Пирлиева Сона Оразовна. Изучение физикохимических свойств пальмового масла
 Скачать 1.27 Mb.
|
1 Аналитический обзор1.1 Общая информация о пальмовом масле Пальмовое масло – продукт, получаемый из плодов масличной пальмы, различают два вида этого жира: пищевой и технический. Пищевое пальмовое масло является основой для многих продуктов питания (сгущенного молока, маргарина, майонеза, кондитерских изделий, детских молочных смесей), а также широко используется для жарки во фритюре. Техническое масло выступает в качестве основы для производства мыла, кремов и другой косметики. Высокая тугоплавкость этого жира позволяет использовать его в качестве смазочного материала во многих агрегатах и техническом оборудовании. На сегодняшний день разработана современная технология производства пальмового масла, включающая в себя следующие этапы: 1. Добыча зрелых плодов масличной пальмы 2. Стерилизация 3. Обмолот 4. Вываривание 5. Прессование 6. Промывка 7. Очистка 8. Фракционирование В целях рафинирования, сырое пальмовое масло подвергается очистке перегретым паром. Далее масло направляется в отбельный аппарат. Отбелённое масло поступает в дезодорационную колонну. Дезодорационная колонна представляет собой закрытую цилиндрическую ёмкость с дискообразными тарельчатыми и кольцевыми дырчатыми насадками внутри. Для улучшения процесса рафинирования дезодорационная колонна работает под вакуумом и при высокой температуре. За счёт того, что каждый триацилглицерид обладает своими физико-химическими свойствами и своей температурой плавления, формируются фракции. Основной вид переработки пальмового масла — фракционирование, в результате которого получают жидкие и твёрдые фракции. Олеиновая фракция — жидкая фракция пальмового масла с температурой плавления 19—24 °C. Стеариновая фракция — твёрдая фракция пальмового масла с температурой плавления 44—54 °C. Кроме олеина и стеарина, существуют и другие фракции пальмового масла, например, суперолеин с более высоким содержанием олеиновой кислоты до 46 % и сниженным содержанием пальмитиновой кислоты или олеин двойного фракционирования (температура плавления 13—17 °C), средняя фракция — 32—38 °C. [19,29,39] Выделяют 2 вида пальмового масла. Одно производится из пальмовых ядер (пальмоядровое), другое – из мякоти ствола пальмы. Пальмоядровое масло является более дорогим, по сравнению с маслом из мякоти ствола, так как его обработка более затратная и происходит по более сложной технологии. Пальмоядровое масло принадлежит к лауриновой группе масел, поскольку в его жирнокислотном составе лауриновая кислота доминирует. Данный вид масла применяется для производства высококачественных косметических и моющих средств, средств личной гигиены и в продуктах питания [33]. Пальмовое масло из мякоти ствола получило более широкое применение по сравнению с пальмоядровым, и в основном используется в пищевой промышленности. Это связано с его уникальными физико-химическими свойствами, обеспечивающими способность оставаться в твердом и полутвердом состоянии при комнатной температуре, в отличии от большинства масел растительного происхождения [33]. Эти свойства позволили рассматривать пальмовое масло как естественный заменитель частично гидрогенизированных растительных масел, содержащих большое количество высокоуровневых трансизомеров жирных кислот, которые вызывают неблагоприятные последствия для здоровья, связанные с повышенным риском развития заболеваний сердца [26], увеличением системного воспаления [34,35] и нарушением функций эндотелиальных клеток [27]. Также данный вид масла используется в качестве смазочного материала, биотоплива и компонентом для более дешевых косметических средств и средств личной гигиены (мыла, зубная паста). Выделяют три основные разновидности пальмового масла: стеарин – жир применяют исключительно в технических целях и в масложировой промышленности; классическое пальмовое масло – применяют в пищевой промышленности, в частности – для приготовления хлебобулочных изделий, сладостей и молочной продукции; олеин – жир, применяемый для жарки. Стоит также привести отдельную классификацию пищевого пальмового масла в зависимости от степени его очистки. Так, жир подразделяют на: нерафинированное пальмовое масло – это очень дорогой продукт, обнаружить который в русскоговорящих странах практически невозможно. Масло жидкое, имеет насыщенный – рыже-коричневый цвет и приятный вкус; рафинированное пальмовое масло – это продукт близкий по характеристикам к подсолнечному рафинированному маслу, но стоит в несколько раз больше из-за особенностей транспортировки. Продукт жидкий, бесцветный; пищевое гидрогенизированное пальмовое масло – это продукт, который наиболее часто можно встретить на территории бывшего Советского Союза. Масло твердое, по своей текстуре напоминает воск или парафин, полезные витамины в свой состав не включает, но и цена у него соответствующая. Специалисты отмечают вред такого продукта: жирные кислоты провоцирую развитие длинного перечня опасных заболеваний. Так, гидрогенизированный жир провоцирует появление заболеваний сердечно-сосудистой системы, вызывает атеросклероз, гипертонию и сахарный диабет. Нерафинированное пальмовое масло известно также как красное масло. Оно обладает приятным ненавязчивым вкусом и ароматом. Первыми употреблять в пищу нерафинированное пальмовое масло стали коренные народы Африки, Америки и Бразилии. Рафинированное масло делают специально для изготовления продуктов питания. Оно не имеет ни запаха, ни вкуса, а значит, не оказывает воздействие на вкусовые характеристики готового продукта. Действует специальный ГОСТ, в котором прописаны все требования к рафинированному пальмовому маслу. Если продукт не соответствует им, использовать его для производства пищевой продукции запрещено. Полезные свойства у такого продукта также присутствуют, но в меньшем объеме. Существует также специальная разновидность пальмового масла, которую применяют для производства косметических средств: кремов, пенок для умывания и мыла. Такое масло в 5 раз дешевле двух предыдущих разновидностей. Оно отличается от них кислотно-жировым составом. В настоящее время пальмовое масло является лидером по объему производства среди растительных масел, его доля составляет 38%. Ведущие роли в производстве пальмового масла принадлежат странам Восточной Азии, Западной и Центральной Африки. Почти 85% производства пальмового масла сосредоточенно в 2 странах – Индонезии и Малайзии, 54% и 31% соответственно. Самыми крупными потребителями пальмового масла являются Индонезия и Индия. Около 80% пальмового масла идет в пищу, остальное на прочие технические нужды человека. 1.2 Химический состав пальмового масла Главной особенностью пальмового масла является неоднородность состава. Как и любое растительное масло, химический состав пальмового масла представляет собой смесь нескольких растительных жиров, основная доля среди которых приходится на стеарин и олеин. Химический состав пальмового масла 100 г продукта. Вода – 0,00 г Железо – 0,01 мг Витамин B4 (холин) – 0,3 мг Витамин E (альфа-токоферол) – 15,94 мг Витамин K1 (филлохинон) – 8,0 мкг Додекановая кислота – 0,100 г Тетрадекановая (миристиновая) кислота – 1,000 г Пальмитиновая (гексадекановая) кислота – 43,500 г Октадекановая (стеариновая) кислота – 4,300 Жирные кислоты мононенасыщенные (всего) – 37,000 г Жирные кислоты полиненасыщенные (всего) – 9,300 г В состав пальмового масла так же входят: фитостерол – растительный спирт; сквален – углеводород, относящийся к каротиноидам; лецитин; кофермент Q10 – отличный источник энергии, принимает участие в большинстве биохимических реакций, природный антиоксидант; витамины А, Е – сильнейшие антиоксиданты, предупреждают старение, улучшают зрение; жирные кислоты; витамин D; минеральные вещества. Пальмовое масло имеет характерный жирнокислотный состав, довольно отличный от других торговых масел: оно содержит почти равные части насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Уникальность этого растительного масла в том, что значительное количество насыщенных жирных кислот (10-16%) занимает в триглицеридах положение sn-2. Оно также отличается от других масел очень высоким содержанием пальмитиновой кислоты. Это сравнимо с показателем для хлопкового масла (21,6%), которое занимает второе место но содержанию пальми-тиновой кислоты среди растительных масел, используемых в США. Гидрогенизированые твердые жировые основы, полученные из хлопкового и пальмового масел, используются для производства шортеиингов с Р’-кристаллическими формами. Основной насыщенной жирной кислотой пальмового масла является пальмитиновая кислота. Она является основной жирной кислотой в природе и является неотъемлемой частью продуктов животного происхождения и овощей. В животных организмах пальмитиновая кислота – конечный продукт синтеза жирных кислот из ацетил-КоА. Из ненасыщенных жирных кислот в пальмовом масле преобладают олеиновая (мононенасыщенная) и линолевая (полиненасыщенная) жирные кислоты (таблица 1) [42]. Таблица 1 – Жирно кислотный состав пальмового масла
Пальмовое масло – это чистый жир. При этом половина его состава принадлежит насыщенным кислотам, 40% – мононенасыщенным, а 10% – полиненасыщенным. Пищевая и энергетическая ценность пальмового масла: одна столовая ложка пальмового масла содержит в своем составе 114 кКал; 15 г жира; 5 г мононенасыщенных жиров; 1,5 г полиненасыщенных жиров; витамин Е. Помимо жирных кислот и глицериновых эфиров, в состав пальмового масла также входят ряд фитонутриентов, включая α –, β –, γ – и δ – токотриенолы, α –, β –, γ – и δ – токоферолы (витамин Е), каротиноиды, фосфолипиды и гликолипиды. Большинство из этих соединений являются полезными для человека, в основном за счет антиоксидантной активности [24,25]. Токотриенолы и токоферолы являются природными антиоксидантами, защищающими пальмовое масло от окисления. В основном они встречаются в нерафинированном пальмовом масле, но в небольшом количестве остаются и в рафинированном продукте [32]. Также помимо защиты от окислительного стресса, данные соединения играют важную роль в предупреждении клеточного старения и атеросклероза. Кроме витамина Е в нерафинированном пальмовом масле велико содержание каротиноидов – предшественников витамина А. Они также проявляют антиоксидантную активность. По количеству каротиноидов пальмовое масло значительно превосходит другие растительные масла и превосходит даже рыбий жир. Пальмовое масло содержит 94-98% триглицеридов с незначительным количеством примесей, Большинство примесей концентрируется в олеиновой фракции (т. е. жирные кислоты, диглицериды, каротин, стеролы, токоферолы, токотриенолы, перекиси и другие продукты окисления). Фосфолипиды и металлы типа железа остаются преимущественно в стеариновой фракции, концентрация фосфора в стеарине может увеличиться в три раза по сравнению с первоначальным уровнем в сыром пальмовом масле. Поэтому стабильность пальмового стеарина обычно понижается (особенно при физической рафинации) в результате низкого содержали токоферолов и токотриенолов и присутствия железа. 1.3 Физические и химические свойства пальмового масла Натуральное пальмовое масло имеет красно-оранжевый цвет, запах и вкус, свойственный плодам масличной пальмы, консистенция полутвердая, температура плавления 33-39 °С. Техническое пальмовое масло, полученное вследствие химической обработки натурального, имеет часто более светлый цвет (от светло-желтого до белого). Запах, вкус, консистенция и температура плавления также изменяются в зависимости от способа химической обработки и дальнейшего назначения масла [20]. Структурные и физические свойства пальмового масла подобны свиному, бараньему или говяжьему жиру, однако, если сравнивать только форму кристаллов, оно похоже лишь на говяжий или бараний жиры. Пальмовое масло может заменять модифицированный или переэтерифицированный свиной жир, случайным образом изменяющий полиморфную форму кристаллов от (3- к Р’-форме. Физические свойства неотвержденного пальмового масла подобны гидрогенизированным жировым основам, полученным из различных растительных масел, но соответствие формы кристаллов ограничивается гидрогенизированным хлопковым маслом. Таблица 2 – Характеристики фракционированного пальмового масла
В настоящее время во многих отраслях производства предпочитают использовать именно твердую стеариновую фракцию, из-за того что с ней легче работать. В промышленности придумали способ, в ходе которого масло из жидкого состояния переходит в твердое – этот способ называется гидрогенизация. Процесс гидрогенизации (гидрирование) происходит при пропускании водорода под давлением через масло, нагретое до высокой температуры. В течение всего процесса ненасыщенные жиры переходят в насыщенные, теряя при этом все свои полезные для человека свойства. Также в процессе гидрогенизации всегда есть жиры, не успевшие перейти из ненасыщенных в насыщенные, тем самым образуется новая конфигурация – так называемая, «транс-конфигурация». По всем физико-химическим показателям она термодинамически выгоднее, чем «цис-конфигурация». Индекс окислительной устойчивости (Oil Stability Index) [38] – метод, применяемый Американским обществом химиков масложировой промышленности (American Oil Chemists Society (AOCS)), который определяет относительную устойчивость жира или масла к окислению. Этот метод пришел на смену устаревшему методу активного кислорода (МАК), который был трудоемкий и требовал применения хлорсодержащих растворителей. В ходе исследования (OSI) скорость окисления остается низкой до определенного времени, этот период называется индукционным периодом окисления. После индукции скорость начинает резко возрастать. Данный метод в отличие от перекисного и кислотного чисел позволяет предсказать срок хранения растительных масел [30,45]. 1.4 Методы анализа пальмового масла 1.4.1 Методы анализа физико-химических свойств пальмового масла В настоящее время существует множество методов анализа пальмового масла, но не все они практичны и экономически выгодны. У каждого из них есть свои плюсы и минусы, поэтому выбор метода определяется объектами исследования и результатами, которые необходимо получить. Отсутствие универсального метода анализа пальмового масла делает актуальным поиск новых, более экспрессных методов анализа, которые легко можно применить даже в самых небольших лабораториях. Одним из физических показателей, указывающих на качество растительных масел и животных жиров, является коэффициент преломления. В работе [23] показано, что для проверки качества даже в домашних условиях рекомендуется использование ручного рефрактометра. Полученные с помощью рефрактометра данные, а именно показатель преломления (индекс рефракции), помогут в подборе необходимого растительного масла. Н.В.Шевченко в своей методике утверждает, что «чем больше, например, в подсолнечном масле содержится линолевой дважды ненасыщенной жирной кислоты, относящейся к классу полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) – тем больше величина показателя преломления (nD) этого масла. И, соответственно, наоборот». Показатель преломления жидких растительных масел и топлёных животных жиров будет отличаться в зависимости от качества продукта, а также происхождения масличных культур. Он отражает качество, чистоту масла и степень его окисления. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||