Изменения и превращения жиров при производстве продуктов питания и хранении сырья

Жиры не устойчивы при хранении. Они являются наиболее лабильными компонентами пищевого сырья и готовых пищевых продуктов. Нестойкость жиров – следствие особенностей их химического строения. Превращение ацилглицеролов можно разделить на 2 группы – реакции, протекающие с участием сложноэфирных групп, и реакции, протекающие с участием углеводородных радикалов.

1. Реакции ацилглицеролов с участием сложноэфирных групп:

Гидролиз триацилглицеролов. Под влиянием щелочей, кислот, фермента липазы, специальных смесей, триацилглицеролы гидрализуются с образованием ди-, затем моноацилглицеролов, и в конечном итоге – жирных кислот и глицерина.

Гидролиз триацилглицеролов может протекать в следующих условиях:

- присутствии кислотных катализаторов (сульфокислоты, H₂SO₄) процесс ведут при 100⁰ С и избытке воды;

- в отсутствии катализаторов расщепление проводят при температуре 220-225⁰ С, под давлением 2-2,5 мПа («безреактивное расщепление»);

- гидролиз концентрированными водными растворами гидроксида натрия (омыление) является основой процесса получения («варки») мыла.

Гидролиз триацилглицеролов широко применяется в промышленности для получения жирных кислот, глицерина, моно – и диглицеролов.

Гидролитический распад жиров, липидов, жиросодержащего сырья и пищевых продуктов является одной из причин ухудшения их качества, в конечном итоге, порчи.

Особенно ускоряется этот процесс с повышением влажности хранящихся продуктов, температуры, активности липазы.

2. Переэтерификация

Большое практическое значение имеет группа реакции, при которых имеет место обмен ацильных групп (ацильная миграция), приводящие к образованию молекул новых ацилглицеролов (межмолекулярная и внутримолекулярная переэтерификация). Триацилглицеролы при температуре 80-90⁰ С в присутствии катализаторов (метилат и этилат Na, Na и K, алюмоселикаты) способны обмениваться ацилами. При этом ацильная миграция происходит как внутри молекулы ацилглицерола (внутри молекулярная переэтерификация), так и между различными молекулами глицеролов (межмолекулярная переэтерификация)

При переэтерификации состав жирных кислот жира не меняется, происходит их статистическое распределение в смеси триацилглицеролов, что приводит к изменению физико–химических свойств жировых смесей в результате изменения молекулярного состава.

Увеличение числа ацилглицероловых компонентов в жире приводит к снижению температуры плавления и твердости жира, повышению его пластичности.

Переэтерификация высокоплавких животных и растительных жиров с жидкими растительными маслами позволяет получить пищевые пластичные жиры с высоким содержанием линолевой кислоты.

Переэтерифицированные жиры специального назначения применяются в хлебопечении, при производстве аналогов молочного жира, кондитерского жира и т.д.

Реакции ацилглицеролов с участием углеводородных радикалов:

3.1 Присоединение водорода (гидрирование ацилглицеролов)

Гидрирование масел и жиров молекулярным водородом в промышленности проводят при температуре 180-240⁰ С в присутствии никелевых и медно-никелевых катализаторов при давлении, близком к атмосферному.

-CH₂-CH=CH-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-

Фрагмент остатка кислоты

Подбирая соответствующие условия реакции можно получить продукт с заранее заданными свойствами, продукт называемый саломасом (используется в производстве маргарина).

3.2 Окисление ацилглицеролов

Жиры и масла, особенно содержащие радикалы ненасыщенных жирных кислот, окисляются кислородом воздуха. Первыми продуктами окисления являются разнообразные по строению гидропероксиды (первичный продукт окисления).

Образовавшиеся гидропероксиды неустойчивы, в результате сложных превращений, образуются вторичные продукты окисления: окси- и эпоксисоединения, спирты, альдегиды, кетоны, кислоты и их производные с углеродной цепочкой различной длины.

3.3 Ферментативное прогорание начинается с гидролиза жира ферментом липазой. Образовавшиеся в результате гидролиза ненасыщенные жировые кислоты окисляются при участии фермента липоксигеназы.

Образующиеся вторичные продукты окисления являются причинной порчи пищевого сырья и многих жиросодержащих продуктов.

При хранении растительные и животные жиры, жиросодержащие продукты под влиянием воздуха, света, влаги, ферментов постепенно приобретают неприятный вкус и запах. Некоторые из них обесцвечиваются. В них накапливаются вредные для организма человека продукты окисления. В результате снижается их пищевая и физиологическая ценность, при этом они могут оказаться непригодными для употребления.

При производстве продуктов питания, как в промышленности, так и в домашних условиях, в ходе технологического потока липиды исходного сырья (зерно, мясо, рыба, молоко, жиры, масла, плоды и овощи и др.) претерпевают различные превращения. Все это сказывается на их составе, а, следовательно, на пищевой и биологической эффективности готовых продуктов.

Главные направления этих превращении были перечислены выше, но в пищевом сырье, полуфабрикатов и готовых продуктов они могут проходить одновременно в виде идущих параллельно, связанных между собой превращении.

Глубина и интенсивность этих процессов зависит от:

1. Химического состава липидов;

2. Характере сопутствующих, добавляемых и образуемых веществ (антиоксидантов, меланоидинов);

3. Влажности;

4. Присутствия микроорганизмов;

5. Активности ферментов;

6. Контакта с воздухом, а, следовательно, способа упаковки продуктов и многих других факторов.

Так в растительных маслах, содержащих значительное количество ненасыщенных жирных кислот, главным образом протекают процессы автоокисления кислородом воздуха. Благодаря низкой влажности, отсутствию минеральных веществ они не поражаются микроорганизмами и в темноте могут храниться относительно долгое время.

Животные жиры (говядина, свинина, баранина) по своему жирно-кисловому составу (незначительное содержание ненасыщенных жирных кислот) должны были бы обладать высокой устойчивостью при хранении. Но они практически не содержат антиоксидантов, и это снижает их стойкость при хранении. Наиболее неустойчивым является маргарин и сливочное масло. Высокая влажность, наличие белковых и минеральных веществ способствуют развитию микрофлоры, а, следовательно, интенсивному развитию биохимического прогоркания.