Разработка купажей растительных масел сбалансированного жирнокислотного состава

Введение. Известно, что в нативном виде не существует «идеального» масла с составом по-линенасыщенных жирных кислот (ПНЖК), обеспечивающим поступление их в организм в необходимом количестве и правильном соотношении. При изучении состава подсолнечного, оливкового, кукурузного, соевого, рыжикового, горчичного, амарантового, грецкого ореха, виноградной косточки и других масел определено соотношение ɷ 6: ɷ 3 жирных кислот на уровне 83,9:1–0,32:1 [1–3], что не согласуется с принципами полноценного питания, в частности с регламентированными нормами МР 2.3.1.0253-21, согласно которым пропорция этих кислот должна составлять 5–10:1. Кроме того, в питании человека высока доля насыщенных жиров (> 10 %) и жиров, богатых ɷ 6, в результате чего соотношение ɷ 6: ɷ 3 лежит в диапазоне 20–30:1 [4].

Благодаря положительной антитромботиче-ской, липидснижающей и проэндотелиальной функциональной активности ɷ3 ПНЖК играют важную роль в атерогенезе у человека. Наиболее значимыми ɷ3 жирными кислотами, которые образуются из линолевой кислоты, являются γ-линолевая и арахидоновая, α-линоленовая кислота – исходное вещество для синтеза эйкоза-пентаеновой и докозагексаеновой кислот. Эти ПНЖК выполняют определенные функции в качестве блоков при создании мембран и модуляторов различных биохимических процессов [5–7].

Избыточное количество ɷ 6 ПНЖК в диете и высокое соотношение ɷ 6: ɷ 3 способствуют патогенезу многих сердечно-сосудистых, онкологических, воспалительных, аутоиммунных и других заболеваний [8, 9]. Поэтому при создании пищевых продуктов со сбалансированным составом ПНЖК применяют купажирование различных видов растительных масел [2, 4].

Цель исследования – разработка смесей растительных масел с соотношением ɷ 6: ɷ 3 ПНЖК в диапазоне 5–10:1.

Задачи: изучить показатели качества растительных масел; исследовать фракционный состав ПНЖК; применить математические методы моделирования в разработке купажей растительных масел.

Объекты и методы. В качестве объектов исследований выступили рафинированные дезодорированные растительные масла:

– подсолнечное первого сорта (вымороженное) – ГОСТ 1129-13, изготовитель ООО «Товарное хозяйство» (413090, Саратовская обл., г. Маркс, пр. Ленина, д. 100/2), цена 109 руб/л;

– рапсовое высшего сорта – ГОСТ 31759-12, ООО «Армаз» (630015, г. Новосибирск, ул. Королева, д. 40), 258 руб/л;

– кукурузное марки «П» – ГОСТ 8808-00, АО «Эфко» (309850, Белгородская обл., р-н Алексеевский, г. Алексеевка, ул. Фрунзе, д. 2), 349 руб/л;

– чиа нерафинированное холодного отжима – СТО 67008287.051-17, ООО «Сибирская клетчатка» (634021, Томская обл., г. Томск, пр. Фрунзе, д. 109, оф. 107), 810 руб/л.

Органолептические показатели масел определяли по ГОСТ 5472-50, содержание ПНЖК – по ГОСТ 31663-2012 и ГОСТ 31665-2012, витамина Е (ά-токоферола) – по МВИ 43-08, перекисное число (ПЧ) жира – по ГОСТ 26593-85, кислотное число (КЧ) – по ГОСТ 31933-12. На время проведения испытаний период хранения масел с даты их производства составил 3 мес. при сроке годности 12 мес. – для кукурузного и чиа, 14 мес. – для подсолнечного, 18 мес. – для рапсового.

Результаты и их обсуждение. На первом этапе оценивали потребительские свойства масел для установления сочетаемости сырья по органолептическим признакам. Результаты исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1

Показатели качества растительных масел

Показатель	Результаты исследований масла
	подсолнечного	рапсового	кукурузного	чиа
Органолептические показатели
Цвет	Соломенный	Соломенный с желтоватым оттенком	Светло-желтый	Желтый
Прозрачность	Прозрачное, без осадка
Вкус и запах	Без запаха, обезличенный вкус			Легкий травяной запах, обезличенный вкус
Физико-химические показатели
ПЧ, мэкв/кг	1,70±0,05 (10,0)*, **	3,90±0,10 (4,0)* (10,0)**	3,80±0,09 (10,0)*, **	4,50±0,06 (10,0)**
КЧ, мг КОН/г	0,26±0,01 (0,4)* (0,6)**	0,24±0,01 (0,3)* (0,6)**	0,30±0,02 (0,4)* (0,6)**	1,21±0,08 (4,0)**
Содержание витамина Е (ά-токоферола), мг/кг	667,16±14,22	554,63±10,14	78,07±2,24	343,96±9,03

Примечание: * – норма согласно действующему ГОСТ, не более; ** – норма по ТР ТС 024/11 и Codex Alimentarius. Сodex Stan 210-1999, не более.

Установлено соответствие органолептических показателей подсолнечного, рапсового, кукурузного масел нормам действующих ГОСТов, масла чиа – требованиям Codex Alimentarius (Сodex Stan 210-1999). Выявлена хорошая совмести- мость исследуемых масел как по цветовой гамме, так и по вкусо-ароматическим характеристикам. Монохромность цвета и нейтральность вкуса и запаха (в случае масла чиа – умеренность) позволяют смешивать сырье в любых пропор- циях без резких изменений прежних органолептических свойств.

Существует мнение, что показатели окисления растительных масел, показывающие в них концентрацию перекисных соединений (ПЧ) и свободных жирных кислот (КЧ), не являются показателями их безопасности, так как относятся к естественным характеристикам, имеют значительную количественную вариабельность для разных видов растительных масел, в том числе зависящую как от их жирно-кислотного состава, так и от условий выращивания масличных культур [11]. В данном контексте результаты наших исследований лишь подтвердили высказанное суждение (см. табл. 1). Так, при равных временных сроках хранения масло чиа имело относительно высокие показатели ПЧ и КЧ на фоне других анализируемых проб, но при этом не отклонялось по органолептическим критериям от свойственных для него характеристик и соответствовало действующим нормам «Codex Alimentarius. Жиры, масла и производные продукты» в части «Сodex Stan 210-1999. Стандарт кодекса для поименованных растительных масел» по показателям порчи жировой фазы.

Несмотря на то что рапсовое масло имело значения ПЧ и КЧ, максимально приближенные к верхним допустимым уровням, прописанным для продукции высшего сорта в ГОСТ 31759-12, оно параллельно с этим имело хороший временной запас для их нарастания согласно нормам ТР ТС 024/11, который в отличие от стандарта носит статус нормативно-правового акта, являющегося обязательным для исполнения. Аналогичная ситуация была выявлена у кукурузного масла в части фактически установленного значения КЧ и его разрозненных норм для масла марки «П» согласно ГОСТ 8808-00 и действующему техрегламенту. Учитывая все нормы, применяемые для оценки окислительной порчи растительных масел, дополнительно беря в расчет ранжированные уровни ПЧ жира (от 0 до 6 мэкв/кг соответствуют категории качественной продукции, от 7 до 10 мэкв/кг – начальной стадии окислительной порчи [1, 11]), все виды изучаемых растительных масел были признаны доброкачественными и использовались в дальнейших исследованиях.

Общеизвестно, что стойкость растительных масел к окислению определяется не только жирнокислотным составом их триацилглицеро-лов, но и присутствием природных ингибиторов окисления – токоферолов. Установлено относительно высокое содержание ά-токоферола в подсолнечном и рапсовом маслах, относительно низкое – в кукурузном, средний уровень – в чиа, что согласуется с данными других исследователей [3, 12].

Следующим шагом экспериментальных работ явилось изучение группы ПНЖК растительных масел. Анализ их состава (табл. 2) подтвердил ранее полученные данные о несбалансированности содержания в растительных маслах ɷ 6 и

ɷ 3 ПНЖК в сравнении с существующими рекомендациями для рационального питания.

Таблица 2

Фракционный состав ПНЖК

Кислота		Результаты исследований масла, %
Обозначение	Наименование	подсолнечного	рапсового	кукурузного	чиа
С18:2 ɷ 6	Линолевая-цис	59,62±1,71	66,63±2,20	52,94±1,50	18,81±0,09
С18:3 ɷ 6	γ-линоленовая	–	–	0,11±0,01	0,33±0,01
С18:3 ɷ 3	ά-линоленовая	0,07±0,01	0,42±0,01	0,77±0,02	62,01±2,05
Соотношение ɷ 6: ɷ 3		852:1	159:1	69:1	1:3

Так, наибольший дисбаланс этих биологически активных веществ с существенным преобладанием фракции ɷ 6 (линолевой-цис кислоты) был установлен в подсолнечном масле (852:1), наименьший – в кукурузном (69:1). В масле чиа, наоборот, превалировала ά-линоленовая кислота, относящаяся к семейству ɷ 3 (1:3).

В заключение на основе полученных данных, используя методы математического моделирования [13], провели разработку купажей расти- тельных масел с максимальным сохранением в их составе количества витамина Е при минимальном удорожании цены смесей и ограничениях (по рекомендации МР 2.3.1.0253-21) соотношения жирных кислот 5:1≤W6:W3 ≤10:1. Рассматриваемая задача являлась, с одной стороны, линейной, с другой же стороны – двухкритериальной. Следовательно, она формализовалась как многокритериальная задача линейного программирования

<

Z j = 667 , 16 x + 554 , 63 x ₂ + 78 , 07 x ₃ + 343 , 96 x ₄ ^ max

111	1
----x +-- х , +-- х 3 + 3 х4	> —
852 1  159 2  69 3     4	10

z₂ = 109 X j + 258 x ₂ + 349 x ₃ + 810 x ₄ ^ min

X + x ₂ + x ₃ + x ₄ = 1

111  1 ----X . +-- х 2 +-- х 3 + 3 х 4< - 852 1  159 2  69 3     4   5

x i > 0  ( i = 1 , 2 , 3 , 4)

где x,x₂,x₃,x₄ - доля подсолнечного масла, рапсового масла, кукурузного масла и масла чиа в смеси соответственно. Для поиска оптимального, по Парето [14], решения двухкритериальной задачи (1) перешли к параметрическому семейству задач линейного программирования

z = а Yх 2 az{ -(1 - а) z2 + х^ + x^ = 1 11 ^ max 1 X +х^ +Хо + 3 x4 > 852 1 159 2  69 3 4 10   ,         (2) 1 11 1 —X +--x^ +--X, + 3 x4 < — 852 1 159 2  69 3 4 5 X > 0 (i = 1, 2,3,4) где параметр 0 < а < 1, а критерии z; и z2 определены в (1).

Согласно лемме Карлина [15], решение задачи (2), полученное при каждом фиксированном « е ( 0 , 1 ) , одновременно являлось и оптимальным, по Парето, решением двухкритериальной задачи (1). Отметим, что при всех значениях параметра _а е ( 0 , 1 ) задача (2) имела одно и то же решение ( x , x₂ , x₃ , x ₄ ) = ( 0 , 9337 ; 0 ; 0 ; 0 , 0663 ) , оно

Парето, решением задачи (1). Таким образом, рапсовое и кукурузное масла были исключены из дальнейших действий.

Рассматривая аналогичные задачи при ограничениях вида А : 1 < W 6 : W 3 < 10 : 1 , где А принимает значения 5, 6, 7, 8, 9, 10, получили результаты, приведенные в таблице 3.

Выявленные данные показали, что единственно верным решением при заданных условиях задачи являлся купаж из подсолнечного масла и масла чиа. Однако можно было рассмотреть 6 вариантов пропорций этих масел в составе смеси в зависимости от желаемого конечного результата: либо приоритет отдать оптимальному балансу жирных кислот ɷ 6: ɷ 3, либо сохранить витаминную ценность и приемлемую ценовую характеристику купажа. Возьмем, к примеру, для рассмотрения два крайних варианта. В одном случае (купаж 1) при содержании в составе смеси 93,37 % подсолнечного масла и 6,63 % масла чиа получим максимально возможное присутствие жирных кислот семейства ɷ 3 (соотношение ɷ 6: ɷ 3 как 5:1), относительно высокую цену купажа – 155,48 руб/л (повышение 42,6 %) и наименьшее содержание витамина Е – 645,73 мг/кг (снижение 3,2 %). В другом (купаж 2) – при уровне в купаже подсолнечного масла 96,70 % и масла чиа 3,30 % получим соотношение ɷ 6: ɷ 3 жирных кислот как 10:1 при минимально возможной цене купажа – 132,10 руб/л (повышение 21,2 %) и наибольшем уровне витамина Е – 656,51 мг/кг (снижение 1,6 %). Остальные варианты пропорций данных масел в составе купажа представляли собой промежуточные версии.

же и являлось единственным оптимальным, по

Характеристики разработанных купажей

Таблица 3

Номер купажа	Наименование масла и его содержание, %		Критерии купажа		Соотношение жирных кислот ɷ 6: ɷ 3
	подсолнечное	чиа	витамин E, мг/кг	цена, руб/л
1	93,37	6,63	645,73	155,48	5:1
2	94,48	5,52	649,32	147,69	6:1
3	95,28	4,72	651,89	142,12	7:1
4	95,87	4,13	653,81	137,95	8:1
5	96,33	3,67	655,31	134,70	9:1
6	96,70	3,30	656,51	132,10	10:1

Таким образом, разработаны купажи из двух растительных масел с определенным соотношением подсолнечного рафинированного дезодорированного первого сорта (93,37–96,70 %) и масла чиа нерафинированного холодного отжима (6,63–3,30 %), отличающиеся сбалансированным составом ɷ 6 и ɷ 3 ПНЖК согласно регламентированным нормам МР 2.3.1.0253-21.

Заключение

• 1.    Органолептические и физико-химические показатели подсолнечного, рапсового, кукурузного масел и чиа соответствовали нормам действующих нормативных документов.

• 2.    Установлена несбалансированность в содержании изучаемых растительных масел ɷ 6 и ɷ 3 ПНЖК по сравнению с существующими рекомендациями для рационального питания.

• 3.    Разработаны 6 купажей из подсолнечного рафинированного дезодорированного масла первого сорта и масла чиа нерафинированного холодного отжима, отличающиеся оптимальным соотношением ɷ 6 и ɷ 3 ПНЖК согласно регламентированным нормам МР 2.3.1.0253-21.