Alai

Fedtsyresammensætning og fysisk-kemiske egenskaber af råmaterialer

Råmaterialerne, CaO og FHCSO, blev analyseret for deres fedtsyresammensætning og fysisk-kemiske parametre før CaO:FHCSO-blanding. Olieindholdet i rapsfrø blev fundet 40,5 ± 2,8 %. Oliesyre (58,3 ± 0,6 %), linolsyre (22,8 ± 0,5 %), α-linolensyre (9,7 ± 0,4 %), palmitinsyre (4,5 ± 0,3 %) og stearinsyre (1,6 ± 0,2 %) var overvejende til stede i CaO. Raffineret og bleget CaO viste Lovibond farve R-værdi (1,48 ± 0,14), smeltepunkt (-9 ± 1 °C), brydningsindeks (1,465 ± 0,002), specifik vægt (0,921 ± 0,001), forsæbningsværdi (188 ± 3), jodværdi (122 ± 3), peroxidværdi (0,165 ± 0,008 meq/kg) og værdi af frie fedtsyrer (0,1 ± 0,004 %). Indholdet af stearinsyre (72 ± 0,8 %) blev fundet betydeligt højere i FHCSO fra den lokale Vanaspati-produktionsindustri efterfulgt af palmitinsyre (20 ± 0,5 %) og oliesyre (4 ± 0,3 %). FHCSO havde Lovibond farve R-værdi (2,1 ± 0,22), smeltepunkt (59 ± 1 °C), brydningsindeks (1,472 ± 0,003), specifik vægt (0,918 ± 0,001), forsæbningsværdi (198 ± 2), jodværdi (6 ± 2), peroxidværdi (0,167 ± 0,006 meq/kg) og værdi af frie fedtsyrer (0,167 ± 0,006 meq/kg) og værdi af frie fedtsyrer (0.098 ± 0,003 %).

TAG-sammensætning af CaO:FHCSO-blandinger

TAG-profilen er kendt som en potentiel nøgle til forståelsen af adskillige fysisk-kemiske egenskaber ved en given olie eller fedt, der er udviklet gennem en modifikationsproces. Den vigtigste TAG-klassifikation (trisatureret = S3; monoumættet = S2U; diumættet = U2S; triumættet = U3) af Cao:FHCSO-blandinger før og efter interesterificeringsprocessen ved forskellige lagerdage er vist i tabel 1. Resultaterne viser, at tilsætning af FHCSO til CaO før interesterificering øgede indholdet af mættede fedtsyrer i de forskellige blandinger. Det højeste S3-indhold (63,9 ± 0,5 %) blev fundet i T3, mens S2U-, U2S- og U3-indholdet var ret lavt i T2 og T3, når de blev direkte sammenlignet med T1 før interesterificering af Cao:FHCSO-blandinger. Der blev observeret en markant reduktion i S3- og U3-indholdet for alle forsøgsbehandlinger ved afslutningen af interesterificeringen. På den anden side steg S2U- og U2S-indholdet i T1, T2 og T3 betydeligt efter interesterificering. Den største stigning i U2S-indholdet blev registreret for T1 med den højeste værdi (50,4 ± 0,5 %). Der findes mange rapporter om virkningerne af interesterificering på TAG-sammensætningen i slutproduktet, hvoraf det fremgår, at koncentrationerne af flere TAG’er blev forøget, nogle blev reduceret, og flere nye TAG’er blev dannet. Randomiseringsprocessen medfører omlægning af TAG-arter, reduktion af S3- og U3-indholdet og stigning i S2U- og U2S-TAG’er . Efter interesterificering blev de høje andele af S3, der var til stede i startblandingerne, reduceret 73-89 %, og de største ændringer blev observeret for blandinger med 40-50 % hårdstof (et relativt fald i U3 på 38-64 % og en relativ stigning i U2S på 59-130 % for forskellige spiselige olieblandinger . Forholdet mellem det samlede umættede (U)/det samlede mættede (S) steg betydeligt fra deres oprindelige værdi efter interesterificering med rækkefølge T1 (28,3 ± 0,3 %) > T2 (3,06 ± 0,2 %) > T3 (1,43 ± 0,1 %). U/S-forholdet for interesterificerede Cao:FHCSO-blandinger var højere end 1 og var i overensstemmelse med anbefalingen fra FAO/WHO (Food and Agricultural Organization/World Health Organization) og EUC (European Union Committee) om et minimalt forhold mellem umættede fedtsyrer og mættede fedtsyrer . Under opbevaring blev ændringerne i indholdet af S3, S2U og U2S ikke fundet signifikante (p ≥ 0,05). Der blev imidlertid konstateret et maksimalt fald på henholdsvis 13, 7,5 og 5,6 % i indholdet af U3 for T1, T2 og T3 efter 60 dages interesterificering. Tilsvarende viste forholdet mellem umættede fedtsyrer/mættede fedtsyrer i prøverne af raffineret bomuldsfrøolie og jomfruolivenolieblanding efter kemisk interesterificering et lille fald i løbet af 28 dages opbevaring ved 60 °C . Den nul-trans margarine fremstillet af forskellige flydende olieblandinger ved hjælp af 0,5 % natriummethoxidkatalysator ved 70 °C og kraftig omrøring i 15 minutter syntes at forblive bevaret efter interesterificering . Det samlede TAG-indhold i alle forsøgsbehandlinger faldt en smule efter interesterificering og betydeligt under opbevaring (p ≤ 0,05), hvilket kan tyde på produktion af delvise mono- og diacylglyceroler i Cao:FHCSO-blandinger. Lignende resultater blev observeret af Kowalski et al. De ønskelige stigninger i S2U- og U2S-indholdet i T2 peger i retning af en bedre TAG-sammensætning sammenlignet med T1 og T3. Specifikke strukturerede lipider udviklet gennem TAG-modifikation ved interesterificering har fået stigende opmærksomhed med henblik på behandling af ernæringsmæssige lidelser gennem deres absorption, metabolisme og fordelingsmønster i biologiske væv, og dette kan give nyttige oplysninger til fremstilling af kosttilskud med specifikke funktioner .

Fysisk-kemiske egenskaber ved CaO:FHCSO-blandinger

Lovibond farveenheder, smeltepunkt, brydningsindeks, specifik tyngde, forsæbningsværdi og jodværdi anvendes normalt til identifikation af de fysisk-kemiske egenskaber ved olierne og deres blandinger. De fysisk-kemiske resultater af undersøgelsen er rapporteret i fig. 1.

Lovibond farve R-værdi

Et støt fald i Lovibond farve R-enheder blev observeret i alle behandlinger efter interesterificering (fig. 1a). Det maksimale fald i farveenheder blev registreret for T3 (1,2 ± 0,4) sammenlignet med den oprindelige værdi (1,75 ± 0,6). Farveintensiteten blev set som lysere i T1, sandsynligvis på grund af dens raffinerede tilstand, og den havde den laveste farveværdi på 1,1 ± 0,3 enheder. Det blev observeret, at farveværdien af CaO:FHCSO-blandinger steg ikke-signifikant i hele lagringsperioden (p ≥ 0,05). Svage ændringer og mørkfarvning af farven kan tilskrives flere faktorer såsom blandingens S3-sammensætning, tocopherolindhold, opbevaringsbetingelser og oxidative virkninger under opbevaring . Kemisk interesterificering mindskede tocopherolindholdet i de vegetabilske olieprøver betydeligt . Tab af tocopherol er den vigtigste og sandsynligvis den eneste kendte ulempe ved kemisk interesterificering, da α-tocopherol har den højeste E-vitaminaktivitet i blandinger af vegetabilske olier. En reduktion af tocopherolindholdet under interesterificering påvirker imidlertid ikke omvendt den oxidative stabilitet af interesterificerede blandinger, og tocopherolsupplering af interesterificerede olier med lige store mængder eliminerede tocopheroler kan med succes anvendes af beslægtede fødevareindustrier .

Smeltepunkt

Smeltepunktet for et fedtstof har direkte sammenhæng med dets hårdhedsgrad, og det kan anvendes som kriterium for renhed. Fig. 1b viser smelteprofilen for CaO:FHCSO-blandinger før og efter interesterificering. Blandingernes smelteprofil var direkte proportional med S3-indholdet fra FHCSO før interesterificering. Efter interesterificering blev der imidlertid konstateret et pludseligt fald i smelteprofilen for alle blandinger. Det største fald i smelteprofilen (7,3 °C) var for T1, hvilket kan være forbundet med en omfattende omlægning af fedtsyrer blandt TAG og et forholdsmæssigt fald i S3-indholdet i CaO:FHCSO-blandingen. En blanding af 70 % hydrogeneret rapsolie, 10 % palmestearin og 20 % rapsolie havde et oprindeligt smeltepunkt på 37 °C, som faldt til 35 °C efter 5 minutters interesterificeringsreaktion og til 32 °C efter 20 minutter, hvorefter det forblev konstant. Videnskabelige undersøgelser bekræftede, at indholdet af hårdt fedtindhold i en given prøve er direkte forbundet med komponenter med højt smeltepunkt i forarbejdningsblandinger . Efter interesterificering blev der konstateret et absolut fald i smeltepunktet fra 7-31 °C for de forskellige vegetabilske olieblandinger, hvilket kan forklares med faldet i andelen af S3 med højere smeltepunkt . Smeltetermogrammet bekræftede også tilstedeværelsen af et interesterificeret produkt med et lavere smeltepunkt, hvilket kan skyldes, at de højt smeltende TAG’er forsvinder . Desuden gav interesterificering af fedtblandinger med store mængder hårdstof (75 %) kun små ændringer i smeltepunktet, hvilket også bekræftede de resultater, der er rapporteret i den foreliggende undersøgelse. I løbet af konserveringsperioden blev der registreret en lille stigning i smelteprofilen for alle behandlinger, hvilket kan være forbundet med en delvis omdannelse af U3 til U2S, S2U og S3 gennem oxidativ ranciditet. Det er tilsyneladende rigtigt, at TAG-typen er den vigtigste bestemmende faktor for opnåelse af blandinger med differentierede smelteegenskaber . Forskningsundersøgelserne konkluderer, at kemisk interesterificering af spiseolieblandinger reducerede smeltepunkterne, hvilket er ønskelige fysisk-kemiske egenskaber til mulig anvendelse som margarine, shortenings og konfektfedtstoffer.

Refraktionsindeks og specifik tyngde

Bremsningsindekset er et mål for omfanget af lysets bøjning gennem et stof. Brydningsindekset faldt en smule i alle behandlinger med stigende omdannelse af S3 til S2U- og U2S-komponenter efter interesterificering. Brydningsindekset blev påvirket af kædelængden og antallet af dobbeltbindingsmolekyler i CaO:FHCSO-blandingen. Data om brydningsindekset under opbevaring afspejlede imidlertid olieblandingernes stabilitet i op til to måneder, og det varierede fra 1,463 til 1,67 enheder (fig. 1c). Stigning i indholdet af frie syrer, peroxidværdier og høj opbevaringstemperatur er blevet dokumenteret som ansvarlige faktorer for en lille stigning i brydningsindekset for vegetabilske olieblandinger under opbevaring . Ændringerne i den specifikke vægtfylde af CaO:FHCSO-blandinger før og efter interesterificering blev overvåget regelmæssigt og er vist i fig. 1d. Der blev registreret et svagt fald i den specifikke vægt for alle behandlinger efter interesterificering, hvilket sandsynligvis skyldes flere dobbeltbindinger i Cao:FHCSO-blandinger. Under opbevaring blev disse værdier fundet med en svagt stigende tendens, hvilket kan tilskrives dannelsen af S3-polymerfraktioner.

Saponificering og jodværdi

Det kunne konstateres et let fald i saponificeringsværdierne efter afslutningen af interesterificeringsprocessen, hvilket indikerer udviklingen af forholdsmæssigt flere U2Sfraktioner i alle behandlinger (fig. 1e). T1 havde den laveste forsæbningsværdi (182 ± 0,56) efterfulgt af T2 (185 ± 0,57) og T3 (187 ± 0,58), hvilket kan sættes i forbindelse med tilstedeværelsen af det højeste indhold af umættede stoffer i henholdsvis T1 (93,5 ± 0,7), T2 (72,7 ± 0,6) og T3 (56,9 ± 0,5) (tabel 1). Forsæbningsværdien er et velkendt indeks for den gennemsnitlige molekylvægt af fedtsyrerne i triglyceriderne. Resultaterne viser, at triglycerider, der består af fedtsyrer med lav molekylvægt (korte kæder), var mere udbredt i T3 end i T2 og T3; derfor viste T3 et højt niveau af forsæbningsværdi. Resultaterne underbyggede endvidere, at forsæbningsværdierne steg under opbevaring for alle behandlinger. For hver CaO:FHCSO-blanding blev der fundet en stigning i forsæbningsværdien (1-2 %) efter 60 dage under opbevaringsperioden. Jodværdien betragtes som et indeks for umættethed, som er en af de vigtigste analytiske egenskaber ved olie. Data om ændringer i jodværdierne for CaO:FHCSO-blandinger er vist i fig. 1f. Overgangen i jodværdierne var en funktion af de eksperimentelle CaO:FHCSO-blandinger med et samtidigt fald i det umættede indhold under blandingsdannelsen, mens der ikke blev fundet nogen ændring i umættethedsgraden efter interesterificering. Det blev også observeret, at jodværdierne faldt gradvist under opbevaring i de undersøgte olieblandinger, hvilket kan skyldes et fald i dobbeltbindinger som følge af oxidativ ranciditet. Det langsomme fald i jodværdien i olieblandinger kan skyldes induktionsperioden, hvor fedtstoffet blev oxideret langsomt, hvilket viser, at autooxidationsreaktionen er i sin indledende fase. Hurtige ændringer i olieblandingernes jodværdi kan tilskrives en fortsættelse af autooxidationsprocessen, hvor der dannes hydroperoxider fra frie radikaler i fedtsyrer, der dannes i den indledende fase eller autooxidationsreaktionen. I slutningen af opbevaringsperioden blev der observeret en lille ændring i jodværdien, hvilket kan skyldes reaktionens afslutningsfase.

Oxidativ stabilitet af CaO:FHCSO-blandinger

Lipider er sammensat af umættede og mættede fedtsyrer. De umættede dele er modtagelige for oxidation, når de udsættes for forarbejdning og opbevaring, og udvikler i sidste ende peroxid, hydroperoxider, aldehyder, ketoner, kortkædede fedtsyrer og i sidste ende dårlig lugt. Oxidative ændringer i CaO:FHCSO-blandinger blev målt ved hjælp af peroxid- og frie fedtsyreværdier, som er vist i fig. 1.

Peroxidværdi

Peroxidværdien kan bruges til at bestemme graden af forringelse og mængden af oxidativ ranciditet i originale olieblandinger. Ændringerne i peroxidværdierne for udvalgte CaO:FHCSO-blandinger før interesterificering, efter interesterificering og under opbevaring kan ses i fig. 1g. Peroxidværdierne for T1, T2 og T3 var ikke signifikant forskellige fra hinanden før interesterificering (p ≥ 0,05). De interesterificerede olier viste lavere peroxidværdier end deres ikke-interesterificerede modstykker i alle CaO:FHCSO-blandinger. Peroxidværdierne i olieprøverne steg betydeligt op til 20 minutter efter kemisk interesterificering, efterfulgt af et fald efter 30 minutter . Basturk et al. og Farmani et al. har også registreret en reduktion i peroxidværdierne af vegetabilske olier efter interesterificering. I mellemtiden faldt ændringerne i peroxidværdierne i takt med, at koncentrationen af FHCSO steg i CaO:FHCSO-blandingen under opbevaring. T2 (3,31 ± 0,08 meq/kg) og T3 (2,86 ± 0,09 meq/kg) blev set godt i oxidativ stabilitet end T1 (3,76 ± 0,07 meq/kg). Peroxidværdierne for alle CaO:FHCSO-blandinger blev imidlertid registreret som værende inden for de normale grænser (5 meq/kg).

Værdi af frie fedtsyrer

Fri fedtsyrer forekommer i fedtstoffer som følge af enzymatisk hydrolyse af lipaser, metalioner, der virker som frie radikaler eller ved en forhøjelse af temperaturen. Værdierne af frie fedtsyrer udtrykt i procent oliesyre for de eksperimentelle behandlinger er vist i fig. 1h. Frie fedtsyrer undergår let oxidation, så deres forhøjede mængde medfører en forringelse af produktets farve og smag. De frie fedtsyrer i alle CaO:FHCSO-blandinger blev reduceret efter interesterificeringsreaktionen. Faldet i frie fedtsyrer kan skyldes den alkaliske karakter af natriummethylat, der anvendes som katalysator. Natriummethylat betragtes som en stærk alkali, og næsten 70 % af katalysatoren anvendes til neutralisering af frie fedtsyrer, mens kun 30 % indleder og opretholder omlægningsreaktionen. De frie fedtsyrer i palmeolie- og palmeolieblandinger blev fundet ret lave efter kemisk interesterificering, hvilket kan skyldes den alkaliske natriummethylatkatalysators reaktion med frie syrer. Det blev konstateret, at dannelsen af frie fedtsyrer i CaO:FHCSO-blandinger øges med stigende opbevaringstid. T1 viste en højere stigende tendens for produktion af frie fedtsyrer sammenlignet med T2 og T3, hvilket kan forklares på grundlag af indholdet af umættede TAG’er. Mange forfattere har imidlertid vist, at kemisk interesterificering kan have en negativ indflydelse på fedtstoffers og oliers oxidative stabilitet under opbevaring. Ikke-interesterificerede og interesterificerede olier (raps, hørfrø, sojabønner og solsikke), der blev opbevaret ved 55 °C, viste kun ringe forskel i lipidoxidation, mens prøverne blev fundet mere stabile ved 28 °C . Den oxidative lagringsstabilitet er stærkt påvirket af lipidtypen og de lipider, der er anvendt til produktionen . Tilstedeværelsen af en ikke-TAG-fraktion i interesterificeringsprodukterne nedsætter også deres modstandsdygtighed over for oxidation, hvilket synes at være tilfældet i denne undersøgelse, da alle forsøgsblandinger havde færre samlede TAG’er ved slutningen af opbevaringsperioden, mens startblandingen viste den højeste TAG-fraktion. Den optimale kombination af hydrogenering og tilfældig interesterificering kan forbedre den oxidative stabilitet af råolier med henblik på at udvide deres anvendelsesmuligheder i fødevarer. Desuden kan den oxidative stabilitet af de interesterificerede fedtstoffer, som reduceres under opbevaring, forbedres betydeligt ved hjælp af antioxidanter . Der lægges stor vægt på bioaktive komponenter såsom E-vitamin og carotenoider til at forbedre den oxidative stabilitet i fødevarer og biologiske systemer. Ændringerne i resultaterne kan imidlertid skyldes brugen af syntetiske molekyler, der er lidt forskellige fra de naturlige molekyler . Supplering af antioxidanter i funktionel kost kan beskytte menneskekroppen mod negative hændelser og dysfunktion af metabolisk syndrom på grund af de gavnlige virkninger af disse fytokemikalier.

Sensorisk vurdering af CaO:FHCSO-blandinger

Figur 2 viser de organoleptiske vurderinger af CaO:FHCSO-blandinger under forskellige opbevaringsintervaller. De originale CaO:FHCSO-blandinger før interesterificering opnåede de mest ønskede karakterer for smag, udseende og generel acceptabilitet. Ved interesterificering beholdt CaO:FHCSO-blandingerne deres sensoriske acceptabilitet, og der blev konstateret meget små variationer i de sensoriske karakterer sammenlignet med de oprindelige værdier. Resultaterne af den sensoriske analyse viste, at en forkortelse uden transfedt, der er fremstillet ved kemisk interesterificering af blandinger af vegetabilske olier, kan accepteres. Raffinerede olivenolie- og palmeolieblandinger i forskellige proportioner, der blev interesterificeret, gav plastfedtstoffer, der med hensyn til sensoriske egenskaber svarer til blød margarine af pakningstypen. Det blev observeret, at alle sensoriske egenskaber faldt betydeligt, efterhånden som opbevaringstiden steg fra dag 30 til 60 dage. T2 og T3 opnåede dog større sensorisk acceptabilitet sammenlignet med T1 i hele opbevaringsperioden. Tilsvarende blev smagsintensiteten fundet at falde efter kemisk interesterificering af blandinger af 100 % smørfedt og 80 %-20 % smørfedt-canolaolieblandinger . Tendensen med T2 og T3’s ønskværdighed for det sensoriske panel kan tilskrives sammensætningen og arten af de fedtsyrer, der er til stede i disse CaO:FHCSO-blandinger. Den mindst ønskede sensoriske score for T1 kan skyldes det højere indhold af umættede fedtsyrer i CaO:FHCSO-blandingen. Desuden blev det observeret, at oxidation af CaO:FHCSO-blandinger under opbevaring korrelerede negativt med acceptabiliteten af de funktionelle fedtstoffer. De laveste sensoriske værdier for T1 kunne også være forbundet med tilstedeværelsen af aldehyd- og ketonforbindelser, som påvirkede den fiskeagtige smag i CaO:FHCSO-blandingen ved afslutningen af forsøget (efter 60 dage). Randomisering viste sig ikke at have nogen skadelig virkning på den sensoriske acceptabilitet . Det er også velkendt, at tilstedeværelsen af U2S-polymerfraktioner med et smeltepunkt i intervallet 25 °C til 45 °C i udviklede funktionelle fedtstoffer er ansvarlig for produkternes sensoriske egenskaber ved opbevaringstemperatur ved stuetemperatur . Den vigtigste var 50 % CaO:50 % FHCSO-blandingen (T2), som havde den ønskelige TAG-profil, de fysisk-kemiske og sensoriske egenskaber fra T1 og T3.