7 Прогоркание жиров

Жиры нестойки при хранении, они являются наиболее лабильными компонентами пищевого сырья и готовых пищевых продуктов. Нестойкость жиров – следствие особенностей их строения. При хранении растительные масла, животные жиры и жиросодержащие продукты (масленичные семена, мука, крупа, кондитерские изделия, рыба, мясные продукты) под влиянием кислорода воздуха, света, ферментов и т.д. постепенно меняют свои, присущие им, свойства и в первую очередь органолептические. Характер изменений вкуса и запаха зависит от вида жира, особенностей протекающих в нем процессов и связан с преимущественным накоплением в продукте тех или иных химических веществ, имеющих разную природу, некоторые из них вредны для человека.

Прогоркание жиров и жиросодержащих продуктов – результат сложных химических и биохимических процессов, идущих в липидном комплексе. В зависимости от характера основного процесса, протекающего при этом, различают гидролитическое и окислительное прогоркание. Каждый из них может быть разделен на автокаталитическое (неферментативное) и ферментативное (биохимическое) прогоркание.

7.1Гидролитическое прогоркание жиров

При гидролитическом прогоркании происходит гидролиз жира (триацилглицеролов) с образованием свободных жирных кислот:

Автокаталитический гидролиз протекает с участием растворенной в жире воды: скорость его при обычных температурах невелика. Ферментативный гидролиз происходит при участии фермента триацилглицерол-липазы на поверхности соприкосновения жира и воды и возрастает при эмульгировании. При получении жира вытапливанием и во многих других процессах пищевой технологии липаза инактивируется, поэтому гидролитическое прогоркание, активно идущее при хранении липид содержащего сырья и некоторых продуктов, не оказывает большого влияния на качество ряда хранящихся жиров и масел. Необходимо также отметить, что приобретение неприятного вкуса и запаха наблюдается при гидролизе жиров (молочного жира, кокосового и пальмового масел), содержащих низко- и среднемолекулярные кислоты – масляную, валериановую, капроновую и т.д. Высокомолекулярные кислоты – стеариновая, пальмитиновая, линолевая и т.д. вкуса и запаха не имеют, а именно они содержатся в большинстве масел и жиров и повышение их содержания не приводит к изменению и вкуса запаха масел). Фермент триацилглицерол-липаза широко распространена в природе. Выделены липазы (гидролазы) растительного животного и микробного происхождения. Все они являются металлоферментами – содержат

26

в активном центре ионы Са+2 и тиоловую группировку – SH, при этом различаются по специфичности действия, растворимости и оптимумам рН и Т 0С.

Гидролиз жира под действием липазы идет ступенчато. Вначале гидролизуются сложноэфирные связи в положении 1,3, а затем 2. Что может быть отражено следующей схемой:

Триацилглицерид → 2,3 диацилглицерид → 2 моноацилглицерид → глицерин.

Липазам принадлежит важная роль в технологии продуктов питания. В молоке слабая липазная активность способствует образованию ароматизирующих веществ, высокая – его прогорканию.

Участие фермента триацилглицерол-липазы в биохимическом разложении жира зерна и продуктов его переработки приводит к снижению их потребительских свойств и способности к длительному хранению. В связи с этим при выборе режимов хранения и технологических операций для обработки зерновых продуктов следует учитывать факторы, влияющие на активность триацил- глицерол-липазы: влажность продукта, температуру и др. Микробные препараты липазы используют для гидролиза жира в тех случаях, когда необходимо омыление жира при сохранении биологически активных жирорастворимых веществ (например, токоферола). Как мы видим, фермент липаза играет важную роль в процессах протекающих при хранении, переработке жиров и жиросодержащего сырья, готовых пищевых продуктов, а также в процессах, пищеварения.

7.2Определение активности триацилглицерол-липазы

Липазы, полученные из различных источников (поджелудочная железа, семена клещевины, молоко, плесневые грибы), различаются по своей активности.

Принцип метода: активность триацилглицерол-липазы определяется по количеству свободных жирных кислот, образующихся в результате действия фермента на пробу жира (по разности между содержанием их в пробе после действия фермента и в исходной пробе). Свободные жирные кислоты титруют 0,1 н раствором щелочи, далее рассчитывают кислотное число пробы жира до гидролиза (контрольный опыт) и после гидролиза (основной опыт). Изменение кислотного числа жира показывает активность триацилглицерол-липазы.

Техника определения: 1 г семян клещевины (одно или два семени) очищают от оболочки, переносят в фарфоровую ступку, тщательно растирают и смешивают с 2 г подсолнечного масла (2,5 см3), добавляют 2 см3 буферной смеси с рН 4,8 и оставляют на 30 минут для гидролиза.

После этого в ступку добавляют 20 см3 смеси спирта с эфиром и несколько капель фенолфталеина. Титрование проводят 0,1н. раствором КОН до образования слабо-розовой окраски.

Контрольный опыт проводится без предварительного настаивания. Кислотное число жира вычисляется по следующей формуле:

КЧ = V × 5,6 , m

27

где V – количество см3 0,1 н. КОН;

5,6 – количество мг КОН в 1 см3 0,1 н. раствора КОН; m – навеска жира, г.

Формула записи результатов.

1.Объем 0,1 н. раствора КОН (см3), пошедшего на титрование свободных жирных кислот в опытах (основном и контрольном).

2.Кислотное число жира (мг/г) в опытах (основном и контрольном)

3.Вывод.

Материалы, реактивы, оборудование: семена клещевины, подсолнечное масло, буфер с РН 4,8, смесь спирт-эфир (1:1), 0,1 н. КОН, фенолфталеин, ступка, бюретка.

7.3 Кинетика действия липазы

Об активности липазы судят по количеству жирных кислот, образующихся при гидролизе жира за определенный промежуток времени (за 1 минуту).

Техника определения: в 6 пробирок наливают по 1 см3 эмульсии жира, по 5 капель препарата липазы или 5 %-го раствора панкреатина и содержимое титруют 0,05 н. раствором NаОН до розового окрашивания. Остальные 5 пробирок помещают в водяную баню или термостат при температуре 370С. Через каждые 10 минут вынимают по одной пробирке и титруют 0,05 н. раствором NаОН в присутствии фенолфталеина до розового окрашивания, результаты титрования записывают, затем графически изображают процесс гидролиза жира под действием липазы, откладывая на оси абсцисс время действия фермента, а на оси ординат – количество щелочи, пошедшее на титрование. Отмечают время, по истечении которого скорость действия липазы замедляется и приближается к минимальной.

Материалы, реактивы, оборудование: препарат липазы или 5 %-й раствор панкреатина, 5 %-я эмульсия жира, 0,5 %-й раствор NаОН, бюретки, водяная баня, термометр, пробирки на 25 см3 с пришлифованными пробками.

7.4 Гидролитическое расщепление жира под действием липазы

Гидролиз жира легко наблюдать под влиянием липазы поджелудочной железы. Удобным субстратом является молоко, жир который находится в эмульгированном состоянии. Активатором липазы является желчь. Степень гидролиза жира можно определить по изменению рН за счет образования свободных жирных кислот или количества этих кислот, определяемых титрованием раствором щелочи отдельных проб молока.

Материалы, реактивы и оборудование: молоко цельное охлажденное, препарат липазы, панкреатин,1 %-й спиртовой раствор фенолфталеина, 10 %-й раствор соды, термостат.

Техника определения: в 3 пробирки налить по 2-3 см3 молока предварительно прокипяченного и охлажденного. В каждую из них добавляют по одной капле фенолфталеина и по 1-2 капли 10 %-го раствора соды до розового окрашивания. В первую пробирку приливают пять капель желчи, которая является активатором липазы. В первую и вторую пробирки приливают 2 капли 5 %-го

28

раствора панкреатина (источник липазы), в 3-ю – того же панкреатина, предварительно прокипяченного. Все пробирки ставят в термостат при температуре 370С и наблюдают:

1.В какой пробирке окраска не изменилась? Почему?

2.В каких пробирках окраска изменилась? Почему?

3.В каких пробирках окраска изменилась быстрее и почему?

7.5Определение числа омыления

Числом омыления называется число миллиграммов гидроксида калия, необходимое для нейтрализации свободных и омыления связанных (в форме глицеридов) жирных кислот, содержащихся в 1 г масла.

Количество КОН, которое требуется для омыления 1 г жира, зависит от молекулярной массы жирных кислот глицеридов жира. Чем больше молекулярная масса жирных кислот, входящих в состав жира, тем меньше молекул будет в 1 г жира и, следовательно, меньше КОН пойдет на омыление.

Принцип метода: основан на связывании (омылении) гидроксидом калия жирных кислот, входящих в триглицерид, и нейтрализации свободных жирных кислот.

Реакция омыления:

С3Н5 (ОСОR)3 + 3КОН = С3Н5(ОН)3 + RСООК

На омыление 1 молекулы жира затрачивается 3 молекулы КОН. Количество щелочи, не связавшейся с жиром, оттитровывают соляной

кислотой.

Техника определения: в одну колбу вместимостью 50 см3 вносят 0,5 г жира, отвешенного на аналитических весах, в другую – 0,5 см3 воды, затем в обе добавляют из бюретки по 15 см3 0,5 н. спиртового раствора гидроксида калия. Колбы закрывают пробками с обратным воздушным холодильником (длиной 70 см3 ) и нагревают на кипящей водяной бане в течение 30-40 минут при периодическом встряхивании. Следят, чтобы жидкость в колбе кипела слабо, а верхняя часть трубки не нагревалась.

После полного омыления глицеридов и нейтрализации свободных жирных кислот к прозрачному и однородному мыльному раствору добавляют по 15-20 см3 воды, по 3-4 капли фенолфталеина и титруют 0,5 н. раствором соляной кислоты до исчезновения розового окрашивания (определяется количество не связавшейся щелочи). Исходя из того, что 1 см3 0,5 н. раствора КОН соответствует 28 мг его, расчет числа омыления определяется по формуле:

ЧО = (Vk - V0 ) × k × 28,055 , m

где: Vк и Vо – объем 0,5 н. раствора НСL, затраченного на титрование, соответственно, контроля (колба с водой) и опыта (колба с эфиром); см3; k – коэффициент поправки к титру 0,5 н. раствора НСL; m – масса жира, г

Материалы, реактивы и оборудование: спиртовой раствор гидроксида калия 0,5 н. (30 г химически чистого КОН растворяют в 1 дм3 этилового спирта при нагревании в колбе с обратным холодильником, через сутки раствор

29