Publication text
(PDF):
Read
Download
Введение Большой объем научных исследований и техно- логических разработок по созданию продуктов с комбинированной жировой фазой, в том числе спредов, основными составляющими которой являются молочный жир в сочетании с жидкими и твердыми растительными маслами, свидетельству- ет о перспективности и актуальности данного направления. Изменение соотношения компонен- тов позволяет вырабатывать продукцию разного целевого назначения в зависимости от специфики использования [1, 3, 4]. При выборе сырья для получения высококаче- ственных жировых основ спредов необходимо прежде всего знать характеристики сырьевых компонентов: содержание твердых триглицеридов, температуру плавления, жирнокислотный состав, содержание трансизомеров жирных кислот, также важна стоимость сырья. Температура плавления жировой основы зави- сит от ее глицеридного состава. Твердые жиры имеют в составе твердые и жидкие фракции. Пре- обладание однокислотных высокоплавких глице- ридов в твердой фракции жиров придает повышен- ную твердость, даже хрупкость, а разнокислот- ных - мягкость. Молочный жир содержит в основ- ном разнокислотные триглицериды, в состав кото- рых входит небольшое количество низ- комолекулярных жирных кислот, таких как лаури- новая, миристиновая и пальмитиновая кислота [1]. Важным показателем качества жировой осно- вы спреда также является легкоплавкость и пла- стичность. Легкоплавкость зависит от содержа- ния и количественного соотношения твердых и жидких триглицеридов; чем больше в жире твер- дых высокоплавких глицеридов, тем ниже легко- плавкость. Также легкоплавкость зависит от ко- личества ненасыщенных жирных кислот в соста- ве жира. Пластичность жировой продукции, которая характеризует способность жира под влиянием механического воздействия изменять форму без разрыва сплошности, т.е. способность сохранять форму после снятия напряжения, определяется содержанием твердых триглицеридов в опреде- ленном интервале температур. Жир с хорошей пластичностью не меняет в широком темпера- турном интервале соотношения содержания твердых и жидких глицеридов. Высокими упру- гопластическими свойствами обладает сливочное масло. Это обусловлено неоднородным составом его твердой фракции, которая переходит в жид- кое состояние в широком интервале температур. Сливочное масло легко деформируется при ме- ханическом воздействии. Наилучшей пластичностью и намазываемостью обладают жиры, у которых содержание твердых триглицеридов составляет 15-30 % и остается неизменным в интервале температур от 10 до 30 °С. Если твердых глицеридов более 30 %, то жир плот- ный и непластичный, в мягких жирах их ко- личество составляет 10-12 %. Структурно-реологические свойства спредов определяются областью их применения и методом фасовки. При температуре от 20 до 35 °С спреды по физическим свойствам должны быть подобны сливочному маслу, а при более низких температу- рах превосходить его по пластичности. Для получения требуемых характеристик жи- ровых фаз спредов целесообразно использование широкого набора жиров и масел с различным со- держанием твердых глицеридов. При этом важно учитывать область и условия их применения. С точки зрения исследования характеристик создаваемых жировых основ представляют инте- рес данные о влиянии различного жирового сырья на физико-химические и органолептические пока- затели готового продукта. Целью работы является исследование твердых природных масел в связи с их использованием в технологии производства растительно-сливочных спредов. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи: изучение и срав- нительная оценка физико-химических показателей твердых природных масел и жиров, определение содержания твердых триглицеридов, температуры плавления, твердости; изучение влияния структур- но-реологических показателей используемого жи- рового сырья на технологические характеристики жировых основ спредов. Объекты и методы исследования При выполнении работы в соответствии с по- ставленными задачами использовали стандартные и современные методы исследований. Исследования проводились в трех-четырехкратной повтор- ности и статистически обрабатывались. В экспе- риментальной части приведены средние значения показателей. Были проведены исследования физико- химических, органолептических и структурно- реологических показателей пальмового, пальмояд- рового и кокосового масла. Также объектом ис- следования являлись образцы растительно- сливочных спредов, произведенных на линии по производству маргаринов фирмы «SPX Flow Tech- nology». Отбор и подготовка проб жирового сырья осу- ществлялась по требованиям ИСО 5555-91 «Масла и жиры животные и растительные. Отбор проб» и ИСО 661-89 «Масла и жиры животные и расти- тельные. Подготовка испытуемой пробы». Температуру плавления твердых растительных масел определяли по стандартной методике со- гласно ГОСТ Р 52179-2003. Содержание твердых триглицеридов (ТТГ) определяли по ГОСТ 31757-2012 «Масла расти- тельные, жиры животные и продукты их перера- ботки». Содержание твердого жира определяли методом импульсного ядерно-магнитного резо- нанса на приборе Bruker Minispec MQ20. Твердость растительных масел определяли на твердомере Каминского, предназначенном для исследования реологических характеристик жиров и жировых продуктов согласно ГОСТ Р 52179- 2003. Метод основан на установлении величины нагрузки, необходимой для разрезания проволокой образца жира. Жирнокислотный состав масел и жиров определяли методом газожидкостной хроматографии по ГОСТ 30418-96 на газовом хроматографе Agilent 7890В. Содержание трансизомеров жирных кислот в маслах определяли на ИК-спектрометре ИКС-40 со спектральным диапазоном 400-4200 см-1, позво- ляющем измерять светопропускание в области 900-1050 см-1. Границы абсолютной погрешности измерений массовой доли трансизомеров олеино- вой кислоты ± 1,1 % (абс.) (Р = 0,95). Результаты и их обсуждение Для исследования нами была выбрана группа твердых растительных масел, широко используе- мых в производстве масложировой продукции во всем мире, это пальмовое, кокосовое и пальмояд- ровое масло. Перечисленные масла характеризу- ются содержанием большого количества насы- щенных жирных кислот с 12-16 углеродными атомами и сравнительно небольшим количеством ненасыщенных жирных кислот, главным образом олеиновой. В отечественном производстве маргариновой продукции и спредов структурирующими компо- нентами, как правило, выступают гидрогенизиро- ванные и переэтерифицированные растительные масла и жиры. Однако в процессе гидрогенизации образуются трансизомеры олеиновой кислоты. В настоящее время содержание трансизомеров жир- ных кислот регламентировано и, согласно ГОСТ Р 52100-2003 «Спреды и смеси топленые», в спре- дах не должно быть выше 8 %, а к 2018 году будет запрещена масложировая продукция с содержанием трансизомеров более 2 %. В исследуемых маслах отсутствуют транс- изомеры жирных кислот. При этом следует отметить, что в зависимости от сезонности содержание транси- зомеров в молочном жире составляет от 4 до 7 %. Также образцы твердых природных раститель- ных масел исследованы по физико-химическим и структурно-реологических характеристикам. Температура плавления исследуемого образца пальмового масла составляет 36 °С. Твердость со- ставляет 90 г/см. Содержание твердых триглицеридов (ТТГ) в пальмовом масле представлено в табл. 1 и на рис. 1. Пальмовое масло при комнатной температуре имеет полутвердую консистенцию благодаря высо- кому содержанию твердых триглицеридов. Это позволяет использовать его в натуральном виде при производстве спредов. При этом не происходит увеличение количества трансизомеров жирных кислот. Таблица 1 Содержание твердых триглицеридов в пальмовом масле Сырье Содержание ТТГ,%, при температуре Тпл.,оС 5 °С 10 °С 20 °С 30 °С 35 °С 40 °С Маслопальмовое 46,9 42,2 22,9 9,8 5,9 3,1 36,0 Рис. 1. Содержание твердых триглицеридов в пальмовом масле Пальмовое масло остается твердым и даже хрупким только при температурах ниже 15 °С, начинает кристаллизоваться при 15-20 °С и посте- пенно образует крупнозернистую кристаллическую структуру. В связи с этим пальмовое масло в сме- сях с большинством других масел и жиров прояв- ляет так называемое свойство посткристаллиза- ции - затвердевания при хранении. Изменение содержания твердых триглицеридов при медленном нагревании отражает характерную для триглицеридов пальмового масла способность к полиморфизму и рекристаллизации. Вследствие этого кристаллизация пальмового масла в смеси с относительно небольшими количествами жидких растительных масел не приводит к возникновению достаточно стабильной поликристаллической структуры, и триглицериды с низкой температурой плавления достаточно быстро выделяются в виде жидкой фазы. Жирнокислотный состав пальмового масла представлен на рис. 2 и в табл. 2. Рис. 2. Хроматограмма метиловых эфиров жирных кислот пальмового масла Таблица 2 Жирная кислота Содержание, % С 6:0 Капроновая 0,5 С 8:0 Каприловая 8,0 С10:0 Каприновая 6,5 С12:0 Лауриновая 50,9 С14:0 Миристиновая 18,0 С16:0 Пальмитиновая 7,9 С18:0 Стеариновая 2,0 С18:1 Олеиновая 5,0 С18:2 Линолевая 1,3 Жирнокислотный состав пальмового масла Таблица 3 Жирнокислотный состав кокосового масла Жирная кислота Содержание, % С12:0 Лауриновая 0,4 С14:0 Миристиновая 0,5 С16:0 Пальмитиновая 46,8 С16:1 Пальмитолеиновая 0,6 С18:0 Стеариновая 6,0 С18:1 Олеиновая 36,7 С18:2 Линолевая 12,0 С18:3 Линоленовая 0,5 С20:0 Арахиновая 1,0 Практически равное содержание насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в жирнокислотном составе пальмового масла обусловливает его кон- систенцию и температуру плавления. Насыщенные кислоты примерно на 90 % состоят из пальмитино- вой кислоты С16:0, а ненасыщенные - на 80 % из олеиновой кислоты С18:1. Тринасыщенные глицери- ды масла состоят в основном из трипальмитина (ППП) и плавятся в интервале 55-68 оС. Динасы- щенные триглицериды представлены главным обра- зом симметричным олеодипальмитином (ПОП) и плавятся при 35 °С. Присутствие в пальмовом масле значительного количества симметричных динасыщенных-мононе- насыщенных триглицеридов, в частности дипальми- тоолеина, обусловливает способность пальмового масла и его смесей с другими маслами к кристалли- зации в различном полиморфном состоянии. Пальмовое масло относится к пальмитолеино- вой группе. При конструировании композиций жи- ров следует учитывать, что суммарное содержание жирных кислот С16 -С18 должно составлять порядка 50±5 %. Соответственно при конструировании ре- цептуры спредов возникает необходимость варьи- рования количества пальмового масла во избежа- ние увеличения температуры плавления в готовом продукте, что повлечет за собой ухудшение орга- нолептических свойств продукта. Природа насыщенных кислот, содержащихся в жировых продуктах, оказывает значительное влия- ние на характер биологического действия жира. В этом отношении большой интерес представляют насыщенные жирные кислоты со средней длиной углеродной цепи - каприловая С8:0, каприновая С10:2, лауриновая С12:0 и миристиновая С14:0. Эти жирные кислоты в достаточном количестве присутствуют только в молочном жире и кокосо- вом масле, которые являются наилучшим сырьем для производства спредов. Содержание молочного жира в сливочно-растительных спредах составляет не менее 50 %, а в растительно-сливочных - от 15 до 49 % от всего жира, при этом дозировка кокосо- вого масла может составлять от 10 до 25 %. Нами исследован жирнокислотный состав кокосового масла. Результаты исследований представ- лены в табл. 3. В жирнокислотном составе кокосового масла преобладает лауриновая кислота, также присут- ствуют низкомолекулярные предельные жирные кислоты - каприловая и каприновая. В отличие от длинноцепочечных жирных кис- лот, среднецепочечные, в том числе из-за более короткой углеродной цепи, быстрее усваиваются организмом и быстрее метаболизируются в каче- стве топлива. Поступив во внутреннюю среду ор- ганизма, они не депонируются, а подвергаются -окислению [4]. Превращение среднецепочечных жирных кислот оказывает выраженное влияние на биосинтез экзогенных жирных кислот и холестери- на [9]. Введение в рацион среднецепочечных жир- ных кислот оказывает гипохолестеринемический эффект, так как они не участвуют в мицеллообра- зовании, необходимом для всасывания холестерина [1]. В качестве дополнительных положительных свойств среднецепочечных жирных кислот выде- ляются: профилактика атеросклероза ввиду анти- коагуляционного эффекта, снижение уровня холе- стерина в сыворотке крови, печени и других тка- нях [11]. Кроме того, среднецепочечные жирные кислоты оказались полезными в лечении ряда ме- дицинских расстройств, которые связаны с нару- шением или повреждением обмена липидов. Среднецепочечные жирные кислоты полезны при вскармливании новорожденных, они позволяют улучшить показания начального роста и физиоло- гического развития. В присутствии среднецепо- чечных жирных кислот улучшается поглощение кальция и магния и усвоение аминокислот (осо- бенно у детей раннего возраста). Таким образом, среднецепочечные жирные кислоты могут быть полезным дополнением к диете людей, страдаю- щих от любой формы недоедания или истощения тканей. В связи с этим среднецепочечные жирные кислоты часто используют в качестве паренте- ральных добавок для внутривенного питания по- сле операций или во время восстановления после тяжелых травм, ожогов и инфекций [11]. Указанные особенности метаболизации средне- цепочечных жирных кислот послужили основанием для попыток использования их при создании функциональных жировых продуктов, предназначенных, в том числе, для профилактики нарушений липид- ного обмена. Твердость исследуемого образца кокосового масла составляет 350 г/см, что почти в четыре раза больше, чем у пальмового. Содержание твердых триглицеридов при раз- личных температурах представлено на рис. 3 и в табл. 4. Рис. 3. Содержание твердых триглицеридов в кокосовом масле Таблица 4 Содержание твердых триглицеридов в кокосовом масле ния с отчетливо выраженной температурой плавле- ния, что обеспечивает требуемое ощущение во рту, важное при изготовлении масложировых продук- тов, предназначенных для непосредственного упо- требления в пищу [7]. Наиболее близким по свойствам к кокосовому является пальмоядровое масло, получаемое прессо- ванием из семени костянки масличной пальмы. Пальмоядровое масло в производстве спредов при- меняется в рафинированном дезодорированном виде. Температура плавления исследованного об- разца составляет 26±1 °С. Содержание твердых триглицеридов представлено на рис. 4 и в табл. 5. Рис. 4. Содержание твердых триглицеридов в пальмоядровом масле Сырье Содержание ТТГ,%, при температуре Тпл.,оС 10 °С 15 °С 20 °С 25 °С 30 °С 35 °С Маслококосовое 65,0 57,7 45,9 21,4 5,2 2,0 24,5 Температура плавления кокосового масла со- ставляет 24,5 оС. Структурно-реологические харак- теристики рафинированного дезодорированного кокосового масла позволяют с успехом использо- вать его в смесях с другими твердыми маслами лауриновой группы, а также с жидкими раститель- ными маслами и молочным жиром при изготовле- Сырье Содержание ТТГ,%, при температуре Тпл.,оС 5оС 10оС 15оС 20оС 25оС 30оС Паль-мояд- ровоемасло 72,8 69,7 58,5 42,5 15,0 1,0 26,0 Содержание твердых триглицеридов в пальмоядровом масле Таблица 5 нии растительно-сливочных спредов. Получаемые композиции имеют крутой наклон кривой плавле- Жирнокислотный состав пальмоядрового масла представлен на рис. 5 и в табл. 6. Рис. 5. Хроматограмма метиловых эфиров жирных кислот пальмоядрового масла Пальмоядровое масло по содержанию лаурино- вой и миристиновой жирных кислот идентично кокосовому маслу. Использование данных твердых растительных масел в рецептурах растительно- сливочных спредов позволяет увеличить твердость жиров, не повышая температуру плавления. Нами разработаны рецептуры (табл. 7) высоко- жирных растительно-сливочных спредов с массо- вой долей жира 72,5 %, содержащих в своем соста- ве твердые растительные масла, не подвергнутые модификации: пальмовое, пальмоядровое и кокосо- вое. Перечисленное сырье не содержит трансизомеры жирных кислот, содержание которых ре- гламентируется для спредов и не должно состав- лять более 8 % в готовом продукте. Таблица 6 Жирнокислотный состав пальмоядрового масла Жирная кислота Содержание , % С 6:0 Капроновая 0,1 С 8:0 Каприловая 3,8 С10:0 Каприновая 3,5 С12:0 Лауриновая 51,7 С14:0 Миристиновая 15,7 С16:0 Пальмитиновая 7,7 С18:0 Стеариновая 1,4 С18:1 Олеиновая 13,9 С18:2 Линолевая 2,1 Температура,ºС 5 10 20 30 35 СодержаниеТТГ, % 24,6 20,7 11,36 2,07 0,1 Таблица 7 Рецептура сливочно-растительного спреда обеспечивает 15 % линолевой кислоты. В случае использования в рецептуре рапсового масла соот- ношение ω-6 : ω-3 жирных кислот составляло 5 : 1. При разработке рецептур спредов для достижения необходимой пластичности продукта нужно создать мелкокристаллическую структуру и одно- родную консистенцию, поэтому содержание твер- дых триглицеридов при комнатной температуре должно быть 10... 12 %. Характеристики жировой основы спреда приве- дены ниже. Температура плавления жира, выделенного из спреда, составила 29 °С. Содержание твердых триглицеридов в жировой основе представлено в табл. 8 и на рис. 6. Таблица 8 Содержание твердых триглицеридов в жировой основе растительно-сливочного спреда Массовая доля, % Компонент Рецептура 1 Рецептура 2 Пальмовое масло 35,0 35,0 Жидкое растительноемасло 15,0 10,0 Кокосовое масло - 15,0 Молочный жир 12,0 12,0 Пальмоядровое масло 10 - Сухое обезжиренноемолоко 4,0 4,0 Эмульгатор 0,2 0,2 Антиоксидантныйкомплекс: янтарная кислотаэкстракт Родиолырозовой 0,030,0012 0,030,0012 Краситель бета-каротин 0,03 0,03 Ароматизатор «Мас-ло сливочное» 0,01 0,01 Соль 0,06 0,06 Вода Остальное Остальное Итого сырья 100,0 100,0 Рис. 6. Содержание твердых триглицеридов в жировой основе растительно-сливочного спреда При конструировании жировой основы спреда нами была учтена сбалансированность его жирно- кислотного состава и общее количество твердых триглицеридов. Для оптимального содержания по- линенасыщенных жирных кислот (ПНЖК) в жиро- вой фазе разрабатываемого растительно-сли- вочного спреда и регулирования соотношения ПНЖК в жировую основу продукта были добавле- ны рафинированные дезодорированные жидкие растительные масла линолевой или линолево- линоленовой группы (подсолнечное, рапсовое). Согласно ГОСТ Р 52100-2003 «Спреды и смеси топленые», в растительно-сливочных спредах нор- мируется массовая доля линолевой кислоты в жире, выделенном из продукта, и должна составлять не менее 10 %. При составлении рецептуры необхо- димо учитывать, что количество вносимых жидких растительных масел, пальмового масла влияет не только на содержание линолевой кислоты, но и на структурно-реологические характеристики готово- го продукта. Внесение в рецептуру спреда 15 % подсолнечного и 35 % пальмового масла в среднем Разработанные растительно-сливочные спре- ды с массовой долей жира 72,5 % (энергетиче- ская ценность - 659 ккал/100 г) максимально приближены по органолептическим показателям к сливочному маслу. Спреды обладают высокой пищевой ценностью за счет отсутствия источни- ков трансизомеров и наличия в составе насы- щенных жирных кислот со средней длиной це- пи, в частности лауриновой (от 5 до 7,5 %), от- личающихся легкой усваиваемостью в желудоч- но-кишечном тракте без участия панкреатиче- ской липазы и желчных кислот. Для повышения окислительной стабильности использован ком- плекс природных антиоксидантов - янтарной кислоты и родиолы розовой. Продукт предна- значен для непосредственного употребления в пищу в составе рационов всеми здоровыми группами населения. Данные литературного обзора и комплекс проведенных испытаний позволяют заключить, что производство масложировых продуктов с использованием природных твердых раститель- ных масел, не подвергнутых модификации, мо- жет быть предметом дальнейших научных иссле- дований и технологических разработок, направ- ленных на обеспечение высокого качества произ- водимой продукции.