در پیگیری تجربی اکسیداسیون خود بخود به وسیله اندازه گیری اکسیژن جذب شده یا اندیس پراکسید روغن معلوم شده است که در طی اکسیداسیون در فاز مشخص وجود دارد.در طی فاز مقدماتی اکسیداسیون با سرعتی کم وبیش یکنواخت و نسبتاً آهسته پیش می رود و پس از این که اکسیداسیون به مقادیر بحرانی رسید واکنش وارد فاز دوم می شود. ویژگی این مرحله سرعت زیاد اکسیداسیون به خصوص در مراحل آخر آن است که چندین برابر سرعت واکنش در فاز اول می باشد. نقطه ای که نمونه بو وطعم تند پیدا می کند کم وبیش با شروع مراحل اولیه فاز دوم مطابق می نماید. مرحله اولیه اکسیداسیون نسبتاً آهسته چربی به نام مرحله القایی معروف است.(فاطمی، ۱۳۷۸؛ قنبر زاده، ۱۳۸۸).
۲-۱-۲- تشکیل هیدروپراکسید:
در جریان تشکیل هیدروپراکسیدها ترجیحاً کربنی مورد حمله آن (RO₂⁰) رادیکال پراکسید قرار میگیرد که اتم هیدروژن به شکل ضعیفتری به آن متصل شده باشد. انرژی لازم برای جدا کردن هیدروژن درحالت های مختلف متفاوت است. برای مثال جدا شدن هیدروژن متصل به کربنی که در مجاورت کربن دارای پیوند دوگانه قرار گرفته است به انرژی کمتری نیاز دارد. علت آن این است که این هیدروژن تحت اثر رزونانس یا جابجا شدن الکترون های پیوند دوگانه می باشد و به این دلیل نسبت به هیدروژن های دیگر وضع ناپایدارتری دارد. (مثلاً در مورد اسید اولئیک، هیدروژن از کربن های شماره ۸ یا ۱۱ جدا می شود و با جابجایی الکترون بین کربن های ۸ تا ۱۱ در واقع چهار رادیکال آزاد ایجاد می گردد. این رادیکالها پس از ترکیب با اکسیژن، یک هیدروژن از یک مولکول اسید چرب دیگر می گیرند و تبدیل به هیدروپراکسید می شوند. به این ترتیب چهار ایزومر مختلف هیدروپراکسید تشکیل می گردد. این چهار ایزومر هیدروپراکسید به دلیل اتصال گروه پراکسید تقریباً به میزان یکسانی تولید می شوند. در جریان تشکیل هیدروپراکسید، مقادیر زیادی از پیوندهای دوگانه سیس در حین جابجا شدن به شکل ترانس تبدیل می گردند که میزان آن بستگی به درجه حرارت دارد. در درجه حرارت معمولی حدود ۷۵% هیدروپراکسیدهای تشکیل شده به صورت ترانس است. در اکسیداسیون اسید لینولئیک هیدروژن متصل به کربن شماره ۱۱ دارای کمترین پایداری است، زیرا در میان دو پیوند دوگانه قرار دارد و توسط رزونانس دو پیوند دوگانه ناپایدار می شود. هیدروپراکسیدهای تشکیل شده اکسیداسیون این اسید اساساً به صورت ۹- هیدروپراکسید و۱۳- هیدروپراکسید هستند که در آن ها وضعیت پیوند های دوگانه از حالت غیر کنژوگه به کنژوگه تغییر یافته است. مقادیر کمی نیز از هیدروپراکسیدهای دیگر تولید می شوند که در آن ها پیوند های دوگانه به صورت غیر کونژوگه هستند(فاطمی، ۱۳۷۸؛ فوسی و همکاران^[۱۳]، ۱۹۹۳).

شکل(۲-۲) تشکیل هیدروپراکسید
LOOH(هیدروپراکسایدها) ناپایدارند و میزان زیادی از محصولات فرار و غیرفرار را تجزیه می کنند. این محصولات فرار و غیر فرار ناپایدارند و تحت اکسیداسیون مجدد قرارمی گیرند و با تجزیه بخشی از محصولات اکسیدشده، طعم نامطبوع موجود در روغن های رنسیده را به وجود می آورند.
اسیدهای چرب با بیش از یک پیوند دوگانه بویژه برای اکسیداسیون مستعدتر می باشند جایی که اتم کربن متیلین بین دو پیوند دوگانه قراردارد. سرعت اکسیداسیون برای اولئیک، لینولئیک و لینولنیک براساس پروکسی بوجود آمده به ترتیب ۲۵:۱۲:۱ می باشد.

۲-۱-۳-فتواکسیداسیون:

برای تخمین پایداری روغن های گیاهی، از فتواکسیداسیون، بیشتر از اکسیداسیون رادیکالهای آزاد استفاده می شود. بیشتر این روغن ها شامل، حساس کننده های نور، پیگمانهای طبیعی مانند کلروفیل و محصولاتشان، هِم و ترکیبات وابسته، متیلن بلو، فلورسین اریتروزین و هیدروکربنهای حلقوی آروماتیک می باشد که این ترکیبات توانایی انتقال انرژی از نور به مولکولهای شیمیایی را دارند.
واکنش زیر نمای کلی از فرایند فتواکسیداسیون را نشان می دهد:
(۱) Sesitizer_Ground + hv → Spnsitizer_Excited
(۲) Sensitizer_Excited + LH → Sensitizer_H + L
(۳) Sensitizer_Excited +۳ O₂ → Seositizer_Ground + ^۱O₂
^۱O₂+LH→LOO+³O₂(4)
انرژی از نور به حساس کننده ها منتقل می شود در حالیکه ممکن است مستقیما با لیپیدها واکنش دهد و رادیکالها را بوجود بیاورد و درنتیجه اتواکسیداسیون آغاز گردد (معادله ۲).
امکان بوجود آمدن رادیکالهای چربی بطور مستقیم کمتر می باشد چون نیاز به انرژی بالاتری دارد. واکنش تخریبی بیشتر بین محرکهای برانگیخته و اکسیژن پایدار (دوگانه) موجب بوجود آمدن اکسیژن ناپایدار یگانه می شود (معادله ۳).
اکسیژن یگانه، ۱۵۰۰ مرتبه سریع تر از اکسیژن پایدار (دوگانه) با اسید لینولئیک واکنش می دهد. این ترکیب واکنش گر (اکسیژن یگانه) بعنوان مهم ترین آغازگر برای اتواکسیداسیون اسیدهای چرب می باشد. محرک های نوری و اکسیژن می توانند موجب ایجاد اکسیژن یگانه و رادیکالهای آزاد می شود (معادله ۲ و ۳). این پروسه واکنش رادیکالهای آزاد را آغاز می کند در حالیکه رادیکالهای لیپید بوجود آمده و اتواکسیداسیون آغاز شده است.
منابع اکسیژن یگانه بوسیله بردلی مورد بحث قرارگرفته است. اکسیداسیون اسیدهای چرب غیراشباع بوسیله اکسیژن یگانه می تواند بوسیله ترکیبات که سدیم با اکسیژن یگانه واکنش می دهند متوقف گردد ترکیباتی مانند خاموش کننده ها که اکسیژن یگانه را به فرم اکسیژن
پایدار تبدیل می کنند.
مؤثرترین و مهم ترین خاموش کننده ها طبیعی، توکوفرولها و بتاکاروتن می باشند. حال آن که دیگر ترکیبات شامل، آمینواسیدها، پروتئین ها و سولفید فنل ها و ترکیبات چلاته کننده فلزات می باشند.
این رادیکالهای بوجود آمده موجب اتوکاتالیست (خودتجزیه ای) می شود. در طی مرحله پایانی رادیکالهای آزاد با یکدیگر واکنش می دهند تا در نهایت محصولات اکسیداسیون را بوجود بیاورند. هر عاملی که بتواند از مرحله انتشار جلوگیری کند در کم کردن اکسیداسیون چربی در اثر فعالیت رادیکالهای آزاد، نقشی کلیدی در مکانیسم پایانی دارد. آنتی اکسیدان ها قطع کننده زنجیره واکنش های اکسیداسیون مانند ترکیبات فنولیک با دادن هیدروژن به رادیکالهای چربی در مرحله انتشار و بوجود آوردن ترکیبات غیرفعال می توانند این واکنش های اکسیداسیون را متوقف کنند. توکوفرول. بیوتیل هیدروکسی آنیزول، بوتیلات هیدروکسی تولوئن و پروپیل گالات نمونه هایی از آنتی اکسیدان های فنولی می باشند.
۲-۱-۴-عوامل موثر در اکسیداسیون چربیها
۲-۱-۴-۱- ترکیب ماده غذایی:
مثلاً در مورد چربیها، تعداد و محل قرار گرفتن و حالت ایزومری پیوند دوگانه در اسیدچرب بر میزان اکسیداسیون آن اثر می گذارند. در صورت عدم وجود پیوند دوگانه در اسید چرب، اکسیداسیون آن بسیار به کندی انجام می گیرد.(فاطمی، ۱۳۷۸).
۲-۱-۴-۲-درجه حرارت:
با افزایش درجه حرارت سرعت اتواکسیداسیون افزایش می یابد. درجه حرارت بالا تولید رادیکال های آزاد را تسریع می نماید و در عین حال باعث ناپدید شدن آنها نیز می گردد. در درجه حرارت معینی سرعت به ماکزیمم میرسد. درجه حرارت نه تنها در سرعت واکنش مؤثر است بلکه در مکانیسم آن نیز دخالت می کند. در درجه حرارت پائین مکانیسم شرح داده شده از طریق تشکیل هیدروپراکسید پیش می رود، در حالیکه در درجه حرارت های بالا بخشی از پیوندهای دوگانه اشباع می گردند. (هراس و همکاران^[۱۴]، ۲۰۰۲).
۲-۱-۴-۳-نور :
اسیدهای چرب و پراکسید آنها کم رنگ هستند و نمیتوانند نور مرئی را جذب نمایند در حالیکه نور ماوراء بنفش بوسیله چربی های غیراشباع جذب میشود بخصوص اگر پیوند دوگانه بصورت مزدوج (Conjugated) باشد. نور ماوراء بنفش ممکن است موجب شروع واکنش زنجیره ای شود، اما اثر عمده آن تسریع تجزیه پراکسیدها است. طعم چربی ها درشیشه های شفاف و بیر نگ سریعتر از شیشه های رنگی و قوطی تغییر کرده و تند میشود. (فاطمی، ۱۳۷۸؛ هراس وهمکاران، ۲۰۰۲).
۲-۱-۴-۴-اکسیژن:
تحقیقات جدیدتر نشان داده است که رابطه خطی بین عکس سرعت اکسیداسیون و عکس فشار اکسیژن وجود دارد. دانشمندان معتقد اند که سطح مخصوص (نسبت سطح به حجم) سیستم غذائی یا چربی مهمتر از فشار اکسیژن است و با افزایش آن سرعت اکسیداسیون نیز زیاد می گردد، (گریفشس^[۱۵]،۱۹۸۵).
۲-۱-۴-۵- رطوبت:
اثر فعالیت آب روی سرعتی اکسیداسیون چربی پیچیده است. تند شدن در رطوبت خیلی کم یا زیاد به وقوع می پیوندد و سرعت آن نسبت به رطوبت متوسط بیشتر است.(فاطمی، ۱۳۷۸؛ اوانس ^[۱۶]،۱۹۹۱).
۲-۱-۴-۶- کاتالیزورها:
یون های فلزات سنگین کاتالیزورهای قوی برای اکسیداسیون چربی ها به شمار می روند که موجب کوتاه شدن دوره نهفته (Induction period) و تسریع اکسیداسیون چربی ها می گردند. غالباً این فلزات به دو حالت اکسیداسیون که به آسانی قابل تبدیل به یکدیگرند وجود دارند، مانند آهن ، مس و منگنز. اثر عمده این فلزات در مقادیر کم (PPm) افزایش سرعت تجزیه هیدروپراکسیدها و ازدیاد سرعت تولید رادیکالهای آزاد است. منبع فلزات سنگین در مواد غذائی ممکن است بوسیله آلودگی (با وسایل، لوله ها، مواد بسته بندی یا عوامل محیطی) و یا اجزاء طبیعی مواد غذایی باشد. (گریفشس، ۱۹۸۵؛هراس وهمکاران، ۲۰۰۲).
آنزیم لیپواکسیداز: یکی دیگر از کاتالیزورهای مهم در اکسیداسیون چربیها آنزیم لیپواکسیداز است، این آنزیم بطور اختصاصی اکسیداسیون مستقیم اسیدهای چرب با درجه غیراشباع بالا (Polynusaturated) را که شامل گروه سیس – سیس – ۱و۴ پنتادی ان هستند (مانند اسیدلینولئیک و لینولنیک) کاتالیز می کند. این آنزیم در دانه های روغنی، حبوبات، غلات و برگها وجود دارد و چنانچه غیرفعال نگردد موجب تسریع اکسیداسیون چربیها وکاروتنوئیدها گشته و تغییر طعم و بو در محصولات غذائی بوجود می آید.
۲-۲- آنتی اکسیدان

یکی از ساده ترین روش های تکنیکی برای کاهش اکسیداسیون، استفاده از آنتی اکسیدان ها می باشد.از نظر علم تغذیه، آنتی‌اکسیدان‌ها ترکیباتی هستند که مانع فعالیت رادیکال‌های آزاد شده و از اکسیداسیون آنها جلوگیری می‌کنند وبا غیر فعال کردن آنها سلول‌های بدن را از اثرات مخرب این ترکیبات مصون نگاه می‌دارند.

آنتی اکسیدان ها از سوی اداره مواد غذایی و دارویی ایالات متحده آمریکا^[۱۷] بعنوان موادی شناخته می شوند که از طریق به تأخیر انداختن فساد چربی های مواد غذایی (رنسیدیتی) و یا با جلوگیری از بی رنگ شدن ازفساد آنها و تبدیل شدن آن ها بعنوان مواد غیرقابل مصرف جلوگیری می کند. این ترکیبات در مقادیر کم قادر به محافظت یا به تأخیر انداختن اکسیداسیون در روغن ها و چربی ها می شوند.آنتی اکسیدان ها از جمله مهمترین ترکیباتی هستند که باجلوگیری یا به تا
خیر انداختن اکسیداسیون، کیفیت روغن ها و چربیها را حفظ می کنند.آلیس و لیندن^[۱۸](۱۹۹۱)؛ آنتولویچ و همکاران (۲۰۰۲)
هالیون و همکارانش متوجه شدند که آنتی اکسیدان ها موادی هستند که وقتی در غلظت کم به سوبسترای اکسید شونده اضافه شود به طور چشمگیری ، اکسیداسیون در آن سوبسترا به تعویق می اندازد یا از آن جلوگیری می کند. در حالیکه آنتی اکسیدان ها با جلوگیری از پراکسیداسیون چربی ها شرکت می کنند. رادیکالهای آزاد می توانند دیگر ترکیبات غذایی را از بین برند. سوبسترای قابل اکسید شدن شامل بیشتر ترکیبات موجود در مواد غذایی میشوند مانند پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها و DNA. این بخش برروی فعالیت آنتی اکسیدان ها در مقابل پرواکسیداسیون لیپیدها تمرکز دارد. بطور کلی آنتی اکسیدان ها بطور کلی فعالیت اکسیداسیون را به تأخیر انداخته و دوره آلقا و برانگیختگی را آهسته تر می کنند.
ترکیبات آنتی اکسیدانی در غذا نقش مهمی را به عنوان فاکتور محافظت کننده سلامتی بازی می کنند. مطالعات نشان می دهد که آنتی اکسیدان ها خطر بروز بیماری های مزمن مثل سرطان و بیماری های قلبی را کاهش می دهد. آلیس و لیندن (۱۹۹۱)؛ پراکاش^[۱۹](۲۰۰۱) این مواد ممکن است به طور طبیعی در ماده غذایی وجود داشته باشند یا در طبیعت موجود نباشند و از طریق سنتز تهیه و به ماده غذایی اضافه شوند.
مکانیسم اثر آنتی اکسیدان ها به این ترتیب است که با دادن یک اتم به رادیکال تشکیل شده، از گسترش واکنش های زنجیره ای اکسیداسیون جلوگیری می کند.
R⁰ +AH RH + A⁰
RO₂⁰ + AH ROOH +A⁰
با توجه به واکنش های بالا، کارایی و درجه تاثیر یک آنتی اکسیدان به سهولت جدا شدن این اتم از آن مربوط می شود. بدیهی است که رادیکال آزاد به جا مانده از آنتی اکسیدان پس از دادن هیدروژن باید حتی الامکان خود سبب تولید رادیکال آزاد و آغاز اکسیداسیون نشود و در ضمن توسط اکسیژن اکسید نگردد (فاطمی، ۱۳۷۸؛ پراکاش، ۲۰۰۱؛ واتسون^[۲۰]، ۲۰۰۲).
امروزه آنتی اکسیدان های ساختگی (سنتتیک) مثل بوتیلیتد هیدروکسی تولوئن (BHT)، بوتیلیتد هیدروکسی آنیزول(BHA) و ترشری بوتیل هیدروکینون(TBHQ) به طور گسترده برای ممانعت از اکسیداسیون روغن ها و چربیها و افزایش زمان ماندگاری غذاهای چرب استفاده می شوند. در سالهای اخیر به دلیل گزارشاتی از اثرات سمی و سرطانزای این ترکیبات ، استفاده از این آنتی اکسیدانهای سنتزی در مواد غذایی با تردید روبرو بوده است.(موری و همکاران^[۲۱] ۱۹۹۴،ویسنر و همکاران^[۲۲] ۲۰۰۷، شهیدی و واناسوندارا^[۲۳] ۱۹۹۸)به همین دلیل توجه دانشمندان به سمت آنتی اکسیدانهای طبیعی جلب شده است. ترکیبات فنولی و آلدئیدی موجود در گیاهان با احیای رادیکالهای آزاد می تواند باعث فعالیت آنتی اکسیدانی آنها شود.محققین بر این باورند که ترکیبات فنولی و آلدئیدی از دو طریق احیای رادیکالهای آزاد و همچنین شلاته کردن فلزات می توانند نقش آنتی اکسیدانی داشته باشند (Sikwese) به همین دلیل در سالهای اخیر محققین به دنبال جایگزینهای طبیعی برای آنتی اکسیدان ها می باشند. در این راستا اثرات قوی آنتی اکسیدانی در تعداد زیادی از سبزیجات مثل کلم، اسفناج، بروکلی، پیاز ، رزماری و مرزه ثابت شده است.(ازکان و همکاران^[۲۴] ۲۰۰۵، فروتوس و هرناندز هرو^[۲۵] ۲۰۰۵،شیمالا و همکاران^[۲۶] ۲۰۰۷)

۲-۲-۱- فاکتور حفاظت

کارایی یک آنتی اکسیدان تحت عنوان فاکتور حفاظت مشخص می شود و آنتی اکسیدان ها نیز از این طریق با هم مقایسه می شوند. فاکتور حفاظت عبارت است از نسبت مدت دوره اکسیداسیون کند یک روغن در حضور یک آنتی اکسیدان به مدت دوره اکسیداسیون کند همین روغن بدون وجود آنتی اکسیدان.
در مواردی استفاده از مخلوط دو آنتی اکسیدان دارای نقش حفاظتی بیشتری نسبت به زمانی است که این آنتی اکسیدان ها هر یک به تنهایی مورد استفاده قرار گیرند مثلاً BHA وBHT در غلظت ۲ درصد به ترتیب دارای فاکتور حفاظت برابر ۵/۹ و ۶ هستند. در صورتیکه وقتی این دو به صورت مخلوط با همین غلظت استفاده می گردند فاکتور حفاظت مربوطه برابر ۱۲ خواهد بود.
علت این وضع را می توان این چنین توجیه کرد که BHA با توجه به فاکتور حفاظت زیادتر با سهولت و سرعت بیشتری با رادیکال های پراکسی وارد واکنش می شوند، اما رادیکال آزاد BHA که در این جا بوجود می آید می تواند به سرعت یک هیدروژن از BHT دریافت کند و به حالت اول در آید که بنابراین مجدداً وارد واکنش می شود. به این ترتیب موجودیت یک آنتی اکسیدان که قویتر است در مقابل از دست رفتن یک آنتی اکسیدان ضعیف تر حفظ می گردد. از طرف دیگر رادیکالBHT تشکیل شده می تواند همانطور که قبلا ً اشاره شد با رادیکال پراکسی وارد واکنش شده و از این طریق از سرعت اکسیداسیون بکاهد. فرمول زیر مربوط به محاسبه فاکتور حفاظت است(باندونین و همکاران^[۲۷]، ۲۰۰۰).
=فاکتور حفاظت
T_n مدت زمانی که عدد پراکسید به مقدار n می رسد و T_n=T⁰_{nدر شاهد}