Alai

Compoziția acizilor grași și caracteristicile fizico-chimice ale materiilor prime

Materiile prime, CaO și FHCSO, au fost analizate pentru compoziția acizilor grași și parametrii fizico-chimici înainte de CaO:FHCSO înainte de prepararea amestecului FHCSO. Conținutul de ulei din semințele de canola s-a dovedit a fi de 40,5 ± 2,8 %. Acizii oleic (58,3 ± 0,6 %), linoleic (22,8 ± 0,5 %), α-linolenic (9,7 ± 0,4 %), palmitic (4,5 ± 0,3 %) și stearic (1,6 ± 0,2 %) au fost predominant prezenți în CaO. CaO rafinat și albit a prezentat valoarea R a culorii Lovibond (1,48 ± 0,14), punctul de topire (-9 ± 1 °C), indicele de refracție (1,465 ± 0,002), densitatea specifică (0,921 ± 0,001), indicele de saponificare (188 ± 3), indicele de iod (122 ± 3), indicele de peroxid (0,165 ± 0,008 meq/kg) și indicele de acizi grași liberi (0,1 ± 0,004 %). Conținutul de acid stearic (72 ± 0,8 %) a fost semnificativ mai mare în FHCSO obținut din industria locală de fabricare a Vanaspati, urmat de acidul palmitic (20 ± 0,5 %) și acidul oleic (4 ± 0,3 %). FHCSO a posedat valoarea R a culorii Lovibond (2,1 ± 0,22), punctul de topire (59 ± 1 °C), indicele de refracție (1,472 ± 0,003), densitatea specifică (0,918 ± 0,001), indicele de saponificare (198 ± 2), indicele de iod (6 ± 2), indicele de peroxid (0,167 ± 0,006 meq/kg) și indicele de acizi grași liberi (0.098 ± 0,003 %).

Compoziția TAG a amestecurilor CaO:FHCSO

Profilul TAG este cunoscut ca o cheie potențială pentru înțelegerea mai multor proprietăți fizico-chimice ale uleiului sau grăsimii date, dezvoltate prin procesul de modificare. Clasificarea TAG majoră (trisaturată = S3; mononesaturată = S2U; diinsaturată = U2S; triinsaturată = U3) a amestecurilor Cao:FHCSO înainte și după procesul de interesterificare la diferite zile de depozitare a fost prezentată în tabelul 1. Rezultatele arată că adăugarea de FHCSO la CaO înainte de interesterificare a crescut conținutul de acizi grași saturați în diferite amestecuri. Conținutul maxim de S3 (63,9 ± 0,5 %) a fost găsit în T3, în timp ce conținutul de S2U, U2S și U3 a fost destul de scăzut în T2 și T3 atunci când au fost comparate direct cu T1 înainte de interesterificare a amestecurilor Cao:FHCSO. La finalizarea interesterificării s-a observat o reducere accentuată a conținutului de S3 și U3 pentru toate tratamentele experimentale. Pe de altă parte, conținutul de S2U și U2S din T1, T2 și T3 a crescut semnificativ după interesterificare. Creșterea maximă a conținutului de U2S a fost înregistrată pentru T1 cu cea mai mare valoare (50,4 ± 0,5 %). Există numeroase rapoarte privind efectele interesterificării asupra compoziției TAG din produsul final, care arată că au crescut concentrațiile mai multor TAG, unele au scăzut și s-au format mai mulți TAG noi. Procesul de randomizare determină o rearanjare a speciilor de TAG, reducerea conținutului de S3 și U3 și creșterea conținutului de TAG S2U și U2S . După interesterificare, proporțiile ridicate de S3 prezente în amestecurile inițiale au fost reduse cu 73-89 %, iar cele mai mari modificări au fost observate în cazul amestecurilor cu 40-50 % de hard stock (o scădere relativă a U3 de 38-64 % și o creștere relativă a U2S de 59-130 % pentru diferite amestecuri de uleiuri comestibile . Raportul total nesaturat (U)/total saturat (S) a crescut semnificativ față de valoarea lor inițială după interesterificare cu ordinea T1 (28,3 ± 0,3 %) > T2 (3,06 ± 0,2 %) > T3 (1,43 ± 0,1 %). Rapoartele U/S pentru amestecurile interesterificate Cao:FHCSO au fost mai mari de 1 și au fost conforme cu recomandarea Organizației pentru Alimentație și Agricultură/Organizația Mondială a Sănătății (FAO/OMS) și a Comitetului Uniunii Europene (EUC) pentru un raport minim de acizi grași nesaturați/acizi grași saturați . În timpul depozitării, modificările conținutului de S3, S2U și U2S nu s-au dovedit a fi semnificative (p ≥ 0,05). Cu toate acestea, scăderea maximă de 13, 7,5 și 5,6 % a conținutului de U3 pentru T1, T2 și T3 a fost observată după 60 de zile de interesterificare, respectiv. În mod similar, rapoartele acizi grași nesaturați/acizi grași saturați ale probelor de ulei rafinat din semințe de bumbac și ale amestecului de ulei de măsline virgin după interesterificarea chimică au prezentat o ușoară reducere în timpul celor 28 de zile de depozitare la 60 °C . Margarina zero-trans fabricată din diferite amestecuri de uleiuri lichide folosind un catalizator de metoxid de sodiu 0,5 % la 70 °C și o agitare viguroasă timp de 15 minute a părut să rămână conservată după interesterificare . Conținutul total de TAG din toate tratamentele experimentale a scăzut ușor după interesterificare și în mod semnificativ în timpul depozitării (p ≤ 0,05), ceea ce poate indica producerea de mono- și diacetilgliceroli parțiali în amestecurile Cao:FHCSO. Rezultate similare au fost observate de Kowalski și colab. Creșterile dezirabile ale conținutului de S2U și U2S din T2 indică o compoziție TAG mai bună în comparație cu T1 și T3. Lipidele structurate specifice dezvoltate prin modificarea TAG prin interesterificare au primit o atenție din ce în ce mai mare pentru tratamentul tulburărilor nutriționale prin absorbția, metabolismul și modelul lor de distribuție în țesuturile biologice, iar acest lucru poate oferi informații utile pentru prepararea suplimentelor alimentare cu funcții specifice.

Caracteristicile fizico-chimice ale CaO:Amestecuri FHCSO

Unitățile de culoare Lovibond, punctul de topire, indicele de refracție, densitatea specifică, indicele de saponificare și indicele de iod sunt utilizate de obicei pentru identificarea caracteristicilor fizico-chimice ale uleiurilor și ale amestecurilor acestora. Rezultatele fizico-chimice ale studiului sunt raportate în Fig. 1.

Valoare R a culorii Lovibond

O scădere constantă a unităților R a culorii Lovibond a fost observată în toate tratamentele după interesterificare (Fig. 1a). Scăderea maximă a unităților de culoare a fost înregistrată pentru T3 (1,2 ± 0,4) în comparație cu valoarea sa inițială (1,75 ± 0,6). Intensitatea culorii a fost văzută ca fiind mai ușoară la T1, probabil din cauza stării sale de rafinare și s-a observat că a avut cea mai mică valoare a culorii de 1,1 ± 0,3 unități. S-a observat că valoarea de culoare a amestecurilor CaO:FHCSO a crescut în mod nesemnificativ pe toată perioada de depozitare (p ≥ 0,05). Modificările ușoare și întunecarea culorii pot fi atribuite mai multor factori, cum ar fi compoziția S3 a amestecului, conținutul de tocoferol, condițiile de depozitare și efectele oxidative în timpul depozitării . Interesterificarea chimică a scăzut semnificativ conținutul de tocoferol al probelor de ulei vegetal . Pierderea de tocoferol este cel mai important și, probabil, singurul dezavantaj cunoscut al interesterificării chimice, deoarece α-Tocoferolul are cea mai mare activitate de vitamina E în amestecurile de uleiuri vegetale. Cu toate acestea, reducerea conținutului de tocoferol în timpul interesterificării nu afectează invers stabilitatea oxidativă a amestecurilor interesterificate, iar suplimentarea cu tocoferol a uleiurilor interesterificate cu cantități egale de tocoferoli eliminați poate fi aplicată cu succes de către industriile alimentare conexe .

Punctul de topire

Punctul de topire al unei grăsimi are o relație directă cu gradul de duritate al acesteia și poate fi folosit ca și criteriu de puritate. Fig. 1b prezintă profilul de topire al amestecurilor CaO:FHCSO înainte și după interesterificare. Profilul de topire al amestecurilor a fost direct proporțional cu conținutul de S3 provenit din FHCSO înainte de interesterificare. Cu toate acestea, după interesterificare, s-a observat o scădere bruscă a profilului de topire pentru toate amestecurile. Scăderea maximă a profilului de topire (7,3 °C) a fost înregistrată pentru T1, ceea ce poate fi asociat cu rearanjarea extinsă a acizilor grași din TAG și cu scăderea proporțională a conținutului de S3 în amestecul CaO:FHCSO. Un amestec de 70 % ulei de canola hidrogenat, 10 % stearină de palmier și 20 % ulei de canola a avut un punct de cădere inițial de 37 °C, care a scăzut la 35 °C după 5 minute de reacție de interesterificare și la 32 °C după 20 de minute, rămânând constant după aceea. Studiile științifice au confirmat faptul că conținutul de grăsime dură al unei anumite probe este direct legat de componentele cu punct de topire ridicat din amestecurile de prelucrare . După interesterificare, a fost detectată o scădere absolută a punctului de topire, variind între 7-31 °C, pentru diferitele amestecuri de uleiuri vegetale, care poate fi explicată prin scăderea proporției S3 cu punct de topire ridicat . Termograma de topire a confirmat, de asemenea, prezența unui produs interesterificat cu un punct de topire mai scăzut, ceea ce se poate datora dispariției TAG-urilor cu punct de topire ridicat. În plus, interesterificarea amestecurilor de grăsimi cu cantități mari de materii prime tari (75 %) a produs puține modificări ale punctului de topire, ceea ce a confirmat, de asemenea, rezultatele raportate în prezentul studiu. În timpul perioadei de conservare, s-a înregistrat o ușoară creștere a profilului de topire a tuturor tratamentelor, care poate fi legată de conversia parțială a U3 în U2S, S2U și S3 prin râncezire oxidativă. Se pare că este adevărat că tipul de TAG este principalul factor determinant pentru obținerea unor amestecuri cu proprietăți de topire diferențiate . Studiile de cercetare concluzionează că interesterificarea chimică a amestecurilor de uleiuri comestibile a redus punctele de topire, care sunt proprietăți fizico-chimice dezirabile pentru o eventuală utilizare ca margarină, grăsimi pentru shortening și grăsimi pentru dulciuri .

Indicul de refracție și densitatea specifică

Indicul de refracție este o măsură a gradului de curbare a luminii printr-o substanță. Indicele de refracție a scăzut ușor în toate tratamentele odată cu creșterea conversiei componentelor S3 în S2U și U2S după interesterificare. Indicele de refracție a fost afectat de lungimea lanțului și de numărul de molecule cu legături duble prezente în amestecul CaO:FHCSO. Cu toate acestea, datele privind indicele de refracție în timpul depozitării au reflectat stabilitatea amestecurilor de uleiuri până la 2 luni și a variat între 1,463 și 1,67 unități (Fig. 1c). Creșterea conținutului de acizi liberi, a valorilor de peroxid și a temperaturii ridicate de depozitare au fost documentate ca factori responsabili pentru creșterea ușoară a unităților indicelui de refracție al amestecurilor de uleiuri vegetale în timpul depozitării . Modificările în densitatea specifică a amestecurilor CaO:FHCSO înainte și după interesterificare au fost monitorizate în mod regulat și sunt prezentate în Fig. 1d. O ușoară scădere a densității specifice a fost înregistrată pentru toate tratamentele după interesterificare, ceea ce se datorează probabil naturii mai multor legături duble a amestecurilor Cao:FHCSO. În timpul depozitării, aceste valori au fost găsite cu o ușoară tendință de creștere care poate fi atribuită formării fracțiunilor polimerice S3.

Saponificarea și indicele de iod

O ușoară scădere a valorilor de saponificare a putut fi observată după finalizarea procesului de interesterificare, indicând dezvoltarea proporțional mai multor fracțiuni U2S în toate tratamentele (Fig. 1e). T1 a posedat cea mai mică valoare de saponificare (182 ± 0,56), urmată de T2 (185 ± 0,57) și T3 (187 ± 0,58), ceea ce poate fi pus în legătură cu prezența celor mai mari conținuturi nesaturate în T1 (93,5 ± 0,7), T2 (72,7 ± 0,6) și, respectiv, T3 (56,9 ± 0,5) (tabelul 1). Valoarea de saponificare este un indice bine cunoscut al greutății moleculare medii a acizilor grași care compun trigliceridele. Rezultatele indică faptul că trigliceridele care cuprind acizi grași cu greutate moleculară mică (lanț scurt) au fost mai multe în T3 în comparație cu T2 și T3; prin urmare, T3 a prezentat un nivel ridicat al valorii de saponificare. Rezultatele au confirmat, de asemenea, că valorile de saponificare au crescut în timpul depozitării pentru toate tratamentele. Pentru fiecare amestec CaO:FHCSO, s-a constatat o creștere a valorii de saponificare (1-2 %) după 60 de zile în timpul perioadei de depozitare. Valoarea iodului este considerată ca fiind un indice al nesaturației, care este una dintre cele mai importante caracteristici analitice ale uleiului. Datele privind modificările valorilor iodului din amestecurile CaO:FHCSO sunt prezentate în Fig. 1f. Tranziția valorilor iodului a fost funcție de amestecurile CaO:FHCSO experimentale cu scăderea concomitentă a conținutului de nesaturare în timpul formării amestecului, în timp ce după interesterificare nu s-a constatat nicio modificare a gradului de nesaturare. De asemenea, s-a observat că valorile iodului au scăzut treptat în timpul depozitării în amestecurile de uleiuri studiate, ceea ce se poate datora scăderii legăturilor duble prin râncezire oxidativă. Scăderea lentă a valorii iodului din amestecurile de uleiuri se poate datora perioadei de inducție în care grăsimea a fost oxidată lent, arătând stadiul de inițiere a reacției de autooxidare. Modificările rapide ale valorilor iodului din amestecurile de uleiuri pot fi atribuite propagării procesului de autooxidare în care hidroperoxizii se formează din radicalii liberi din acizii grași generați în etapa de inițiere sau în reacția de autooxidare. La sfârșitul perioadei de depozitare s-a observat o ușoară modificare a valorii iodului, care s-ar putea datora etapei de terminare a reacției.

Stabilitatea oxidativă a amestecurilor CaO:FHCSO

Lipidele sunt compuse din acizi grași nesaturați și saturați. Părțile nesaturate sunt susceptibile la oxidare atunci când sunt expuse la prelucrare și depozitare și, în cele din urmă, dezvoltă peroxid, hidroperoxizi, aldehide, cetone, acizi grași cu lanț scurt și, în cele din urmă, miros neplăcut. Modificările oxidative în amestecurile CaO:FHCSO au fost măsurate prin valorile peroxidului și ale acizilor grași liberi, care sunt afișate în Fig. 1.

Valoarea peroxidului

Valoarea peroxidului poate fi utilizată pentru a determina gradul de deteriorare și cantitatea de râncezire oxidativă a amestecurilor de uleiuri originale. Modificările valorilor de peroxid ale amestecurilor selectate de CaO:FHCSO înainte de interesterificare, după interesterificare și în timpul depozitării pot fi observate în Fig. 1g. Valorile peroxidului din T1, T2 și T3 nu au fost semnificativ diferite între ele înainte de interesterificare (p ≥ 0,05). Uleiurile interesterificate au prezentat valori mai mici ale peroxidului decât omologii lor neinteresterificați în toate amestecurile CaO:FHCSO. Valorile peroxidice ale probelor de ulei au crescut considerabil până la 20 min de interesterificare chimică, urmate de o reducere la 30 min . Reducerea valorilor de peroxid ale uleiurilor vegetale după interesterificare a fost, de asemenea, înregistrată de Basturk și colab. și Farmani și colab. În același timp, modificările valorilor de peroxid au scăzut pe măsură ce concentrația de FHCSO a crescut în amestecul CaO:FHCSO în timpul depozitării. T2 (3,31 ± 0,08 meq/kg) și T3 (2,86 ± 0,09 meq/kg) au avut o stabilitate oxidativă mai bună decât T1 (3,76 ± 0,07 meq/kg). Cu toate acestea, valorile de peroxid ale tuturor amestecurilor CaO:FHCSO au fost înregistrate ca fiind în limitele normale (5 meq/kg).

Valoare acizi grași liberi

Acizii grași liberi apar în grăsimi ca urmare a hidrolizei enzimatice de către lipaze, a ionilor metalici care acționează ca radicali liberi sau la o creștere a temperaturii. Valorile acizilor grași liberi exprimate în procente de acid oleic ale tratamentelor experimentale sunt prezentate în Fig. 1h. Acizii grași liberi suferă ușor oxidarea, astfel încât cantitatea crescută a acestora determină deteriorarea culorii și aromei produsului. Acizii grași liberi ai tuturor amestecurilor CaO:FHCSO au scăzut după reacția de interesterificare. Scăderea acizilor grași liberi se poate datora naturii alcaline a metilatului de sodiu utilizat ca și catalizator. Metilatul de sodiu este considerat un alcalin puternic și aproape 70 % din catalizator este utilizat în neutralizarea acizilor grași liberi, doar 30 % inițiază și menține reacția de rearanjare. Acizii grași liberi din uleiul de palmier și din amestecurile de oleină de palmier au fost găsiți destul de scăzuți după interesterificarea chimică poate fi din cauza reacției catalizatorului alcalin de metilat de sodiu cu acizii liberi . S-a constatat că formarea de acizi grași liberi în amestecurile CaO:FHCSO crește odată cu creșterea timpului de depozitare. T1 a prezentat o tendință de creștere mai mare pentru producția de acizi grași liberi în comparație cu T2 și T3, ceea ce poate fi explicat pe baza conținutului de TAG nesaturați. Mulți autori au arătat, totuși, că interesterificarea chimică poate influența negativ stabilitatea oxidativă a grăsimilor și uleiurilor în timpul depozitării. Uleiurile neinteresterificate și interesterificate (canola, semințe de in, soia și floarea-soarelui) depozitate la 55 °C au prezentat puține diferențe în ceea ce privește oxidarea lipidelor, în timp ce probele au fost considerate mai stabile la 28 °C . Stabilitatea oxidativă la depozitare este puternic afectată de tipul de lipide și de lipidele utilizate pentru producție . Prezența fracțiunii non-TAG în produsele de interesterificare scade, de asemenea, rezistența acestora la oxidare, ceea ce pare a fi adevărat în studiul de față, deoarece toate amestecurile experimentale posedau mai puțini TAG totali la sfârșitul perioadei de depozitare, în timp ce amestecul inițial a prezentat cea mai mare fracție de TAG. Combinația optimă de hidrogenare și interesterificare aleatorie poate îmbunătăți stabilitatea oxidativă a uleiurilor brute pentru a extinde aplicațiile în domeniul alimentar. În plus, stabilitatea oxidativă a grăsimilor interesterificate, care este redusă în timpul depozitării, poate fi îmbunătățită semnificativ cu ajutorul antioxidanților . O mare importanță este atribuită componentelor bioactive, cum ar fi vitamina E și carotenoidele, pentru a spori stabilitatea oxidativă în alimente și în sistemul biologic. Cu toate acestea, modificările constatărilor pot apărea din cauza utilizării unor molecule sintetice ușor diferite de cele naturale . Suplimentarea antioxidanților în dieta funcțională poate proteja organismul uman de evenimente adverse și disfuncții ale sindromului metabolic datorită efectelor benefice ale acestor fitochimicale .

Evaluarea senzorială a amestecurilor CaO:FHCSO

Figura 2 reprezintă evaluările organoleptice ale amestecurilor CaO:FHCSO la diferite intervale de depozitare. Amestecurile CaO:FHCSO originale înainte de interesterificare au obținut cele mai multe scoruri dorite pentru atributele de aromă, aspect și acceptabilitate generală. La interesterificare, amestecurile CaO:FHCSO și-au păstrat acceptabilitatea senzorială și au fost observate variații foarte ușoare ale scorurilor senzoriale în comparație cu valorile inițiale. Rezultatele analizei senzoriale au arătat acceptabilitatea unui shortening fără grăsimi trans preparat prin interesterificarea chimică a amestecurilor de uleiuri vegetale. Amestecurile de ulei de măsline rafinat și de ulei de palmier în diferite proporții supuse interesterificării au produs grăsimi plastice similare din punct de vedere al proprietăților senzoriale cu margarina moale și de tip pachet. S-a observat că toate atributele senzoriale au scăzut semnificativ odată cu creșterea duratei de depozitare de la ziua 30 la 60 de zile. Cu toate acestea, T2 și T3 au obținut o acceptabilitate senzorială mai mare în comparație cu T1 pe toată perioada de depozitare. În mod similar, s-a constatat că intensitatea aromei a scăzut în urma interesterificării chimice a amestecurilor de 100 % grăsime de unt și 80 %-20 % grăsime de unt-ulei de canola. Tendința de acceptabilitate a T2 și T3 de către panoul senzorial ar putea fi atribuită compoziției și naturii acizilor grași prezenți în aceste amestecuri CaO:FHCSO. Cele mai puțin dorite scoruri senzoriale pentru T1 se pot datora cantității mai mari de conținut nesaturat prezent în amestecul CaO:FHCSO. În plus, s-a observat că oxidarea amestecurilor CaO:FHCSO în timpul depozitării a fost corelată negativ cu acceptabilitatea grăsimilor funcționale. Cele mai scăzute valori senzoriale pentru T1 ar putea fi, de asemenea, legate de prezența compușilor aldehidici și cetonici care au avut un impact asupra aromei de pește din amestecul CaO:FHCSO la sfârșitul studiului (după 60 de zile). S-a constatat că randomizarea nu a avut niciun efect negativ asupra acceptabilității senzoriale . Este, de asemenea, bine cunoscut faptul că prezența fracțiunilor polimerice U2S cu punct de topire în intervalul 25 °C – 45 °C în grăsimile funcționale dezvoltate este responsabilă pentru proprietățile senzoriale ale produselor la temperatura de depozitare în cameră . Cel mai important a fost amestecul 50 % CaO:50 % FHCSO (T2) care a posedat profilul TAG dezirabil, caracteristicile fizico-chimice și senzoriale provenite de la T1 și T3.

.