Превращения липидов при производстве продуктов питания

При производстве растительных масел и жиров, а также при промышленной переработке и хранении жировое сырье и продукты претерпевают разнообразные превращения. Все это существенно сказывается на их составе, а, следовательно, на пищевой и биологической ценности готовых пищевых продуктов.

Для триацилглицеринов, составляющих основную массу масел и жиров, характерны следующие превращения, гидролиз, окислительное и биохимическое прогоркание. Глубина и интенсивность этих процессов зависит от химического состава липидов, температуры, наличия сопутствующих веществ, влажности, активности ферментов, присутствия микроорганизмов, контакта с кислородом воздуха, способа упаковки и многих других факторов. Все это говорит о многообразии и сложности данных процессов. Так, в растительных маслах, содержащих значительное количество ненасыщенных жирных кислот, протекают главным образом процессы автоокисления кислородом воздуха. Благодаря низкой влажности, отсутствию минеральных веществ, они практически не поражаются микроорганизмами и могут храниться длительное время. Животные жиры (говяжий, свиной, бараний) по жирно-кислотному составу (незначительное содержание высоконепредельных жирных кислот) должны были бы обладать высокой устойчивостью при хранении, но они практически не содержат природных антиоксидантов и поэтому нестойки при хранении. Наименее устойчивыми к процессам окисления и микробиологической порче являются сливочное масло и маргарин. Высокая влажность, наличие белковых и минеральных веществ в данных продуктах способствуют развитию микрофлоры, а, следовательно, в них интенсивно развиваются процессы биохимического прогоркания.

Рассмотрим наиболее важные превращения липидов.

Гидролиз триглицеридов. Под действием воды, фермента липазы триацилглицерины гидролизируются с образованием жирных кислот и глицерина.

Полный гидролиз триглицеридов выражается следующей схемой:

СН₂-О-СО-R₁ вода CH₂-OH

CH-O-CO-R₂ липаза CH-OH + 3RCOOH

CH₂-O-CO-R₃ CH₂-OH

Гидролитический распад жиров, масел и продуктов их переработки, а также липидов молока, мяса и других видов пищевого сырья и готовых пищевых продуктов является одной из причин ухудшения их качества, и в конечном итоге, порчи. Этот процесс ускоряется с повышением влажности хранящихся продуктов, температуры, активности липазы.

Гидролитический распад липидов и жиросодержащих продуктов протекает в ходе многих процессов пищевой технологии и при кулинарной обработке пищевых продуктов.

Количество свободных жирных кислот, содержащихся в липидной фракции жировых продуктов (в том числе и образовавшихся в результате гидролиза липидов), характеризуется показателем - кислотное число. Кислотное число масел и жиров нормируется стандартами и является одним из показателей, характеризующих их качество.

Требования к показателю кислотное число для масел согласно ТР ТС 024/2011приведены в таблице 4.3

Таблица 4.3

Требования к показателю «кислотное число» для различных масел и жиров

Продукт	Кислотное число, мг КОН/г, не более
Рафинированные масла и их фракции, смеси рафинированных масел	0,6
Нерафинированные масла и их фракции, смеси нерафинированных масел, смеси рафинированных и нерафинированных масел	4,0
Масло рапсовое нерафинированное, используемое в качестве продовольственного пищевого сырья	6,0

Окисление жиров. При хранении растительные масла, животные жиры и жиросодержащие продукты способны окисляться. Различают два вида окисления липидов: 1) автоокисление кислородом воздуха; 2) биологическое окисление под действием ферментов.

В результате действия кислорода воздуха происходит накопление в жирах различных продуктов окисления. Начальными продуктами окисления являются перекиси и гидроперекиси. Они получили название первичных продуктов окисления (ППО). В результате сложных превращений ППО образуют вторичные продукты окисления: спирты, альдегиды, кетоны, гидрооксикислоты.

Именно вторичные продукты окисления вызывают появление неприятного привкуса (прогорклого), а входящие в их состав летучие соединения обуславливают ухудшение запаха продуктов. Органолептическая оценка этих изменений достаточно субъективна. При дегустации используют термины: прогоркание, осаливание, наличие "металлического", «рыбного» привкуса и др. В результате происходящих окислительных процессов снижается пищевая и физиологическая ценность масел и жиров, образующиеся продукты окисления меняют физические свойства жира, приводят к вспениванию фритюрных масел, обесцвечиванию и хрупкости жиров, распаду витаминов. Накопление вредных для организма продуктов окисления липидов оказывает токсическое воздействие на организм человека и вызывает патологические изменения.

Ферментативное окислительное прогоркание характерно для масличных семян, зерна и продуктов их переработки. Этот процесс протекает при участии ферментов липазы и липоксигиназы. Липаза осуществляет гидролиз триацилглицеринов, липоксигеназа катализирует образование гидроперекисей ненасыщенных жирных кислот.

Ферментативное прогоркание (биологическое окисление) протекает по следующей схеме:

СН₂-О-СО-С₁₇ Н₃₁ СН₂-ОН

С Н-О-СО-С₁₇ Н₃₁ + Н₂О липаза СН –ОН + С₁₇ Н₃₁СООН

СН₂-О-СО-С₁₇ Н₃₁ СН₂-ОН

глицерин линолевая к-та

СН₃-(СН₂)₄–СН=СН-СН₂-СН=СН-(СН₂)₇-СООН+О₂ липоксигеназа

л инолевая к-та

СН₃-(СН₂)₄-СН=СН-СН-СН=СН-(СН₂)₇ – СООН

ООН

гидроперекись линолевой кислоты

В зависимости от пищевого сырья, жиросодержащих пищевых веществ, вида жира, масла, а также условий при которых они хранятся, окисление будет проходить по одному из рассмотренных типов, а иногда может проходить автоокисление и биологическое окисление взаимно дополняя друг друга.

Для наблюдения за окислением жиров при их получении, хранении и в процессе переработки следует правильно решить вопрос о выборе методов контроля. Наиболее универсальным методом является определение перекисного числа. Требования к показателю перекисное число для некоторых продуктов согласно ТР ТС 024/2011приведены в таблице 4.4

Таблица 4.4

Требования к показателю перекисное число различных масел и

жиров

Продукт	Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг, не более
Масла растительные – все виды, фракции масел растительных	10,0
Продукты переработки растительных масел и животных жиров, включая жиры рыб	10,0
Спреды растительно-сливочные, спреды растительно-жировые, смеси топленые растительно-сливочные, смеси топленые растительно-жировые	10,0
Соусы на основе растительных масел, майонезы, соусы майонезные, кремы на растительных маслах Показатели	10,0

На процесс окисления влияют следующие факторы:

1. Содержание ненасыщенных жирных кислот. Если скорость окисления насыщенной жирной кислоты принять за единицу, то ненасыщенная жирная кислота с одной двойной связью окисляется в 1000 раз быстрее, с двумя двойными связями – в 1200 раз быстрее;

2. Цис-формы жирных кислот окисляются быстрее, чем транс – формы;

3. Свободные жирные кислоты окисляются значительно быстрее, чем кислоты, входящие в состав ацилглицеринов;

4. Присутствие металлов переменной валентности (Fe, Cu, Mn, Ni) ускоряет процесс;

5. Процесс окисления интенсифицируется с повышением температуры;

6. Скорость окисления тем выше, чем выше дисперсность среды, т.е. эмульсии окисляются быстрее;

7. Наличие кислорода, лучистой энергии ускоряет процесс окисления;

8. Антиоксиданты (бутилокситолуол, токоферолы, каротиноиды, госсипол и др.) оказывают ингибирующее действие на процесс окисления.