FEATURES OF USING OF SOLID NATURAL OILS IN PRODUCTION OF SPREADS
Abstract and keywords
Abstract (English):
The data on the study of fatty acid composition, content of solid triglycerides, temperatures of melting and hardening of solid natural oils are provided in the article. Investigations on structural and rheological characteristics allowed proving feasibility of using of palm, coconut and palm-kernel oil in production of vegetable-and-creamy spreads. It is shown that the saturated fatty acids with an average length of a chain possessing the proved hypocholesteric action indicating the possibility of their use in fat bases of spreads of functional purposes including the prevention of atherosclerosis prevail in the studied oils. The study of fatty acid composition including the content of transisomers of fatty acids in various fatty materials showed that in case of the development of fat bases for spreads it is reasonable to use mixes of milk fat with solid and liquid natural oils and fats which are not modified to minimize the content of fatty acids transisomers in the finished product. Compounding of high-in-fat vegetable-and-creamy spread with a mass fraction of fat of 72.5% consisting of natural solid and liquid vegetable oils, milk fat, powdered milk and nutritional supplements has been developed. The oil phase of spread is a composition of milk fat, palm oil, palm-kernel or coconut oils, a combination of natural antioxidants - an extract of rosemary and amber acid being used as supplements. The chosen raw materials provide the set technological and consumer properties of finished milk-and-oil products.

Keywords:
Coconut oil, palm oil, palm-kernel oil, solid triglycerides, melting, transisomers of fatty acids, spreads
Text
Publication text (PDF): Read Download

Введение Большой объем научных исследований и техно- логических разработок по созданию продуктов с комбинированной жировой фазой, в том числе спредов, основными составляющими которой являются молочный жир в сочетании с жидкими и твердыми растительными маслами, свидетельству- ет о перспективности и актуальности данного направления. Изменение соотношения компонен- тов позволяет вырабатывать продукцию разного целевого назначения в зависимости от специфики использования [1, 3, 4]. При выборе сырья для получения высококаче- ственных жировых основ спредов необходимо прежде всего знать характеристики сырьевых компонентов: содержание твердых триглицеридов, температуру плавления, жирнокислотный состав, содержание трансизомеров жирных кислот, также важна стоимость сырья. Температура плавления жировой основы зави- сит от ее глицеридного состава. Твердые жиры имеют в составе твердые и жидкие фракции. Пре- обладание однокислотных высокоплавких глице- ридов в твердой фракции жиров придает повышен- ную твердость, даже хрупкость, а разнокислот- ных - мягкость. Молочный жир содержит в основ- ном разнокислотные триглицериды, в состав кото- рых входит небольшое количество низ- комолекулярных жирных кислот, таких как лаури- новая, миристиновая и пальмитиновая кислота [1]. Важным показателем качества жировой осно- вы спреда также является легкоплавкость и пла- стичность. Легкоплавкость зависит от содержа- ния и количественного соотношения твердых и жидких триглицеридов; чем больше в жире твер- дых высокоплавких глицеридов, тем ниже легко- плавкость. Также легкоплавкость зависит от ко- личества ненасыщенных жирных кислот в соста- ве жира. Пластичность жировой продукции, которая характеризует способность жира под влиянием механического воздействия изменять форму без разрыва сплошности, т.е. способность сохранять форму после снятия напряжения, определяется содержанием твердых триглицеридов в опреде- ленном интервале температур. Жир с хорошей пластичностью не меняет в широком темпера- турном интервале соотношения содержания твердых и жидких глицеридов. Высокими упру- гопластическими свойствами обладает сливочное масло. Это обусловлено неоднородным составом его твердой фракции, которая переходит в жид- кое состояние в широком интервале температур. Сливочное масло легко деформируется при ме- ханическом воздействии. Наилучшей пластичностью и намазываемостью обладают жиры, у которых содержание твердых триглицеридов составляет 15-30 % и остается неизменным в интервале температур от 10 до 30 °С. Если твердых глицеридов более 30 %, то жир плот- ный и непластичный, в мягких жирах их ко- личество составляет 10-12 %. Структурно-реологические свойства спредов определяются областью их применения и методом фасовки. При температуре от 20 до 35 °С спреды по физическим свойствам должны быть подобны сливочному маслу, а при более низких температу- рах превосходить его по пластичности. Для получения требуемых характеристик жи- ровых фаз спредов целесообразно использование широкого набора жиров и масел с различным со- держанием твердых глицеридов. При этом важно учитывать область и условия их применения. С точки зрения исследования характеристик создаваемых жировых основ представляют инте- рес данные о влиянии различного жирового сырья на физико-химические и органолептические пока- затели готового продукта. Целью работы является исследование твердых природных масел в связи с их использованием в технологии производства растительно-сливочных спредов. Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи: изучение и срав- нительная оценка физико-химических показателей твердых природных масел и жиров, определение содержания твердых триглицеридов, температуры плавления, твердости; изучение влияния структур- но-реологических показателей используемого жи- рового сырья на технологические характеристики жировых основ спредов. Объекты и методы исследования При выполнении работы в соответствии с по- ставленными задачами использовали стандартные и современные методы исследований. Исследования проводились в трех-четырехкратной повтор- ности и статистически обрабатывались. В экспе- риментальной части приведены средние значения показателей. Были проведены исследования физико- химических, органолептических и структурно- реологических показателей пальмового, пальмояд- рового и кокосового масла. Также объектом ис- следования являлись образцы растительно- сливочных спредов, произведенных на линии по производству маргаринов фирмы «SPX Flow Tech- nology». Отбор и подготовка проб жирового сырья осу- ществлялась по требованиям ИСО 5555-91 «Масла и жиры животные и растительные. Отбор проб» и ИСО 661-89 «Масла и жиры животные и расти- тельные. Подготовка испытуемой пробы». Температуру плавления твердых растительных масел определяли по стандартной методике со- гласно ГОСТ Р 52179-2003. Содержание твердых триглицеридов (ТТГ) определяли по ГОСТ 31757-2012 «Масла расти- тельные, жиры животные и продукты их перера- ботки». Содержание твердого жира определяли методом импульсного ядерно-магнитного резо- нанса на приборе Bruker Minispec MQ20. Твердость растительных масел определяли на твердомере Каминского, предназначенном для исследования реологических характеристик жиров и жировых продуктов согласно ГОСТ Р 52179- 2003. Метод основан на установлении величины нагрузки, необходимой для разрезания проволокой образца жира. Жирнокислотный состав масел и жиров определяли методом газожидкостной хроматографии по ГОСТ 30418-96 на газовом хроматографе Agilent 7890В. Содержание трансизомеров жирных кислот в маслах определяли на ИК-спектрометре ИКС-40 со спектральным диапазоном 400-4200 см-1, позво- ляющем измерять светопропускание в области 900-1050 см-1. Границы абсолютной погрешности измерений массовой доли трансизомеров олеино- вой кислоты ± 1,1 % (абс.) (Р = 0,95). Результаты и их обсуждение Для исследования нами была выбрана группа твердых растительных масел, широко используе- мых в производстве масложировой продукции во всем мире, это пальмовое, кокосовое и пальмояд- ровое масло. Перечисленные масла характеризу- ются содержанием большого количества насы- щенных жирных кислот с 12-16 углеродными атомами и сравнительно небольшим количеством ненасыщенных жирных кислот, главным образом олеиновой. В отечественном производстве маргариновой продукции и спредов структурирующими компо- нентами, как правило, выступают гидрогенизиро- ванные и переэтерифицированные растительные масла и жиры. Однако в процессе гидрогенизации образуются трансизомеры олеиновой кислоты. В настоящее время содержание трансизомеров жир- ных кислот регламентировано и, согласно ГОСТ Р 52100-2003 «Спреды и смеси топленые», в спре- дах не должно быть выше 8 %, а к 2018 году будет запрещена масложировая продукция с содержанием трансизомеров более 2 %. В исследуемых маслах отсутствуют транс- изомеры жирных кислот. При этом следует отметить, что в зависимости от сезонности содержание транси- зомеров в молочном жире составляет от 4 до 7 %. Также образцы твердых природных раститель- ных масел исследованы по физико-химическим и структурно-реологических характеристикам. Температура плавления исследуемого образца пальмового масла составляет 36 °С. Твердость со- ставляет 90 г/см. Содержание твердых триглицеридов (ТТГ) в пальмовом масле представлено в табл. 1 и на рис. 1. Пальмовое масло при комнатной температуре имеет полутвердую консистенцию благодаря высо- кому содержанию твердых триглицеридов. Это позволяет использовать его в натуральном виде при производстве спредов. При этом не происходит увеличение количества трансизомеров жирных кислот. Таблица 1 Содержание твердых триглицеридов в пальмовом масле Сырье Содержание ТТГ,%, при температуре Тпл.,оС 5 °С 10 °С 20 °С 30 °С 35 °С 40 °С Маслопальмовое 46,9 42,2 22,9 9,8 5,9 3,1 36,0 Рис. 1. Содержание твердых триглицеридов в пальмовом масле Пальмовое масло остается твердым и даже хрупким только при температурах ниже 15 °С, начинает кристаллизоваться при 15-20 °С и посте- пенно образует крупнозернистую кристаллическую структуру. В связи с этим пальмовое масло в сме- сях с большинством других масел и жиров прояв- ляет так называемое свойство посткристаллиза- ции - затвердевания при хранении. Изменение содержания твердых триглицеридов при медленном нагревании отражает характерную для триглицеридов пальмового масла способность к полиморфизму и рекристаллизации. Вследствие этого кристаллизация пальмового масла в смеси с относительно небольшими количествами жидких растительных масел не приводит к возникновению достаточно стабильной поликристаллической структуры, и триглицериды с низкой температурой плавления достаточно быстро выделяются в виде жидкой фазы. Жирнокислотный состав пальмового масла представлен на рис. 2 и в табл. 2. Рис. 2. Хроматограмма метиловых эфиров жирных кислот пальмового масла Таблица 2 Жирная кислота Содержание, % С 6:0 Капроновая 0,5 С 8:0 Каприловая 8,0 С10:0 Каприновая 6,5 С12:0 Лауриновая 50,9 С14:0 Миристиновая 18,0 С16:0 Пальмитиновая 7,9 С18:0 Стеариновая 2,0 С18:1 Олеиновая 5,0 С18:2 Линолевая 1,3 Жирнокислотный состав пальмового масла Таблица 3 Жирнокислотный состав кокосового масла Жирная кислота Содержание, % С12:0 Лауриновая 0,4 С14:0 Миристиновая 0,5 С16:0 Пальмитиновая 46,8 С16:1 Пальмитолеиновая 0,6 С18:0 Стеариновая 6,0 С18:1 Олеиновая 36,7 С18:2 Линолевая 12,0 С18:3 Линоленовая 0,5 С20:0 Арахиновая 1,0 Практически равное содержание насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в жирнокислотном составе пальмового масла обусловливает его кон- систенцию и температуру плавления. Насыщенные кислоты примерно на 90 % состоят из пальмитино- вой кислоты С16:0, а ненасыщенные - на 80 % из олеиновой кислоты С18:1. Тринасыщенные глицери- ды масла состоят в основном из трипальмитина (ППП) и плавятся в интервале 55-68 оС. Динасы- щенные триглицериды представлены главным обра- зом симметричным олеодипальмитином (ПОП) и плавятся при 35 °С. Присутствие в пальмовом масле значительного количества симметричных динасыщенных-мононе- насыщенных триглицеридов, в частности дипальми- тоолеина, обусловливает способность пальмового масла и его смесей с другими маслами к кристалли- зации в различном полиморфном состоянии. Пальмовое масло относится к пальмитолеино- вой группе. При конструировании композиций жи- ров следует учитывать, что суммарное содержание жирных кислот С16 -С18 должно составлять порядка 50±5 %. Соответственно при конструировании ре- цептуры спредов возникает необходимость варьи- рования количества пальмового масла во избежа- ние увеличения температуры плавления в готовом продукте, что повлечет за собой ухудшение орга- нолептических свойств продукта. Природа насыщенных кислот, содержащихся в жировых продуктах, оказывает значительное влия- ние на характер биологического действия жира. В этом отношении большой интерес представляют насыщенные жирные кислоты со средней длиной углеродной цепи - каприловая С8:0, каприновая С10:2, лауриновая С12:0 и миристиновая С14:0. Эти жирные кислоты в достаточном количестве присутствуют только в молочном жире и кокосо- вом масле, которые являются наилучшим сырьем для производства спредов. Содержание молочного жира в сливочно-растительных спредах составляет не менее 50 %, а в растительно-сливочных - от 15 до 49 % от всего жира, при этом дозировка кокосо- вого масла может составлять от 10 до 25 %. Нами исследован жирнокислотный состав кокосового масла. Результаты исследований представ- лены в табл. 3. В жирнокислотном составе кокосового масла преобладает лауриновая кислота, также присут- ствуют низкомолекулярные предельные жирные кислоты - каприловая и каприновая. В отличие от длинноцепочечных жирных кис- лот, среднецепочечные, в том числе из-за более короткой углеродной цепи, быстрее усваиваются организмом и быстрее метаболизируются в каче- стве топлива. Поступив во внутреннюю среду ор- ганизма, они не депонируются, а подвергаются -окислению [4]. Превращение среднецепочечных жирных кислот оказывает выраженное влияние на биосинтез экзогенных жирных кислот и холестери- на [9]. Введение в рацион среднецепочечных жир- ных кислот оказывает гипохолестеринемический эффект, так как они не участвуют в мицеллообра- зовании, необходимом для всасывания холестерина [1]. В качестве дополнительных положительных свойств среднецепочечных жирных кислот выде- ляются: профилактика атеросклероза ввиду анти- коагуляционного эффекта, снижение уровня холе- стерина в сыворотке крови, печени и других тка- нях [11]. Кроме того, среднецепочечные жирные кислоты оказались полезными в лечении ряда ме- дицинских расстройств, которые связаны с нару- шением или повреждением обмена липидов. Среднецепочечные жирные кислоты полезны при вскармливании новорожденных, они позволяют улучшить показания начального роста и физиоло- гического развития. В присутствии среднецепо- чечных жирных кислот улучшается поглощение кальция и магния и усвоение аминокислот (осо- бенно у детей раннего возраста). Таким образом, среднецепочечные жирные кислоты могут быть полезным дополнением к диете людей, страдаю- щих от любой формы недоедания или истощения тканей. В связи с этим среднецепочечные жирные кислоты часто используют в качестве паренте- ральных добавок для внутривенного питания по- сле операций или во время восстановления после тяжелых травм, ожогов и инфекций [11]. Указанные особенности метаболизации средне- цепочечных жирных кислот послужили основанием для попыток использования их при создании функциональных жировых продуктов, предназначенных, в том числе, для профилактики нарушений липид- ного обмена. Твердость исследуемого образца кокосового масла составляет 350 г/см, что почти в четыре раза больше, чем у пальмового. Содержание твердых триглицеридов при раз- личных температурах представлено на рис. 3 и в табл. 4. Рис. 3. Содержание твердых триглицеридов в кокосовом масле Таблица 4 Содержание твердых триглицеридов в кокосовом масле ния с отчетливо выраженной температурой плавле- ния, что обеспечивает требуемое ощущение во рту, важное при изготовлении масложировых продук- тов, предназначенных для непосредственного упо- требления в пищу [7]. Наиболее близким по свойствам к кокосовому является пальмоядровое масло, получаемое прессо- ванием из семени костянки масличной пальмы. Пальмоядровое масло в производстве спредов при- меняется в рафинированном дезодорированном виде. Температура плавления исследованного об- разца составляет 26±1 °С. Содержание твердых триглицеридов представлено на рис. 4 и в табл. 5. Рис. 4. Содержание твердых триглицеридов в пальмоядровом масле Сырье Содержание ТТГ,%, при температуре Тпл.,оС 10 °С 15 °С 20 °С 25 °С 30 °С 35 °С Маслококосовое 65,0 57,7 45,9 21,4 5,2 2,0 24,5 Температура плавления кокосового масла со- ставляет 24,5 оС. Структурно-реологические харак- теристики рафинированного дезодорированного кокосового масла позволяют с успехом использо- вать его в смесях с другими твердыми маслами лауриновой группы, а также с жидкими раститель- ными маслами и молочным жиром при изготовле- Сырье Содержание ТТГ,%, при температуре Тпл.,оС 5оС 10оС 15оС 20оС 25оС 30оС Паль-мояд- ровоемасло 72,8 69,7 58,5 42,5 15,0 1,0 26,0 Содержание твердых триглицеридов в пальмоядровом масле Таблица 5 нии растительно-сливочных спредов. Получаемые композиции имеют крутой наклон кривой плавле- Жирнокислотный состав пальмоядрового масла представлен на рис. 5 и в табл. 6. Рис. 5. Хроматограмма метиловых эфиров жирных кислот пальмоядрового масла Пальмоядровое масло по содержанию лаурино- вой и миристиновой жирных кислот идентично кокосовому маслу. Использование данных твердых растительных масел в рецептурах растительно- сливочных спредов позволяет увеличить твердость жиров, не повышая температуру плавления. Нами разработаны рецептуры (табл. 7) высоко- жирных растительно-сливочных спредов с массо- вой долей жира 72,5 %, содержащих в своем соста- ве твердые растительные масла, не подвергнутые модификации: пальмовое, пальмоядровое и кокосо- вое. Перечисленное сырье не содержит трансизомеры жирных кислот, содержание которых ре- гламентируется для спредов и не должно состав- лять более 8 % в готовом продукте. Таблица 6 Жирнокислотный состав пальмоядрового масла Жирная кислота Содержание , % С 6:0 Капроновая 0,1 С 8:0 Каприловая 3,8 С10:0 Каприновая 3,5 С12:0 Лауриновая 51,7 С14:0 Миристиновая 15,7 С16:0 Пальмитиновая 7,7 С18:0 Стеариновая 1,4 С18:1 Олеиновая 13,9 С18:2 Линолевая 2,1 Температура,ºС 5 10 20 30 35 СодержаниеТТГ, % 24,6 20,7 11,36 2,07 0,1 Таблица 7 Рецептура сливочно-растительного спреда обеспечивает 15 % линолевой кислоты. В случае использования в рецептуре рапсового масла соот- ношение ω-6 : ω-3 жирных кислот составляло 5 : 1. При разработке рецептур спредов для достижения необходимой пластичности продукта нужно создать мелкокристаллическую структуру и одно- родную консистенцию, поэтому содержание твер- дых триглицеридов при комнатной температуре должно быть 10... 12 %. Характеристики жировой основы спреда приве- дены ниже. Температура плавления жира, выделенного из спреда, составила 29 °С. Содержание твердых триглицеридов в жировой основе представлено в табл. 8 и на рис. 6. Таблица 8 Содержание твердых триглицеридов в жировой основе растительно-сливочного спреда Массовая доля, % Компонент Рецептура 1 Рецептура 2 Пальмовое масло 35,0 35,0 Жидкое растительноемасло 15,0 10,0 Кокосовое масло - 15,0 Молочный жир 12,0 12,0 Пальмоядровое масло 10 - Сухое обезжиренноемолоко 4,0 4,0 Эмульгатор 0,2 0,2 Антиоксидантныйкомплекс: янтарная кислотаэкстракт Родиолырозовой 0,030,0012 0,030,0012 Краситель бета-каротин 0,03 0,03 Ароматизатор «Мас-ло сливочное» 0,01 0,01 Соль 0,06 0,06 Вода Остальное Остальное Итого сырья 100,0 100,0 Рис. 6. Содержание твердых триглицеридов в жировой основе растительно-сливочного спреда При конструировании жировой основы спреда нами была учтена сбалансированность его жирно- кислотного состава и общее количество твердых триглицеридов. Для оптимального содержания по- линенасыщенных жирных кислот (ПНЖК) в жиро- вой фазе разрабатываемого растительно-сли- вочного спреда и регулирования соотношения ПНЖК в жировую основу продукта были добавле- ны рафинированные дезодорированные жидкие растительные масла линолевой или линолево- линоленовой группы (подсолнечное, рапсовое). Согласно ГОСТ Р 52100-2003 «Спреды и смеси топленые», в растительно-сливочных спредах нор- мируется массовая доля линолевой кислоты в жире, выделенном из продукта, и должна составлять не менее 10 %. При составлении рецептуры необхо- димо учитывать, что количество вносимых жидких растительных масел, пальмового масла влияет не только на содержание линолевой кислоты, но и на структурно-реологические характеристики готово- го продукта. Внесение в рецептуру спреда 15 % подсолнечного и 35 % пальмового масла в среднем Разработанные растительно-сливочные спре- ды с массовой долей жира 72,5 % (энергетиче- ская ценность - 659 ккал/100 г) максимально приближены по органолептическим показателям к сливочному маслу. Спреды обладают высокой пищевой ценностью за счет отсутствия источни- ков трансизомеров и наличия в составе насы- щенных жирных кислот со средней длиной це- пи, в частности лауриновой (от 5 до 7,5 %), от- личающихся легкой усваиваемостью в желудоч- но-кишечном тракте без участия панкреатиче- ской липазы и желчных кислот. Для повышения окислительной стабильности использован ком- плекс природных антиоксидантов - янтарной кислоты и родиолы розовой. Продукт предна- значен для непосредственного употребления в пищу в составе рационов всеми здоровыми группами населения. Данные литературного обзора и комплекс проведенных испытаний позволяют заключить, что производство масложировых продуктов с использованием природных твердых раститель- ных масел, не подвергнутых модификации, мо- жет быть предметом дальнейших научных иссле- дований и технологических разработок, направ- ленных на обеспечение высокого качества произ- водимой продукции.
References

1. Baranovskiy, A.Yu. Dietologiya: Rukovodstvo / A.Yu. Baranovskiy [i dr.]; red. A.Yu. Baranovskiy. - SPb.: Piter, 2008. - 1024 s.

2. Dolgolyuk, I.V. Razrabotka i issledovanie tehnologii slivochno-rastitel'nogo spreda s ispol'zovaniem produktov pererabotki kokosa: dis.. kand. tehn. nauk: 05.18.04: zaschischena 08.06.11 / I. V. Dolgolyuk. - Kemerovo: KemTIPP, 2011. - 136 s.

3. Kornena, E.P. Ekspertiza masel, zhirov i produktov ih pererabotki. Kachestvo i bezopasnost' / E.P. Kornena [i dr.]; red. V.M. Poznyakovskiy. - Novosibirsk: Sib. univ. izd-vo, 2007. - 272 s.

4. MR 2.3.1.2432- 08. Normy fiziologicheskih potrebnostey v energii i pischevyh veschestvah dlya razlichnyh grupp naseleniya Rossiyskoy Federacii: metodicheskie rekomendacii: utv. Rospotrebnadzorom 18.12.2008. - Rezhim dostupa: http://docs.cntd.ru/document/1200076084 (data obrascheniya: 17.12.2016).

5. Tereschuk, L.V. Teoreticheskie i prakticheskie aspekty sozdaniya molochno-zhirovyh produktov: monografiya / L.V. Tereschuk, K.V. Starovoytova // Kemerovskiy tehnologicheskiy institut pischevoy promyshlennosti (universitet). - Kemerovo, 2015. - 198 s.

6. Optimizaciya sostava zhirovyh kompoziciy dlya spreda / L.V. Tereschuk, A.S. Mamontov, K.V. Kraeva, M.A. Subbotina // Tehnika i tehnologiya pischevyh proizvodstv. - 2014. - № 4. - S. 63-71.

7. Tereschuk, L.V. Produkty frakcionirovaniya pal'movogo masla v proizvodstve spredov / L.V. Tereschuk, A.S. Mamontov, K.V. Starovoytova // Tehnika i tehnologiya pischevyh proizvodstv. - 2014. - № 3. - S. 79-83.

8. Handa, S. Performance and fatty acid profiling of interesterified trans free bakery shortening in short dough biscuits / C. Handa, S. Goomer, A. Sidahu // Int. J. Food Sci. and Technol.- 2010. - Vol. 45. - no. 5. - Pp. 1002-1008.

9. Marten, B. Medium-chain triglycerides / Berit Marten, Maria Pfeuffer, Ju¨rgen Schrezenmeir // International Dairy Journal. - 2006. - no. 16. - Rp. 1374-1382.

10. By Ward Dean, MD and Jim EnglishMedium Chain Triglycerides (MCTs) Available at:https://nutritionreview.org/2013/04/medium-chain-triglycerides-mcts/

11. Effect of ingestion of medium-chain triacylglycerols on moderate- and high-intensity exercise in recreational athletes / Nosaka N., Suzuki Y., Nagatoishi A., Kasai M., Wu J., Taguchi M. // J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo). - 2009. - Vol. 55(2). - Rp. 120-125.


Login or Create
* Forgot password?