Alai

Vetzurensamenstelling en fysisch-chemische eigenschappen van grondstoffen

De grondstoffen, CaO en FHCSO, werden geanalyseerd op hun vetzuursamenstelling en fysisch-chemische parameters alvorens CaO:FHCSO mengsel. Het oliegehalte in canola zaad werd 40.5 ± 2.8 % gevonden. De oliezuren oliezuur (58,3 ± 0,6 %), linolzuur (22,8 ± 0,5 %), α-linoleenzuur (9,7 ± 0,4 %), palmitinezuur (4,5 ± 0,3 %) en stearinezuur (1,6 ± 0,2 %) waren overheersend aanwezig in CaO. Geraffineerd en gebleekt CaO vertoonde Lovibond kleur R waarde (1,48 ± 0,14), smeltpunt (-9 ± 1 °C), brekingsindex (1,465 ± 0,002), soortelijk gewicht (0,921 ± 0,001), verzepingswaarde (188 ± 3), joodwaarde (122 ± 3), peroxidewaarde (0,165 ± 0,008 meq/kg) en vrije vetzuren waarde (0,1 ± 0,004 %). Het gehalte aan stearinezuur (72 ± 0,8%) bleek aanzienlijk hoger te zijn in FHCSO dat was verkregen uit de plaatselijke Vanaspati-productie-industrie, gevolgd door palmitinezuur (20 ± 0,5%) en oliezuur (4 ± 0,3%). FHCSO bezat Lovibond kleur R waarde (2,1 ± 0,22), smeltpunt (59 ± 1 °C), brekingsindex (1,472 ± 0,003), soortelijk gewicht (0,918 ± 0,001), verzepingswaarde (198 ± 2), joodwaarde (6 ± 2), peroxidewaarde (0,167 ± 0,006 meq/kg) en vrije vetzuren waarde (0.098 ± 0,003 %).

TAG samenstelling van CaO:FHCSO mengsels

Het TAG profiel staat bekend als potentiële sleutel voor het begrip van verschillende fysisch-chemische eigenschappen van een bepaalde olie of vet ontwikkeld door modificatie proces. De belangrijkste TAG-classificatie (drieverzadigd = S3; enkelvoudig onverzadigd = S2U; tweevoudig onverzadigd = U2S; drievoudig onverzadigd = U3) van Cao:FHCSO-mengsels voor en na het veresteringsproces op verschillende opslagdagen is weergegeven in tabel 1. Uit de resultaten blijkt dat de toevoeging van FHCSO aan CaO vóór de omestering het gehalte aan verzadigde vetzuren in de verschillende mengsels deed toenemen. Het maximumgehalte aan S3 (63,9 ± 0,5 %) werd gevonden in T3, terwijl de gehaltes aan S2U, U2S en U3 vrij laag waren in T2 en T3, rechtstreeks vergeleken met T1 vóór de omestering van Cao:FHCSO-mengsels. Bij alle experimentele behandelingen werd na voltooiing van de verestering een duidelijke vermindering van de S3- en U3-gehalten waargenomen. Anderzijds namen de S2U- en U2S-gehalten van T1, T2 en T3 aanzienlijk toe na de verestering. De maximale toename van het U2S-gehalte werd geregistreerd voor T1 met de hoogste waarde (50,4 ± 0,5 %). Er zijn veel rapporten over de effecten van verestering op de TAG-samenstelling van het eindproduct, waaruit blijkt dat de concentraties van verschillende TAG toenamen, sommige afnamen en verschillende nieuwe TAG werden gevormd. Het randomiseringsproces veroorzaakt een herschikking van TAG-soorten, een verlaging van de S3- en U3-gehalten en een toename van S2U- en U2S TAGs . Na omestering zijn de hoge percentages S3 in de startmengsels met 73-89% verminderd en de grootste veranderingen zijn waargenomen bij de mengsels met 40-50% harde bestanddelen (een relatieve vermindering van U3 van 38-64% en een relatieve toename van U2S van 59-130% voor verschillende spijsoliemengsels). De verhouding totaal onverzadigd (U)/totaal verzadigd (S) nam aanzienlijk toe ten opzichte van de beginwaarde na verestering met volgorde T1 (28,3 ± 0,3 %) > T2 (3,06 ± 0,2 %) > T3 (1,43 ± 0,1 %). De U/S-verhoudingen voor gesteriliseerde Cao:FHCSO-mengsels waren hoger dan 1 en kwamen overeen met de aanbeveling van de Voedsel- en Landbouworganisatie/Wereldgezondheidsorganisatie (FAO/WHO) en het Comité van de Europese Unie (EUC) voor een minimale verhouding onverzadigde vetzuren/verzadigde vetzuren . Tijdens de opslag werden de veranderingen in S3, S2U en U2S gehaltes niet significant gevonden (p ≥ 0.05). De maximale daling van het U3-gehalte voor T1, T2 en T3 was echter respectievelijk 13, 7,5 en 5,6 % na 60 dagen verestering. Evenzo vertoonden de verhoudingen onverzadigde vetzuren/verzadigde vetzuren in geraffineerde katoenzaadolie en mengsels van olijfolie van de eerste persing na chemische omestering een lichte daling gedurende 28 dagen opslag bij 60 °C . De nul-trans margarine die met behulp van een 0,5% natriummethoxide katalysator bij 70 °C en krachtig schudden gedurende 15 minuten uit verschillende vloeibare oliemengsels werd vervaardigd, bleek na omestering behouden te blijven. Het totale TAG-gehalte van alle experimentele behandelingen daalde licht na de omestering en aanzienlijk tijdens de opslag (p ≤ 0,05), wat kan wijzen op de productie van gedeeltelijke mono- en diacylglycerolen in Cao:FHCSO-mengsels. Vergelijkbare resultaten werden waargenomen door Kowalski et al. De wenselijke toenames in S2U- en U2S-gehalten van T2 wijzen op de betere TAG-samenstelling ervan in vergelijking met T1 en T3. Specifieke gestructureerde lipiden ontwikkeld door TAG modificatie door verestering hebben steeds meer aandacht gekregen voor de behandeling van voedingsstoornissen door hun absorptie, metabolisme en distributiepatroon in biologische weefsels en dit kan nuttige informatie opleveren voor de bereiding van voedingssupplementen met specifieke functies .

Fysisch-chemische kenmerken van CaO:FHCSO-mengsels

Lovibond-kleureenheden, smeltpunt, brekingsindex, soortelijk gewicht, verzepingswaarde en joodgetal worden gewoonlijk gebruikt voor de identificatie van de fysisch-chemische kenmerken van de oliën en de mengsels daarvan. De fysisch-chemische resultaten van het onderzoek zijn weergegeven in Fig. 1.

Lovibond kleur R-waarde

Een gestage afname van Lovibond kleur R-eenheden werd waargenomen bij alle behandelingen na interesterificatie (Fig. 1a). De maximale afname in kleureenheden werd geregistreerd voor T3 (1,2 ± 0,4) in vergelijking met de oorspronkelijke waarde (1,75 ± 0,6). De intensiteit van de kleur was lichter in T1, waarschijnlijk vanwege zijn veredelde toestand en had de laagste kleurwaarde van 1,1 ± 0,3 eenheden. De kleurwaarde van CaO:FHCSO-mengsels nam niet-significant toe gedurende de opslagperiode (p ≥ 0,05). Lichte veranderingen en donkerder worden van de kleur kunnen aan verschillende factoren worden toegeschreven, zoals S3 samenstelling van het mengsel, tocoferolgehalte, opslagomstandigheden en oxidatieve effecten tijdens de opslag. Chemische omestering verminderde het tocoferolgehalte van de plantaardige oliemonsters aanzienlijk. Verlies van tocoferol is het belangrijkste en waarschijnlijk het enige bekende nadeel van chemische omestering, aangezien α-tocoferol de hoogste vitamine E-activiteit in mengsels van plantaardige oliën heeft. Het verlagen van het tocoferolgehalte tijdens het veresteren heeft echter geen omgekeerd effect op de oxidatieve stabiliteit van veresterde mengsels en tocoferolsupplementatie van veresterde oliën met gelijke hoeveelheden geëlimineerde tocoferolen kan met succes worden toegepast door verwante voedingsindustrieën.

Smeltpunt

Smeltpunt van een vet heeft een directe relatie met de hardheidsgraad en kan worden gebruikt als criterium voor zuiverheid. Fig. 1b toont het smeltprofiel van CaO:FHCSO mengsels voor en na verestering. Het smeltprofiel van de mengsels was recht evenredig met het S3-gehalte afkomstig van het FHCSO vóór de verestering. Na omestering werd echter voor alle mengsels een plotselinge daling van het smeltprofiel waargenomen. De maximale daling van het smeltprofiel (7,3 °C) was voor T1, wat in verband kan worden gebracht met de uitgebreide herschikking van vetzuren onder TAG en de proportionele daling van het S3-gehalte in het CaO:FHCSO-mengsel. Een mengsel van 70% gehydrogeneerde canolaolie, 10% palmstearine en 20% canolaolie had een aanvankelijk druppelpunt van 37 °C, dat na 5 minuten omesteringsreactie daalde tot 35 °C en na 20 minuten tot 32 °C, en daarna constant bleef. Wetenschappelijke studies bevestigden dat het hardvetgehalte van een bepaald monster rechtstreeks verband houdt met de bestanddelen met een hoog smeltpunt van de verwerkingsmengsels. Na omestering werd voor de verschillende plantaardige oliemengsels een absolute daling van het smeltpunt vastgesteld, variërend van 7-31 °C, wat verklaard kan worden door de daling van het aandeel van S3 met een hoger smeltpunt. Het smeltthermogram bevestigde ook de aanwezigheid van geïnteresterificeerde producten met een lager smeltpunt, wat te wijten kan zijn aan het verdwijnen van de TAG’s met een hoog smeltpunt. Bovendien gaf de omestering van vetmengsels met grote hoeveelheden harde bouillon (75%) weinig verandering in het smeltpunt, wat ook de resultaten van de huidige studie bevestigde. Tijdens de conserveringsperiode werd een lichte stijging in het smeltprofiel van alle behandelingen geregistreerd, wat verband kan houden met de gedeeltelijke omzetting van U3 in U2S, S2U en S3 door oxidatieve ranzigheid. Het lijkt inderdaad zo te zijn dat het TAG-type de belangrijkste bepalende factor is voor het verkrijgen van mengsels met gedifferentieerde smelteigenschappen. De onderzoeken concluderen dat chemische omestering van spijsoliemengsels de smeltpunten verlaagt, wat wenselijke fysisch-chemische eigenschappen zijn voor mogelijk gebruik als margarine, shortenings en banketbakkersvetten.

Brekingsindex en soortelijk gewicht

De brekingsindex is een maat voor de mate van buiging van licht door een stof. De brekingsindex daalde lichtjes in alle behandelingen met toenemende omzetting van S3 naar S2U en U2S componenten na omestering. De brekingsindex werd beïnvloed door de ketenlengte en het aantal dubbele bindingen moleculen aanwezig in CaO:FHCSO mengsel. Gegevens over de brekingsindex tijdens de opslag gaven echter de stabiliteit van de oliemengsels weer tot 2 maanden en deze varieerde van 1,463 tot 1,67 eenheden (Fig. 1c). De toename van het gehalte aan vrije zuren, de peroxidegetallen en de hoge opslagtemperatuur zijn verantwoordelijk gebleken voor de lichte toename van de brekingsindex van de plantaardige oliemengsels tijdens de opslag. De veranderingen in het soortelijk gewicht van CaO:FHCSO mengsels voor en na de omestering werden regelmatig gecontroleerd en zijn weergegeven in Fig. 1d. Een lichte afname van het soortelijk gewicht werd geregistreerd voor alle behandelingen na omestering, wat waarschijnlijk te wijten is aan de meer dubbele bindingen in Cao:FHCSO mengsels. Tijdens de opslag vertoonden deze waarden een licht stijgende tendens, wat kan worden toegeschreven aan de vorming van S3-polymere fracties.Verzeping en joodgetal

Een lichte daling van de verzepingswaarden kon worden waargenomen na de voltooiing van het veresteringsproces, wat wijst op de ontwikkeling van verhoudingsgewijs meer U2S-fracties in alle behandelingen (Fig. 1e). T1 had de laagste verzepingswaarde (182 ± 0,56), gevolgd door T2 (185 ± 0,57) en T3 (187 ± 0,58), wat in verband kan worden gebracht met de aanwezigheid van de hoogste onverzadigde gehalten in T1 (93,5 ± 0,7), T2 (72,7 ± 0,6) en T3 (56,9 ± 0,5), respectievelijk (Tabel 1). De verzepingswaarde is een bekende index van het gemiddelde molecuulgewicht van de vetzuren waaruit de triglyceriden bestaan. Uit de resultaten blijkt dat triglyceriden met een laag molecuulgewicht (korte keten) meer voorkomen in T3 dan in T2 en T3; daarom vertoont T3 een hoge verzepingswaarde. De resultaten tonen verder aan dat de verzepingswaarden voor alle behandelingen toenamen tijdens de opslag. Voor elk CaO:FHCSO mengsel werd een toename van de verzepingswaarde (1-2 %) gevonden na 60 dagen gedurende de opslagperiode. Joodgetal wordt beschouwd als een index van de onverzadiging, wat een van de belangrijkste analytische kenmerken van olie is. Gegevens over veranderingen in de joodgetallen van CaO:FHCSO-mengsels zijn weergegeven in Fig. 1f. De overgang in joodgetallen was functie van experimentele CaO:FHCSO mengsels met gelijktijdige afname van onverzadigde gehaltes tijdens de vorming van het mengsel, terwijl geen verandering in de mate van onverzadiging werd gevonden na de verestering. Ook werd waargenomen dat de joodgetallen in de onderzochte oliemengsels tijdens de opslag geleidelijk daalden, wat te wijten kan zijn aan de afname van dubbele bindingen door oxidatieve ranzigheid. De langzame daling van de joodgetallen van de oliemengsels kan te wijten zijn aan de inductieperiode, waarin het vet langzaam oxideerde en de beginfase van de auto-oxidatiereactie zichtbaar werd. Snelle veranderingen in de joodgetallen van de oliemengsels kunnen worden toegeschreven aan de voortzetting van het auto-oxidatieproces, waarbij waterstofperoxiden worden gevormd uit vrije radicalen in vetzuren die in de beginfase van de auto-oxidatiereactie ontstaan. Aan het einde van de opslagperiode werd een lichte verandering in de joodgetallen waargenomen, die te wijten zou kunnen zijn aan de beëindigingsfase van de reactie.

Oxidatieve stabiliteit van CaO:FHCSO mengsels

Lipiden zijn samengesteld uit onverzadigde en verzadigde vetzuren. De onverzadigde delen zijn gevoelig voor oxidatie wanneer ze worden blootgesteld aan verwerking en opslag en ontwikkelen uiteindelijk peroxide, hydro-peroxiden, aldehyden, ketonen, korte keten vetzuren en uiteindelijk een slechte geur. Oxidatieve veranderingen in CaO:FHCSO mengsels werden gemeten door peroxide- en vrije vetzuurwaarden die zijn weergegeven in Fig. 1.

Peroxidewaarde

Peroxidewaarde kan worden gebruikt om de mate van bederf en de mate van oxidatieve ranzigheid van originele oliemengsels te bepalen. De veranderingen in de peroxidewaarden van geselecteerde CaO:FHCSO-mengsels vóór de omestering, na de omestering en tijdens de opslag zijn te zien in Fig. 1g. De peroxidewaarden van T1, T2 en T3 verschilden niet significant van elkaar vóór de omestering (p ≥ 0,05). De omgeïnteresterde oliën vertoonden lagere peroxidewaarden dan hun niet-omgeïnteresterde tegenhangers in alle CaO:FHCSO-mengsels. De peroxidewaarden van de oliemonsters stegen aanzienlijk tot 20 min van chemische omestering, gevolgd door een vermindering bij 30 min. De vermindering van de peroxidewaarden van plantaardige oliën na omestering werd ook vastgesteld door Basturk et al. en Farmani et al. Ondertussen namen de veranderingen in de peroxidewaarden af naarmate de concentratie FHCSO toenam in het CaO:FHCSO mengsel tijdens de opslag. T2 (3,31 ± 0,08 meq/kg) en T3 (2,86 ± 0,09 meq/kg) bleken beter oxidatief stabiel te zijn dan T1 (3,76 ± 0,07 meq/kg). De peroxidewaarden van alle CaO:FHCSO-mengsels lagen echter binnen de normale grenzen (5 meq/kg).

Vrije vetzuren

Vrije vetzuren komen in vetten voor als gevolg van enzymatische hydrolyse door lipasen, metaalionen die als vrije radicalen optreden of bij verhoging van de temperatuur. De vrije vetzuurwaarden uitgedrukt in procent oliezuur van de experimentele behandelingen zijn afgebeeld in Fig. 1h. Vrije vetzuren ondergaan gemakkelijk oxidatie, dus hun verhoogde hoeveelheid veroorzaakt kleur- en smaakvermindering van het product. De vrije vetzuren van alle CaO:FHCSO mengsels daalden na de omesteringsreactie. De daling van de vrije vetzuren is wellicht te wijten aan de alkalische aard van het als katalysator gebruikte natriummethylaat. Natriummethylaat wordt beschouwd als een sterke alkali en bijna 70% van de katalysator wordt gebruikt voor het neutraliseren van vrije vetzuren, slechts 30% initieert de herschikkingsreactie en houdt deze in stand. De vrije vetzuren in palmolie en palmoleïne mengsels werden vrij laag gevonden na chemische omestering, wat te wijten kan zijn aan de reactie van de alkalische natriummethylaat katalysator met vrije zuren. De vorming van vrije vetzuren in CaO:FHCSO mengsels bleek toe te nemen met de tijd van opslag. T1 vertoonde een hogere stijgende trend voor de productie van vrije vetzuren in vergelijking met T2 en T3, wat kan worden verklaard op basis van het gehalte aan onverzadigde TAG. Veel auteurs hebben echter aangetoond dat chemische verestering de oxidatieve stabiliteit van vetten en oliën tijdens de opslag negatief kan beïnvloeden. Bij niet-veresterde en veresterde oliën (canola, lijnzaad, sojaboon en zonnebloem) die bij 55 °C werden bewaard, bleek er weinig verschil in lipide-oxidatie te zijn, terwijl de monsters bij 28 °C stabieler werden bevonden. De oxidatieve opslagstabiliteit wordt sterk beïnvloed door het lipidetype en de voor de productie gebruikte lipiden. De aanwezigheid van niet-TAG-fractie in de omesteringsproducten verlaagt ook hun weerstand tegen oxidatie, wat waar lijkt te zijn in deze studie, aangezien alle experimentele mengsels aan het eind van de opslagperiode minder totale TAGs hadden, terwijl het startmengsel de hoogste TAGs-fractie vertoonde. De optimale combinatie van hydrogenering en willekeurige omestering kan de oxidatieve stabiliteit van ruwe oliën verbeteren en zo de toepassing in voedingsmiddelen uitbreiden. Bovendien kan de oxidatieve stabiliteit van de geïnteresterificeerde vetten, die tijdens de opslag vermindert, aanzienlijk worden verbeterd met behulp van antioxidanten. Er wordt groot belang gehecht aan de bioactieve componenten zoals vitamine E en carotenoïden om de oxidatieve stabiliteit in levensmiddelen en biologische systemen te verbeteren. De veranderingen in de bevindingen kunnen echter het gevolg zijn van het gebruik van synthetische moleculen die enigszins verschillen van de natuurlijke moleculen . De supplementatie van antioxidanten in functionele voeding kan het menselijk lichaam beschermen tegen ongunstige gebeurtenissen en disfunctie van het metabool syndroom vanwege de gunstige effecten van deze fytochemicaliën.

Sensorische evaluatie van CaO:FHCSO mengsels

Figuur 2 geeft de organoleptische waarderingen van CaO:FHCSO mengsels weer onder verschillende opslagintervallen. De originele CaO:FHCSO mengsels kregen vóór de omestering de meest gewenste scores voor smaak, uitzicht en algemene aanvaardbaarheidskenmerken. Na de omestering behielden de CaO:FHCSO mengsels hun sensorische aanvaardbaarheid en werden zeer kleine variaties in sensorische scores waargenomen in vergelijking met de oorspronkelijke waarden. De resultaten van de sensorische analyse toonden de aanvaardbaarheid aan van een transvetvrije shortening bereid door chemische omestering van plantaardige oliemengsels. Geraffineerde mengsels van olijfolie en palmolie in verschillende verhoudingen, onderworpen aan omestering, leverden plastische vetten op die qua sensorische eigenschappen vergelijkbaar waren met zachte margarine en margarine van het verpakte type. Alle sensorische eigenschappen bleken significant af te nemen naarmate de opslagduur toenam van dag 30 tot 60 dagen. T2 en T3 werden echter gedurende de gehele opslagperiode sensorisch beter geaccepteerd dan T1. Ook de intensiteit van de smaak bleek af te nemen na chemische verestering van 100% botervet en 80%-20% botervet-canolaoliemengsels. De trend van de wenselijkheid van T2 en T3 door het sensorisch panel zou kunnen worden toegeschreven aan de samenstelling en aard van de vetzuren aanwezig in deze CaO:FHCSO mengsels. De minst gewenste sensorische scores voor T1 kunnen te wijten zijn aan het hogere gehalte aan onverzadigde vetzuren in het CaO:FHCSO mengsel. Bovendien bleek de oxidatie van CaO:FHCSO mengsels tijdens de opslag negatief te correleren met de aanvaardbaarheid van functionele vetten. De laagste sensorische waarden voor T1 kunnen ook in verband worden gebracht met de aanwezigheid van aldehyde- en ketonverbindingen die de visachtige smaak in CaO:FHCSO mengsel op het einde van de studie (na 60 dagen) beïnvloedden. Randomisatie bleek geen nadelig effect te hebben op de sensorische aanvaardbaarheid. Het is ook bekend dat de aanwezigheid van U2S polymere fracties met een smeltpunt tussen 25°C en 45°C in ontwikkelde functionele vetten verantwoordelijk is voor de sensorische eigenschappen van producten bij kamertemperatuur. Het belangrijkste was het 50 % CaO:50 % FHCSO mengsel (T2) dat het gewenste TAG profiel, fysisch-chemische en sensorische eigenschappen bezat van T1 en T3.