РАЗДЕЛ 2. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ МАСЛОЖИРОВЫХ ТОВАРОВ

Физические и химические показатели служат для характеристики природы жира, его жирнокислотного состава, чистоты, а также степени свежести.

Численные значения физических и химических показателей колеблются в определённых пределах для различных видов жиров, что обусловлено их химическим составом, а также различием в количественном и качественном соотношении входящих в них жирных кислот, обладающих разными свойствами (предельные и непредельные, растворимые и нерастворимые в воде, летучие с водяными парами и нелетучие, низко- и высокомолекулярные, легко- и тугоплавкие жирные кислоты и т.д.).

По величине некоторых показателей или по их совокупности можно судить о подлинности, чистоте и составе жира. Таковыми являются плотность, температура плавления и застывания, показатель преломления, кислотное, перекисное, омыления и йодное числа и др. Многие из этих показателей находятся в сопряжённой зависимости, например, существует прямая зависимость между йодным числом и преломляющей способностью, плотностью жира и числом омыления.

Показатели кислотное, перекисное и анизидиновое числа, характеризующие глубину процессов гидролиза и окисления, отражают степень свежести жиров.

2.1 Методы определения физических показателей

Определение относительной плотности Плотность является мерой количества вещества, выраженного в граммах или

килограммах в единице объёма, и может быть рассчитана по формуле в 1 см3 или 1 м3

Vm ,

где m – масса вещества, г (кг);

V – объём вещества, см3 (м3).

Относительная плотность жира представляет собой отношение массы жира при 15 или 20 °С к массе того же объёма воды при 4 °С и обозначается ρ204.

Плотность жира зависит от природы жира, его жирнокислотного состава, чистоты, степени свежести. Чем больше процентное содержание кислорода в молекулах кислот, входящих в состав глицерида, тем выше его плотность. Поэтому с увеличением содержания низкомолекулярных, непредельных жирных кислот, окси-

28

кислот плотность жира возрастает. Плотность находится в сопряжённой зависимости с другими показателями: показателем преломления, числом омыления и др.

Определяют плотность пикнометром, гидростатическими весами, ареометром, но наиболее точным является пикнометрический метод.

Проведение определения. Тщательно промытый и высушенный пикнометр объёмом 10, 20 или 25 см3 взвешивают на аналитических весах, заполняют исследуемым жиром и помещают на 25–30 мин в стакан с водой и термометром. По истечении указанного времени пикнометр вынимают из стакана, тщательно вытирают и доводят объём жира до метки (избыток жира удаляют трубочкой из фильтровальной бумаги) и взвешивают.

После этого жир выливают, пикнометр моют мыльной, а затем чистой водой, ополаскивают смесью этанола с диэтиловым эфиром и высушивают в сушильном шкафу 25–30 мин, а затем охлаждают в эксикаторе. Пикнометр заполняют дистиллированной водой. Выдержав в той же водяной бане с постоянной температурой, пикнометр с водой вытирают насухо, доводят уровень до метки и взвешивают.

Плотность вычисляют по формуле

где tt1 – плотность масла при температурах опыта, г/см3 (кг/м3);

2

m – масса пикнометра, г (кг);

m1 – масса пикнометра с маслом, г (кг); m2 – масса пикнометра с водой, г (кг); t1 – температура масла, ºС;

t2 – температура воды, ºС.

Плотность, найденную при условиях опыта, пересчитывают на стандартную температуру масла 20 °С и температуру воды 4 °С по формулам

t1 – температура масла в опыте, ºС; t2 – температура воды в опыте, ºС;

β – коэффициент объёмного расширения анализируемого жира (величина изменения объёма при изменении температуры на 1 °С);

29

Для обычных жиров и масел в жидком состоянии изменение коэффициента объёмного расширения β в интервале 15–100 °С находится в пределах 0,00063– 0,00070. Для растительных масел среднее значение β соответствует 0,00068.

При исследовании твёрдого жира плотность определяют при температуре на 10–15 °С выше его температуры плавления с последующим пересчётом на температуру 15 или 20 °С.

Точность определения равна ±0,0002. Между двумя параллельными определениями допускается расхождение не более 0,0004 г/см3.

Таблица 4 – Плотность воды при температуре от 0 до 32 °С

Таблица 5 – Плотность некоторых видов масла при 20 °С

Определение показателя преломления (рефракции)

Показатель преломления – это отношение скорости света с определённой длиной волны в вакууме к скорости света в данной среде.

Жир преломляет свет в разной степени в зависимости от состава и структуры его триглицеридов. Свет, переходя из менее плотной среды – воздух – в более плотную – жир, попадает на поверхность их раздела под острым углом и преломляется. При этом направление движения изменяется так, что угол пре-

30

ломления (i2) всегда меньше угла падения (i1). Относительный коэффициент преломления, равный n0 sin i1 sin i2 , для данных условий постоянен.

На практике показатель преломления определяют по отношению к воздуху при длине волны жёлтой линии натрия (589,6 нм). Показатель преломления зависит от длины волны падающего света и температуры. Изменение температуры приводит к изменению плотности вещества. С повышением температуры на 1°С плотность снижается в среднем на 0,00035 для жидких, и на 0,0004 для твёрдых жиров, следовательно, показатель преломления уменьшается.

Проведение определения (ГОСТ 5482). Используют рефрактометр для измерения показателя преломления от 1,3000 до 1,7000 с дискретностью шкалы не ниже 0,0002, обеспечивающий погрешность измерения ±2·10-4 типа ИРФ-22, ИРФ-23, ИРФ-454 или РЖ. Пробу испытуемого масла перемешивают и фильтруют. Если консистенция масла мягкая, то пробу испытуемого масла предварительно расплавляют. В соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору, определяют показатель преломления испытуемого образца при 20, 40, 60 или 80°С, в зависимости от того, при какой температуре проба является жидкой.

За результат определения принимают среднее арифметическое результатов трёх параллельных определений. Вычисления проводят до четвёртого десятичного знака.

Если показатель преломления определяли не при 20°С, то проводят расчёт этого показателя по формуле

где Пt – показатель преломления при температуре опыта; t – температура опыта, °С

0,00035 – изменение показателя преломления при изменении температуры на 1°С.

По величине показателя преломления можно судить о природе масла, его чистоте и степени окисления. Преломляющая способность жиров возрастает с увеличением молекулярной массы, а также непредельности жирных кислот. Показатель преломления различных видов масел приведён в таблице 6.

Таблица 6 – Показатели преломления некоторых видов жиров

31

В окисленных маслах численное значение показателя преломления выше, по сравнению со свежими, в результате увеличения молекулярной массы (вследствие присоединения кислорода, оксигрупп и т. д.)

Определение температуры плавления

За температуру плавления принимают наименьшую температуру, при которой жир приобретает подвижность и становится прозрачным.

Поскольку твёрдые жиры представляют собой смеси разнокислотных триглицеридов и имеют специфичный состав в зависимости от вида и природы жира, это отражается на их температуре плавления. Температура плавления зависит от жирнокислотного состава жира, процентного соотношения жидких и твёрдых кислот. Чем больше низкомолекулярных и непредельных кислот, тем ниже температура плавления. У жирных кислот предельного ряда температура плавления возрастает с увеличением их молекулярной массы.

Ненасыщенные жирные кислоты плавятся при более низкой температуре, чем предельные с тем же числом углеродных атомов. У непредельных жирных кислот на этот показатель влияет не только число двойных связей, но и их структурное и пространственное расположение в молекуле: трансизомеры имеют более высокую температуру плавления по сравнению с цис-формами. Смеси жирных кислот плавятся при более низкой температуре, чем входящие в их состав высокоплавкие, а в некоторых случаях даже легкоплавкие индивидуальные кислоты.

Однокислотные триглицериды плавятся при более высокой температуре, чем образующие их кислоты. Разнокислотные (смешанные) триглицериды имеют более высокую температуру плавления по сравнению с однокислотными (простыми).

Моноглицериды какой-либо кислоты плавятся при более высокой температуре, чем её диили триглицериды. Симметричные моно- и диглицериды более высокоплавки, чем их несимметричные изомеры.

Наличие в молекуле оксигрупп повышает температуру плавления.

Таким образом, температура плавления зависит от природы жира, его хи-

32

мического состава. С этим показателем связана усвояемость жира: чем ниже температура плавления, тем лучше его усвояемость.

Температуру плавления определяют при оценке качества таких продуктов, как жиры животные топлёные, маргарины, жиры специального назначения, спреды и др.

Проведение определения (ГОСТ 8285). Для определения температуры плавления используют жиры только после удаления из них воды, так как последняя повышает температуру плавления жира. С этой целью исследуемый образец жира помещают в стаканчик и расплавляют на электроплитке при температуре не выше 100 °С; нагревание заканчивают, когда прекратится потрескивание, связанное с выделением воды из кипящего жира.

После охлаждения капилляр тонким резиновым кольцом вертикально прикрепляют к термометру (2), чтобы столбик жира был на одном уровне с ртутным шариком термометра, как показано на рисунке 1. Термометр с капилляром укрепляют на штативе и погружают в стакан с прокипячённой дистиллированной водой температурой 15–18 °С так, чтобы верхний конец столбика жира должен был на 2 см ниже уровня воды. Стакан должен быть снабжен мешалкой

(1). Воду в стакане нагревают с таким расчётом, чтобы температура воды при периодическом помешивании не повышалась более чем на 2 °С в 1 мин в начале и не более 1 °С в 1 мин в конце определения (перед переходом жира в жидкое состояние).

По мере повышения температуры энергия движения частиц, образующих кристаллическую решётку твёрдого жира, становится интенсивнее. Когда тепловое движение частиц станет близким к энергии кристаллической решётки, она разрушается и жир расплавляется. Поскольку жир является смесью разнообразных триглицеридов, переход твёрдого жира в капельножидкое прозрачное состояние совершается не мгновенно, а за определённый период.

33

За температуру плавления принимают показания термометра в момент начала подъёма столбика жира.

Результатом считают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений, допускаемое расхождение между которыми не должно превышать 10 % по отношению к среднеарифметическому значению.

Определение температуры застывания Температура застывания – это

наивысшая температура, при которой жидкий жир способен перейти в твёрдое состояние.

Температура застывания жиров не совпадает с их температурой плавления, так как жиры не являются индивидуальными, химически чистыми веществами, а представляют собой сложные смеси различных глицеридов и сопутствующих веществ, склонных к переохлаждению, к полиморфным превращениям. Поэтому температура застывания жиров на несколько градусов ниже их температуры плавления. Температура застывания жиров, как и температура плавления, зависит от соотношения входящих в них

твёрдых и жидких кислот. Чем больше в жирах высокомолекулярных предельных кислот, тем выше температура застывания. С увеличением ненасыщенности жирных кислот температура застывания жиров снижается.

При охлаждении жира вначале затвердевают более высокоплавкие, а затем низкоплавкие триглицериды. Процесс застывания жира связан с выделением скрытой теплоты плавления, поэтому при охлаждении жидкого жира температура его постепенно понижается, доходит до определённой точки, останавливается на некоторое время или даже поднимается (при быстром выделении теплоты плавления), а затем уже необратимо падает. Температура остановки падения или высшая точка её подъёма в период охлаждения считается температурой застывания жира.

Проведение определения (ГОСТ 8285). Температуру жира измеряют в приборе Жукова, представляющем собой стеклянный сосуд с двойными стенками, между которыми создано разрежение, обеспечивающее высокую тепловую изоляцию и минимальные потери тепла в окружающую среду.

34