1 .Основні складові харчових продуктів. Ліпіди, будова ліпідів і їх перетворення при зберіганні і технологічній обробці.

Упрощенно жиры (липиды) можно считать классом соединений, которые поддают­ся растворению в органических растворителях. При комнатных температурах жиры являются твердыми, а масла — жидкими. На практике же липиды, жиры и масла в пищевых системах означают одно и то же (в состав твердых жиров входят остатки предельных жирных кислот, в состав масел — остатки не­предельных (ненасыщенных) жирных кислот).

Жир обеспечивает пищевой продукт не­которыми единственными в своем роде функциональными возможностями, которые не могут быть ни заменены, ни дублированы другими компонентами. Кроме того, жирам следует уделять внимание из-за большой их калорийности (9 кал/г), и раци­оны питания, включающие значительные количества жиров, зачастую ассоцииру­ются с развитием некоторых хронических заболеваний. Кроме того, жиры могут стать причиной изменения вкуса (прогоркания) пищевых продуктов.

Для сведения к минимуму количества жиров в природных и рецептурных пище­вых продуктах существуют свои причины, и при разработке и изготовлении новых продуктов этому уделяется большое внимание. Как правило, осложнение при этом вызывает не само удаление жира, а связанные с ним изменения в качественных свой­ствах продукта. Упрощенный подход к снижению содержания жира без его компен­сации в рецептуре и технологии обычно не приводит к получению продукта прием­лемого качества.

Химическое строение. В пищевых продуктах липиды чаще всего встречаются в форме триглицеридов. Молекула триглицерида включает остатки трех жирных ки­слот (Триглицериды могут иметь остатки и ненасыщенных кислот — это масла, мягкие жиры), связанных с молекулой глицерина через эфирные связи. Другими, менее рас­пространенными формами липидов в пищевых продуктах, являются жирораствори­мые витамины (A, D, E и К), жирорастворимые пигменты (например, хлорофилл и каротиноиды, моно- и диглицериды, холестерин, воски и фосфолипиды).

Жирные кислоты триглицеридов различаются по длине цепей и количеству двой­ных связей. Различия в способности вступать в химические реакции и в функцио­нальных возможностях жиров в значительной степени зависят от свойств конкрет­ной жирной кислоты. Некоторые из наиболее часто встречающихся жирных кислот и точки их плавления приведены в табл.6. Жирные кислоты с более длинными цепочками делают триглицериды при комнатных температурах более твердыми. Бо­лее короткие цепи, а также большее количество двойных связей в жирной кислоте означают, что данный жир при комнатной температуре будет более жидким.

Длина цепочек жирных кислот зависит от источника происхождения жира, тогда как количество двойных связей (ненасыщенность) зависит как от источника происхождения жира, так и от процесса гидрирования. Животные жиры (лярд, сало, сли­вочное масло) имеют тенденцию к меньшей ненасыщенности и поэтому они более твердые. Исключениями здесь являются рыбий жир, в котором встречаются жирные кислоты с длинными цепочками и множеством двойных связей. Растительные ис­точники жиров обладают большей ненасыщенностью и поэтому при комнатных тем­пературах они чаще жидкие, чем твердые. Исключение — кокосовое и косточковое пальмовое масло (так называемые «тропические жиры»), в состав которых входят в значительной степени насыщенные жирные кислоты с цепочками короткой и сред­ней длины, что делает эти жиры твердыми при комнатной температуре.

Гидрогенизация жиров. Гидрогенизация (гидрирование) - процесс присоединения водорода к органическим соединениям. Гидрогенизацию жиров проводят с целью снижения ненасыщенности жирных кислот, входящих в состав триглицеридов. Гидрированию подвергают растительные масла (подсолнечное, соевое, хлопковое) и жиры морских животных (китовый жир). Гидрогенизация жиров – гетерогенный каталитический процесс. Катализаторами служат никель Ренея, никель-медные, никель-кизельгуровые, металлокерамические и др. соединения и сплавы металлов переменной валентности. Результатом гидрогенизации является снижение числа двойных связей и повышение температуры плавления исходного жира.

Процесс сопровождается следующими основными реакциями:

1. гидрирование полиненасыщенных кислот, например линолевой до мононенасыщенной олеиновой и последней до насыщенной стеариновой

2. изомеризацией, например превращением олеиновой кислоты (цис-изомера) в элаидиновую (транс-изомер), а также миграцией двойной связи, приводящих к образованию изоолеиновых кислот

3. гидролизом части триглицеридов до свободных жирных кислот и их взаимодействие с металлом катализатора с образованием солей, являющихся мылами;

4. переэтерификацией (обменом радикалов) триглицеридов.

Продукты гидрирования жиров - саломасы – представляют собой смеси твердых насыщенных и ненасыщенных жирных кислот С₁₆ – С₁₈. В небольших количествах саломасы содержат жирные кислоты, продукты их распада, моно- и диглицериды, неомыляемые вещества и др. Пищевой саломас (t_пл = 31 - 33ºC) применяют для выработки маргарина, кондитерских и кулинарных жиров, пищевых ПАВ. Технический саломас (t_пл = 39 - 49ºC) – для получения туалетного и хозяйственного мыла, стеарина и др.

Технологический процесс получения гидрированных жиров может быть периодическим или непрерывным. В первом случае применяют один автоклав, снабженный турбинной мешалкой с частотой вращения 1 с^-1, при непрерывном процессе – батарея из нескольких автоклавов (обычно три). На гидрирование поступает тщательно отрафинированное масло. Давление водорода – 0,2 МПа, температура процесса 190 -220ºC при получении пищевого саломаса и 1,5 – 2 МПа 190 - 250ºC при получении технического саломаса. Загрузка катализатора составляет 0,5 – 2,0 кг на 1т масла. Гидрированные жиры отделяют в специальном сборнике от водорода и фильтруют при 110 - 130ºC от катализатора затем отправляют на рафинацию. При загрузке в автоклав вместимостью 12 м³ 6т жира производительность батареи из трех автоклавов составляет 4 – 6 т/час.

Гидрогенизированные масла обладают меньшей химической активностью, чем масла, имеющие более высокий уровень ненасыщен­ности. Так, маргарин представляет собой твердое тело, а исходный материал, из ко­торого он изготавливается, — жидкость. Мягкость маргарина поддается управлению за счет уровня гидрогенизации.

Побочной негативной стороной гидрогенизации, как мы уже говорили выше, является преобразование природной фор­мы двойных связей «цис» в форму «транс». Продолжая вносить свой вклад в ненасыщенность, двойная связь «транс» содействует также повышению точки плав­ления, то есть образованию более твердого жира. причем они вызывают некоторые вопро­сы относительно их метаболизма в организме человека.

Функции жиров. Жиры и масла в пищевых продуктах представляют собой многофункциональные компоненты, что усложняет задачу снижения содержания их уровня или полного удаления. Жиры являются средством теплопередачи и используются при тепловой обработке большого количества продуктов как в производственных, так и бытовых условиях. Не содержащих жира заменителей масел для жарки не существует, хотя поглощение жира в процессе жарки может регулироваться за счет различных факто­ров. Жиры являются «смазкой», предотвращающей прилипание и позволяющей от­делять продукт от поверхностей.

Жиры обеспечивают такие органолептические свойства продукта, как сочность и вкус. Вкусовые вещества в пищевых продуктах зачастую содержатся в липидной ча­сти пищевых продуктов. Жиры не только улавливают и передают их, но и сами спо­собны расщепляться в процессе нагрева, обеспечивая при этом желаемый вкус. Так, вкус различных сортов мяса частично проявляется за счет расщепления жира в про­цессе приготовления.

В пищевых продуктах, основой которых являются зерновые, жиры вносят свой вклад в мягкость продукта, «охватывая» при смешивании частицы муки. Это сводит к минимуму взаимодействие воды с белками муки и ограничивает взаимодействие белков друг с другом. В результате образуется меньшее количество клейковины и продукт получается более мягким. Жиры участвуют также в обеспечении непрозрачности или белизны пищевых продуктов (особенно при эмульгации Жиры могут использоваться в пищевых продуктах в твердом, жидком или «полу­твердом» виде.

Окисление липидов. Результатом окисления жирных кислот становится появление нежелательных вку­са и запаха, что может являться показателем неприемлемого качества продукта. Окисление липидов и потеря вкусовых качеств, помимо заражения микро­организмами, является наиболее часто встречающейся причиной порчи пищевых продуктов. Потенциальную способность к окислению липидов определяет количество двой­ных связей в жирной кислоте или в исходном жире. В ходе реакции окисления образуются химически высоко активные свобод­ные радикалы. Процесс окисления в пищевых продуктах имеет некоторый на­чальный период, на протяжении которого реакция может показаться медленной или вовсе несуществующей. Образовавшиеся продукты окисления способ­ны к полимеризации и поликонденсации, что приводит к образованию соедине­ний, обладающих большой молекулярной массой. Масло становится более вяз­ким и обесцвеченным. На этом этапе вкус, как правило, настолько неприятен, что продукт становится несъедобным.

Для подавления окисления липидов используется множество средств. Снизить склонность к окислению можно с помощью применения более насыщенных жиров и более высокой степени гидрогенизации ненасыщенных жиров. Окислению липидов способствует и свет, поэтому в качестве профилактических мер целесообразно применение непрозрачной или цвет­ной упаковки, а также защита от видимого и ультрафиолетового света. Смешивание даже небольшого количества окисленного масла со свежим дает возможность «пере­скочить» через значительную часть начального периода реакции и таким образом ее ускорить. Присутствие перекисей и свободных радикалов в старом масле ускоряют образование привкусов.

Одним из реагентов, в значительной степени содействующим протеканию реак­ции, является кислород.