Растительные масла: подсолнечное. Биохимические процессы при термической обработке подсолнечного масла

52

Калининградский Государственный Технический Университет

Кафедра химии

Курсовая работа по биохимии

Тема: Растительные масла: подсолнечное. Биохимические процессы при термической обработке подсолнечного масла

Руководитель: Степанцова Г.Е

Выполнила студентка группы 05-ЗТП_б-0543

Кондрашова А.С.

Сдана на проверку:____________

Допущена к защите:___________

Защищена:___________________

Калининград2009

Содержание

Теоретическая часть

Классификация липидов

Физические свойства липидов

Химические свойства липидов

Классификация растительных масел

Ассортимент и характеристика растительных масел

Получение растительных масел

Требования к качеству растительных масел

Технические требования

Характеристики

Требования к сырью

Таблица 1

Пороки товара и дефекты

Упаковка и розлив

Маркировка

Транспортирование растительных масел

Хранение растительных масел

Практическая часть

Методы определения качества

Органолептическая оценка растительных масел

Аналитическая оценка жиров

Лабораторные опыты

Определение кислотного числа

Определение перекисного числа

Заключение

Список используемой литературы

Теоретическая часть

Жиры - это высококалорийный продукт, имеющий большое физиологическое значение. Они употребляются для приготовления кулинарных блюд, выработки консервов, в пищевой промышленности, непосредственно в пищу.

Жиры совершенно необходимы в здоровом питании, они играют огромную роль в обеспечении жизни нашего организма. Вопрос в том, какие жиры и сколько их нужно каждому из нас. Излишние количества жиров в пище приводят к плохому состоянию клеточных мембран и повышают точку устойчивого веса. Некоторые особо плохие виды жиров угрожают сердечно-сосудистому здоровью, а также повышают риск заболеваний некоторыми видами рака.

Однако совсем исключать жиры из питания нельзя. Они участвуют в усвоении витаминов и производстве клеточных мембран, гормонов и простагландинов. Они улучшают вкус пищи, а также контролируют уровень насыщения двумя различными способами. Когда жиры попадают в желудок, они стимулируют секрецию гормона эстерогастрона, который препятствует проходу пищи через желудочно-кишечный тракт. Таким образом, жирная пища дольше находится в желудке, замедляя пищеварение. Одновременно, жирная пища стимулирует секрецию гормона ССК, который дает знать мозгу о том, что ваш желудок полон, тем самым контролируя уровень голода. Без жира в питании уменьшается выработка эстрогена, необходимого для восстановления костей, т.е. для процесса, который идет в нормальном организме непрерывно. Это вызывает преждевременный остеопороз - заболевание, при котором кости становятся более тонкими и более хрупкими, что, в свою очередь, увеличивает риск возникновения переломов. Поэтому не следует снижать содержание жира ниже физиологической нормы.

Жиры способствуют усвоению жирорастворимых витаминов (А, Е, К). Некоторые компоненты жиров являются незаменимыми факторами питания, без которых невозможно нормальное развитие организма: фосфатиды, ПНЖК, стерины и некоторые другие. При жировой недостаточности наблюдаются нарушения деятельности центральной нервной системы, ослабление иммунитета, изменения со стороны кожных покровов, почек, органов зрения.

Жиры - это класс органических веществ, ведущее назначение которых - энергообеспечение организма. Известно, что молекулы жира обладают большей энергоемкостью по сравнению с углеводами. Так, при сгорании (окислении) 1 г. жира до конечных продуктов - воды и углекислого газа выделяется в 2 раза больше энергии, чем при окислении того же количества углеводов. Жиры являются аккумуляторами энергии, но сгорают они в пламени углеводов. Иными словами, чтобы жиры освободили энергию, необходимо достаточное количество углеводов и кислорода. Хорошо известно, что длительное голодание легче переносят люди, имеющие толстую жировую прослойку. Велика роль жира как пластического материала в сохранении теплового гомеостаза. Т.е. подкожно-жировая клетчатка сохраняет тепло, не давая ему рассеиваться в пространстве (жир - плохой проводник тепла).

Жировая ткань, будучи материалом рыхлым и мягким, "укутывает" хрупкие органы, предохраняя их от механических сотрясений и травм. В организме жир в основном входит в состав различных органов и заполняет пространство между ними.[12]

В народной медицине известно, что тугоплавкие жиры (барсучье, собачье сало), потребляемые человеком, излечивали ряд легочных недугов (туберкулез легких). Однако избыточное введение животных жиров (сливочное масло, свиное сало) способствуют развитию атеросклероза, понижению вентиляции легких и возникновению простудных заболеваний.

Жиры в умеренном количестве необходимы для нормальной жизнедеятельности организма; их дефицит ведет к серьезным нарушениям в организме. Однако избыточное поступление жира с пищей, повышенное отложение его в подкожно-жировой клетчатке, в печени таят в себе немалую опастность для здоровья. Жиры начинают расщепляться в желудочно-кишечном тракте, но процесс этот длительный, так как жир находится в недоступном для ферментов состоянии: для расщепления жира сначала необходимо раздробить его на мельчайшие шарики. Правда, в незначительном количестве жир может всасываться и в цельном виде, нерасщепленным. Затем, он откладывается в подкожно-жировой клетчатке, в виде нейтрального запасного жира, чтобы впоследствии использоваться как источник энергии.

Жиры могут накапливаться в крови. Ожирение крови способствует дефициту в ней белка, который является переносчиком молекул жира. В отсутствии белка кровь приобретает белесый оттенок. В такой крови красные кровяные тельца (эритроциты) склеиваются, в то время как обычно эритроциты легко и свободно скользят вдоль стенок сосудов и относительно друг друга. Нарушение движения эритроцитов приводит к заторам в сосудах. Подобное замедление течения крови нарушает питание тканей и органов, снижает их устойчивость к различным неблагоприятным факторам.

Если же постоянное переедание сочетается с длительно продолжающимися стрессовыми состояниями, в кровь интенсивно выделяются гормоны, адреналин, норадреналин. Они, в свою очередь, не только способствуют расщеплению жира в подкожно-жировой клетчатке и увеличивают содержание жирных кислот в крови, но и широко открывают двери для холестерина. Ожирение крови усиливается, также, при повышенном введении в организм поваренной соли.

В организме сформировался механизм для предупреждения вредного влияния ожирения крови, в течение нескольких часов очищающий кровь от нерастворимых в ней жировых капель. Уже само по себе длительное переваривание жиров в желудочно-кишечном тракте предупреждает быстрое и массированное насыщение крови продуктами расщепления жира.

Определенное значение имеет качественный состав жиров, входящих в пищевой рацион. Стимулирующее воздействие на защитные механизмы организма оказывают ненасыщенные жирные кислоты. Они так же, как и некоторые аминокислоты белков, относятся к незаменимым, т.е. не синтезируемым в организме компонентам. Потребность в них может быть удовлетворена только за счет пищи, прежде всего за счет растительных масел (подсолнечное, хлопковое, оливковое, кукурузное и др.).

Суточная потребность в жирах зависит от энергозатрат и возраста человека. Так, в суточный рацион пожилых людей следует включать не более 75 - 80 г. жиров. Примерно 30% общего количества жиров должны составлять растительные масла. Необходимо иметь ввиду, что жиры входят во многие пищевые продукты. Ими богаты некоторые виды мяса и рыбы, сыр, кондитерские изделия.

В технике из масел производят мыла, олифы, жирные кислоты, глицерин. лаки.

Очищенные от примесей, отбеленные и уплотненные масла растительные (преим. льняное, конопляное, ореховое, маковое) применяются в масляной живописи в качестве основного компонента связующих масляных красок и в составе эмульсий темперных (казеиново-масляных) красок.

Масла растительные также используются для разбавления красок и входят в состав эмульсионных грунтов и масляных лаков. Масла растительные, высыхающие медленно (подсолнечное, соевое и др.), и масла растительные, не образующие пленок на воздухе (касторовое), применяется в качестве добавок, которые замедляют высыхание красок на холсте (при длительной работе над картинами создавая возможность очищать и переписывать отдельные участки красочного слоя) или палитре, при долговременном хранении красок.

В медицинской практике из жидких масел растительных (касторовое, миндальное) готовят масляные эмульсии; масла растительные (оливковое, миндальное, подсолнечное, льняное) входят как основы в состав мазей. Масла растительные являются основой многих косметических средств.

Основной масличной культурой в нашей стране является подсолнечник. Лучшие сорта подсолнечника отличаются высокой урожайностью, масличностью. В высокомасличных семенах подсолнечника содержание масла может составлять 54-57% их массы.

В Россию подсолнечник попал при Петре I в начале XVIII в., разводили его как декоративное растение. Только в конце XIX в. крестьянин Даниил Бокарев впервые начал добывать масло из семян подсолнечника.

В царской России имелось около 10 тыс. мелких кустарных маслобоек и около 400 цензовых маслозаводов, оснащенных примитивным оборудованием. В 1913 году выработка растительного масла составляла 538 тыс. тонн.

За годы Советской власти производство растительных масел превратилось в одну из крупнейших отраслей пищевой индустрии, базирующейся на передовой технике и прочной сырьевой базе.

В настоящее время в России и странах СНГ культивируют более 70 сортов и гибридов подсолнечника, которые делят на несколько типов в зависимости от состава триглицеридов масла: подсолнечник линолевого типа (содержание линолевой кислоты до 70%, сорт Передовик); подсолнечник олеинового типа (содержание олеиновой кислоты до 70%, сорт Первенец); кондитерский тип (крупноплодный сорт Саратовский 82); гибридный подсолнечник, включающий гибриды советской селекции (Почин, Казахстанский 334, Донской 342 и др.) и зарубежной селекции (Солдор 220, Санбред 254 и др.)[3]

Классификация липидов.

Состав жиров отвечает общей формуле:

CH₂-O-C(O)-R1

I

CH-О-C(O)-R2

I

CH₂-O-C(O)-R3,

где R1, R2 и R3 -- радикалы (иногда -- различных) жирных кислот.

Природные жиры содержат в своём составе три кислотных радикала, имеющих неразветвлённую структуру и, как правило, чётное число атомов углерода (содержание «нечетных» кислотных радикалов в жирах обычно менее 0,1 %).

Жиры гидрофобны, практически нерастворимы в воде, хорошо растворимы в органических растворителях и обычно плохо растворимы в спирте.[8]

Липиды делятся на два класса:

-омыляемые липиды (при гидролизе в щелочной среде образуют соли высших карбоновых кислот);

-неомыляемые липиды (негидролизующийся класс соединении).

1) Омыляемые липиды:

Основа омыляемых липидов - спирты (высшие одноатомные, трехатомный спирт глицерин или двухатомный аминоспирт сфингозин). Спирты ацилированы высшими карбоновыми кислотами.

Омыляемые липиды делятся на простые (продукты гидролиза: спирты и карбоновые кислоты) и сложные (продукты гидролиза: спирты, карбоновые кислоты, фосфорная кислота, углеводы и др.).

Простые омыляемые липиды:

а) воски (алкилацилаты);

б) жиры и масла (триацилглицерины).

Сложные омыляемые липиды:

- фосфолипиды (сфингомиелины и фосфоглицериды (плазмогены, фосфатиды, фосфатидилсерины, фосфатидилэтаноламины и фосфатидилхолины));

- сфинголипиды (сфингомиелины, церамиды и цереброзиды (ганглиоцереброзиды, глюкоцереброзиды));

- гликолипиды (цереброзиды и ганглиозиды). [8]

Воски - жироподобные вещества животного или растительного происхождения, состоящие главным образом из сложных эфиров высших жирных кислот и высокомолекулярных спиртов (обычно одноатомных). Воски -- аморфные, пластичные, легко размягчающиеся при нагревании вещества, плавящиеся в интервале температур 40--90°С. По физическим и химическим свойствам напоминают жиры; мало реакционноспособны, весьма устойчивы к действию различных реагентов; некоторые из них сохраняются многие годы без изменения. Они образуют защитную смазку на коже человека и животных, предохраняют растения от высыхания.

Наиболее известные воски:

СН3(СН2)14С(О)ОСН2(СН2)14СН3 СН3(СН2)14С(О)ОСН2(СН2)29СН3

Цетилпальмитат Мирицилпальмитат[8]

Жиры и масла (нейтральные жиры, глицеролипиды, триацилглицерины) - глицериновые эфиры высших жирных кислот. В организме человека нейтральные жиры играют роль структурного компонента клеток или запасного вещества («жировое депо»). Их калорийность в 2 раза выше калорийности белков или углеводов. В природе чаще всего встречаются триацилглицерины. Твердые триацилглицерины - жиры, жидкие - масла. Избыточное содержание данных веществ в крови ведёт к атеросклерозу.

Триацилглицерины бывают простые (имеют остатки одинаковых кислот) и смешанные (остатки разных кислот), содержатся в природных объектах).

Триоленоилглицерин Тристеароилглицерин

(триолеин) Т. Пл.-170С (тристеарин) Т. Пл. 710С

Триацилглицерины животного происхождения - эфиры насыщенных кислот, растительного происхождения - эфиры ненасыщенных кислот.

Сливочное масло и молоко - содержат насыщенные жирные кислоты; льняное масло - линолевую кислоту (62%), в оливковом масле - олеиновая кислота (84%).

Фосфолипиды - сложные липиды, отличительным признаком которых является присутствие в молекулах остатка фосфорной кислоты. В состав фосфолипидов входят также глицерин (или аминоспирт - сфингозин), жирные кислоты, альдегиды и азотистые соединения (холин, этаноламин, серин). К фосфолипидам относят глицерофосфолипиды и некоторые сфинголипиды. Фосфолипиды широко распространены в природе. В качестве основных структурных компонентов они входят в состав клеточных мембран животных, растений и микроорганизмов, определяя их строение и проницаемость, а также активность ряда локализованных в мембранах ферментов.

Глицерофосфолипиды - производные L-глицеро-3-фосфата - главные липидные компоненты клеточных мембран. Они сопутствуют жирам в пище и служат источником фосфорной кислоты, необходимой для жизни человеку. Среди них наиболее распространены фосфатиды - сложно эфирные производные L-фосфатидных кислот.

L-глицеро-3-фосфата Фосфатид

Примерами фосфатидов могут служить фосфатидэтаноламины (R1= CH2CH2NH2), фосфатилсерины и фосфатидхолины, в которых фосфатидовые кислоты этерефицированы по фосфатному гидроксилу, этаноламином, серином и холином.

Менее распространены плазмалогены - липиды с простой эфирной связью. Они содержат остаток винилового спирта, связанные простой эфирной связью с C-1 L-глицеро-3-фосфата:

L-фосфатидэтаноламины (n=9-15)

Плазмогены составляют до 10% всех липидов в центральной нервной системе (ЦНС).

Сфинголипиды - структурные аналоги глицеридов, в которых вместо глицерина основание - сфингозин. Двойная связь в сфингозине имеет транс-конфигурацию, а асимметрические атомы - С-2 и С-3-D-конфигурацию. Сфингозин - высший алифатический ненасыщенный аминоспирт, C13H27CH=CHCH(OH)CH(NH2)CH2OH. Растворим в органических растворителях; нерастворим в воде; tпл 81,5--83 °С; обладает свойствами основания.

В качестве примера сфинголипидов можно привести церамиды - N-ацильные производные сфингозина, аминогруппа в которых ацилирована жирной кислотой:

Гликолипиды (от греч. Glykys -- сладкий и lipos -- жир), жироподобные вещества, содержащие углеводы. Главные представители -- цереброзиды (характерны для нервной ткани) и ганглиозиды (обнаружены в нервных узлах, характерны для клеточных мембран, в частности мембран эритроцитов). Гликолипиды состоят из двухатомного насыщенного спирта сфингозина, 6-атомного углевода -- гексозы (галактозы или глюкозы), жирной кислоты с 24 атомами углерода и сиаловой кислоты.

Цереброзиды (от лат. Cerebrum -- мозг), природные органические соединения из группы сложных липидов. Впервые были обнаружены в составе мозга (отсюда название). Молекулы цереброзиды образованы остатками аминоспирта сфингозина, жирной кислоты и углевода:

Галактоцероброзид

Галактоза, моносахарид, один из наиболее часто встречающихся в природе шестиатомных спиртов -- гексоз. Отличается от глюкозы пространственным расположением групп у 4-го атома углерода. Гликолипиды хорошо растворима в воде, плохо в спирте.

Ганглиозиды - богатые углеводами сложные липиды, выделенные из серого вещества мозга. По строению они сходны с цероброзидами, отличаются от них лишь тем, что вместо моносахарида содержат олигосахарид.[8]

2) Неомыляемые липиды.

Неомыляемые липиды (не гидролизующиеся в щелочной или кислой среде) содержат вещества двух типов:

- терпены - преобладают в липидах;

- стероиды - преобладают в липидах животного происхождения;

Оба подкласса веществ построены из одинаковых изопреновых фрагментов, а их биосинтез включает одни и те же исходные и промежуточные вещества. Поэтому их общее название - изопреноиды. Самый распространенный изопреноид - натуральный каучук - полимер изопрена.

Терпены - углеводороды и их кислородсодержащие производные (альдегиды, кетоны, спирты), состоящие из изопреновых звеньев. Общая формула терпенов - (С5Н8)n. В большинстве терпеновов изопрпеновые звенья соединены между собой по принципу «голова к хвосту». Кислородсодержащие терпены называются терпеноидами. Терпены входят в состав различных эфирных масел (роза, перечная мята, лаванда, лимон и т.д.) и смол хвойных и каучуконосных деревьев. К терпенам также относятся растительные пигменты и жирорастворимые витамины. Терпеноидные фрагменты также входят в состав различных биологически-активных соединений.

Терпены могут быть алициклического и циклического (ди-, три- и полициклические) строения. Причем терпены, состоящие из двух изопреновых звеньев, называются монотерпенами, из трех - сесквитерпены, четырех - дитерпены, шести - тритерпены, восьми - тетратерпены и т.д.. Типичным представителем алициклического ряда терпенов является мирцен - монотерпен, входящий в состав эфирного масла лавра и хмеля, а типичными представителями циклических терпеноидов - ментол (антисептик, болеутоляющее) и камфора (стимулятор сердечной деятельности):

Мирцен (С10Н16) Ментол Камфора

Стероиды - циклические углеводороды, состоящие из трех конденсированных циклогексановых колец в нелинейном сочетании и циклопентанового кольца. Каждое из колец обозначается латинскими буквами A,B,C и D (циклопентановое кольцо). Общая структура стероидов с принятой нумерацией:

У большинства природных стеройдов в положении 3 присутствует кислородсодержащий заместитель, две метильные группыв узловых положениях , а также алифатический заместитель в положении 17.

Стероиды широко распространены в природе (известно около 20000 стероидов) и выполняют в организме разнообразные функции (половые гормоны, желчные кислоты, гормоны надпочечника, сердечные гликозиды) поэтому многие из них применяются в медицине.[8]

Физические свойства липидов

Температуры плавления индивидуальных триглицеридов, входящих в состав жиров зависят от длины цепи, степени ненасыщенности жирных к-т и их расположения в триглицеридах. Подобно большинству длинноцепочных соединений. Триглицериды могут кристаллизоваться в нескольких полиморфных формах. Полиморфизм проявляют не только индивидуальные триглицериды, но и природные жиры, состоящие из триглицеридов с близкими длинами кислотных цепей. Жиры являющиеся смесью различных триглицеридов, не имеют четкой температуры плавления Все жиры характеризуются значительным увеличением объема при плавлении. При постепенном охлаждении жидкий жир частично кристаллизуется и приобретает форму твердого тела, обладающего пластичностью. Пластичность характерна для жиров содержащих 10-30% кристаллич. фазы. В пластичном жире кристаллы твердых триглицеридов образуют решетку, внутри которой находится значительное кол-во жидкой фазы. При дальнейшем охлаждении все триглицериды кристаллизуются и жир теряет пластичность. Последняя является ценным свойством жиров, особенно пищевых. Важная характеристика жиров -твердость, определяемая нагрузкой в г/см, необходимой для разрезания жиров в определенных условиях. Жиры обладают низким давлением паров и кипят только в высоком вакууме (~ 250 °С при 0,001 мм рт. ст.). Плотность жира зависит от мол. массы жирных к-т и степени их ненасыщенности . Жиры плохие проводники тепла и электричества. Жиры неограниченно растворяются в диэтиловом эфире, бензоле, хлороформе, частично растворяются в этаноле (5-10%) и ацетоне, практически не растворяются в воде, но образуют с ней эмульсии. [2]

Химические свойства липидов:

Несмотря на кажущуюся сложность структур, химические свойства липидов определяются, прежде всего, наличием тех или иных функциональных групп и строением молекулы.

1) Цис-транс-изомеризация ненасыщенных жирных кислот. Легко проходит при нагревании, особенно в присутствии инициаторов радикальных реакций. В лабораторных условиях это превращение легко осуществить под действием оксидов азота, образующихся при разложении азотной кислоты при нагревании:

2) Гидролиз. С помощью данной реакции определяют строение липидов, а также получают ценные продукты. Гидролиз - первая стадия утилизации и метаболизма пищевых жиров в организме, проходящий под действием ферментов липаз. В промышленности реакция идёт под действием перегретого пара или при нагревании с водой в кислой или щелочной (омыление) среде.

Фосфатидилэтаноламин

В плазмогенах, в отличие от других омыляемых липидов, простая эфирная связь расщепляется только в кислой среде.

3) Реакции присоединения. Липиды с остатками непредельных кислот легко присоединяют по двойным связям водород, галогены, галогенводроды и воду в присутствии кислот. В промышленности каталитическим гидрированием превращают жидкие масла в твердые жиры. Маргарин является искусственным маслом, и представляет из себя эмульсию гидрогенизированного растительного масла в молоке в смеси с ароматизаторами и вкусовыми добавками (2,3-бутандионом).

4) Реакции окисления. Процессы окисления липидов весьма разнообразны. Окисление кислородом воздуха триациглицеринов при хранении, сопровождаемое гидролизом, является частью процесса, называемого прогорканием масла.

Первичными продуктами окисления липидов молекулярным кислородом являются гидроперекиси, образующиеся за счет типичного свободнорадикального процесса:

R-H + НО* > R* + H2O

R* + O2 > ROO*

ROO* + RH > ROOH + R*

Пероксидное окисление липидов - один из важнейших процессов окисления в организме. Он является основной причиной повреждения клеточных мембран (например, при лучевой болезни). В организме процесс инициируется радикалами НО* или НО2*, образующиеся, например при окислении иона железа (II) в водной среде кислородом.

Образующиеся гидропероксиды нестабильны и при комнатной температуре распадаются с образованием альдегидов, которые далее окисляются до кислот - конечных продуктов реакции (образуются четыре моно- и дикарбоновые кислоты с более короткими углеродными цепями). Суммарно этот процесс можно представить в следующем виде:

Окисление ненасыщенных жирных кислот пероксикислотами, приводит к соответствующим эпоксидам:

Ненасыщенные кислоты, а также липиды с остатками ненасыщенных кислот окисляются в мягких условиях окисляются водным раствором перманганата калия до гликолей, а в более жестких условиях (с разрывом углерод-углеродной связи) до соответствующих кислот:

5) Реакцию обмена структурных элементов жиров (глицерина или жирных кислот) называют переэтерификацией, она бывает четырех видов:

1. обмен радикалами жирных кислот между молекулами двух разных глицеридов (межмолекулярная переэтерификация);

2. перемещение в глицеридах радикалов кислот из а- в Р-положение, и наоборот (внутримолекулярная переэтерификация);

3. обмен радикалами между глицеридом и спиртом (алкоголиз);

4. обмен радикалами между глицеридом и кислотой (ацидолиз).

Процесс переэтерификации жиров и масел (межмолекулярная и внутримолекулярная) заключается в перераспределении радикалов жирных кислот под влиянием гомогенных катализаторов. В качестве катализаторов применяют главным образом алкоголяты щелочных металлов -- метилат натрия, этилат натрия и др., а также металлический натрий, сплав натрий-калий и др. Реакция протекает в среде инертного газа или под вакуумом при температуре 25-90 °С. По окончании процесса катализатор разрушают подкисленной водой, а жир промывают и дезодорируют.

Переэтерификация позволяет получать новые виды пищевых жировых продуктов с заданными свойствами, дает возможность регулировать содержание в пищевых жирах высокоплавких жирных кислот. Переэтерификация приводит к снижению температуры плавления жира или смеси жиров, повышает их пластичность и стабильность к окислению кислородом воздуха.

При переэтерификации смесей растительных масел и животных жиров, а также тройных смесей (например, с саломасом) получаются продукты высокого качества (по структуре и органолептическим показателям), такие как кулинарные жиры или основа для производства маргарина. Переэтерификация значительно расширяет ассортимент жиров для кондитерских изделий, хлебопечения и консервирования, а также позволяет увеличить дозировку в маргарин негидрированных растительных масел.

Примером межмолекулярной переэтерификации может служить взаимодействие двух глицеридов -- тристеарина и триолеина, в результате чего образуется некоторое количество смешанных триглицеридов.

Полученные таким образом смешанные триглицериды имеют температуру плавления более низкую, чем исходный тристеарин, и более высокую, чем триолеин. Гидропереэтерификация осуществляется при температуре несколько выше 160 °С с применением никелевых и других катализаторов, обычно применяемых для промышленной гидрогенизации масел. Приготовленный по этому способу из смеси подсолнечного масла и свиного жира гидропереэтерифицированный продукт имеет по сравнению с саломасом подсолнечного масла ряд преимуществ: более низкую температуру плавления (31-32 °С), более высокую твердость, меньшее содержание изомеризованных жирных кислот и лучшую цветность.

Реакция алкоголиза является третьим видом переэтерификации сложных эфиров. Глицериды жирных кислот при нагревании со спиртом не изменяют своего состава даже при кипячении. Если к нагретому жиру при перемешивании прилить двойной объем метилового спирта, в котором растворено небольшое количество едкого кали, то очень быстро из раствора начнет выделяться глицерин. При этом в спиртовом растворе над слоем глицерина окажутся метиловые эфиры жирных кислот исходного жира.

Такой обмен спиртов в сложных эфирах называется алкоголизом. По названию применяемого спирта его называют метанолизом, этано-лизом и т. д. Реакция алкоголиза очень похожа на реакцию гидролиза, но отличается тем, что вместо воды действующим фактором является спирт, и течение ее также протекает ступенчато.

Алкоголиз, как и межмолекулярная переэтерификация, хорошо протекает в присутствии катализатора (например, алкоголята калия или алкоголята натрия). В противном случае реакция идет очень медленно даже при нагревании до 250 °С. Глубина алкоголиза при благоприятных условиях достигает 95%. С увеличением молекулярной массы спирта алкоголиз замедляется. Так, для подсолнечного масла при использовании этилового спирта глубина алкоголиза примерно равна 35,3%, а при применении амилового спирта -- 11,5%. Однако положение равновесия может быть сдвинуто изменением соотношения триглице-ридов и спирта или выводом из зоны реакции одного из образующихся продуктов, например глицерина. В качестве ускорителей реакции алкоголиза могут быть использованы едкий кали, едкий натр, сильные кислоты, например серная, хлористый водород.

Алкоголиз может быть осуществлен не только при участии метилового или этилового спиртов, но и других одноатомных и многоатомных спиртов.

Алкоголиз с участием глицерина называется глицеролизом и протекает при нагревании глицеридов с глицерином в интервале температур 170-250 °С в присутствии алкоголятов или оксидов свинца, цинка и других металлов. Глицеролиз протекает в виде двух последовательных обратимых реакций.

В зависимости от количества введенного в реакцию глицерина в конечном продукте в различных соотношениях будут содержаться в смеси моно-, ди- и триглицериды. При нагревании смеси до 240-250 °С, особенно при большом избытке глицерина, в качестве побочного продукта реакции образуются полиглицерины.

Четвертым видом переэтерификации является так называемый ацидолиз. Он протекает при нагревании свободных жирных кислот с глицеридами с образованием смешанных триглицеридов и высвобождением из первоначального триглицерида одной или нескольких жирных кислот.

Замена кислотных остатков осуществляется при температуре 250-300 °С без присутствия катализаторов. Однако катализаторы значительно ускоряют процесс альдолиза. Серная кислота даже в небольших количествах не только ускоряет процесс альдолиза, но делает его возможным при температуре 150-170 °С. Альдолиз дает возможность снижать температуру плавления высокоплавких триглицеридов, а также вводить в молекулы триглицеридов жиров низкомолекулярные жирные кислоты, например масляную, при получении различных видов пищевых жиров с более низкой температурой плавления.

6) Прогоркание. Этот сложный химический процесс происходит при хранении жира в неблагоприятных условиях (доступ воздуха и влаги, свет, тепло), в результате чего жиры приобретают горьковатый вкус и неприятный запах. Если жиры в этих условиях подвергаются действию фермента липазы, то происходит их разложение, аналогичное реакции омыления. Этот вид порчи жира легко контролируется по величине кислотного числа (КЧ). Под этой константой понимается количество милиграммов едкого калия (KOH), которое необходимо для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира. Доброкачественные жиры содержат небольшое количество свободных жирных кислот.

С помощью других констант можно определить природу содержащихся в масле свободных жирных кислот. Так, по числу Рейхерта-Мейсля можно судить о количестве летучих растворимых в воде кислот, а по числу Поленске - о количестве летучих кислот, нерастворимых в воде. Числом Рейхерта-Мейсля называется количество миллилитров 0,1 Мэ раствора едкого калия, необходимое для нейтрализации летучих, растворимых в воде жирных кислот, полученных при строго определенных условиях из 5 г жира. Число Поленске устанавливают вслед за определением летучих кислот в той же навеске жира. Выпавшие жирные кислоты переводят в спиртовой раствор и титруют 0,1 Мэ спиртовым раствором едкого калия.

Для более точного представления о количестве содержащихся в жирах глицеридов из числа омыления вычитают кислотное число и получают так называемое эфирное число (ЭЧ), которое характеризует только связанные жирные кислоты.

Иногда прогоркание жиров зависит от жизнедеятельности микроорганизмов, вызывающих окисление отщепленных жирных кислот в кетоны или альдегиды. Однако чаще всего прогоркание жиров обусловливается окислением ненасыщенных жирных кислот кислородом воздуха. Последний может присоединяться по месту двойных связей, образуя перекиси.

Кислород может присоединяться также и к углеродному атому, соседнему с двойной связью, образуя гидроперекиси.

Образовавшиеся перекиси и гидроперекиси подвергаются разложению с образованием альдегидов и кетонов. Для характеристики окислительного прогоркания жира используется константа, известная под названием перекисное число, которое выражается количеством иода, пошедшего на разрушение перекисей.[8]

Классификация растительных масел

Классификация растительных масел основывается на двух признаках:

- используемого сырья -- подсолнечник, оливки, соя, рапс и др.; способах

- очистки (рафинации) -- фильтрация, гидратация, обесцвечивание, дезодорация и др.

Получают растительные масла двумя способами: прессованием (методом

отжимания масла под высоким давлением) и экстрагированием (методом

вытеснения масла из клеток семян химическими растворителями).

В зависимости от способа очистки масла делят на нерафинированные,

прошедшие только механическую очистку, гидратированные, подвергнутые еще и гидратации, и рафинированные, прошедшие, кроме механической очистки и гидратации, нейтрализацию (недезодорированное) или нейтрализацию и дезодорацию (дезодорированное).

В зависимости от способа очистки растительные масла вырабатывают:

Нерафинированное масло - очищенное только от механических примесей путем фильтрования, центрифугирования или отстаивания.

Масло обладает интенсивной окраской, ярко выраженным вкусом и запахом семян, из которых оно получено. Имеет осадок, над которым может быть легкое помутнение.

Гидратированное масло - очищенное горячей водой (70°С), пропущенной в распыленном состоянии через горячее масло (60°С). Масло в отличие от нерафинированного имеет менее выраженные вкус и запах, менее интенсивную окраску, без помутнения и отстоя.

Рафинированное масло - очищенное от механических примесей и прошедшее нейтрализацию, то есть щелочную обработку, Масло прозрачное, без осадка и отстоя, имеет окраску слабой интенсивности, достаточно выраженные вкус и запах.

Дезодорированное масло - обработанное горячим сухим паром при температуре 170--230 °С в условиях вакуума. Масло прозрачное, без осадка, окраска слабой интенсивности, слабо выраженный вкус и запах.[11]

Ассортимент и характеристика растительных масел

Отечественная промышленность вырабатывает около 50 видов растительных масел, которые различаются жирнокислотным составом, количеством сопутствующих веществ, степенью очистки, органолептическими свойствами. В зависимости от вида рафинации вырабатывают масла нерафинированные, гидратированные, рафинированные, отбеленные, салатные. В соответствии с ГОСТ 30623-98 растительные масла в зависимости от жирнокислотного состава подразделяют на 8 групп.

Подсолнечное масло (ГОСТ 1129-73) получают из семян подсолнечника -- однолетнего растения семейства астровых. Родиной подсолнечника является Северная Америка.

Подсолнечное масло вырабатывают рафинированное, нерафинированное и гидратированное.

Рафинированное масло на сорта не делят. Вырабатывают рафинированное недезодорированное и дезодорированное масла. Рафинированное дезодорированное масло делят на две марки: Д (для производства продуктов детского и диетического питания) и П (для поставки в торговую сеть и сеть общественного питания). Нерафинированное и гидратированное масло вырабатывают высшего, 1-го и 2-го сортов.

Рафинированное дезодорированное масло должно быть обезличенным по вкусу и запаху. Рафинированное недезодорированное, гидратированное и нерафинированное масло высшего и 1-го сортов должно иметь вкус и запах подсолнечного масла без посторонних запахов, привкусов и горечи. В гидратированных и нерафинированных масле 2-го сорта допускаются слегка затхлый запах и привкус легкой горечи.

Подсолнечное масло имеет золотисто-желтый цвет. Наиболее интенсивно окрашено нерафинированное масло, наименее интенсивно -- рафинированное дезодорированное.

Подсолнечное рафинированное и гидратированное масло высшего и 1-го сортов должно быть прозрачным, без осадка. Допускается легкое помутнение или «сетка» в гидратированном масле 2-го сорта и нерафинированном масле высшего и 1-го сортов. В нерафинированном масле 2-го сорта может быть осадок, а над осадком -- легкое помутнение.

Хлопковое масло получают из семян однолетнего растения из семейства мальвовых. Родина хлопчатника -- Мексика и Перу, а на территории Средней Азии он возделывается с VI в. Сырое хлопковое масло имеет своеобразный цвет с бурым оттенком, обусловленным госсиполом. В составе триглицеридов хлопкового масла преобладают олеиновая, линолевая, пальмитиновая кислоты. Высокое содержание последней позволяет при охлаждении хлопкового масла получать хлопковый пальмитин, широко применяемый в маргариновом производстве.

Хлопковое масло вырабатывают рафинированное (нейтрализованное дезодорированное и нейтрализованное недезодорирован-ное) и нерафинированное. Для пищевых целей используют только полученное прессованием рафинированное масло высшего, 1-го и 2-го сортов.

Рафинированное хлопковое масло должно быть прозрачным, дезодорированное -- без запаха, обезличенным по вкусу, недезодорированное -- со свойственным запахом, без посторонних запахов и привкусов.

Вырабатывают также хлопковое салатное масло, которое представляет собой жидкую фракцию прессового рафинированного масла высшего или 1-го сорта, выделенную фракционированием при температуре 8 °С. Хлопковое салатное масло изготовляют дезодорированным для употребления в пищу и недезодорированным -- для производства пищевых продуктов.

Соевое масло получают из однолетнего травянистого растения семейства бобовых. Родина культурной сои -- Восточная Азия. Соя относится к исключительно ценным культурам, так как ее бобы содержат наряду с липидами полноценные белки.

В составе триглицеридов соевого масла преобладают линолевая и олеиновая кислоты.

Сырое соевое масло имеет коричневый цвет с зеленоватым оттенком, после рафинации -- светло-желтый.

Соевое масло вырабатывают гидратированное 1-го и 2-го сортов; рафинированное; рафинированное отбеленное, рафинированное дезодорированное.

Для пищевых целей используют масло рафинированное дезодорированное, гидратированное 1-го сорта -- прессовое.

Товарное соевое масло должно быть прозрачным, в гидрати-рованном масле 2-го сорта допускается легкое помутнение. Вкус и запах рафинированного дезодорированного масла обезличены, недезодорированного и гидратированного -- свойственные соевому. маслу, без посторонних привкусов и запахов.

Арахисовое масло получают из плодов земляного ореха (семейство бобовых). Родиной арахиса является Южная Америка! На территории нашей страны известен с 1792 г.

В составе триглицеридов арахисового масла преобладают олеиновая, линолевая и пальмитиновая кислоты. Особенностью этого масла является наличие арахиновой и лигноцериновой кислот.

Арахисовое масло вырабатывают рафинированное -- дезодорированное и недезодорированное, а также нерафинированное высшего, 1-го сортов и техническое.

В пищу используют рафинированное дезодорированное масло. Все остальные виды масла, кроме технического, применяют в кондитерском, хлебопекарном и маргариновом производствах.

Арахисовое масло рафинированное и нерафинированное высшего и 1-го сортов должно быть прозрачным, светло-желтым с зеленоватым оттенком. Техническое масло может быть более темным. Рафинированное дезодорированное масло должно быть обезличено по вкусу и запаху.

Горчичное масло получают из семян растения семейства крестоцветных. В составе нерафинированного горчичного масла преобладают олеиновая, линолевая и эруковая кислоты. Эруковая кислота характерна для всех растений семейства крестоцветных.

Горчичное масло выпускают нерафинированное высшего, 1-го и 2-го сортов. Оно коричневато-желтого или зеленовато-желтого цвета прозрачное. Пищевое масло имеет запах и вкус, свойственный горчичному маслу, без посторонних запахов, привкусов и горечи. Горчичное масло используют также в кондитерской и хлебопекарной промышленности.

Рапсовое масло (ГОСТ 8988-77) получают из семян рапса -- растения семейства крестоцветных. Рапс начали возделывать еще 4 тыс. лет назад в Индии. В Европе рапс использовали для освещения и в качестве смазочных средств. Позднее рапсовое масло стали употреблять и в пищу.

Рапсовое масло имеет специфические вкус и запах, темно-коричневый цвет с зеленоватым оттенком. После полного цикла рафинации масло приобретает светло-желтый цвет с легким зеленоватым оттенком.

Рапсовое масло вырабатывают рафинированное: нейтрализованное дезодорированное и нейтрализованное недезодорированное, а также нерафинированное 1-го и 2-го сортов. В пищу используют только рафинированное рапсовое масло.

Кукурузное масло вырабатывают из зародышей кукурузы, получаемых в качестве отходов крупяного или крахмалопаточного производства.

В составе триглицеридов кукурузного масла преобладают лино-левая, олеиновая, пальмитиновая кислоты, это масло отличается также высоким содержанием токоферолов.

Сырое кукурузное масло имеет специфические вкус и запах, цвет -- от светло-желтого до красновато-коричневого. Кукурузное масло в зависимости от способа обработки и показателей качества делят на виды и марки: нерафинированное, рафинированное недезодорированное, рафинированное дезодорированное марки Д (для производства продуктов детского и диетического питания) и марки П (для поставки в торговую сеть и на предприятия общественного питания).

Рафинированное масло должно быть прозрачным, без осадка. В нерафинированном допускается легкое помутнение над осадком. Рафинированное дезодорированное масло должно быть обезличено по вкусу и запаху. Рафинированное недезодорированное и нерафинированное масла должны иметь вкус и запах, свойственные кукурузному маслу, без посторонних запаха, привкуса и горечи.

Оливковое масло (ТУ10-04-11/13-87) вырабатывают из плодов оливкового дерева семейства маслиновых.

Зрелые плоды в зависимости от цвета бывают черными, фиолетовыми, красными и белыми. Плоды большинства маслин пригодны для получения оливкового масла.

Оливковое масло отличается от других видов растительного масла более высокой усвояемостью. Оно оказывает желчегонное действие, используется как составная часть диеты для профилактики сердечнососудистых заболеваний, широко применяется .в косметической и фармацевтической промышленности.

Оливковое масло имеет приятные вкус и запах. Цвет лучших сортов масла от светло-желтого до золотисто-желтого, низших -- с зеленоватым оттенком, обусловленный пигментами группы хлорофилла. В составе триглицеридов оливкового масла преобладают олеиновая, пальмитиновая и линолевая кислоты.

Качество оливкового масла зависит от способа его извлечения. Высшие сорта получают холодным прессованием из мякоти недозрелых плодов. Такое масло, называемое «прованским», золотисто-желтого цвета, с легким приятным запахом. По мере увеличения температуры отжима качество масла снижается. При окончательном прессовании в условиях повышенных температур и после экстракции полуобезжиренных маслин получают столовое и техническое масло. Масло из плодов низкого качества, называемое «деревянным», имеет зеленый цвет и применяется в производстве туалетного мыла.

Согласно международной классификации марочным оливковым маслом является масло, полученное холодным прессованием; в его названии присутствуют слова «Virgin», «Extra virgin», что в переводе с английского означает «девственное». Лучшим оливковым маслом, реализуемым на международном рынке, считается масло, которое по-французски называется «Huile dolvie Veirge». Марочное масло используют для приготовления изысканных салатов и холодных блюд.

Масло, подвергшееся рафинации, обозначают «рафинированное оливковое масло». Его используют для приготовления горячих блюд.

Смесь прессового и рафинированного масла обозначают просто «оливковое масло».

Кокосовое масло (ГОСТ 10766-84) получают из высушенной ядровой мякоти кокосового ореха (копры). Кокосовое масло имеет неприятный вкус и сладковатый запах. По консистенции напоминает коровье масло. После рафинации приобретает снежно-белый цвет. В его составе преобладают лауриновая и миристиновая кислоты. Особенностью кокосового и пальмоядрового масла является высокое содержание низкомолекулярных насыщенных кислот.

Масло какао получают из какао-бобов. Оно имеет белый цвет, специфические вкус и запах. Температура плавления его -- 28--36 "С, застывания -- 22--27 "С. Особенностью масла какао является высокая устойчивость к окислительным процессам. В его составе преобладают насыщенные жирные кислоты (58--60%), в том числе пальмитиновая и стеариновая, из ненасыщенных (40--42%) главной является олеиновая кислота (40%).

Пальмовое масло получают из мякоти плодов масличной пальмы. Оно содержит большое количество каротинов, поэтому окрашено в оранжево-красный цвет. Это масло имеет приятный специфический запах, напоминающий запах фиалки. Особенностью его является высокая подверженность самопроизвольному гидролизу. В жирнокиелотном составе преобладают олеиновая, пальмитиновая и линолевая кислоты.

Пальмоядровое масло получают из ядра плодов масличной пальмы -- пальмисты. Оно имеет приятный ореховый вкус, желтый цвет, консистенцию топленого коровьего масла, нестойко при хранении и приобретает неприятный вкус. В жирнокиелотном составе преобладают лауриновая, олеиновая и миристиновая кислоты.

Твердые растительные масла используют вместе с саломасами в производстве маргариновой продукции в качестве пластичной жировой основы, что обусловлено их технологическими свойствами.[11]

Получение растительных масел

Для получения масел лучшего качества и более полного их выделения семена подвергают подготовительным операциям. Сначала их очищают на сепараторах от минерального и органического сора (листья, стебли). Масличные семена и плоды растений, имеющие одревесневшую оболочку, обрушивают, т. е. отделяют оболочку от ядра, так как она поглощает много масла. Полученное ядро измельчают на вальцевых станках в мятку и подвергают влаго-тепловой обработке. Влаго-тепловая обработка проводится в специальных аппаратах -- жаровнях при температуре 105--120 °С. При этом измельченный материал приобретает определенную структуру (мезга), облегчающую последующее выделение масла.

Извлечение растительных масел проводят методами прессования и экстрагирования (экстракции) органическими жирорастворителями.

Прессование -- это механический отжим масла из подготовленного масличного материала (мезги) на специальных шнековых прессах. Оно может быть однократным и двукратным. В зависимости от величины применяемого при отжиме давления жмых может содержать от 6 до 14% масла. Жмых используют на корм скоту, а жмых некоторых ценных масличных культур (сои, горчицы, арахиса и др.)--для пищевых целей. Жидкие растительные масла (салатные), полученные прессовым способом, реализуют главным образом в розничной торговой сети.

Экстрагирование масел основано на их способности растворяться в неполярных органических растворителях (бензине, гексане и др.). При многократном пропускании бензина через измельченный жмых (или семена) масло растворяется в бензине и практически полностью извлекается. Обезжиренный остаток (шрот) содержит менее 1 % жира. Экстракционное масло отличается по качеству от прессового: оно содержит больше красящих веществ, свободных жирных кислот, фосфатидов. После отгонки бензина его подвергают дополнительной очистке.

Рафинация (очистка) масел состоит в том, что из них удаляют сопутствующие вещества и примеси: фосфатиды, пигменты, свободные жирные кислоты, пахучие вещества, примеси в виде обрывков тканей масличного материала.

Разнообразный состав сопутствующих веществ обусловливает различные методы рафинации: физические методы (отстаивание, центрифугирование, фильтрация); химические (нейтрализация); физико-химические (гидратация, дезодорация, отбеливание, вымораживание восков).

Механическая (первичная) очистка масел проводится для удаления различных механических примесей и частично коллоидно-растворенных веществ. Эта очистка осуществляется путем отстаивания, центрифугирования или фильтрации масел.

Гидратация масел проводится для удаления фосфатидов, слизистых и других веществ, обладающих гидрофильными свойствами. При обработке масел горячей водой фосфатиды набухают, не растворяются в масле и выпадают в осадок в виде хлопьев.

Нейтрализация масел заключается в обработке их растворами щелочей с целью удаления свободных жирных кислот. Образующиеся при этом соли жирных кислот (мыла) адсорбируют другие сопутствующие вещества (фосфатиды, пигменты), поэтому нейтрализованное масло является более очищенным по сравнению с гидратированным.

При отбеливании (адсорбционная рафинация) из масел удаляют красящие вещества (пигменты). Для осветления масел используют твердые адсорбенты: отбельные глины, активированный древесный уголь. Отбеливанию подвергают масла, используемые при переработке для получения маргаринов и кулинарных жиров.

При дезодорации из масел удаляют вещества, обусловливающие запах и вкус. Дезодорацию проводят путем отгонки ароматических веществ под вакуумом с острым паром, пропускаемым через жир при высоких температурах (210--230°С). После дезодорации масло является обезличенным по вкусу и запаху.

В процессе рафинации из масел могут удаляться вещества, обладающие антиокислительными свойствами, а также имеющие физиологическую ценность, например витамины. Поэтому масла, поступающие в розничную торговлю, не всегда целесообразно подвергать глубокой рафинации.

Кроме растительных масел рафинируют саломасы и животные топленые жиры.[11]

Требования к качеству растительных масел

К факторам, формирующим качество растительных масел, относят сырье и технологию производства.

Показатели качества одноименных масел тесно связаны со степенью их очистки.

Например, нерафинированные масла обладают интенсивной окраской, имеют ярко выраженные вкус и запах, в них "наблюдаются мутность и заметное количество отстоя, что обусловлено сопутствующими веществами. В противоположность этому рафинированные масла прозрачны, лишены отстоя, менее окрашены и не имеют свойственного им вкуса и запаха в случае применения дезодорации.

Согласно стандарту растительные масла по их органолептическим и физико-химическим показателям делятся на сорта. Рафинированные масла выпускаются одним сортом.

Растительные масла одного и того же товарного наименования, но выделенные из семян растений, выращенные в разных районах, отличаются по физико-химическим показателям: йодному числу, числу омыления. Эти показатели характеризуют жирнокислотный состав масла, который при выделении и обработке существенно не изменяется.

Различия в жирнокислотном составе масел обусловлены тем, что процесс маслообразования в растениях в значительной степени зависит от климатических условий. Особенно резко это проявляется в соотношении содержания предельных и непредельных жирных кислот, а также в разной степени непредельности ненасыщенных жирных кислот.