В этом разделе представлены факторы и рекомендации, определяющие устойчивость пищевых жиров при хранении.
Информация рассчитана на специалистов в области получения, торговли и хранения пищевых жиров.
По мере развития экономики роль и значение проблемы качества продукции неизменно возрастают.
Пищевые жиры и различные жиросодержащие продукты являются товарами повседневного потребления. Из года в год растет выпуск пищевых жиров, расширяется их ассортимент.
Качество этой группы товаров в значительной степени обусловлено устойчивостью их в отношении процесса автоокисления атмосферным кислородом. При этом известно, что присущая им стабильность не адекватна требуемым срокам хранения. Это обусловлено химической природой жиров и свойствами атмосферного кислорода. В значительной степени устойчивость жиров зависит от состояния сырья и различных факторов, встречающихся обычно в процессе производства, хранения, перевозки и потребления.
В настоящее время накоплен большой теоретический и практический материал по изучению механизма окислительных и гидролитических превращений жиров.
Имеется много работ, посвященных разработке способов подавления и предотвращения развития автоокисления в пищевых жирах, повышению устойчивости их в хранении.
Пищевые жиры являются одним из основных продуктов питания. Однако вследствие особенностей химического состава жиры легко подвергаются окислению, что снижает их качество и биологическую ценность. Поэтому исключение возможности протекания в пищевых жирах процессов, сопровождающихся изменением их вкуса и запаха, является важной научно-практической проблемой.
Состав, пищевая ценность и значение жиров в питании человека
Жиры животного и растительного происхождения, обычно называемые маслами, принадлежат к важнейшим продуктам питания человека.
Основным компонентом пищевых жиров являются триглицериды. Наряду с триглицеридами в незначительных количествах в составе жиров обычно находятся жироподобные вещества (фосфолипиды, стеролы, витамины и пр.), а в таких как сливочное масло и маргарин, кроме того, - вода, белки, сахара.
Особенности химического состава и пищевая ценность различных жиров. В состав триглицеридов жиров входят различные жирные кислоты. При этом в зависимости от вида животного или растения, из которых получены жиры, жирнокислотный состав триглицеридов различен.
Жиры, особенно их основной компонент - триглицериды, характеризуются высокой калорийностью, значительно превышающей калорийность белков и углеводов. Так, если при сгорании 1 г белков или углеводов выделяется энергия, равная 4,1 ккал, то при сгорании 1 г жира - 9,3 ккал. Это обусловлено существенным отличием элементарного состава триглицеридов от состава углеводов и белков по содержанию углерода, кислорода и водорода.
Высокая теплотворная способность триглицеридов обусловлена относительно высоким содержанием в них углерода при соответственно сниженном количестве кислорода по сравнению с белками и углеводами.
Соотношение в содержании углерода и кислорода в различных жирах неодинаково, а поэтому различные пищевые жиры отличаются по калорийности. Величина калорийности находится в обратной зависимости от содержания низкомолекулярных кислот в составе триглицеридов. Так, теплотворная способность молочного жира, содержащего значительные количества низкомолекулярных жирных кислот, несколько меньше (9,2 ккал) по сравнению с теплотворной способностью гидрогенизированных жиров (9,45-9,8 ккал), которые почти не содержат этих кислот.
В связи с высокой калорийностью жиров они в организме являются важным источником энергии.
Роль жиров в питании человека и их биологические свойства. Установлено, что значение жиров для организма далеко не исчерпывается их высокой калорийностью. В частности установлено, что систематический недостаток жиров в пище сокращает жизнь, нарушает деятельность центральной нервной системы и органов размножения, снижает выносливость к неблагоприятным условиям жизни и различным заболеваниям.
Более того, регулярное поступление в организм необходимых количеств жира является обязательным. При длительном резком ограничении жиров в диете организм теряет способность нормально осуществлять обменные превращения избыточных количеств жира и становится менее устойчивым к развитию атеросклеротического процесса, т. е. отложению липидов в артериях организма. Проявление всех этих свойств жиров в первую очередь связывается с наличием в их составе высоконепредельных (полиненасыщенных) жирных кислот: арахидоновой, линоленовой и линолевой. В связи с исключительной ролью, которую играют эти жирные кислоты в общем состоянии организма, их обычно называют биологически активными компонентами жира или витамином F.
Организм человека не может синтезировать линолевую и линоленовую жирные кислоты, а биосинтез арахидоновой кислоты возможен из линолевой только при наличии витамина B6 и токоферола. Поэтому эти жирные кислоты называются также незаменимыми (эссенциальными) кислотами.
Биологическая активность незаменимых жирных кислот различна. Так, если биологическая активность линолевой кислоты принята за 100 единиц, то для арахидоновой она составляет 139, а линоленовой только 9 единиц.
Приведенные относительные величины биологической активности линолевой и линоленовой кислот соответствуют их нативному (практически неизменному) состоянию, в котором они находятся непосредственно в жирах. В частности, указанной биологической активностью обладают цис-формы 9, 12 - линолевой, 9, 12, 15 - линоленовой и 5, 7, 11, 14 - арахидоновой кислот. В то же время изомеры этих кислот, в частности, отличающиеся от нативных по стереоизомерии и по положению двойных связей в углеводородной цепи, различны по своей биологической активности и, как правило, обладают заметно более низкой активностью по сравнению с кислотами в нативном состоянии. Так, у жирных кислот с тремя двойными связями коньюгированные формы не активны, а у жирных кислот, которые имеют две двойные связи, наблюдается F-активность и у коньюгированных форм. Очевидно, что окисленные высоконепредельные жирные кислоты утрачивают биологическую активность.
Биологическая активность высоконепредельных жирных кислот проявляется в том, что они принимают активное участие в жировом обмене и играют важную роль в профилактике атеросклероза.
Важнейшим биологическим свойством ненасыщенных жирных кислот является их влияние на обмен холестерина.
Холестерин выполняет в организме многообразные жизненно важные функции, а поэтому является физиологически необходимым веществом. Однако наряду с этим он является и основным веществом, ответственным за развитие атеросклероза.
В развитии атеросклероза имеет значение не столько холестерин пищи, сколько те нарушения, которые возникают в самом организме и влекут за собой изменения липидного обмена, в том числе и холестеринового.
Холестерин сыворотки крови человека в норме представлен в виде эфиров, главным образом, с высоконепредельными жирными кислотами. Эти эфиры имеют относительно низкую температуру плавления (32,5-40° С) и достаточно высокую растворимость в водной среде.
Биосинтез холестерина происходит в печени. При преобладании в пище ненасыщенных жирных кислот происходит биосинтез нормальных эфиров холестерина. При недостатке в пище полиненасыщенных жирных кислот холестерин в значительной степени этерифицируется с насыщенными кислотами. Образующиеся эфиры имеют относительно высокие температуры плавления (75,0-80,5° С) и меньшую растворимость. Увеличение содержания в сыворотке крови насыщенных (анормальных) эфиров ведет к гиперхолестериномии и отложению их в стенках сосудов с последующим развитием атеросклероза, тромбозов.
Таким образом, высоконепредельные жирные кислоты способствуют нормальному содержанию в сыворотке крови холестерина путем воздействия на его биосинтез в печени, в том числе на количество и свойства образующихся эфиров холестерина и выведение их избытка из организма.
Важным биологическим свойством полиненасыщенных жирных кислот является нормализующее действие на стенки кровеносных сосудов, повышение их эластичности и снижение проницаемости. Установлена стимулирующая роль этих жирных кислот в отношении защитных механизмов организма и, в частности, повышение устойчивости организма к инфекционным заболеваниям, действию радиации.
Обеспечение организма человека высоконепредельными (эссенциальными) кислотами возможно только в результате потребления жиров и жиросодержащих продуктов питания. Пищевые жиры в значительных количествах содержат только линолевую кислоту. Следовательно, эта кислота является основной из незаменимых жирных кислот, поступающих с пищевыми жирами в организм человека. В связи с тем, что различные пищевые жиры содержат различные количества линолевой кислоты, они обладают и неодинаковой биологической активностью.
На пищевую ценность жиров и, в частности, на полноту всасывания их в кишечнике организма оказывает большое влияние температура плавления. Известно, что жиры с температурой плавления выше температуры нашего тела усваиваются в меньшей степени, чем жиры и масла с температурой плавления ниже 36° С.
С учетом приведенных свойств пищевых жиров они различаются по своим биологическим свойствам.
Пищевая ценность и биологические свойства жиров не ограничиваются жирнокислотным составом и свойствами их основных компонентов - триглицеридов. Большое значение имеют и содержащиеся в жирах различные сопутствующие им вещества, в том числе фосфатиды, витамины групп А, Д и Е. При этом жиры являются не только средой, в которой растворены и находятся эти вещества, но они оказывают большое влияние на степень их усвоения и эффективность биологического влияния. Так, всасывание каротина из кишечника при достаточном содержании жира в пище достигает 80-90%, в то время как каротин почти не усваивается при отсутствии в пище жира. При недостаточном содержании жира в пище не происходит и нормальный синтез витамина А из каротина в организме.
Выяснено, что от соотношения в пище белков и жира, а также от качества жира зависит степень усвоения белковых веществ. Известно, что подсолнечное масло по сравнению с говяжьим жиром значительно эффективнее обеспечивает усвоение организмом азота из пищи. Немаловажна роль жиров в использовании организмом минеральных солей (особенно кальциевых), а также углеводов. Установлен факт регулирования водного обмена жирами, поступающими с пищей в организм.
Пищевая ценность жиров в значительной степени зависит также от их органолептических свойств и свежести. Вкус, аромат, консистенция и цвет пищевых жиров имеют большое значение для усвоения не только жиров как таковых, но и особенно в сочетании с различными компонентами пищевых продуктов. Жиры, как правило, повышают вкусовые качества пищи и ее калорийность. Хорошо известно, что пища, сдобренная жирами, вкуснее и сытнее, чем обезжиренная. Важно иметь в виду, что жиры обладают способностью поглощать и удерживать различные летучие ароматические и вкусовые вещества. Это в свою очередь обусловливает необходимость тщательной упаковки жиров и соблюдения правильного товарного соседства в процессе их хранения.
Ни один отдельно взятый жир не может удовлетворять всем требованиям идеального пищевого жира, всем биологическим потребностям организма.
Например, среди жиров животного происхождения особую ценность в питании представляет масло коровье (сливочное и топленое). Отличительными особенностями жира коровьего молока являются высокие органолептические свойства, низкая температура плавления, высокая степень усвоения. Молочный жир содержит до 40 и. е. на 1 г витамина группы А, фосфатиды и пр.
Особенностью молочного жира является его жирнокислотный состав: в составе глицеридов этого жира установлены 64 жирные кислоты, из которых 27 содержатся в количестве менее 0,1% каждая и в сумме составляют около 1% всех жирных кислот. В наибольших количествах содержатся 25 жирных кислот, которые являются типичными для молочного жира разных пород скота, времени года, рациона питания коров.
Характерным только для молочного жира является сравнительно высокое содержание низкомолекулярных предельных жирных кислот, которые придают коровьему маслу такие отличительные свойства, как твердость и особенно пластичность при обычных температурах. В сочетании с различными ароматическими и вкусовыми веществами коровьего масла низкомолекулярные жирные кислоты его глицеридов участвуют в образовании своеобразного вкуса и аромата. Однако молочный жир содержит весьма незначительные количества высоконепредельных жирных кислот, а следовательно, обладает и относительно низкой биологической активностью.
Растительные масла, являясь богатыми источниками незаменимых жирных кислот, фосфатидов и витамина Е, уступают по органолептическим свойствам животным жирам, а также не содержат витаминов групп А и Д.
Особым видом пищевых жиров являются разные виды маргариновой продукции (маргарины, кулинарные и кондитерские жиры). Эти жировые продукты готовят по специально разрабатываемым рецептурам с возможно оптимальным глицеридным составом в зависимости от использования или назначения тех или иных жиров.
Помимо натуральных растительных и животных жиров с известными свойствами, составной частью почти всех видов маргариновой продукции являются гидрогенизированные жиры. Широкие возможности технологического процесса гидрогенизации жидких растительных и животных (китового) жиров позволяют получать продукты большого ассортимента с различными физическими и пищевыми свойствами (температура плавления, твердость, состав кислот, структура триглицеридов, органолептические свойства).
Оптимальные рецептуры маргарина подбирают таким образом, чтобы получить пищевые жиры с разнообразным составом жирных кислот, температурой плавления, не превышающей 35°С, общим содержанием предельных кислот не более 30%, содержанием олеиновой кислоты около 60% и высоконепредельных кислот 10%. Маргарины, особенно используемые для непосредственного употребления, витаминизируют жирорастворимыми витаминами.
Маргарины (столовый, сливочный и др.) готовят эмульгированием смеси растительных масел, расплавленных животных жиров и гидрогемизированных жиров с заквашенным молоком (16%). Известно, что эмульгированные жиры легче усваиваются организмом, чем неэмульгированные. Поэтому является очевидным, что пищевая ценность этих жировых продуктов в значительной степени зависит также от свойств используемых эмульгаторов и типа образуемой ими эмульсии.
Жиры кондитерские и кулинарные представляют собой безводную смесь рафинированных гидрогенизированных растительных масел, в которую добавлены жидкие рафинированные растительные масла и животные жиры (или без них}. Следовательно, но своей биологической активности эти жиры выше животных жиров, однако в значительной степени уступают им по органолептическим свойствам.
Нормы потребления жиров.
Нормы потребления жиров человеком обычно имеют рекомендательный характер, так как зависят от многих непостоянных условий: характера выполняемой работы или профессии человека, его возраста, климатических условий проживания, состояния здоровья и т. д. При разработке норм жира в общем рационе литания учитывают и потребность организма в высоконепредельных жирных кислотах, жирорастворимых витаминах, липоидах, оптимальное соотношение между жиром и другими компонентами пищи, необходимость создания рациона с определенной калорийностью, но без значительного увеличения объема.
В разных странах количество потребляемых жиров колеблется от 3 до 41 кг в год на одного человека.
Важное значение в мировом производстве пищевых жиров приобретает подсолнечное масло благодаря наличию в нем значительного количества высоконепредельных жирных кислот.
Мировое производство жиров зависит от многих факторов, в том числе и от развития таких отраслей производства, в которых получение жиров не является основным. В настоящее время более 1/3 мировой выработки жиров приходится на жиры, получаемые в результате комплексной переработки различного вида сырья. В частности, как побочный продукт основного производства получается хлопковое масло, свиной и говяжий жиры, рыбий жир и др. На долю пищевых жиров приходится 3/4 от общего объема производства жиров. Остальное - технические жиры и масла, расход которых на непищевые цели непрерывно снижается ввиду выпуска различных синтетических продуктов с идентичными свойствами.
В нашей стране одновременно с неуклонным ростом производства жиров расширяется их ассортимент, повышаются требования к их качеству.
Общее количество жиров в суточном рационе, включая жиры, потребляемые с другими пищевыми продуктами (молочными, мясными, рыбными), для лиц, не занятых физическим трудом, - около 80 г, а занятых физическим трудом (в зависимости от его тяжести) - до 100-120 г. Отдельно разработаны нормы для детей и подростков с разбивкой по возрастным группам.
Рекомендуемые нормы предусматривают введение в рацион различных жиров с учетом их биологической ценности: сливочного масла, растительных, животных жиров. Признано целесообразным в рационы взрослых людей включать не менее 20-30% сливочного масла, а в детских рационах оно должно составлять 50-60% от общего количества жира.
В зависимости от возраста, пола, характера выполняемой работы рекомендуется также потреблять ежедневно от 20 до 35 г растительного масла. Для отдельных категорий трудящихся (при особо тяжелом физическом труде) рекомендуется потребление с пищей увеличенных количеств (против средних норм) жиров и в первую очередь масел растительного происхождения.
В общем содержании ежедневно потребляемых в пищу жиров незаменимые жирные кислоты должны составлять 6-12 г, около 5 г фосфатиды и 0,3-0,6 г стеролы.
Хранение пищевых жиров и пути повышения их устойчивости в хранении
Идеальный пищевой жир не должен иметь никаких признаков окислительных превращений, в нем не должны содержаться вещества, способные инициировать и катализировать процессы окисления. Более того, желательно, чтобы жир содержал достаточные количества присущих ему природных антиокислителей, которые в свою очередь должны обусловливать стабильность к развитию окисления, а следовательно, и устойчивость жира в хранении. Однако промышленное получение таких идеальных жиров является весьма трудной задачей. В результате воздействия кислорода воздуха окисление жиров может происходить на различных этапах его получения: при хранении сырья (семян и других жиросодержащих материалов), в процессе извлечения жиров, при переработке и упаковке, если не предпринимают специальных предохранительных мер. Поэтому и признается, что устойчивость пищевых жиров при хранении в основном и определяется их стабильностью в отношении процесса автоокисления.
Различные пищевые жиры обладают неодинаковой устойчивостью в хранении, так как последняя зависит от жирнокислотного состава, наличия и соотношения различных сопутствующих и добавляемых веществ, особенностей технологии получения и упаковки, условий и сроков хранения. При прочих равных условиях наименее устойчивыми в хранении являются жидкие растительные масла как содержащие наибольшие количества непредельных жирных кислот.
Таким образом, проблема доведения до потребителя пищевых жиров в практически неизмененном состоянии может быть решена лишь при осуществлении комплекса мероприятий, обеспечивающих их защиту от окисления на всех стадиях производства, хранения и реализации.
В настоящее время в нашей стране выпускается широкий ассортимент пищевых жиров, которые в соответствии с общностью происхождения и способов получения можно подразделить на следующие основные группы:
растительные масла;
жиры животные (масло коровье - сливочное и топленое, жиры животные топленые);
жиры, состоящие из смеси натуральных и обработанных растительных масел и животных жиров (маргарин, жиры кондитерские и кулинарные).
Полагаем, что при рассмотрении вопросов устойчивости в хранении различных пищевых жиров целесообразно произвести обобщение по указанным выше группам.