Физико-химические показатели образцов олеогеля на основе растительного масла
Автор: Игенбаев А. К., Темирова И. Ж., Альдиева А. Б., Амирханов Ш. А.
Журнал: Вестник Алматинского технологического университета @vestnik-atu
Рубрика: Технология пищевой и перерабатывающей промышленности
Статья в выпуске: 1 (139), 2023 года.
Бесплатный доступ
Одними из популярных мясных продуктов, пользующихся спросом у населения Казахстана, являются колбасные изделия. Так при производстве колбас, в мясном фарше может содержатся до 35% насыщенных жиров. Насыщенные жиры обеспечивают подходящую текстуру и сочность, поэтому, потенциальные заменители жиров должны иметь хорошую питательную ценность и обеспечивать необходимые структурно-реологические свойства. В связи с негативным воздействием насыщенных жиров при их избыточном потреблении и трансизомеров жирных кислот возникает необходимость в проведении исследований для альтернативной замены подобных жиров в мясных продуктах. Частичная или полная замена насыщенных жиров пищевыми олеогелями в мясных продуктах является наиболее перспективной для придания желаемых качественных показателей с содержанием полезных ненасыщенных жирных кислот. Целью данного исследования являлось получение олеогелей на основе подсолнечного и соевого масел и пчелиного воска, а также дальнейшее изучение их физико-химических, органолептических показателей, а также окислительной стабильности при хранении. Исследования проведены согласно нормативно-технической документации. Полученные олеогели в дальнейшем могут быть использованы в колбасных изделиях с целью частичной замены животных жиров и снижения трансизомеров жирных кислот.
Воск, животные жиры, насыщенные жиры, олеогель, растительное масло, трансизомеры жирных кислот
Короткий адрес: https://sciup.org/140297824
IDR: 140297824 | DOI: 10.48184/2304-568X-2023-1-41-47
Текст научной статьи Физико-химические показатели образцов олеогеля на основе растительного масла
МРНТИ 65.65.33
Жиры и масла являются важными компонентами пищевого рациона, так как придают пищевым продуктам высокую энергетическую ценность и наделяют их необходимыми органолептическими и реологическими свойствами. По молекулярной структуре жиры и масла состоят из молекул триацилглицеридов, образованных из трех молекул жирных кислот, соединенных с глицерином. Характеристики жиров и масел зависят от типа жирных кислот, которые, в свою очередь, бывают насыщенными, мононенасыщенными и полиненасыщен-ными. Мононенасыщенные и полиненасыщен-ные жирные кислоты содержатся в большей части в жидких растительных маслах. Насыщенные жирные кислоты, придающие твердую структуру жирам, содержатся в основном в продуктах животного происхождения, они обладают устойчивостью к окислению и необходимыми структурно-реологическими свойствами, в связи этим более предпочтительны в использовании в пищевой промышленности [1]. Однако, избыточное потребление насыщенных жиров оказывает негативное влияние на здоровье людей, вызывая в частности сердечнососудистые заболевания [2].
В последнее время Всемирная организация здравоохранения и другие организации активизировали усилия по минимизации потребления трансизомеров жирных кислот до 1 % от суточной нормы потребления, что способствует снижению риска их вредного воздействия.
Цель исследования - получение олеогелей на основе подсолнечного и соевого масел и пчелиного воска, а также дальнейшее изучение их физико-химических, органолептических показателей, и окислительной стабильности при хранении.
Задачи исследования: получение олеогелей на основе подсолнечного и соевого масел и пчелиного воска, изучение физико-химических и органолептических показателей полученных олеогелей, изучение окислительной стабильности олеогелей при хранении.
Материалы и методы исследований
С целью получения олеогелей мы использовали подсолнечное и соевое масла отечественного производства. Подсолнечное и соевое масла производятся в РК, однако подсолнечное масло является одним из наиболее доступных растительных масел, используемых в пищевой отрасли, и одним из самых потребляемых в Казахстане. В качестве структурооб-разователя применялся натуральный пчелиный воск, приобретенный в местном пчеловодческом хозяйстве. Получение олеогелей проводили в лабораторном химическом реакторе. Для стабилизации полученных олеогелей и выбора необходимой консистенции нами был выбран диапазон исследуемых температур (от 200С до 400С) с интервалом 50С. Олеогели оставляли на 24 часа при каждой температуре. Измерение проводили путем наклона пробирки и визуально оценивали подвижность образцов, в зависимости от внешнего вида. Образ- цы, которые были неподвижны, считались твердыми, малоподвижные – гелями, а подвижные - жидкостями. Качество олеогелей определяется степенью окисления или способностью связывать масло. Окислительное состояние олеогеля будет влиять на его пищевые качества и стабильность при хранении. Основываясь на требования нормативных документов [3, 4], мы определяли окислительную стабильность олеогелей при хранении, которую измеряли путем определения порчи олеогеля методом титрометрии.
Обзор литературы
Имеющиеся исследования указывают на связь между потреблением трансизомеров жирных кислот, полученных в промышленных условиях с увеличением риска ишемической болезни сердца в результате увеличения холестерина и липопротеидов низкой плотности [5].Кроме того, они содействуют началу неинфекционных заболеваний, подобных диабету второго типа и метаболическому синдрому [6]. Жиры, содержащие транс изомеры жирных кислот, могут быть и природного происхождения и в небольших количествах содержатся в животных продуктах (мясо, молоко), но на сегодняшний день они недостаточно изучены и исследования их влияния на здоровье людей продолжаются, однако известно, что они различаются как качественным составом, так и количественным содержанием отдельных изомеров.
Таким образом, в связи с негативным воздействием насыщенных жиров при их избыточном потреблении и трансизомеров жирных кислот возникает необходимость в проведении исследований для альтернативной замены подобных жиров в мясных продуктах. В свете последних тенденций, одной из наиболее эффективных стратегий снижения содержания насыщенных жиров и трансизомеров жирных кислот в мясных продуктах, является частичная замена животных жиров растительными маслами. Проведенные исследования показали, что потребление мононенасыщенных и по-линенасыщенных жирных кислот могут снизить причины возникновения сердечных заболеваний [7]. Однако существуют недостатки прямого обогащения растительными маслами, которые вызывает технологические проблемы с текстурой [8].В настоящее время, одним из решений использования жидких растительных масел является их структурирование (олеоге-лирование) для создания необходимой тексту- ры, желаемых органолептических свойств в сочетании со здоровым профилем жирных кислот. Важность растительных масел в системе олеогеля значительна, так как реакция олеогелирования зависит от химической структуры масла, и количества ненасыщенных жирных кислот[9]. В литературных источниках для получения олеогелей использовались различные растительные масла [10-12]. Для олео-гелирования в качестве структурных агентов используются моноглицериды, натуральные воски, фитостеролы и этилцеллюлоза. Структурирующие агенты в зависимости от молекулярной массы делятся на низкомолекулярные структурирующие агенты и полимерные, которые можно использовать как в виде отдельных компонентов, таких как моноглицериды, образующих структуры в виде кубических или пластинчатых кристаллов различных систем, так и в виде смеси компонентов, такие как воски [12]. Эффективное гелеобразование и физико-химические свойства восковой структуры зависят от кинетики охлаждения и характера взаимодействия [13]. Преимуществами использования воска для получения олеогелей является его легкая доступность, низкая цена и пригодность для пищевых продуктов. В исследованиях [14-16] рассматривались способности восков вызывать структурирование при низких концентрациях, в связи с их низкой полярностью и высокой температурой плавления.
Результаты и их обсуждение
Процесс получения олеогелей мы проводили в химическом реакторе лабораторного назначения, снабженном верхнеприводной мешалкой, со скоростью перемешивания 150 оборотов в минуту. Пчелиный воск вносили в различных количествах2,5%, 5%, 7,5%, 10%, 12,5% и 15% от массы растительных масел. После получения олеогелей нами проведена стабилизация олеогелей с последующим выбором образца с необходимой консистенцией. Для оценки пробирки наклоняли и визуально оценивали способность образцов олеогеля к подвижности, в зависимости от внешнего вида образцов и их поведения, которые характеризовались как гель, жидкость или твердая текстура. Только при концентрации пчелиного воска 7,5% в соевом масле и 10% в подсолнечном масле при 200C образцы находились в гелеобразном состоянии, то есть необходимой нам структуре.
Таким образом в результате исследования нами выявлено, что наиболее опти- мальным количеством внесенного пчелиного воска является 7,5% для соевого масла и 10 % для подсолнечного масла, с получением олеогелей необходимой нам гелеобразной текстуры, подходящей для замены насыщенных жиров в колбасных изделиях. В то время как внесение 2,5% и 5% пчелиного воска привело к образованию олеогеля жидкой формы, а внесение воска в количестве 12,5% и 15% к образованию более твердой консистенции. Технологический процесс получения олеогелей включал следующие основные стадии: подогрев растительного масла и пче- линого воска для растворения структурооб-разователя в масле; нагревание для процесса олеогелирования, который приводит к образованию трехмерной кристаллической сети; перемешивание; стабилизация для перехода из жидкокристаллического в кристаллическое состояние, для образования необходимой структуры. Далее провели изучение физико-химических и органолептических показатели олеогелей, полученных на основе подсолнечного и соевого масел, данные представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 - Физико-химические и органолептические показатели олеогеля на основе подсолнечного масла
Наименование показателей |
Количество внесенного воска, % |
10% |
|
Перекисное число, моль/кг ½О |
0,8 |
Цвет |
Светло желтый |
Запах |
Без постороннего запаха |
Вкус |
Без постороннего вкуса |
Прозрачность |
Прозрачные в расплавленном состоянии |
Консистенция |
Гелеобразная |
Таблица 2 - Физико-химические и органолептические показатели олеогеля на основе соевого масла
Наименование показателей |
Количество внесенного воска, % |
7,5% |
|
Перекисное число, моль/кг ½О |
2,0 |
Цвет |
Желтый |
Запах |
Без постороннего запаха |
Вкус |
Без постороннего вкуса |
Прозрачность |
Прозрачные в расплавленном состоянии |
Консистенция |
Гелеобразная |
В результате изучения физико-химических показателей выявлено, что в олеогелях перекисное число на основе подсолнечного и соевого масел составило 0,8%моль/кг ½ О и 2,0 моль/кг ½ О соответственно. По показателям органолептики полученные олеогели не имели постороннего вкуса и запаха, прозрачные в расплавленном состоянии, консистенция гелеобразная. Цвет олеогелей светло-желтый на основе подсолнечного масла и желтый на основе соевого масла. Поскольку олеогелиро- вание требует термической обработки, это может повысить окислительную порчу олеогеля или готовой продукции на основе него, что снизит их качество. Окислительную стабильность наших образцов олеогеля контролировали в течение трех месяцев хранения при комнатной температуре 200С и в холодильнике при температуре 40С, при периодическом измерении перекисного числа, результаты показаны на рисунках 1 - 4.

Рисунок 1 - Хранение олеогелей полученных на основе подсолнечного масла, при 200С

Рисунок 2 - Хранение олеогелей полученных на основе подсолнечного масла, при 40С

Рисунок 3 - Хранение олеогелей полученных на основе соевого масла, при 200С

Рисунок 4 - Хранение олеогелей полученных на основе соевого масла, при 40С
Нами установлено, что при различных температурах хранения происходит увеличение перекисного числа в образцах подсолнечного и соевого масел. Более высокие показатели переркисного числа были в образцах, хранившихся при 20 0С, а при 4 0С хранения значения перекисных чисел были ниже. Также установлено, что процесс окислительной порчи в олеогелях на основе подсолнечного масла происходил медленнее, чемв образце с олеогелями на основе соевого масла, в связи с более высоким содержанием мононенасыщенных жирных кислот в составе подсолнечного масла, обладающих более высокой устойчивостью к окислению. Оба образца не превышали допустимые нормы значений перекисного числа по НД.
Заключение, выводы
В результате исследований нами получен олеогель на основе подсолнечного и соевого масел и пчелиного воска. Установлено, что наиболее оптимальным количеством внесенного пчелиного воска для структуро-образования является 7,5% для соевого масла и 10%, для подсолнечного масла с получением олеогелей необходимой нам текстуре. В то время как внесение 2.5% и 5% воска привело к образованию олеогеля жидкой формы, а внесение 12,5% и 15% к образованию более твердой консистенции. При разных температурах хранения увеличение перекисного числа в образцах было незначительно. Кроме того, увеличение было намного меньше в образцах, хранящихся при 40С. Эти результаты показывают, что олеогели не подвержены быстрому окислению. Таким образом, получение олеогелей из подсолнечного и соевого масел с пчелиным воском является перспективным решением частичной замены насыщенных жиров в колбасных изделиях. Оба образца не превышали допустимые нормы значений перекисного числа по НД.
Результаты исследования представленные в этой статье финансируются Министерством сельского хозяйства РК (BR 10764998).
Список литературы Физико-химические показатели образцов олеогеля на основе растительного масла
- Kim, J.Y., Lim, J., Lee, J.H., Hwang, H.S., &Lee, S. (2017). Utilization of oleogels as a replacement for solid fat in aerated baked goods: physicochemical, rheological, and tomographic characterization. Journal of Food Science, 82(2), 445–452. 10.1111/1750-3841.13583.
- WHO: Draft guidelines on saturated fatty acid and trans-fatty acid intake for adults and children. 2018.
- Определение перекисного числа растительных масел по ГОСТ Р 51487-99 ГОСТ Р 51487-99 «Масла растительные и животные жиры. Метод измерения перекисного числа».
- Определение кислотного числа растительных масел по ГОСТ Р 50457-92 «Жиры и масла животные и растительные. Определение кислотного числа и кислотности».
- Tardy AL, Morio B, Chardigny JM, Malpuech-Brugere C (2011) Ruminant and industrial sources of trans-fat and cardiovascular and diabetic diseases. Nutr Res Rev 24:111–117. https://doi.org/10.1017/S0954422411000011.
- Thompson, Minihan& Williams, 2011). Thompson, A. K., Minihan, A. M., & Williams, C. M. (2011). Trans fatty acids, insulin resistance and diabetes. European Journal of Clinical Nutrition, 65(5), 553–564. https://doi.org/10.1038/ejcn.2010.240.
- Chadhary, R., Saadin, K., Bliden, K.P., Harris, W.S.,Dinh., B., Sharma, T., Gurbel, P.A. (2016). Risk factors associated with plasma omega-3 fatty acid levels in patients with suspected coronary artery disease Prostaglandin, Leukot Essent Fatty Acids, 113, 40-45. https://doi.org/ 10.1016/j.plefa.2016.08.009
- Zetzl AK, Marangoni AG, Barbut S: Mechanical properties of ethylcellulose oleogels and their potential for saturated fat reduction in frankfurters. Food Funct 2012, 3:327-337.
- Patel, A. R. (2015). Alternative routes to oil structuring (pp. 15–28). Springer. JUNE.
- Fayaz, G., Goli, S.A. H., & Kadivar, M. (2017). A Novel Propolis Wax-Based Organogel:Effect of Oil Type on Its Formation, Crystal Structure and Thermal Properties.Journal of the American Oil Chemists’ Society, 94(1), 47-55. https://doi.org/10.1007/s11746-016-2915-5.
- Winkler-Moser, J.K., Anderson, J., Felker, F.C., & Hwang, H.S. (2019). Physical Properties of Beeswax, Sunflower Wax, and Candelilla Wax Mixtures and Oleogels. Journal of the American Oil Chemists’ Society, 96(10), 1125–1142. https://doi.org/10.1002/aocs.v96.1010.1002/aocs.12280.
- Doan, C. D., Tavernier, I., Sintang, M. D. B., Danthine, S., Van de Walle, D., Rimaux, T., &Dewettinck, K. (2017). Crystallization and Gelation Behavior of Low- and High Melting Waxes in Rice Bran Oil: A Case-Study on Berry Wax and Sunflower Wax. Food Biophysics, 12(1), 97–108. https://doi.org/10.1007/s11483-016-9467.
- Supramolecular Oleogels- a Review. Food Reviews International. https://doi.org/ 10.1080/87559129.2020.174215
- Gravelle, A.J., Davidovich-Pinhas, M., Zetzl, A.K., Barbut, S., & Marangoni, A.G. (2016). Influence of solvent quality on the mechanical strength of ethylcellulose oleogels. Carbohydrate Polymers, 135, 169–179. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2015.08.05.
- Martins, A.J., Cerqueira, M.A., Fasolin, L.H., Cunha, R.L., & Vicente, A.A. (2016). Beeswax organogels: Influence of gelator concentration and oil type in the gelationprocess. Food Research International, 84, 170-179. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2016.03.035.
- Blake, A.I., Co, E.D., & Marangoni, A.G. (2014). Structure and physical properties of plantwax crystal networks and their relationship to oil binding capacity. JAOCS, Journalof the American Oil Chemists’ Society, 91(6), 885–903. DOI https://doi.org/10.1007/s11746-014-2435-0.