Окислительная порча жиров

При окислении жиров теряется естественная окраска; специфический цвет и запах продукта; появляется посторонний, иногда неприятный привкус, аромат; теряется биологическая ценность.

Первичные продукты окисления – перекиси – органолептически не обнаруживаются, однако, по их содержанию можно судить о глубине порчи жира, пригодности его для длительного хранения и употребления в пищу.

Вторичные продукты окисления ухудшают органолептические показатели жира. При этом различают два основных вида порчи жира – прогокание и осаливание.

Прогоркание происходит в результате накопления в жирах низкомолекулярных продуктов: альдегидов, кетонов, низкомолекулярных жирных кислот. В этом случае жир приобретает прогорклый вкус и неприятный запах. Прогоркание жиров может происходить вследствие химических и биохимических процессов.

При химическом прогоркании, протекающем в жире под действием кислорода воздуха, накапливаются свободные жирные кислоты, иногда низкомолекулярные, не свойственные данному жиру, увеличивается перекисное число, образуются летучие карбонильные соединения – альдегиды и кетоны. Именно эти соединения придают запах прогорклости жиру.

При биохимическом прогоркании, протекающем с участием ферментов плесеней, образуются кетокислоты и метилалкилкетоны в результате β-окисления свободных жирных кислот, образующихся при гидролизе под действием липаз. При этом из кислот образуются кетоны, содержащие на один атом углерода меньше, чем в исходной кислоте: из капроновой - метилпропил кетон, каприновой – метилгептилкетон, лауриновой – метилонил кетон и т.д.

Кетонное прогоркание иногда называют «душистым прогорканием» в связи со своеобразным запахом продуктов окислительной порчи.

Ферментативное окислительное прогоркание характерно для липидного комплекса хранящихся масличных семян, зерна, продуктов их переработки (мука, крупа). Оно протекает при участии ферментов липазы и липоксигеназы.

В зависимости от характера жиросодержащих пищевых продуктов или пищевого сырья и условий, при которых они находятся, прогоркание будет происходить по одному из рассмотренных нами типов, а иногда (например, при хранении маргарина, молочного жира, муки, крупы) может происходить ферментативное и неферментативное прогоркание взаимно дополняя друг друга.

При хранении растительные и животные жиры, жиросодержащие продукты (масличные семена, мука, крупа, кондитерские изделия и т.д.) под влиянием кислорода воздуха, света (особенно прямого солнечного, ультрафиолетового), влаги, ферментов постепенно приобретают неприятный вкус и запах. Некоторые из них обесцвечиваются. В них накапливаются вредные для организма человека продукты окисления.

Осаливание жиров сопровождается исчезновением окраски, уплотнением жира и появлением салистой консистенции в результате окислительных изменений жира. При осаливании образуется значительное количество оксисоединений в результате распада на свету первичных органических перекисей и появлении свободных радикалов ^◦ОН и НО^◦₂при фотохимическом воздействии на жир.

Возникающие радикалы, взаимодействуя с молекулами жирных кислот, образуют оксикислоты. Количество их определяют по ацетильному числу, которое возрастает с увеличением количества оксигрупп.

Образовавшиеся оксикислоты вовлекаются в процесс полимеризации, в результате чего образуются высокомолекулярные соединения и жир приобретает характерную салистую, мазеобразную консистенцию. Осалившийся жир характеризуется также специфическим неприятным запахом и вкусом.

Изменение окраски жиров связано с разрушением каротиноидов, которое наступает до начала окислительных изменений. При этом жир обесцвечивается, иногда принимает зеленоватую окраску, изменяется его спектр поглощения. Эти изменения каротиноидов позволяют обнаружить окислительные изменения жиров на ранних стадиях. При этом происходит распад токоферолов.

Наиболее интенсивно окислительная порча происходит при продолжительном нагреве жиров при высоких температурах 180-300^◦С. Такой нагрев сопровождается снижением содержания ненасыщенных кислот и накоплением перекисей, карбонильных соединений, летучих соединений и продуктов сополимеризации.

Пи температуре свыше 200^◦С может произойти термическое разложение жира с выделением дыма (пиролиз). Температура, при которой начинается выделение дыма, называется температурой (или точкой) дымообразования, или пиролиза. На эту температуру оказывают влияние вид жира, содержание свободных жирных кислот, материал и размер посуды, наличие металлов и другие факторы. Например, увеличение в свином жире содержания свободных жирных кислот с 0,02 до 0,81% уменьшает температуру пиролиза с 221 до 150^◦С. Железо и медь катализируют пиролиз жира.

Продукты пиролиза ухудшают цвет жира при жарке пищевых продуктов. Потемнение жира происходит за счет загрязнения его веществами пирогенетического распада, образующихся при обугливании мелких частиц, реакций меланоидинообразования и карамелизации, а также накопления темноокрашенных продуктов окисления самого жира.

Изменение запаха жира при длительной жарке продуктов вызвано образованием акролеина. Образующиеся при жарке карбонильные соединения, содержащие 3, 5, 7 атомов углерода, ухудшают запах и вкус жира, а содержащие 4, 6, 10, 12 атомов углерода придают жиру приятный запах жаренного.

Изменение биологической ценности жира. В результате окисления изменяются не только органолептические свойства жира, но и снижается его пищевая, в том числе биологическая ценность. Это связано с окислением жизненно необходимых жирных кислот, а также с разрушением каротиноидов, токоферолов, фосфатов и других биологически активных веществ. Кроме того, первичные продукты окисления, перекиси оказывают токсическое действие на организм. В то же время перекиси в процессе разнообразных реакций образуют вещества, содержащие карбонилы, а также полимерные соединения, ухудшающие усвояемость жира, снижающие биологическую ценность, а иногда обладающие канцерогенными свойствами. Накопление таких продуктов специфического состава и строения происходит наиболее интенсивно пи продолжительном нагревании жира при высоких температурах (выше 180^◦С).

Для предотвращения окислительных процессов в жирах необходимо уменьшить или исключить контакт жира с кислородом воздуха. Без кислорода даже длительное нагревание при 180-190^◦С не вызывает заметных окислительных изменений жира. Увеличению контакта с воздухом способствует нагревание жира тонким слоем, жарка продуктов пористой структуры, сильное вспенивание и перемешивание жира.

Сравнительно недавно для стабилизации фритюрных жиров стали применять кремнийорганические жидкости (полиметилсилоксаны). Эти соединения, образуя на поверхности жира тонкую пленку и подавляя его вспенивание, затрудняют взаимодействие жира с кислородом.

Жир целесообразно хранить в герметичной таре, в вакуумной упаковке или в атмосфере инертного газа при отрицательных температурах. В жирах не должно быть легкоокисляющихся металлов (меди, железа, марганца), их солей или органических производных соединений свинца, олова и других металлов.

Для замедления окислительных процессов в жирах пименяют антиоксиданты.

Среди антиоксидантов наибольшее значение имеют соединение фенольной природы: ионол, БОТ, БОА, пропилгалаты. Из природных антиокислителей наибольшее значение принадлежит токоферолам, сезамолу (кунжутное масло), госсиполу (хлопковое масло).

Основные антиоксиданты рассмотрены в главе 9.

При введении антиоксидантов в количестве 0,01% стойкость жиров к окислению увеличивается в 10-15 раз.

Активность и продолжительность действия антиоксидантов увеличивается в присутствии синергистов (от греч. synergo^,s– действующий вместе). Действие синергистов может быть обусловлено рядом причин, главная из них – способность дезактивировать ионы металлов переменной валентности (Pb,Cu,Co,Mn,Feи т.д.), играющими роль катализаторов окисления. активными синергистами являются комплексоны (окси- и аминокислоты, производные фосфорной и фосфоновой кислот и др.). Применение в качестве комплексонов нашли лимонная и аскорбиновая кислоты. Синергистами являются фосфолипиды.

ВОПРОСЫДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ:

1. Назовите функции липидов в организме.

2. Назовите наиболее важные ПНЖК. Каковы их функции в организме человека?

3. Почему необходимо увеличение потребления жирной рыбы?

4. Какова роль арахидоновой кислоты в организме человека? Какая жирная кислота служит предшественником арахидоновой кислоты в организме?

5. Какова положительная и отрицательная роль холестерина в организме человека?

6. Какова роль лецитина (фосфатидилхолина) в питании? Из чего получают лецитин и кефалин? При производстве каких продуктов используют лецитин и кефалин?

7. Каковы нормы потребления растительных масел и животных жиров?

8. Назовите основные опасности недостатка и избытка потребления жиров?

9. Охарактеризуйте процессы промышленного гидролиза триацилглицеринов. С какой целью проводится гидролиз жиров?

10. В чем заключается основная реакция, протекающая при гидрогенизации жиров?

11. Какие виды изомеризации возможны в процессе гидрирования триацилглиреринов?

12. В чем заключается процесс переэтерификации ацилглицеринов?

13. Где используют переэтерифицированные жиры?

14. Какие основные химические и биохимические превращения происходят в процессе переработки и хранения жиров?

15. В чем заключается процесс автоокисления жиров? Назовите основные продукты окисления жиров.

16. В чем заключается окислительная порча жиров?

17. Чем обусловлено прогоркание жиров?

18. В чем проявляется осаливание жиров и какова его причина?

Резюме

Липиды в организме выполняют множество функций: энергетическую, резервную, защитную, транспортную, терморегулирующую и др. Важной составной частью жиров являются жирные кислоты, которые в соновном определяют свойства жира. Наибольшее значение в питании имеют полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), содержащие две и более двойных связей. Линолевая и линоленовая ПНЖК не могут синтезироваться в организме и должны поступать с пищей. Линолевая кислота относится к семейству ω-6 ПНЖК, линоленовая - к семейству ω-3. Соотношение ПНЖК семейства ω-6 и ω-3 в рационе питания должно составлять 6:1. Указаны пищевые продукты – источники ПНЖК. Рассмотрена роль лецитина и холестерина в питании. Рекомендуемое содержание жиров в рационе человека – 90-100 г в сутки, причем 1/3 из них должны составлять растительные масла, 2/3 – животные жиры. Недостаток или избыток жиров практически одинаково опасны для организма человека.

1. В промышленности используют следующие процессы переработки триацилглицеринов: гидролиз, гидрирование, переэтерификация. Гидролиз триэтилглицеринов широко применяется в технике для получения жирных кислот, глицерина, моно- и диацилглицеринов. Гидролиз проводят в присутствии кислотных катализаторов при температуре 100^◦С или без катализаторов при 220^◦С под давлением 2-2,5 МПа.

Гидрирование масел и жиров молекулярным водородом проводят при 180-240^◦С в присутствии никилевых катализаторов. В результате селективного присоединения водорода к двойным связям получают продукт с заданными свойствами – саломас. В процессе гидрирования масел и жиров возможно образование транс-изомеров жирных кислот, которые не метаболизируются в организме и обладают канцерогенными свойствами.

Переэтерификация позволяет получить пищевые пластичные жиры с высоким содержанием линолевой кислоты при отсутствии транс- изомеров жирных кислот. Переэтерифицированные жиры применяются в хлебопечении, при производстве маргаринов, кондитерских, комбинированных жиров и т.д.

2. В процессе переработки и хранения жиров происходят различные превращения их под влиянием биологических, физических и химических факторов.

Независимо от технологических режимов переработки и хранения, а также вида жира в них протекают однотипные изменения, сводящиеся к гидролизу и омылению.

Гидролитическое расщепление жиров может быть как ферментативным, так и не ферментативным.

Возможно ухудшение качества жира в результате окислительных процессов, глубина и скорость которых зависят от природных свойств жира, температуры, наличия кислорода и света.

Различия автоокисления и термическое окисление жиров. первичные продукты окисления ненасыщенных жирных кислот - перекисные соединения. В результате превращения перекисей образуются альдегиды, кетоны и другие соединения.

Различают основных вида порчи жира – прогоркание и осаливание.

При прогоркании жир приобретает прогорклый вкус и резкий, неприятный запах. Прогоркание жиров может происходить вследствие химических и ьиохимических процессов. Ферментативное прогоркание протекает при участии ферментов липазы и липоксигеназы.

Осаливание жиров сопровождается исчезновением окраски, уплотнением жира и появлением салистой консистенции. При осаливании образуется значительное количество оксикислот, которые вовлекаются в процесс полимеризации. Образуются высокомолекулярные соединения, и жир приобретает салистую, мазеобразную консистенцию.

В результате окислительной порчи жира снижается его пищевая и биологическая ценность. Это связано с окислением ПНЖК, с разрушением каротиноидов, токоферолов и других биологически активных веществ.

Используемая литература:

1. Донченко Л.В., Надыкина В.Д. Безопасность пищевой продукции – М.: ДеЛи принт, 2005.-539с.

2. Колодязная В.С. Пищевая химия. Учебное пособие.-СПб: СПб ГАХПГ, 1996.-140С.

3. Нечаев А.П., Траубенберг С.Е. и др. Пищевая химия. Под ред. А.П. Нечаева. – СПб.: ГИОРД, 2007.-640с.

4. ПилатГ.П., Иванов А.А. Биологически активные добавки к пище. – М.: Авволлон, 2002.-710с.