, чтобы нейтрализовать процессы окисления. При их недостатке, организм не сможет предотвратить мутационные процессы. Антиоксиданты легко разбираются с небольшими количествами свободных радикалов. При недостатке антиоксидантов необходимое количество можно восполнить благодаря продуктам питания, содержащим их в большом количестве.
Итак, антиоксиданты – это вещества, являющиеся нейтрализатором свободных радикалов . Их подразделяют на несколько групп:
- препятствующие гипоксии, то есть позволяющие обеспечить наличие необходимого количества кислорода;
- препятствующие возникновению реакции организма на недостаточное количество кислорода.
Однако следует знать, что наш организм изначально защищен от дряхления и патологий, всю антиоксидантную защиту делят на:
- ферменты, трансформирующие свободные радикалы в соединения не столь опасные;
- витамины , притормаживающие создание различных реакций и участвующие в образовании радикалов. Это ряд витаминов – А, С, Е, а также микроэлементов (селен, цинк, железо и другие), аминокислоты.
Следует знать, что не стоит злоупотреблять свойствами антиоксидантов, поскольку чрезмерное их употребление может оказать медвежью услугу вашему организму. Поэтому лекарственные препараты, содержащие витаминные комплексы, нельзя применять в неограниченных количествах, любая передозировка наносит урон организму.
При этом если вы едите продукты, имеющие в составе антиоксиданты, риск перенасыщения ими минимален, поскольку все излишки сами выйдут из организма, в отличие от лекарственных препаратов.
В каких продуктах присутствуют антиокислители?
Можно легко определить овощи и фрукты, насыщенные антиоксидантами по их яркой окраске.
Витамин А содержится в необходимых количествах в зелени, в ягодах, в хурме, моркови, абрикосах, перце, капусте и рыбьем жире. Вообще витамин А присутствует во всех плодах имеющих яркую желто-оранжевый цвет шкурки. Витамин С преобладает в цитрусовых, черной смородине, прочих ягодах, красном и зеленом перце. Витамин Е в больших дозировках находится в растительных маслах, орехах.
В немалых дозах антиокислители можно получить, употребляя традиционные напитки — чай зеленый, какао и кофе. Конечно же, разнообразные соки также являются источниками этих веществ, однако стоит помнить что таковыми являются свежевыжатые соки, а не полученные промышленным путем из концентратов. Существенным источником антиоксидантов могут быть сухофрукты, различные травы и даже некоторые специи.
В значительной мере потребность в антиоксидантах можно удовлетворить, употребляя в небольших количествах натуральные вина и коньяк.
Нельзя недооценивать важность употребления антиоксидантов, ведь они не просто ставят барьер перед широким спектром заболеваний, способствуют поддержанию иммунитета и бесперебойной работе всех систем организма, но и позволяют долгое время сохранять молодость и красоту.
Так что, если вы желаете долго быть трудоспособными, сохранять прекрасный внешний вид и быть активными – питайтесь правильно, обязательно включая в рацион овощи и фрукты, ведь это природные источники антиоксидантов.
Джемы, конфеты, овощные консервы, соки, мясные и рыбные фарши, фруктовые пюре, вина, детские смеси и спортивное питание… Трудно найти продукты, в составе которых не использовалось бы загадочные вещества.
Зачем нужны антиокислители?
Сложная многофункциональная химико‑биологическая система, именуемая «человеческий организм», нуждается в кислороде. Под его воздействием происходят окислительные процессы. Они необходимы для выработки энергии, без которой невозможна полноценная жизнь. Своеобразным побочным эффектом сложной реакции являются свободные радикалы - химически активные молекулы, разрушающие клетки организма. Результат такого действия неутешителен:
- разрушается структура ДНК;
- ослабевает иммунитет;
- ускоряется старение клеток.
Нейтрализаторами опасных свободных радикалов служат антиоксиданты.
Природные или искусственно созданные вещества защищают организм на клеточном уровне.
В роли пищевых добавок антиоксиданты:
- замедляют или полностью останавливают окисление липидов, защищая жиросодержащие продукты от порчи и прогоркания;
- тормозят процесс ферментативного окисления, продлевая срок годности алкогольных и безалкогольных напитков;
- предохраняют овощи и фрукты от потемнения;
- замедляют процессы гниения, вызванные микробиологическими процессами.
Применение антиоксидантов в несколько раз продлевает срок годности продуктов, улучшает их вкус и внешний вид.
Немного истории
Способность некоторых веществ предохранять продукты от порчи, продлевать молодость и красоту, излечивать болезни была замечена людьми в те далекие годы, когда модное слово «антиоксиданты» не успело войти в обиход.
Туземные племена Южной Америки для предотвращения порчи медвежьего жира добавляли в него порошок из коры вяза. О том, что в растении содержатся эфиры галловой кислоты, ученые узнали спустя несколько столетий.
Античные времена вывели на вершину славы оливковое масло. Его предписывали пить от всех болезней. Но лишь в 20 веке были описаны антиокислительные свойства токоферолов, составляющих основу «жидкого золота». В 1938 году швейцарец Пауль Каррер подарил миру искусственный витамин Е, определив химическую структуру α-токоферола.
Поиск средств, способных победить цингу, привел к открытию аскорбиновой кислоты.
В середине XVI века испанские врачи использовали для лечения сок лимонов. О наличии в овощах и фруктах особых веществ, излечивающих страшную болезнь, говорили в течение нескольких столетий многие ученые. Но Нобелевскую премию получил американец Альберт Сент-Дьёрдьи. Он провел серию исследований по природе окисления продуктов и объявил о получении уникального по значимости антиоксиданта, назвав его аскорбиновой кислотой.
Немецкий алхимик Агриколла в поисках «философского камня» нагрел кусочки янтаря в сосуде без доступа воздуха. Получившиеся кристаллы металлы в золото не превращали. Зато могли продлевать молодость и стимулировать защитные функции организма. Янтарная кислота- один из самых безопасных антиоксидантов. Его назначают даже детям.
Серьезные исследования природы антиоксидантов начали проводить в начале XX века. Тогда же начались работы по их синтезированию.
Пищевая добавка Е 391 признана не безопасной для здоровья. В пищевой промышленности использовать запрещено. Фитиновая кислота содержится в зерновых культурах. Правильная обработка продуктов перед употреблением снизит вредное воздействие вещества
Добавка Е385 признана условно безопасной. ЭДТА выводит из организма соли тяжелых металлов. В ряде случаев может стать причиной тяжелых отравлений. Входит в состав большинства майонезов
Глицерофосфат кальция E 383 исключен из списка разрешенных для производства продуктов питания. Вещество нашло применение в фармацевтике, производстве зубных паст, ветеринарии. Входит в состав биологически активных добавок для питания атлетов
Пищевая добавка E 380 - это группа аммониевых солей лимонной кислоты, объединенных общим названием цитраты аммония. В производстве продуктов питания выступает синергистом других антиокислителей, регулятором кислотности, эмульгатором
Европейским кодом E 375 обозначена никотиновая кислота. Антиоксидант необходим как источник энергии. Множество побочных эффектов привело к исключению синтетического витамина PP из списка разрешенных для производства продуктов питания
Пищевая добавка E 363 известна как янтарная кислота синтетического происхождения. Антиоксидант продлевает срок годности продуктов, повышает их пищевую значимость. Признан полностью безопасным. Рекомендован в качестве ценной биологической добавки
Производимая в мире в больших количествах адипиновая кислота может использоваться как антиоксидант и как сырье для многих промышленных изделий. В РФ адипиновая кислота пока производится в ограниченных количествах и импортируется из-за границы
Е350 -добавка, которую используют в соках, джемах и других продуктах питания. Хотя данных о её вреде для организма пока нет, многие ученые пытаются добиться её запрета или поменять технологию производства, подразумевающую использование опасных примесей
Цитрат магния, обозначаемую как пищевая добавка Е345, содержит полезный для здоровья металл- магний. Благодаря его лечебном действию могут вылечиться некоторые недуги человека. При использовании в качестве пищевой добавки этот ингредиент служит антиоксидантом и улучшает сохраняемость продуктов. Однако эта пищевая добавка исключена из списка разрешенных
Пищевая добавка E 340 входит в группу антиоксидантов. Калия фосфаты используются в медицине, бытовой химии. В пищевой промышленности антиоксидант зарекомендовал себя как поставщик калия, регулятор кислотности, стабилизатор консистенции и окраски
Пищевая добавка Е 339 (натрия фосфаты) входит в состав большого числа продуктов благодаря широкому ряду технологических функций. Антиоксидант, фиксатор окраски, регулятор кислотности, стабилизатор консистенции признан безопасным в небольших количествах
Ортофосфорная кислота известна как пищевая добавка E 338. Используется для производства удобрений, автомобильной химии. Входит в состав пепси-колы, сиропов. Превышение разрешенной нормы опасно для здоровья
Тартрат калия (E 336) - это одна из солей натуральной винной кислоты. Пищевая добавка полезна как источник ценного макроэлемента. Эффективный синергист антиоксидантов, регулятор кислотности. Входит в состав лекарственных препаратов
Антиоксидант E 333 представляет собой кальциевую соль лимонной кислоты. Известен в пищевом, фармацевтическом, косметическом производстве как цитрат кальция. Хорошо усваивается организмом. Применяют как биодоступный источник кальция
Пищевая добавка калия цитраты E 332 безопасна для здоровья. Помимо широкого ряда технологических функций (синергист антиоксидантов, регулятор кислотности, стабилизирующая соль) вещество служит источником калия и эффективным лекарственным средством
Антиоксидант Е 331 представляет собой группу натриевых солей лимонной кислоты. Цитраты натрия улучшают вкус продуктов, предотвращают перекисное окисление, регулируют уровень кислотности. Добавка эффективна при изжоге, усиливает действие витамина C
Лактат кальция или пищевая добавка E 327 входит в состав продуктов питания, лекарственных препаратов, косметических средств. Вещество продлевает срок хранения, сохраняет внешний вид, останавливает развитие патогенных микроорганизмов
Пищевая добавка E 322 входит в группу антиоксидантов. Выполняет функции эмульгатора,стабилизатора жиров. Уникальные по химическому составу лецитины широко применяются в пищевой, косметической, фармацевтической отраслях
Антиоксидант E321 разрешен практически во всех странах. Синтетический аналог токоферола входит в состав многих продуктов питания и декоративной косметики. Независимые экологи считают вещество опасным для здоровья
Европейским кодом E 334 обозначена винная кислота. Условно безопасная пищевая добавка является сильным антиокислителем и биостимулятором. Регулирует кислотно-щелочной баланс. Применяется в пищевых продуктах, лекарствах, средствах ухода за кожей
Пищевой антиоксидант E 320 используют производители продуктов питания, косметики, лекарств. Вещество защищает от перекисного окисления, продлевает срок хранения. Споры о пользе и вреде добавки для здоровья человека не утихают многие десятилетия
Лимонную кислоту (E 300) получают химическим путем. Мощный антиоксидант считается одной из самых безопасных и полезных пищевых добавок благодаря противомикробному действию, способностью улучшать вкус продуктов, увеличивать срок их хранения
Синтетическая пищевая добавка E 319 относится к группе фенольных антиоксидантов. Вещество признано безопасным при условии соблюдения допустимой нормы.Наиболее часто встречается в растительных маслах и животных жирах
Антиоксидант E 313 пищевая отрасль не использует.Опасный для здоровья этилгаллат применяют для стабилизации топлива, улучшения качества моторного масла, в медицине и косметологии
Альфа-токоферол (пищевая добавка E 307) является наиболее активной формой витамина E. Сильный антиоксидант применяют в пищевой и косметической отрасли, медицине, животноводстве
Добавка E 306 (концентрированная смесь токоферолов) относится к группе антиоксидантов. Благодаря способности защищать организм на клеточном уровне вещество широко применяется в пищевой, косметической,фармацевтической отраслях
Способы производства
Натуральные антиоксиданты обычно являются побочным продуктом переработки природных веществ: растительных масел и жиров (смесь , ), сахара ().
Большинство современных пищевых добавок получены в лабораторных условиях.
Основными способами производства являются:
- ферментация исходного вещества с последующим химическим окислением (аскорбаты, лактаты);
- конденсация органических химических соединений с последующей очисткой и кристаллизацией (токоферолы);
- этерификация кислот спиртами (галлаты);
- нейтрализация карбоновых кислот химическими соединениями (цитраты, тартраты).
Виды антиоксидантов
По предназначению
Антиоксиданты по их предназначению принято разделять на две подгруппы:
- Собственно антиокислители.
- Синергисты. Вещества обладают слабой способностью останавливать окисление, но в соединении с другими антиоксидантами усиливают действие последних.
Деление это условное. Например, или лецитины (Е 322) в зависимости от сферы применения могут выступать представителями как первой, так и второй подгруппы.
Практически все пищевые антиоксиданты играют роль регуляторов кислотности. Многие выполняют ряд дополнительных технологических функций:
- уплотнители (лактаты, фосфаты, цитраты, тартрат кальция, малаты кальция) укрепляют структуру растительных
- тканей, способствуют сохранению формы овощей и фруктов при консервации;
- влагоудерживающие агенты (лактаты, фосфаты, лецитины) предупреждают высыхание продуктов, сохраняют структуру;
- антислеживающиеся вещества (фосфаты кальция и магния) препятствуют слипанию, образованию комков;
- эмульгаторы (аскорбилпальмитат, аскорбилстеарат, лецитины) улучшают консистенцию продукта;
- разбавители (фосфаты, аскорбилпальмитат) помогают правильному дозированию веществ;
- улучшители муки (аскорбиновая кислота, аскорбаты) участвуют в питании дрожжей, улучшают структуру и вкусовые качества теста.
По способу получения
По способу получения пищевые добавки подразделяют на натуральные и искусственные.
Первая группа включает:
- смесь токоферолов (E 306), жизненно важный витамин Е, является побочным продуктом перегонки растительных масел;
- гваяковая смола (E 314), добывают из смолы деревьев рода Guajacum sanctum L. и Guajacum officinale L, эндемика Западной Индии;
- лецитины (E 322), полезные фосфолипиды, получают в результате переработки соевой муки или очистки растительных, реже животных жиров;
- лимонная кислота (E 330), получают путем брожения патоки или ферментацией сахара плесневыми грибами. Полезна как участник клеточного обмена. Есть данные, что большие дозы вызывают раковые заболевания.
Синтетические антиоксиданты образуют ряд подгрупп.
Аскорбиновая кислота и аскорбаты
Одни из самых безопасных для здоровья пищевых добавок, источники витамина C.
Аскорбиновая кислота содержится в большом количестве натуральных продуктов.
Химический способ получения антиоксиданта Е 300 и его производных солей и эфиров (аскорбатов) вынуждает отнести данную подгруппу к разряду синтетических веществ.
| Название | Европейский код | |||
| Аскорбиновая кислота | E300 | Неограничена | Полезен, стимулирует защитные функции организма. Большие дозы могут спровоцировать аллергию | Фруктовые соки, лимонады, консервы овощные, сухое молоко, кондитерские изделия, мясные и рыбные фарши |
| Аскорбат натрия | 15 мг | Безопасен, более мягкая форма витамина С | Мясные и рыбные продукты | |
| Аскорбат кальция | 15 мг | Запрещено принимать более 1 г в день, возможно образование камней в почках и мочевом пузыре | Кондитерские и хлебобулочные изделия | |
| Аскорбат калия | E303 | 15 мг | Безопасен | Только в сочетании с другими аскорбатами в хлебобулочных изделиях |
| Аскорбилпальмитат | 1, 25 мг | Безопасен | Растительные и животные жиры, сухое молоко, продукты для детского питания | |
| Аскорбилстеарат | Е 305 | Неопределена | Условно безопасен. Возможно развитие мочекаменной болезни, негативно влияет на печень | Растительные масла, животные жиры, маргарины |
| Изоаскорбиновая кислота (эриторбовая) | Е 315 | Неограничена | Безопасен. Действует, как Е 300 | Яблочное пюре, мороженая рыба, мясной фарш |
| Изоаскорбат (эриторбат) натрия | Е 316 | 5 мг | Считается безопасным, но исследования продолжаются | Мясные фарши, рыбные пресервы |
Токоферолы
Вещества оказывают положительное действие на нервную и сосудистую систему, замедляют старение на клеточном уровне. Рекомендованы людям, страдающим онкологическими заболеваниями.
Синтетические антиоксиданты нельзя путать с натуральной концентрированной смесью токоферолов (Е 306). Полезные свойства витамина Е у них выражены слабее, чем у натурального антиоксиданта.
Галлаты
Группа представляет собой сложные эфиры галловой кислоты. Производное вещество относится к натуральным продуктам, входит в состав многих пищевых красителей. В качестве самостоятельной добавки не применяется из-за большого количества побочных эффектов: аллергические реакции, боли в суставах, хроническая усталость, детская гиперактивность.
Галлаты считаются безопасными при строгом соблюдении допустимой нормы потребления
.
| Название | Европейский код | Суточная норма на 1 кг массы тела | Степень опасности, возможный вред для здоровья | В каких продуктах встречается чаще всего |
| Пропилгаллат | E 310 | 2 мг | Условно безопасен. Может спровоцировать приступы астмы, аллергическую сыпь | Жевательная резинка, жиры для жарения, бульонные концентраты |
| Октилгаллат | E 311 | 2 мг | Влияние на здоровье полностью не изучено. Запрещен для детского питания. Может спровоцировать астматический приступ | Растительные и животные жиры, маргарины, сухие завтраки, майонезы |
| Додецилгаллат | E 312 | Неопределена | Исследования не завершены. Есть данные, что может вызвать необратимые изменения в печени, селезенке. Запрещен для детского питания, беременным и кормящим женщинам | Фритюрные жиры, сухие смеси для приготовления кексов, жевательная резинка |
Цитраты
Соли лимонной кислоты хорошо растворяются в воде, не изменяют вкус продуктов, безопасны для здоровья.
| Название | Европейский код | Суточная норма на 1 кг массы тела | Степень опасности, возможный вред для здоровья | В каких продуктах встречается чаще всего |
| Цитраты натрия | Неограничена | Безопасен. Разрешен для детского питания | Джемы, фруктовые компоты, замороженные морепродукты, сухое молоко | |
| Цитраты калия | От 2 до 40 г | Безопасен | Мясные и рыбные продукты, варенье, компоты, жиры | |
| Цитраты кальция | Неограничена | Безопасен, разрешен для питания детей, источник кальция | Овощные, фруктовые консервы, мясные полуфабрикаты, растительные и животные жиры, кондитерские изделия | |
| Цитраты аммония | Неограничена | Безопасен | Плавленые сыры, мармелад, фруктовые соки, маргарин | |
| Цитраты аммония-железа | Е 381 | Неопределена | Опасен в больших дозах. Вызывает симптомы отравления: рвота, сыпь, диарея. Вреден для окружающей среды | В России использование в продуктах питания приостановлено. В некоторых странах добавляют в газированные напитки |
Лактаты
Подгруппа состоит из солей молочной кислоты, полученных синтетическим способом. Молочная кислота - один из основных источников углеводов, положительно влияет на работу нервной системы, мышц.
| Название | Европейский код | Суточная норма на 1 кг массы тела | Степень опасности, возможный вред для здоровья | В каких продуктах встречается чаще всего |
| Лактат натрия | Неопределена | Безопасен для взрослых | Мармелады, мясопродукты, плавленые сыры, хлеб, майонезы | |
| Лактат калия | Е 326 | Неопределена | Безопасен для взрослых. Не рекомендуется давать детям | Фруктовые и овощные консервы, кондитерские изделия, цитрусовые мармелады, низкокалорийные жиры. Заменитель поваренной соли. |
| Лактат кальция | Неопределена | Условно безопасен. Источник кальция. Может спровоцировать нарушение работы ЖКТ | Консервированные огурцы и томаты, цитрусовые джемы, хлеб, мороженое | |
| Лакатат аммония | Е 328 | Неопределена | Условно безопасен. Запрещен для детского питания. Возможны аллергические проявления | Маслины, плавленые сыры (в комбинации с другими лактатами) |
| Лактат магния | Е 329 | Неопределена | Не разрешен для питания детей. Может вызвать аллергию | Хлеб, мучные изделия |
Винная кислота и тартраты
Винная кислота содержится во многих фруктах.
Использование серной кислоты в процессе производства не позволяет отнести антиоксидант к категории натуральных.
Тартраты - это соли винной кислоты.
| Название | Европейский код | Суточная норма на 1 кг массы тела | Степень опасности, возможный вред для здоровья | В каких продуктах встречается чаще всего |
| Винная кислота ((L+)-) | 30 мг | Умеренно опасен. Мышечный токсин | Мармелады, консервированные томаты, фруктовое мороженое, сухие смеси для приготовления шипучих напитков, кондитерские изделия | |
| Тартраты натрия | E 335 | 30 мг | Безопасен | Сухие бульоны, кондитерские изделия, желе, маргарины, масла с пониженным содержанием жира |
| Тартраты калия | 30 мг | Безопасен. Положительно влияет на работу сердца, желчного пузыря | Супы быстрого приготовления, конфеты с желейной начинкой, виноградный сок | |
| Тартрат калия-натрия | Е 337 | 30 мг | Мало опасен. Не рекомендуется людям с заболеваниями почек, сердечной недостаточностью | Консервированные фрукты и овощи, кондитерские изделия, бульоны, вино |
| мета-Винная кислота | Е 353 | 30 мг | Малоопасен | Вино |
| Тартрат кальция | E 354 | 30 мг | Безопасен | Хлебобулочные изделия, варенье, безалкогольные и алкогольные напитки, смеси для детского питания |
Производные фенолов
Несмотря на то, что добавки входят в категорию разрешенных, применение их в пищевой промышленности считается нежелательным. Лабораторные испытания продолжаются, однозначных выводов ученые сделать не могут.
| Название | Европейский код | Разрешенная суточная норма на 1 кг массы тела | Степень опасности, возможный вред для здоровья | В каких продуктах встречается чаще всего |
| трет-Бутилгидрохинон | 0, 25 мг | Не безопасен. Мало изучен | Топленое масло, кулинарные жиры, сухие завтраки | |
| Бутилгидроксианизол | 0, 5 мг | Опасен. Предположительно является канцерогеном | Кулинарные жиры, жевательные резинки и конфеты, бульонные кубики | |
| Бутилгидрокситолуол, «ионол» | 0, 125 | Опасен, запрещен во многих странах. Предположительно канцероген | Жиры для жарки, жевательная резинка |
Фосфаты
Орто-Фосфорная кислота и ее соли участвуют в энергетическом обмене, являются составляющей биохимических процессов в организме.
Способность вытеснять кальций заставляет с осторожностью относиться к антиоксиданту.
| Название | Европейский код | Суточная норма на 1 кг массы тела | Степень опасности, возможный вред для здоровья | В каких продуктах встречается чаще всего |
| орто-Фосфорная кислота | 70 мг | Опасен. Вытесняет кальций из костей, нарушает кислотный баланс | Коньячные напитки, опара для теста, безалкогольные напитки | |
| Фосфаты натрия | 70 мг | Условно безопасен. Вымывает кальций, провоцирует разрушение зубной эмали, расстройство желудка | Молочные продукты, масло, мороженое, картофель, макаронные изделия, детское питание | |
| Фосфаты калия | 70 мг | Условно безопасен, может нарушить работу ЖКТ | Аналогично Е 339 | |
| Фосфаты кальция | E 341 | 70 мг | Условно безопасен, мало изучен | Молочные продукты, сухие бульонные смеси, спортивное питание |
| Фосфаты аммония | E 342 | 70 мг | Условно безопасен. Аллерген | Мучные изделия, продукты из рыбы и мяса |
| Фосфаты магния | E 343 | 70 мг | Условно безопасен. Может вызывать аритмию, нарушение артериального давления | Безалкогольные минерализованные напитки, спортивное питание, масло, рыбное и мясное филе, плавленые сыры |
Малаты
Соли яблочной кислоты называют малатами. Вред здоровью они могут нанести при бесконтрольном употреблении.
Адипаты
Соли адипиновой кислоты изучены мало и практически не используются в производстве продуктов питания.
| Название | Европейский код | Суточная норма на 1 кг массы тела | Степень опасности, возможный вред для здоровья | В каких продуктах встречается чаще всего |
| Адипиновая кислота | 5 мг | Умеренно опасен. Запрещен в ряде стран. Мало изучен | Сухие десерты, начинки для мучных кондитерских изделий | |
| Адипаты натрия | Е 356 | 5 мг | Умеренно опасен. Рекомендовано не использовать ввиду малой изученности | Сухие порошки для приготовления напитков |
| Адипаты калия | Е 357 | 5 мг | Умеренно опасен | Практически не применяют |
| Адипаты аммония | Е 359 | 5 мг | Умеренно опасен | Практически не применяют |
Прочие антиоксиданты
| Название | Европейский код | Суточная норма на 1 кг массы тела | Степень опасности, возможный вред для здоровья | В каких продуктах встречается чаще всего |
| Янтарная кислота | Неопределена | Полезна. Повышает иммунитет, стимулирует работу жизненно важных систем | Бульонные концентраты, водка, рыба мороженая, пекарские порошки | |
| Фумараты натрия | E 365 | 6 мг | Хлебобулочные, кондитерские изделия, вино, жевательная резинка, растворимые фруктовые чаи | |
| Изопропилцитратная смесь | E 384 | 14 мг | Безопасен при соблюдении допустимой нормы | Растительные масла, животные жиры |
| Этилендиаминтетраацетат кальция-натрия | 2,5 мг | Малоопасен. Длительное применение может привести к недостатку железа | Консервы в металлической таре, мороженые ракообразные, маргарины |
Крушева Анна Васильевна
студент 2 курса, кафедра медицинской химии НГМУ, РФ, г. Новосибирск
Терах Елена Игоревна
научный руководитель, канд. хим. наук, доцент НГМУ, РФ, г. Новосибирск
E - mail : tei - nsk @ ngs . ru
В современных условиях, крайне сложно найти человека, который не слышал бы слово «антиоксидант», ведь мир сейчас переживает настоящий «антиоксидантный бум». Колоссальный интерес к антиоксидантам возник после того, как было доказано их разрушительное воздействие на свободные радикалы, которые оказывают пагубное влияние на организм, вызывая процессы старения и повреждая клетки организма . С задачей нейтрализации свободных радикалов справляются антиоксиданты.
Под антиоксидантами принято понимать группу различных химических веществ, обладающих способностью связывать свободные радикалы, уменьшать интенсивность процессов окисления в организме и, таким образом, нейтрализовать их отрицательное воздействие . Спецификой антиоксидантов является их теснейшая взаимосвязь со свободнорадикальным окислением липидов вообще и свободнорадикальной патологией в частности. Это свойство объединяет антиоксиданты различного строения, каждому из которых присущи свои особенности действия.
В зависимости от механизма антиокислительного действия, различают три типа антиоксидантов : ингибиторы, взаимодействующие непосредственно со свободными радикалами; ингибиторы, взаимодействующие с гидропероксидами и способные их разрушать (подобный механизм разработан на примере диалкилсульфидов); вещества, блокирующие катализаторы свободнорадикального окисления, прежде всего ионы металлов переменной валентности, за счет образования комплексов с металлами.
В настоящее время известно свыше 3000 антиоксидантов только растительного происхождения, и их число стремительно растет. К ним относятся витамины (А, Е, С), биофлавоноиды, минеральные вещества (селен, кальций, цинк и марганец), ферменты (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза) . Можно выделить также, так называемые, структурные антиоксиданты, антиокислительное действие которых обусловлено изменением структуры мембран (к таким антиоксидантам можно отнести андрогены, глюкокортикоиды, прогестерон). К антиоксидантам, по-видимому, следует отнести и вещества, повышающие активность или содержание антиоксидантных ферментов.
Исходя из скоростей реакций, любой ингибитор свободнорадикальных процессов можно охарактеризовать двумя параметрами: антиокислительной активностью и антирадикальной активностью. Последняя определяется скоростью, с которой ингибитор реагирует со свободными радикалами, а первая характеризует суммарную способность ингибитора тормозить окислительный процесс . Именно эти показатели являются основными при характеристике механизма действия и активности того или иного антиоксиданта, однако далеко не для всех случаев эти параметры в достаточной мере изучены.
Свойства любого вещества, действующего как антиоксидант (в отличие от других их эффектов), носят неспецифический характер, и один антиоксидант может заменяться другим природным или синтетическим антиоксидантом. Известно, что замену эффективных природных антиоксидантов (в первую очередь витамин Е) в организме можно осуществлять за счет введения только таких ингибиторов, которые обладают высокой антирадикальной активностью .
Введение синтетических ингибиторов в организм оказывает значительное влияние не только на процессы перекисного окисления липидов, но и на метаболизм природных антиоксидантов. Действие природных и синтетических ингибиторов может складываться, результатом чего является повышение эффективности воздействия на процессы перекисного окисления липидов. Кроме этого, введение синтетических антиоксидантов может оказывать влияние на реакции синтеза и утилизации природных ингибиторов перекисного окисления, а также вызывать изменения антиокислительной активности липидов . Таким образом, синтетические антиоксиданты могут использоваться в биологии и медицине в качестве препаратов, воздействующих не только на процессы свободнорадикального окисления, но и на систему природных антиоксидантов, влияя на изменение антиокислительной активности.
Рассматривая антиоксиданты, необходимо также отметить еще один класс веществ, усиливающих эффективность действия ингибиторов. Это вещества-синергисты, которые выступая в качестве доноров протонов для фенольных антиоксидантов, способствуют их восстановлению . Действие комбинации антиоксидантов с синергистами значительно превышает действие одного антиоксиданта. К веществам-синергистам, способным усиливать ингибирующее действие фенольных антиоксидантов, относятся, например, аскорбиновая кислота (витамин С), лимонная кислота, аскорбинат натрия и др.
Антиоксиданты имеют большое практическое значение. Так, в пищевой промышленности для увеличения сроков хранения жиросодержащих продуктов используют природные и синтетические антиоксиданты - α-токоферол (витамин Е), пропиловый, октиловый и додециловый эфиры галловой кислоты, ионол (2,6-ди-трет -бутил-4-метилфенол) и др. Также к антиоксидантам, используемым в качестве пищевых добавок, относятся пектин, аскорбиновая кислота, лимонная кислота, бутилгидрокситолуол, антоцианины, дигидрокверцетин .
Антиоксиданты находят применение в клинической практике. К наиболее изученным в настоящее время антиоксидантам относится витамин E, поэтому данное вещество очень часто рассматривают в качестве своеобразного стандарта . Показано, что витамин Е оказывает положительный эффект при лучевом поражении, злокачественном росте, ишемической болезни сердца и инфаркте миокарда, атеросклерозе, в терапии больных дерматозами, при ожогах и стрессах .
Важным направлением применения витамина Е является его использование при различного рода стрессовых состояниях . Так, установлено, что витамин Е уменьшает интенсивность процессов перекисного окисления липидов, что обычно наблюдается при иммобилизационном, акустическом и эмоционально-болевом стрессах. Он также предупреждает нарушения в печени при гипокинезии, которая вызывает усиление свободнорадикального окисления ненасыщенных жирных кислот липидов, особенно в первые 4-7 дней, т. е. в период выраженной стрессовой реакции.
Из синтетических антиоксидантов высокую эффективность проявляет ионол, известный в клинике под названием дибунол . Ионол показан для профилактики острых ишемических повреждений органов и постишемических расстройств. Он используется в лечении окологических заболеваний, лучевых и трофических поражениях кожи и слизистых оболочек, в терапии больных дерматозами, способствует быстрому заживлению язвенных поражений желудка и двенадцатиперстной кишки. Ионол обладает также некоторыми свойствами антигипоксантов, он увеличивает продолжительность жизни при острой гипоксии и ускоряет восстановление после гипоксических расстройств.
Ионол увеличивает длительность работы спортсменов при больших физических нагрузках, т. е. повышает выносливость организма при интенсивной работе . Он предотвращает активацию перекисного окисления липидов и нарушения высших отделов центральной нервной системы, что наблюдается на фоне интенсивных нагрузок, а также повышает эффективность работы левого желудочка сердца.
Учитывая участие свободнорадикальных механизмов в процессе старения организма, можно полагать возможность повышения продолжительности жизни с помощью антиоксидантов. Такие эксперименты на мышах, крысах, морских свинках, Neurospora crassa и Drosophila проводились, но результаты их оказались не совсем однозначные, что связывают с неадекватностью методов оценки конечных результатов . В случае экспериментов на Drosophila удалось зафиксировать достоверное увеличение продолжительности жизни.
С точки зрения некоторых ученых, применение антиоксидантов не продлевает срок человеческой жизни, а даже, наоборот ведет к ее сокращению . Проведенные исследования показали увеличение уровня смертности на 4 % у употребляющих антиоксиданты по сравнению с пациентами, принимающими плацебо. Данная связь прослеживалась, как у здоровых, так и у страдающих различными заболеваниями больных . Эксперименты проводились со смесями антиоксидантов, а также с применение одного антиоксиданта. Это позволило сделать следующие выводы: злоупотребление витаминам Е, А и β-каротином повышает уровень смертности пациентов, а селен и витамин С не оказывают влияние на продолжительность жизни.
Таким образом, антиоксиданты помогают организму противостоять окислительному стрессу и предупреждать развитие ряда заболеваний, но их применение, как и применение любых химических веществ, требует меры, так как может возникнуть обратный эффект, обусловленный изменениями на молекулярно-клеточном уровне после уничтожения свободных радикалов.
Список литературы:
- Басов А.А. Современные способы стандартизации антиоксидантных лекарственных средств и биологически активных добавок // Современные проблемы науки и образования. - 2006. - № 4. - С. 149-152.
- Бурлакова Е.Б. Блеск и нищета антиоксидантов // Наука и жизнь. - 2013. - № 3. - С. 27-34.
- Владимиров Ю.А. Свободные радикалы и АО // Вестник РАМН. - 2002. - № 7. - С. 43-51.
- Все о витаминах / Перевод с английского С.И. Незлобиной. М.: КРОН-ПРЕСС, 2001. - 201 с.
- Иванов В.Г., Горленко В.А. Антиоксиданты. М.: Академия, 2009. - 320 с.
- Реутов О.А., Курц А.Л. Органическая химия. М.: Просвещение, 2004. - 320 с.
