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Composizione degli acidi grassi e caratteristiche fisico-chimiche delle materie prime

Le materie prime, CaO e FHCSO, sono state analizzate per la loro composizione in acidi grassi e parametri fisico-chimici prima della preparazione della miscela CaO:Preparazione della miscela FHCSO. Il contenuto di olio nei semi di canola è stato trovato 40,5 ± 2,8 %. Gli acidi oleico (58.3 ± 0.6 %), linoleico (22.8 ± 0.5 %), α-linolenico (9.7 ± 0.4 %), palmitico (4.5 ± 0.3 %) e stearico (1.6 ± 0.2 %) erano prevalentemente presenti in CaO. CaO raffinato e sbiancato ha mostrato il valore R del colore Lovibond (1,48 ± 0,14), il punto di fusione (-9 ± 1 °C), l’indice di rifrazione (1,465 ± 0,002), il peso specifico (0,921 ± 0,001), il valore di saponificazione (188 ± 3), il valore dello iodio (122 ± 3), il valore del perossido (0,165 ± 0,008 meq/kg) e gli acidi grassi liberi (0,1 ± 0,004 %). Il contenuto di acido stearico (72 ± 0,8%) è stato trovato significativamente più alto in FHCSO ottenuto dall’industria locale di produzione Vanaspati seguita da acido palmitico (20 ± 0,5%) e acido oleico (4 ± 0,3%). FHCSO possedeva Lovibond colore R valore (2.1 ± 0.22), punto di fusione (59 ± 1 ° C), indice di rifrazione (1.472 ± 0.003), peso specifico (0.918 ± 0.001), valore saponificazione (198 ± 2), valore di iodio (6 ± 2), valore perossido (0.167 ± 0.006 meq/kg) e acidi grassi liberi valore (0.098 ± 0,003 %).

Composizione dei TAG delle miscele CaO:FHCSO

Il profilo dei TAG è noto come potenziale chiave per la comprensione di diverse proprietà fisico-chimiche di un dato olio o grasso sviluppato attraverso il processo di modifica. La classificazione dei TAG principali (trisaturi = S3; monoinsaturi = S2U; diinsaturi = U2S; triinsaturi = U3) delle miscele Cao:FHCSO prima e dopo il processo di interesterificazione a diversi giorni di conservazione è stata presentata nella tabella 1. I risultati mostrano che l’aggiunta di FHCSO a CaO prima dell’interesterificazione ha aumentato il contenuto di acidi grassi saturi nelle diverse miscele. Il massimo contenuto di S3 (63,9 ± 0,5 %) è stato trovato in T3 mentre i contenuti di S2U, U2S e U3 erano piuttosto bassi in T2 e T3 quando sono stati confrontati direttamente con T1 prima dell’interesterificazione delle miscele Cao:FHCSO. Una marcata riduzione dei contenuti S3 e U3 è stata osservata per tutti i trattamenti sperimentali al completamento dell’interesterificazione. D’altra parte, i contenuti S2U e U2S di T1, T2 e T3 sono aumentati significativamente dopo l’interesterificazione. L’aumento massimo del contenuto di U2S è stato registrato per T1 con il valore più alto (50,4 ± 0,5 %). Ci sono molti rapporti sugli effetti dell’interesterificazione sulla composizione dei TAG del prodotto finale che evidenziano che le concentrazioni di diversi TAG sono aumentate, alcune sono diminuite e si sono formati diversi nuovi TAG. Il processo di randomizzazione causa il riarrangiamento delle specie di TAG, la riduzione del contenuto di S3 e U3 e l’aumento dei TAG S2U e U2S. Dopo l’interesterificazione, le alte proporzioni di S3 presenti nelle miscele di partenza sono state ridotte del 73-89 % e i maggiori cambiamenti sono stati osservati per le miscele con 40-50 % di hard stock (una diminuzione relativa di U3 del 38-64 % e un aumento relativo di U2S del 59-130 % per diverse miscele di oli alimentari. Il rapporto insaturi totali (U)/saturi totali (S) è aumentato significativamente dal loro valore iniziale dopo l’interesterificazione con ordine T1 (28.3 ± 0.3 %) > T2 (3.06 ± 0.2 %) > T3 (1.43 ± 0.1 %). I rapporti U/S per le miscele interesterificate Cao:FHCSO erano superiori a 1 e conformi alla raccomandazione della Food and Agricultural Organization/World Health Organzation (FAO/WHO) e della European Union Committee (EUC) per un rapporto minimo acidi grassi insaturi/acidi grassi saturi. Durante la conservazione, i cambiamenti nei contenuti di S3, S2U e U2S non sono risultati significativi (p ≥ 0.05). Tuttavia, la massima diminuzione 13, 7.5 e 5.6 % nei contenuti U3 per T1, T2 e T3 è stata notata dopo 60 giorni di interesterificazione, rispettivamente. Allo stesso modo, i rapporti acidi grassi insaturi/acidi grassi insaturi dei campioni di olio di semi di cotone raffinato e di miscela di olio d’oliva vergine dopo l’interesterificazione chimica hanno mostrato una leggera riduzione durante lo stoccaggio di 28 giorni a 60 °C. La margarina zero-trans prodotta da varie miscele di oli liquidi utilizzando un catalizzatore allo 0,5% di metossido di sodio a 70 °C e una vigorosa agitazione per 15 minuti sembra essere rimasta conservata dopo l’interesterificazione. Il contenuto totale di TAG di tutti i trattamenti sperimentali è leggermente diminuito dopo l’interesterificazione e significativamente durante la conservazione (p ≤ 0.05) che può indicare la produzione di mono- e diacilgliceroli parziali nelle miscele Cao:FHCSO. Risultati simili sono stati osservati da Kowalski et al. Gli incrementi desiderabili nei contenuti S2U e U2S di T2 puntano verso la sua migliore composizione TAG rispetto a T1 e T3. I lipidi strutturati specifici sviluppati attraverso la modifica dei TAG mediante interesterificazione hanno ricevuto una crescente attenzione per il trattamento dei disturbi nutrizionali attraverso il loro assorbimento, metabolismo e modello di distribuzione nei tessuti biologici e questo può fornire informazioni utili per la preparazione di integratori alimentari con funzioni specifiche.

Caratteristiche fisico-chimiche di CaO:Miscele FHCSO

Lovibond unità di colore, punto di fusione, indice di rifrazione, peso specifico, valore di saponificazione e valore di iodio sono solitamente utilizzati per l’identificazione delle caratteristiche fisico-chimiche degli oli e delle loro miscele. I risultati fisico-chimici dello studio sono riportati in Fig. 1.

Valore R di colore Lovibond

Una costante diminuzione delle unità R di colore Lovibond è stata osservata in tutti i trattamenti dopo interesterificazione (Fig. 1a). La massima diminuzione delle unità di colore è stata registrata per T3 (1,2 ± 0,4) rispetto al suo valore iniziale (1,75 ± 0,6). L’intensità del colore è stato visto per essere più leggero in T1, probabilmente a causa del suo stato raffinato ed è stato visto per avere il più basso valore di colore di 1,1 ± 0,3 unità. È stato osservato che il valore del colore delle miscele CaO:FHCSO è aumentato in modo non significativo durante il periodo di conservazione (p ≥ 0,05). I leggeri cambiamenti e l’oscuramento del colore possono essere attribuiti a diversi fattori come la composizione S3 della miscela, il contenuto di tocoferolo, le condizioni di stoccaggio e gli effetti ossidativi durante lo stoccaggio. L’interesterificazione chimica ha diminuito significativamente il contenuto di tocoferolo dei campioni di olio vegetale. La perdita di tocoferolo è il più importante e probabilmente l’unico svantaggio noto dell’interesterificazione chimica, poiché l’α-Tocoferolo ha la più alta attività della vitamina E nelle miscele di oli vegetali. Tuttavia, la riduzione del contenuto di tocoferolo durante l’interesterificazione non influisce inversamente sulla stabilità ossidativa delle miscele interesterificate e l’integrazione di tocoferolo degli oli interesterificati con quantità uguali di tocoferoli eliminati può essere applicata con successo dalle industrie alimentari correlate.

Punto di fusione

Il punto di fusione di un grasso ha una relazione diretta con il suo grado di durezza e può essere usato come criterio di purezza. La Fig. 1b mostra il profilo di fusione delle miscele CaO:FHCSO prima e dopo l’interesterificazione. Il profilo di fusione delle miscele era direttamente proporzionale al contenuto di S3 proveniente dal FHCSO prima dell’interesterificazione. Tuttavia, dopo l’interesterificazione, è stata notata un’improvvisa diminuzione del profilo di fusione per tutte le miscele. La massima diminuzione del profilo di fusione (7,3 °C) è stata per T1, che può essere associata a un esteso riarrangiamento degli acidi grassi tra i TAG e proporzionalmente alla diminuzione del contenuto di S3 nella miscela CaO:FHCSO. Una miscela di 70% di olio di canola idrogenato, 10% di stearina di palma e 20% di olio di canola aveva un punto di caduta iniziale di 37 °C, che scendeva a 35 °C dopo 5 minuti di reazione di interesterificazione e a 32 °C dopo 20 minuti, rimanendo poi costante. Gli studi scientifici hanno confermato che il contenuto di grasso duro di un dato campione è direttamente correlato ai componenti ad alto punto di fusione delle miscele di lavorazione. Dopo l’interesterificazione, è stata rilevata una diminuzione assoluta del punto di fusione, che va da 7 a 31 °C, per le diverse miscele di oli vegetali, che può essere spiegata dalla diminuzione della percentuale di S3 ad alto punto di fusione. Il termogramma di fusione ha anche confermato la presenza di prodotto interesterificato con punto di fusione inferiore può essere dovuto alla scomparsa dei TAG ad alta fusione. Inoltre, l’interesterificazione di miscele di grassi con grandi quantità di stock duro (75%) ha prodotto pochi cambiamenti nel punto di fusione che ha anche confermato i risultati riportati nel presente studio. Durante il periodo di conservazione, è stato registrato un leggero aumento del profilo di fusione di tutti i trattamenti che può essere legato alla parziale conversione di U3 in U2S, S2U e S3 attraverso l’irrancidimento ossidativo. Sembra vero che il tipo di TAG è il principale fattore determinante per il raggiungimento di miscele con proprietà di fusione differenziate. Gli studi di ricerca concludono che l’interesterificazione chimica delle miscele di oli alimentari ha ridotto i punti di fusione che sono proprietà fisico-chimiche desiderabili per un possibile uso come margarina, accorciamenti e grassi dolciari.

Indice di rifrazione e peso specifico

L’indice di rifrazione è una misura dell’estensione della flessione della luce attraverso una sostanza. L’indice di rifrazione è diminuito leggermente in tutti i trattamenti con l’aumento della conversione dei componenti S3 in S2U e U2S dopo l’interesterificazione. L’indice di rifrazione è stato influenzato dalla lunghezza della catena e dal numero di doppi legami delle molecole presenti nella miscela CaO:FHCSO. Tuttavia, i dati sull’indice di rifrazione durante la conservazione riflettevano la stabilità delle miscele di oli fino a 2 mesi e variavano da 1,463 a 1,67 unità (Fig. 1c). L’aumento del contenuto di acidi liberi, i valori di perossido e l’alta temperatura di stoccaggio sono stati documentati come fattori responsabili del leggero aumento delle unità dell’indice di rifrazione delle miscele di oli vegetali durante lo stoccaggio. I cambiamenti nel peso specifico delle miscele CaO:FHCSO prima e dopo l’interesterificazione sono stati monitorati regolarmente e sono presentati in Fig. 1d. Una leggera diminuzione del peso specifico è stata registrata per tutti i trattamenti dopo l’interesterificazione, il che è probabilmente dovuto alla natura di più doppi legami delle miscele Cao:FHCSO. Durante la conservazione, questi valori sono stati trovati con una leggera tendenza all’aumento che può essere attribuita alla formazione di frazioni polimeriche S3.

Saponificazione e valore dello iodio

Lieve diminuzione dei valori di saponificazione potrebbe essere notato dopo il completamento del processo di interesterificazione che indica lo sviluppo di proporzionalmente più frazioni U2S in tutti i trattamenti (Fig. 1e). T1 possedeva più basso valore di saponificazione (182 ± 0,56) seguita da T2 (185 ± 0,57) e T3 (187 ± 0,58) che può essere correlato alla presenza di più alti contenuti insaturi in T1 (93,5 ± 0,7), T2 (72,7 ± 0,6) e T3 (56,9 ± 0,5), rispettivamente (Tabella 1). Il valore di saponificazione è un indice ben noto del peso molecolare medio degli acidi grassi che compongono i trigliceridi. I risultati indicano che i trigliceridi composti da acidi grassi a basso peso molecolare (catena corta) erano più numerosi in T3 rispetto a T2 e T3; quindi T3 ha mostrato un alto livello di valore di saponificazione. I risultati hanno inoltre dimostrato che i valori di saponificazione sono aumentati durante la conservazione per tutti i trattamenti. Per ogni miscela CaO:FHCSO, è stato riscontrato un aumento del valore di saponificazione (1-2 %) dopo 60 giorni durante il periodo di conservazione. Il valore dello iodio è considerato come un indice dell’insaturazione, che è una delle caratteristiche analitiche più importanti dell’olio. I dati sui cambiamenti nei valori di iodio delle miscele CaO:FHCSO sono presentati in Fig. 1f. La transizione nei valori di iodio era funzione delle miscele sperimentali CaO:FHCSO con concomitante diminuzione dei contenuti insaturi durante la formazione della miscela, mentre nessun cambiamento nel grado di insaturazione è stato trovato dopo l’interesterificazione. È stato anche osservato che i valori di iodio sono diminuiti gradualmente durante lo stoccaggio nelle miscele di olio studiate, il che può essere dovuto alla diminuzione dei doppi legami per irrancidimento ossidativo. La lenta diminuzione del valore dello iodio delle miscele di olio può essere dovuta al periodo di induzione in cui il grasso è stato ossidato lentamente mostrando la fase di inizio della reazione di auto ossidazione. I rapidi cambiamenti nei valori di iodio delle miscele di olio possono essere attribuiti alla propagazione del processo di auto ossidazione dove gli idro perossidi si formano dai radicali liberi negli acidi grassi generati nella fase di inizio della reazione di auto ossidazione. Durante la fine del periodo di stoccaggio è stato osservato un leggero cambiamento nel valore dello iodio che potrebbe essere dovuto alla fase di terminazione della reazione.

Stabilità ossidativa delle miscele CaO:FHCSO

I lipidi sono composti da acidi grassi insaturi e saturi. Le parti insature sono suscettibili di ossidazione quando sono esposte alla lavorazione e allo stoccaggio e alla fine sviluppano perossido, idroperossidi, aldeidi, chetoni, acidi grassi a catena corta e infine cattivo odore. I cambiamenti ossidativi nelle miscele CaO:FHCSO sono stati misurati dai valori di perossido e di acidi grassi liberi che sono mostrati nella Fig. 1.

Il valore del perossido

Il valore del perossido può essere usato per determinare il grado di deterioramento e la quantità di rancidità ossidativa delle miscele di oli originali. I cambiamenti nei valori di perossido di miscele selezionate di CaO:FHCSO prima dell’interesterificazione, dopo l’interesterificazione e durante la conservazione possono essere visti in Fig. 1g. I valori di perossido di T1, T2 e T3 non erano significativamente diversi tra loro prima dell’interesterificazione (p ≥ 0,05). Gli oli interesterificati hanno mostrato valori di perossido più bassi rispetto alle loro controparti non interesterificate in tutte le miscele CaO:FHCSO. I valori di perossido dei campioni di olio sono aumentati considerevolmente fino a 20 minuti di interesterificazione chimica, seguiti da una riduzione a 30 minuti. La riduzione dei valori di perossido degli oli vegetali dopo l’interesterificazione è stata registrata anche da Basturk et al. e Farmani et al. Nel frattempo, i cambiamenti nei valori di perossido sono diminuiti con l’aumento della concentrazione di FHCSO nella miscela CaO:FHCSO durante la conservazione. T2 (3,31 ± 0,08 meq/kg) e T3 (2,86 ± 0,09 meq/kg) sono stati visti bene nella stabilità ossidativa rispetto a T1 (3,76 ± 0,07 meq/kg). Tuttavia, i valori di perossido di tutte le miscele CaO:FHCSO sono stati registrati entro i limiti normali (5 meq/kg).

Valore degli acidi grassi liberi

Gli acidi grassi liberi si presentano nei grassi come risultato dell’idrolisi enzimatica da parte delle lipasi, degli ioni metallici che agiscono come radicali liberi o ad un aumento della temperatura. I valori degli acidi grassi liberi espressi in percentuale di acido oleico dei trattamenti sperimentali sono rappresentati in Fig. 1h. Gli acidi grassi liberi subiscono facilmente l’ossidazione, quindi la loro quantità aumentata causa il deterioramento del colore e del sapore del prodotto. Gli acidi grassi liberi di tutte le miscele CaO:FHCSO sono diminuiti dopo la reazione di interesterificazione. La diminuzione degli acidi grassi liberi può essere dovuta alla natura alcalina del metilato di sodio usato come catalizzatore. Il metilato di sodio è considerato un forte alcali e quasi il 70% del catalizzatore viene utilizzato nella neutralizzazione degli acidi grassi liberi, solo il 30% avvia e mantiene la reazione di riarrangiamento. Gli acidi grassi liberi nell’olio di palma e nelle miscele di oleina di palma sono stati trovati abbastanza bassi dopo l’interesterificazione chimica possono essere dovuti alla reazione del catalizzatore alcalino del metilato di sodio con gli acidi liberi. La formazione di acidi grassi liberi in CaO:FHCSO miscele sono stati trovati per aumentare con l’aumento del tempo di conservazione. T1 ha mostrato una maggiore tendenza all’aumento della produzione di acidi grassi liberi rispetto a T2 e T3, il che può essere spiegato sulla base del contenuto di TAG insaturi. Molti autori hanno dimostrato, tuttavia, che l’interesterificazione chimica può influenzare negativamente la stabilità ossidativa dei grassi e degli oli durante la conservazione. Gli oli non interesterificati e quelli interesterificati (canola, semi di lino, soia e girasole) conservati a 55 °C hanno mostrato poche differenze nell’ossidazione dei lipidi, mentre i campioni sono risultati più stabili a 28 °C . La stabilità di conservazione ossidativa è fortemente influenzata dal tipo di lipidi e dai lipidi utilizzati per la produzione. La presenza di frazione non-TAG nei prodotti di interesterificazione abbassa anche la loro resistenza all’ossidazione, il che sembra vero nel presente studio in quanto tutte le miscele sperimentali possedevano meno TAG totali alla fine del periodo di conservazione, mentre la miscela di partenza ha mostrato la più alta frazione di TAG. La combinazione ottimale di idrogenazione e interesterificazione casuale può migliorare la stabilità ossidativa degli oli grezzi per espandere l’applicazione negli alimenti. Inoltre, la stabilità ossidativa dei grassi interesterificati, che si riduce durante lo stoccaggio, può essere significativamente migliorata utilizzando antiossidanti. Grande importanza è attribuita ai componenti bioattivi come la vitamina E e i carotenoidi per migliorare la stabilità ossidativa negli alimenti e nel sistema biologico. Tuttavia, i cambiamenti nei risultati possono derivare dall’uso di molecole sintetiche leggermente diverse da quelle naturali. L’integrazione di antiossidanti nella dieta funzionale può proteggere il corpo umano da eventi avversi e disfunzioni della sindrome metabolica a causa degli effetti benefici di queste sostanze fitochimiche.

Valutazione sensoriale delle miscele CaO:FHCSO

La figura 2 rappresenta le valutazioni organolettiche delle miscele CaO:FHCSO a diversi intervalli di conservazione. Le miscele CaO:FHCSO originali prima dell’interesterificazione hanno ottenuto i punteggi più desiderati per gli attributi di sapore, aspetto e accettabilità generale. Con l’interesterificazione, le miscele CaO:FHCSO hanno mantenuto la loro accettabilità sensoriale e sono state notate variazioni molto lievi nei punteggi sensoriali rispetto ai valori iniziali. I risultati dell’analisi sensoriale hanno mostrato l’accettabilità di un accorciamento a zero grassi trans preparato tramite interesterificazione chimica di miscele di oli vegetali. L’olio d’oliva raffinato e le miscele di olio di palma di varie proporzioni sottoposte a interesterificazione hanno prodotto grassi plastici simili nelle proprietà sensoriali alla margarina morbida e al tipo di confezione. Tutti gli attributi sensoriali sono stati osservati diminuire significativamente con l’aumento della durata della conservazione dal 30° al 60° giorno. Tuttavia, T2 e T3 hanno ottenuto una maggiore accettabilità sensoriale rispetto a T1 durante l’intero periodo di conservazione. Allo stesso modo, l’intensità del sapore è stata trovata per diminuire dopo l’interesterificazione chimica del 100 % di grasso di burro e dell’80 %-20 % di miscele di grasso di burro-olio di canola. La tendenza della desiderabilità di T2 e T3 da parte del panel sensoriale potrebbe essere attribuita alla composizione e alla natura degli acidi grassi presenti in queste miscele CaO:FHCSO. I punteggi sensoriali meno desiderati per T1 possono essere dovuti alla maggiore quantità di contenuti insaturi presenti nella miscela CaO:FHCSO. Inoltre, si è osservato che l’ossidazione delle miscele CaO:FHCSO durante la conservazione è correlata negativamente all’accettabilità dei grassi funzionali. I valori sensoriali più bassi per T1 potrebbero anche essere collegati alla presenza di aldeidi e composti chetonici che hanno avuto un impatto sul sapore di pesce nella miscela CaO:FHCSO alla fine dello studio (dopo 60 giorni). La randomizzazione non ha avuto alcun effetto negativo sull’accettabilità sensoriale. È anche noto che la presenza di frazioni polimeriche U2S con punto di fusione nell’intervallo da 25 °C a 45 °C nei grassi funzionali sviluppati è responsabile delle proprietà sensoriali dei prodotti a temperatura di conservazione ambiente. La più importante era la miscela 50 % CaO:50 % FHCSO (T2) che possedeva il profilo TAG desiderabile, le caratteristiche fisico-chimiche e sensoriali provenienti da T1 e T3.