Forschung zu den Anwendungen von TBHQ als Antioxidans

Autoxidation ist eine komplexe Kettenreaktion freier Radikale, bei der Verbindungen bei Umgebungstemperatur oder leicht erhöhten Temperaturen mit Luftsauerstoff reagieren und dabei freiradikalische Zwischen- oder Endprodukte wie organische Peroxide erzeugen. Typische Beispiele sind das Ranzigwerden von Lebensmitteln und Ölen sowie die Alterung von Gummi und Kunststoffen. Obwohl alle Kohlenwasserstoffe anfällig für Autoxidation sind, erhöht das Vorhandensein von Ungesättigtheit – wie etwa in Triglyceriden – die Neigung zum oxidativen Abbau erheblich.

Tert-Butylhydrochinon (TBHQ) ist ein hochwirksames phenolisches Antioxidans, das häufig zur Verhinderung oder Verzögerung von Schäden durch Autoxidation eingesetzt wird. In China wurde TBHQ 1991 für die Verwendung als Lebensmittelantioxidans mit einem zulässigen Höchstgehalt von 0,2 g/kg, ausgedrückt als Fett, zugelassen. Derzeit wird TBHQ in großem Umfang in Lebensmitteln, Futtermitteln, Kosmetika und chemischen Produkten, einschließlich Gummi und Druckfarben, eingesetzt.

1. Anwendungen in Lebensmitteln

Bei der Verarbeitung und Lagerung unterliegen lipid- und fetthaltige Lebensmittel einer Autoxidation ungesättigter Fettsäuren, was zu oxidativer Ranzigkeit und damit zu negativen Auswirkungen auf die Produktqualität führt. TBHQ verzögert effektiv den oxidativen Abbau und weist im Vergleich zu anderen häufig verwendeten Antioxidantien eine überlegene antioxidative Leistung auf. Aufgrund seiner hohen Aktivität, starken Wirksamkeit und seines günstigen Preis-Leistungs-Verhältnisses wird TBHQ häufig in verschiedenen Lebensmitteln eingesetzt.

In Pflanzenölen gilt TBHQ als eines der wirksamsten Antioxidantien. Xu Jinrui ^[1] untersuchten die Wirkung von drei Antioxidantien auf Sonnenblumenöl und stellten fest, dass ihre antioxidative Wirksamkeit bei gleicher Zugabemenge der Reihenfolge folgte: TBHQ > BHT > BHA. Darüber hinaus zeigte Zitronensäure (CA) eine synergistische Wirkung mit diesen Antioxidantien.

Datenquelle: Xu Jinrui, Deng Yifeng und Lie Likun. Auswirkungen der synergistischen Wirkung mehrerer Antioxidantien auf die Stabilität von Sonnenblumenöl.

 Bei frittierten Lebensmitteln weist TBHQ eine hervorragende thermische Stabilität auf und behält eine wirksame antioxidative Wirkung in Frittierölen und frittierten Produkten bei. Gao Pei et al. ^[2] untersuchten die Wirkung von TBHQ auf die oxidative Stabilität von frittierten Erdnüssen. Die Ergebnisse zeigten, dass unter beschleunigten Oxidationsbedingungen bei 37 °C der Säurewert und der Peroxidwert von gebratenen Erdnüssen, ergänzt mit 0,1 g/kg TBHQ, deutlich niedriger waren als die der Kontrollgruppe, und beide Werte blieben innerhalb der internationalen Regulierungsgrenzen. Die vorhergesagte Haltbarkeitsdauer betrug mehr als 12 Monate, wohingegen in der Kontrollgruppe ohne Antioxidantien der Säurewert bereits im dritten Monat der Lagerung den akzeptablen Grenzwert überschritt.

2. Anwendungen im Feed

Unter oxidativer Ranzigkeit in Futtermitteln versteht man in erster Linie den oxidativen Abbau von Lipiden oder fettlöslichen Bestandteilen. TBHQ übt seine antioxidative Wirkung aus, indem es freie Radikale im Futter abfängt und stabile Phenoxyradikale bildet. Seine antioxidative Wirksamkeit ist der anderer phenolischer Antioxidantien wie BHT, BHA, Propylgallat (PG) und Vitamin E (VE) überlegen. Darüber hinaus können Vitamin C, Zitronensäure und Phosphate die antioxidative Wirkung von TBHQ deutlich steigern. Auch die kombinierte Anwendung phenolischer Antioxidantien zeigt eine deutlich bessere Wirksamkeit als die alleinige Anwendung von TBHQ.

Laut Mitteilung Nr. 2625 des Landwirtschaftsministeriums beträgt der maximal zulässige TBHQ-Gehalt in Futterölen und -fetten 0,2 g/kg. Bei Verwendung in Kombination mit anderen Antioxidantien darf die Gesamtzugabemenge im Mischfutter 0,15 g/kg nicht überschreiten.

Peng Diwei et al. ^[3] bewerteten die antioxidative Wirkung von TBHQ auf Fischöl in Futtermittelqualität mit einem Oxitest-Oxidationsstabilitätsanalysator bei 90 °C und einem Sauerstoffdruck von 6 bar. Die Ergebnisse zeigten, dass sich die Oxidationsinduktionszeit im Vergleich zu Fischöl ohne Antioxidantien von 2 Stunden 4 Minuten auf 3 Stunden 21 Minuten erhöhte, wenn 200 mg/kg TBHQ hinzugefügt wurden, was zeigt, dass TBHQ die oxidative Stabilität von Fischöl deutlich verbessert.

Datenquelle: Peng Diwei, Yang Bineng, Huang Zhen, et al. Studie zur oxidativen Stabilität von Fischöl zur Futtermittelverwendung.

3. Anwendung in der Kosmetik

In Kosmetika oder Körperpflegeprodukten haben Duft- und Geruchsstoffe einen erheblichen Einfluss auf die Verbraucherakzeptanz. Die Verwendung geeigneter Antioxidantien wie TBHQ trägt dazu bei, Produkte zu liefern, die frisch, stabil und vor oxidativem Abbau geschützt bleiben. TBHQ wirkt als Radikalfänger und hemmt das Ranzigwerden von Cremes und Lotionen sowie den Abbau von Duftstoffen.

Aufgrund seiner hervorragenden Öllöslichkeit schützt TBHQ wirksam Fette und Öle sowie Emulgatoren aus ungesättigten Fetten oder Ölen. Es weist außerdem eine gute thermische Stabilität auf und verflüchtigt sich bei typischen kosmetischen Verarbeitungstemperaturen nicht so leicht. Bei häufig verwendeten kosmetischen Ölen und anderen ungesättigten Bestandteilen ist TBHQ wirksamer als andere Antioxidantien wie BHA, BHT und Propylgallat.

Laut dem Inventory of Existing Cosmetic Ingredients in China (Ausgabe 2021) beträgt der maximale historische Verwendungsgrad von TBHQ in Leave-on-Produkten 0,05 %.

4. Anwendungen in anderen Branchen

Neben seiner Verwendung als Antioxidans für Öle und Fette in Lebens- und Futtermitteln ist TBHQ auch ein hochwirksames industrielles Antioxidans. Es wird häufig in Kunststoffen, Gummi, Druckfarben, Beschichtungen, ungesättigten Harzen und anderen Industriebereichen eingesetzt. In Konzentrationen von 0,01 % bis 1,0 % ist TBHQ ein hochwirksames Antioxidans für instabile organische Flüssigkeiten wie chlorierte Kohlenwasserstoffe, Öle, Ether und Aldehyde. In bestimmten Fällen ist seine antioxidative Wirksamkeit der von Hydrochinon überlegen.

TBHQ dient auch als sehr wirksamer Polymerisationsinhibitor bei der Lagerung ungesättigter Polyester und anderer polymerer organischer Materialien. Darüber hinaus fungiert es als hervorragendes Entschäumungsmittel, insbesondere in der Polyethylenindustrie. Es kann „Fischaugen“-Defekte in Polyvinylchlorid (PVC)-Produkten beseitigen und die Alterung von PVC-Materialien verhindern, wodurch die Lebensdauer von PVC-Produkten verlängert wird. Die typische Dosierung beträgt 1–2 g/kg.

Über L&P Food Ingredient Co., Ltd

L&P Food Ingredient Co., Ltd (L&P Foods) ist ein professioneller Hersteller, der sich auf Lebensmittelzusatzstoffe und funktionelle Lebensmittelzutaten spezialisiert hat. Das Unternehmen verfügt über umfassende Produktionsqualifikationen, einschließlich gültiger Herstellungslizenzen und einer ganzen Reihe international anerkannter Managementsystemzertifizierungen, darunter Qualitätsmanagement (ISO 9001), Lebensmittelsicherheitsmanagement (ISO 22000), religiöse Zertifizierungen (KOSHER und HALAL), Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz (ISO 45001), Umweltmanagement (ISO 14001) sowie den Global Standard for Food Safety (BRC). Mit gleichbleibender und zuverlässiger Produktqualität, einem gut etablierten Kundendienstsystem und der Fähigkeit, maßgeschneiderte, auf die Kundenbedürfnisse zugeschnittene Lösungen bereitzustellen, ist L&P Foods zu einem vertrauenswürdigen und bevorzugten Lieferanten für nachgelagerte Hersteller geworden.

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