Возможность использования электрофизических методов для идентификации и контроля качества растительных масел

Совершенствование системы контроля безопасности масложировых продуктов возможно только на основе создания неразрушающих методов оперативного комплексного диагностирования качества и подлинности масложировой продукции, как на технологических производственных стадиях, так и на стадиях ее хранения и реализации на потребительском рынке. Наибольшую перспективу в решении указанных задач имеют электрофизические методы анализа.

Определение качества пищевых продуктов в целом и растительных масел в том числе – сложная аналитическая задача. Из-за индивидуального состава и многокомпонентно-сти веществ необходимо приспосабливать стандартные методы к особенностям их состава и физико-химической структуры – т.е. в каждом конкретном случае требуется проведение в той или иной степени аналитической исследовательской работы. При этом надо учитывать физическое состояние исследуемого продукта и сопутствующих компонентов.

Большинство применяемых в настоящее время методов и измерительных средств контроля качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции предназначены для проведения в лабораторных условиях. Они чаще всего основаны на химических преобразованиях – реакциях, при этом соотношение реагирующих веществ или количество продуктов реакции определяют измерением наиболее простых, хорошо известных свойств, массы и объема.

Эти химические методы называются классическими, но эти методы и измерительные средства не всегда обеспечивают необходимую точность измерений, в основном требуют больших затрат времени для их проведения, непригодны для непрерывного автоматического контроля, а тем более управления качеством продукции в процессе непрерывного производства. Говоря об инструментальных методах, всегда имеют в виду, что они основаны на использовании специализированных приборов и дают количественную информацию о тех или иных свойствах вещества, описываемую числовыми значениями. Актуальность разработки оперативных методов идентификации и оценки качества продуктов питания на основе определения их удельных электрофизических параметров обусловлена также необходимостью обеспечения продовольственной безопасности населения страны в современных условиях.[1]

Электрофизические свойства пищевых продуктов, в том числе и растительных масел, зависят от их химического состава. Натуральные растительные масла не являются химически чистыми веществами, они представляют собой смесь разнообразных по составу органических веществ. На долю триглицеридов приходится 95-97 % (после рафинации содержание их повышается до 98,5-99,5 %), остальные 5-3 % приходятся на сопутствующие вещества: фосфолипиды, стерины, воска, продукты гидролиза триглицеридов и др. В химии жиров триглицериды и сопутствующие им вещества объединяют под общим названием — липиды. По химическому строению липиды являются производными жирных кислот, спиртов, альдегидов, построенных с помощью сложноэфир-ной, простой эфирной, фосфоэфирной, гликозидной связей. .[2]

Целью настоящей работы была разработка теоретических основ создания средств оперативной диагностики жидких продуктов питания на основе определения их удельных электрофизических параметров. В соответствии с целью в работе были поставлены следующие задачи:

• -    Определить химический состав растительных масел.

• -    Определить основные физикохимические показатели растительных масел. -Определить стандартные электрофизические удельные показатели различных видов растительных масел.

  -Установить возможную корреляционную взаимосвязь электрофизических удельных показателей с химическим составом и показателями качества растительных масел.

В качестве объектов исследования были выбраны растительные масла с импортного и отечественного производства, присутствующие в настоящее время на потребительском рынке России:

• -    рисовое масло «Basso» (изготовитель фирма «Basso Fedele & Figli S.r.l.», Италия);

• -    виноградное масло «Santangelo» (изготовитель фирма «BESA Ing. Santangelo S.p.A», Италия);

• -    тыквенное масло «Pelzmann» (изготовитель фирма «Эльмюле Пельцман», Австрия);

• -    масло льняное «Вологодское» (изготовитель: ООО «ТоргКонтракт», г. Москва);

• - масло рапсовое «Российские семена» (Веневский маслозавод «Pоссийские семена», г. Винев, Тульская обл.).

Рисовое масло экстрагируется из тонкого коричневого слоя между ядром риса и защитной плёнкой зерна. Этот слой содержит ценные питательные компоненты, такие как протеины, витамины, минеральные вещества и лецитин. Масло богато витамином E, жирными кислотами, содержит три различных натуральных антиоксиданта - токоферол, токотриенол и Y-оризанол.[3]

Виноградное масло получают из косточек культурного винограда методом холодного прессования, что позволяет сохранить все биологически активные вещества, определяющие полезные свойства этого масла: цитопротек-торные, антиоксидантные и регенерирующие. Это масло содержит богатейший комплекс антиоксидантов: антоцианидинов, флавоноидов (кверцетин и кемпферол), фенольных соединение. Кроме того оно содержит алкалоид маг-нофлорин, обладающий гипотензивным и диуретическим действием, органическую гликолевую кислоту (диуретическое действие), метил-салицилат (противовоспалительное и болеутоляющее действие).

Тыквенное масло богато хлорофиллом, обладающим бактерицидными свойствами, отличается достаточно высоким содержанием витамина А. Присутствующий в нем жирорастворимый антиоксидант - витамин Е - надежно защищает витамин А от разрушительного окисления и усиливает полезные свойства витаминов А и F.

Льняное масло занимает первое место среди других пищевых растительных масел и содержит массу полезных для организма веществ: является отличным внешним источником ценных полиненасыщенных жирных кислот Омега-3 и Омега-6; содержит токоферолы; витамины (F, A, E, K).

Масло рапсовое «Российские семена» выработано из безэруковых сортов рапса - основное отличие жирно-кислотного состава этого масла заключается в резком снижении (вплоть до полного отсутствия) содержания эруковой кислоты и тиогликозидов, сопровождаемое трех-четырехкратным увеличением олеиновой кислоты.

Все пищевые жиры имеют ряд общих физических свойств, которые определяются составом, структурой и расположением жирных кислот в молекулах триглицеридов. В табл. 1 приведены физические показатели исследованных образцов растительных масел.

Таблица 1 – Физические показатели образцов растительных масел

Наименование показателя	Значение показателя для масел
	Рисового	Виноградного	Тыквенного
Коэффициент преломления   при 20°С	1,4710	1,4820	1,4702
Плотность при 20  ° С, г/см	0,913	0,934	0,957
Вязкость при 20 °С, Па * с	0,0765	0,0587	0,0882

Вязкость и плотность жиров зависят от молекулярной массы жирных кислот, входящих в состав глицеридов. С увеличением молекулярной массы жирных кислот они увеличиваются и снижаются с увеличением числа двойных связей. Присутствие гидроксильных групп в ненасыщенных жирных кислотах существенно увеличивает их вязкость и плотностью. Вяз- кость сильно уменьшается при повышении температуры и возрастает при понижении ее. При увеличении содержания свободных жирных кислот, образующихся при гидролизе глицеридов, плотность жиров снижается. Плотность исследованных образцов растительных масел колеблется в относительно узких пределах от 0,913 у рисового до 0,957 у тыквенного. Самое высокое значение вязкости было у тыквенного масла, а самое низкое – у виноградного

Жидкие растительные масла обладают способностью преломлять луч света, причем преломляющая способность масел, полученных из различных масличных культур, неодинакова, но для одного вида масла обычно имеется разброс значений, например для подсолнечного масла он составляет 1,4736-1,4762, поэтому очень трудно провести оценку качества и идентификацию вида масла по одному этому показателю.

Жирнокислотный состав растительных масел устанавливают газохроматографическим методом и последующим сравнением его с известным жирнокислотным составом конкретных видов продукции.

Результаты исследований жирнокислотного состава образцов растительных масел приведены в табл. 2.

Таблица 2 – Жирнокислотный состав образцов растительных масел

Наименование жирных кислот	Массовая доля жирных кислот в образце растительного масла, отн. %
	Ри-со-вое	Виноград-ное	Тык-венное	Льн яное	Рап-со-вое
Миристиновая	0,3	Следы	Следы	0,4	0,1
Пальмитиновая	19,7	9,7	11,8	6,7	4,0
Пальмитолеиновая	0,3	0,5	Следы	0,1	0,2
Стеариновая	2,4	5,4	6,4	6,6	2,3
Олеиновая	43,0	16,7	37,1	9,8	65,5
Линолевая	32,4	73,8	44,0	10,6	26,9
Линоленовая	0,7	0,6	0,2	65,4	8,4
Арахино-вая	0,8	0,4	0,5	0,4	0,6
Эйкозено-вая	0,3	-	-	-	-
Гондоино-вая	-	-	-	-	1,3
Бегеновая	-	-	-	-	0,9

Это наиболее точный и совершенный метод идентификации растительных масел, однако, требующий использования специального и достаточно дорогостоящего оборудования. Оценивая относительное содержание олеиновой, линолевой и линоленовой кислот можно с достаточно идентифицировать вид растительного масла по сырью, но дает очень мало информации о качестве и степени свежести.

В работе были проведены исследования по определению электрофизических параметров растительных масел по специально разработанной методике с использованием компьютеризованной системы анализа (КСА). [4]

В КСК входят: трехэлектродный емкостной датчик ДП [5]; измеритель иммитанса Е7-20, обеспечивающий воздействие на жидкое масло электромагнитным полем с частотой от 1 кГц до 1 МГц, а также определение откликов на это воздействие; ультратермостат типа LOIP LT-108; персональный компьютер. Характеристическая частота колебаний частиц данного масла Fx, кГц , соответствующая синусоидальным колебаниям электромагнитного поля, в которое помещена анализируемая проба масла, определяется по пересечению построенных графиков зависимости активных электропроводностей G, См, рабочего объёма датчика от частоты в диапазоне от 1 кГц до 100 кГц при двух температурах. Результаты определения приведены на рис. 1÷5, табл.3.

35 40 45 50 55 60 65 70 75 SO 85 90 95 100 f, кГц

Рисунок 1 – Электрофизические характеристики рисового масла

f. кГи

Рисунок 2 – Электрофизические характеристики виноградного масла

Рисунок 3 – Электрофизические характеристики тыквенного масла.

Рисунок 4 – Электрофизические характеристики льняного масла

Рисунок 5 – Электрофизические характеристики рапсового масла

По величине кислотного и перекисного чисел судят о степени свежести масла и определяют его пригодность к использованию. Глу- бина гидролитического распада жиров определяется содержанием свободных жирных кислот, и характеризуется величиной кислотного числа жира (КЧ). Перекисное число характеризует процесс окисления масел под воздействием кислорода воздуха. Автокаталитическое окисление жиров атмосферным кислородом в той или иной степени происходит уже при их получении и переработке. Глубина окислительных процессов и скорость окисления находятся в прямой зависимости от количества входящих в жиры глицеридов полиненасыщенных жирных кислот и от степени их ненасыщенности. Результаты исследований приведены в табл.3.

Таблица 3 - Физико -химические и электрофизические показатели растительных масел

Исследуемые образцы	Кислотное число, мг КОН/г	Перекисное  чис ло, ммоль активного кислоро-да/ кг	Характеристическая частота, кГц
Рисовое масло	0,52	1,79	46
Виноградное масло	0,14	2,16	54
Тыквенное масло	0,18	1,89	49
Льняное	1,4	3,62	92
Рапсовое	0,44	2,44	63

Анализ результатов, приведенных в табл. 3 показал, что о степени окисленности растительных масел можно судить по характеристической частоте, найденной экспериментальным путем с использованием компьютеризованной системы анализа. Это позволит повысить достоверность получаемых результатов и быстроту их определения.

Данные приведенные в статье позволяют сделать следующие заключение:

• 1 .Создана компьютеризованная система электрофизического анализа (контроля) жидких продуктов питания на базе измерителя имми-

• танса Е7-20 и емкостного датчика типа ДП, позволяющая производить определение электрофизических показателей растительных масел в диапазоне характеристических частот от 0,9 до 100 кГц и удельных электропроводностей от 0,9 до 100 нСм/м.

• 2 . Исследованы химический состав, физические, физико-химические и электрофизические показатели ряда растительных масел: льняного, рапсового, рисового, виноградного, тыквенного. Впервые определены их характеристические частоты и удельные проводимости. Установлено, что ухудшение качества масел, увеличение их перекисного и кислотного числа сопровождается увеличением характеристической частоты и проводимости масел.