Жиры имеют высокую энергетическую ценность, 1 г жира поставляет 9 ккал энергии. Высокая энергетическая ценность жиров связана с тем, что они содержат меньше кислорода, менее окислены и при “сжигании” в организме человека выделяют больше тепла, т. е. энергии. Согласно рекомендациям Института питания РАМН 30-33% общей энергетической ценности пищи должно быть обеспечено жирами. Энергетическая ценность жидких растительных масел составляет 896-902 ккал на 100 г продукта.
Жиры являются источником эссенциальных (незаменимых) жирных кислот — линолевой (омега-6), линоленовой (омега-3), арахидоновой. Эти кислоты не синтезируются организмом человека (или синтезируются из других эссенциальных, как арахи- доновая из линоленовой при участии витамина Вб), поэтому их поступление с пищей в достаточном количестве является жизненно необходимым. Эссенциальные жирные кислоты биологически более активны по сравнению с остальными кислотами. Они улучшают состояние кровеносной и репродуктивной систем и кожных покровов, нормализуют жировой обмен и снижают уровень холестерина ЛНП (липопротеинов низкой плотности), участвуют в построении различных клеток и тканей организма, препятствуют ослабеванию иммунной системы и неврологической дисфункции, способствуют росту и развитию плода. Норма суточного потребления эссенциальных жирных кислот составляет 2-6 г, или 20-25 г растительного масла.
Другими важными компонентами, поставляемыми в организм жирами, являются фосфолипиды (фосфатиды). Они содержатся во всех живых клетках, являются важнейшими компонентами биологических мембран нервной ткани, участвуют в жировом обмене, входя в состав липопротеидов крови.
Жиры содержат жирорастворимые витамины, причем в растительных жирах преобладают витамин Е и (3-каротин, в жирах животного происхождения — витамины А и Д.
Суточная потребность в жирах составляет 80-100 г, из них 1/3 должны составлять растительные жиры.Состав жиров
Жиры по химической природе относятся к липидам. Этот класс подразделяется на три группы в зависимости от химического строения: 1-— жирные кислоты и продукты их ферментативного окисления (высокомолекулярные альдегиды и спирты, содержащие 1-3 гидроксильные группы); 2 — глицериды (сложные эфиры глицерина и жирных кислот, в том числе моно-), 3 — липиды, не содержащие остаток глицерина, например стерины и воски.
Жиры являются смесью глицеридов, в которой преобладают триглицериды. Моно- и диглицериды (содержат соответственно одну или две жирные кислоты) содержатся в очень небольших количествах, являясь или продуктом частичного гидролиза триглицеридов, либо их частичного синтеза.
Жирные кислоты
В настоящее время из жиров выделено и идентифицировано около 190 жирных кислот. Жирные кислоты — это карбоновые кислоты с линейным строением, одноосновные, в них наиболее распространено четное количество атомов углерода (исключение составляет валерьяновая кислота). Общая формула карбоновых кислот RCOOH, где R — углеводородный радикал, СООН — карбоксильная группа (содержащая гидроксильную группу ОН). В зависимости от наличия двойной связи жирные кислоты подразделяются на две большие группы: предельные (насыщенные) — не содержат двойных связей — и непредельные (ненасыщенные) — содержат одну и более двойных связей.
Вещества, сопутствующие жирам
Эти вещества входят в состав природных жиров наряду с глицеридами: фосфатиды, стеролы (стерины), воски, пигменты, жирорастворимые витамины, свободные жирные кислоты, белковые и ароматические вещества. Их количество невелико, но они сильно влияют на биологическую ценность, технологические свойства и сохраняемость жиров.
Фосфатиды (фосфолипиды) — входят в состав практически всех клеток организмов в виде белково-липидных комплексов. Образуют оболочки клеток, влияют на проницаемость клеточных мембран, участвуют в построении нервной и мозговой тканей. По химическому строению — сложные эфиры глицерина, у которого одна спиртовая группа связана с фосфорной кислотой, которая соединена с азотистым основанием; две другие спиртовые группы соединены с жирными кислотами, одна из которых обязательно непредельная.
В зависимости от азотистого основания, присоединенного к глицерину, образуются лецитины (присоединяется азотистое основание холин), кефалины (присоединяется коламин), серины (присоединятся азотистое основание серин).
Лецитины существуют в 3 формах, но в природе встречаются только альфа-модификации. В чистом виде это белые воскообразные гигроскопичные вещества. В количестве 9-10% содержатся в желтке куриных яиц, входят в состав растительных масел и животных жиров.
В производстве пищевых продуктов широко используются эмульгирующие свойства лецитина. Он позволяет получать стабильные эмульсии прямого типа, используется в производстве шоколада и глазурей.
Кефалины гигроскопичны и сильно набухают. Обладают очень сильным антиокислительным действием. В животных жирах встречаются в чуть большем количестве, чем в растительных.
Серины содержатся в соевом масле, жире рыб, менее распространены по сравнению с остальными фосфатидами; улучшают память, способность к обучению и мышление у взрослых и пожилых людей.
Все фосфатиды в жирах присутствуют в виде индивидуальных молекул или в виде мицел — объединенных молекул. При хранении масложировых товаров фосфолипиды способны выпадать в осадок, тем самым снижая товарные свойства; они гидролизуются с образованием не только своих составных частей (глицерина, жирных кислот фосфорной кислоты и азотистого основания), но и триметиламина, имеющего специфический неприятный запах, напоминающий запах несвежего рыбьего жира; фосфолипиды в присутствии кислорода легко окисляются. Вследствие этих процессов жидкие растительные жиры стараются очистить от фосфатидов, несмотря на то что при этом снижается биологическая ценность масел. Очищение от фосфатидов основано на их высокой гигроскопичности — в присутствии воды они легко набухают и выпадают в осадок, который потом отфильтровывается.
Стеролы (стерины) — одноатомные, высокомолекулярные спирты, чаще всего циклического строения. Тугоплавкие бесцветные вещества, содержащиеся в малых количествах во всех натуральных жирах и маслах в виде самих спиртов (стеролы) или их эфиров (стерины). В зависимости от происхождения подразделяются на три группы: животного происхождения — зоо- стеролы; растительного происхождения — фитостеролы; содержащиеся в дрожжах и плесневых грибах -— микостеролы. Ми- костерины редко выделяют в отдельную группу, чаще всего их относят к фитостеронам.
Холестерин — самый известный из зоостеролов. Участвует в синтезе половых гормонов, является основой для образования желчных кислот, в крови образует комплексные соединения с белками — липопротеины высокой (ЛВП) или низкой (ЛНП) плотности. Липопротеины низкой плотности малорастворимы и склонны к формированию атеросклеротических бляшек. Холестерин не только поступает с пищей, но и синтезируется организмом человека.
Ситостерин относится к фитостеринам, содержится в большинстве растительных масел — подсолнечном, кукурузном, подсолнечном, в зернах пшеницы и риса. Участвует в синтезе витамина D5. Другим наиболее распространенным фитостерином является стигмастерин, он содержится в репе и какао.
Эргостерин относится к микостеролам, содержится в грибах, дрожжах и некоторых растениях. Участвует в образовании витамина D2.
Стеролы животного и растительного происхождения отличаются температурой плавления и формой кристаллов: зоостерины имеют более высокую температуру плавления и кристаллы в форме ромбовидных пластин, кристаллы фитостери- нов имеют ромбовидную форму.
Воски. Относятся к простым липидам, это сложные эфиры высокомолекулярных жирных кислот и высокомолекулярных одноатомных спиртов. В отличие от глицеридов не содержат глицерин, спирты только одноатомные (редко встречаются эфиры двухатомных спиртов). Воски — аморфные, пластичные, легко размягчающиеся при нагревании вещества, плавящиеся в интервале температур 40-90 °С, нерастворимы в воде, растворяются в бензине и хлороформе.
В зависимости от происхождения воски подразделяют на группы:
• растительного происхождения — покрывают тонким слоем плоды, стебли, листья, предохраняя от смачивания, высыхания и проникновения микроорганизмов (пруин — воск кожицы винограда);
• животного происхождения — воски, вырабатываемые клетками животного организма, — пчелиный воск, ланолин, спермацет (получают из спермацетового масла кашалота);
• минеральные, ископаемые воски — например, озокерит (используют в лечебных целях), остальные используются в лакокрасочной промышленности.
При хранении жидких растительных масел воски выделяются в осадок в виде мелких частиц (этот дефект масел называется “сетка”), ухудшая товарный вид. Поэтому в производстве масел от восков избавляются вымораживанием, используя их низкую температуру застывания.
Пигменты и хромогены. В чистом виде смеси глицеридов бесцветны, окраску им придают хромогены и пигменты, переходящие из сырья в процессе производства.
Хромогены — бесцветные вещества, но при окислении жиров они тоже окисляются и окрашиваются. Например, сезамин в кунжутном масле способен к розовому окрашиванию при воздействии фурфурола; в хлопковом масле изменяет цвет до красного при нагревании с раствором углерода; в жирах морских животных при взаимодействии с бромом хромогены образуют розовое окрашивание, которое через час становится зеленым.
Пигменты — окрашенные углеводороды, переходящие в масла из сырья. Основные пигменты — каротиноиды, хлорофилл, госсипол.
Каротиноиды — полиненасыщенные терпеновые углеводороды, придают окрашивание от желтого до красного цвета. Очень широкий класс соединений, известно порядка 150 каротиноидов. Их подразделяют на углеводородные соединения (каротины) и кислородсодержащие (ксантофиллы).
Каротин — оранжевый пигмент. Для характеристики пищевой ценности имеет большое значение способность каротина превращаться в организме человека в витамин А, т. е. провита- минные свойства. Самым распространенным является (3-каротин. Кроме провитаминной активности каротины — природные антиоксиданты. У а- и (3-форм более выражены провитаминные свойства, а у у-каротина — антиокислительные. При окислении каротинов все полезные свойства теряются. При гидрогенизации двойные связи каротинов также насыщаются водородом и жир или масло обесцвечиваются.
Ксантофиллы — кислородосодержащие соединения. Пигмент желтого цвета. В маслах содержится в свободном состоянии и в виде комплексов. Легко поглощается адсорбентами во время рафинации масел в отличие от каротинов, которые почти не поглощаются сорбентами.
Хлорофилл — зеленый пигмент растений, с помощью которого они улавливают энергию солнечного света и осуществляют фотосинтез. Существует в 2 формах — (3-форма придает желто- зеленое окрашивание, температура плавления 120 °С; а-форма придает сине-зеленое окрашивание, температура плавления 117 °С. В растениях (3-форма образуется из a-формы. В воде не растворяется, но способен образовывать коллоидные растворы. Растворяется в маслах, спиртах, эфирах. При рафинации масел частично удаляется при обработке щелочью и почти полностью удаляется отбельными глинами (адсорбентами). Больше всего его в оливковом, конопляном, соевом маслах, но зеленоватый оттенок очень часто маскируется каротинами.
Госсипол — коричнево-черный пигмент, содержится в семенах хлопчатника, его листьях, стеблях. Является токсичным веществом, при содержании от 0,15 до 0,2% вызывает сильное отравление. В процессе щелочной рафинации удаляется большая часть свободного госсипола, связанный удаляют при обработке антраниловой кислотой. Хлопковое масло выпускается только в рафинированном виде.
Витамины. В жирах содержатся жирорастворимые витамины A, D, Е, К.
Витамин А (ретинол) — содержится только в продуктах животного происхождения; из животных жиров — в говяжьем и рыбьем жирах, сливочном масле, а также печени. Необходим для роста и развития организма, улучшает остроту зрения. Очень легко окисляется кислородом воздуха и под воздействием ультрафиолета.
Витамин D (эргокальциферол) — образует группу витаминов — Dp D2, D3, D4, D5, Dg— с близкой структурой, но разной биологической активностью. Регулирует усвоение кальция и фосфора, защищает от простудных заболеваний, ускоряет заживление переломов костей. Синтезируется только в животных организмах. Много витамина D в жирах рыб, сливочном масле. Под действием солнечного света теряет витаминную активность, но стоек к воздействию повышенных температур и окислению.
Витамин Е (токоферол) — оказывает воздействие на репродуктивную функцию. Из восьми содержащихся в жирах модификаций витамина Е преобладающими являются четыре, при этом наибольшая витаминная активность у а-токоферола. Токоферолы преобладают в растительных маслах, в том числе кукурузном, соевом, хлопковом, особенно много в масле из зародышей пшеницы. Особое значение имеют активные антиоксидантные свойства витамина Е, который наряду с витамином А относится к природным антиоксидантам.
Витамин К (филлохинон) регулирует свертываемость крови, в форме витамина К: содержится в конопляном масле, гораздо меньше в подсолнечном и соевом, очень мало в животных жирах.
Свободные жирные кислоты в жирах являются или продуктами гидролиза, или незавершенного синтеза. Они ускоряют окисление, снижают доброкачественность жиров. Высокое содержание свободных жирных кислот — неблагоприятный фактор, уменьшить который стараются при рафинации в процессе производства растительных масел. Для этого во время рафинации масел проводят нейтрализацию или щелочную рафинацию, при этом из кислот образуются калиевые или натриевые соли (мыла), которые затем отфильтровывают.
Белковые вещества — присутствуют только в сырых маслах в форме коллоидных растворов. Ухудшают товарный вид масел, способствуют порче, поэтому при рафинации их удаляют любыми способами. Самый простой способ основан на высокой гидрофильности этих веществ. С водой происходит набухание, выпадение в осадок, который в дальнейшем отфильтровывают.
Ароматические вещества — большой класс соединений, к которым относятся альдегиды, кетоны, спирты, гликозиды, эфиры. Формируют специфические для каждого вида масел свойственные только ему собственные вкус и запах. В настоящее время покупательские предпочтения сформированы таким образом, что большую часть рынка жидких растительных масел составляют дезодорированные масла — в них во время рафинации удалены вкусовые и ароматические вещества. В процессе производства маргаринов, спредов и майонезов дезодорация масел является обязательной.