Alai

Fettsyrornas sammansättning och fysikalisk-kemiska egenskaper hos råvarorna

Råvarorna CaO och FHCSO analyserades med avseende på deras sammansättning av fettsyror och fysikalisk-kemiska parametrar före CaO:FHCSO-blandning. Oljeinnehållet i rapsfrön visade sig vara 40,5 ± 2,8 %. Oljesyra (58,3 ± 0,6 %), linolsyra (22,8 ± 0,5 %), α-linolensyra (9,7 ± 0,4 %), palmitinsyra (4,5 ± 0,3 %) och stearinsyra (1,6 ± 0,2 %) var främst närvarande i CaO. Raffinerad och blekt CaO uppvisade Lovibond färg R-värde (1,48 ± 0,14), smältpunkt (-9 ± 1 °C), brytningsindex (1,465 ± 0,002), specifik vikt (0,921 ± 0,001), förtvålningsvärde (188 ± 3), jodvärde (122 ± 3), peroxidvärde (0,165 ± 0,008 meq/kg) och värde av fria fettsyror (0,1 ± 0,004 %). Innehållet av stearinsyra (72 ± 0,8 %) var betydligt högre i FHCSO från den lokala Vanaspati-tillverkningsindustrin följt av palmitinsyra (20 ± 0,5 %) och oljesyra (4 ± 0,3 %). FHCSO hade Lovibondfärgens R-värde (2,1 ± 0,22), smältpunkt (59 ± 1 °C), brytningsindex (1,472 ± 0,003), specifik vikt (0,918 ± 0,001), förtvålningsvärde (198 ± 2), jodvärde (6 ± 2), peroxidvärde (0,167 ± 0,006 meq/kg) och värde på fria fettsyror (0,167 ± 0,006 meq/kg).098 ± 0,003 %).

TAG-sammansättning i CaO:FHCSO-blandningar

TAG-profilen är känd som en potentiell nyckel till förståelsen av flera fysikalisk-kemiska egenskaper hos en viss olja eller ett visst fett som utvecklats genom modifieringsprocessen. Den viktigaste TAG-klassificeringen (trisaturerad = S3; enkelomättad = S2U; diomättad = U2S; triomättad = U3) av Cao:FHCSO-blandningar före och efter interesterifieringsprocessen vid olika lagringsdagar presenteras i tabell 1. Resultaten visar att tillsatsen av FHCSO till CaO före förestring ökade innehållet av mättade fettsyror i de olika blandningarna. Högsta S3-innehållet (63,9 ± 0,5 %) hittades i T3 medan S2U-, U2S- och U3-innehållet var ganska lågt i T2 och T3 vid direkt jämförelse med T1 före förestering av Cao:FHCSO-blandningar. En markant minskning av S3- och U3-innehållet observerades för alla experimentella behandlingar efter avslutad interesterifiering. Å andra sidan ökade S2U- och U2S-innehållet i T1, T2 och T3 betydligt efter förestring. Den största ökningen av U2S-innehållet registrerades för T1 med det högsta värdet (50,4 ± 0,5 %). Det finns många rapporter om effekterna av interesterifiering på slutproduktens TAG-sammansättning som visar att koncentrationerna av flera TAG ökade, några minskade och flera nya TAG bildades. Randomiseringsprocessen orsakar omarrangemang av TAG-arter, minskning av S3- och U3-innehållet och ökning av S2U- och U2S-TAG . Efter interesterifiering minskade de höga andelarna S3 som fanns i startblandningarna med 73-89 % och de största förändringarna observerades för blandningarna med 40-50 % hårdvara (en relativ minskning av U3 på 38-64 % och en relativ ökning av U2S på 59-130 % för olika ätliga oljeblandningar . Förhållandet total omättad (U)/total mättad (S) ökade signifikant från sitt ursprungliga värde efter interesterifiering med ordning T1 (28,3 ± 0,3 %) > T2 (3,06 ± 0,2 %) > T3 (1,43 ± 0,1 %). U/S-förhållandet för interesterifierade Cao:FHCSO-blandningar var högre än 1 och överensstämde med rekommendationen från FAO/WHO (Food and Agricultural Organization/World Health Organization) och EUC (European Union Committee) om ett minimalt förhållande mellan omättade fettsyror och mättade fettsyror. Under lagringen visade sig förändringarna i S3-, S2U- och U2S-innehållet inte vara signifikanta (p ≥ 0,05). Den största minskningen med 13, 7,5 och 5,6 % av U3-innehållet för T1, T2 och T3 noterades dock efter 60 dagars förestering. På samma sätt uppvisade förhållandet mellan omättade fettsyror och mättade fettsyror i proverna av raffinerad bomullsfröolja och jungfruolivolja efter kemisk interesterifiering en liten minskning under 28 dagars lagring vid 60 °C . Det nolltransmargarin som tillverkades av olika flytande oljeblandningar med hjälp av 0,5 % natriummetoxidkatalysator vid 70 °C och kraftig omrörning i 15 minuter verkade förbli bevarat efter interesterifiering . De totala TAG-halterna i alla experimentella behandlingar minskade något efter interesterifiering och signifikant under lagring (p ≤ 0,05), vilket kan tyda på produktion av partiella mono- och diacylglyceroler i Cao:FHCSO-blandningar. Liknande resultat observerades av Kowalski et al. . De önskvärda ökningarna av S2U- och U2S-innehållet i T2 pekar på dess bättre TAG-sammansättning jämfört med T1 och T3. Specifika strukturerade lipider som utvecklats genom TAG-modifiering genom interesterifiering har fått ökad uppmärksamhet för behandling av näringsstörningar genom deras absorption, metabolism och distributionsmönster i biologiska vävnader och detta kan ge användbar information för beredning av kosttillskott med specifika funktioner .

Fysikalisk-kemiska egenskaper hos CaO:FHCSO-blandningar

Lovibond-färgenheter, smältpunkt, brytningsindex, specifik vikt, förtvålningsvärde och jodvärde används vanligen för att identifiera de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos oljor och deras blandningar. De fysikalisk-kemiska resultaten av studien redovisas i figur 1.

Lovibond färg R-värde

En stadig minskning av Lovibond färg R-enheterna observerades i alla behandlingar efter interesterifiering (fig. 1a). Den största minskningen av färgenheter noterades för T3 (1,2 ± 0,4) jämfört med det ursprungliga värdet (1,75 ± 0,6). Färgens intensitet var ljusare i T1, troligen på grund av dess förädlade tillstånd, och hade det lägsta färgvärdet på 1,1 ± 0,3 enheter. Det observerades att färgvärdet för CaO:FHCSO-blandningar ökade icke-signifikant under hela lagringsperioden (p ≥ 0,05). Små förändringar och mörkare färg kan tillskrivas flera faktorer, t.ex. blandningens S3-sammansättning, tokoferolinnehåll, lagringsförhållanden och oxidativa effekter under lagringen. Kemisk interesterifiering minskade avsevärt tokoferolinnehållet i proverna av vegetabilisk olja . Förlusten av tokoferol är den viktigaste och förmodligen den enda kända nackdelen med kemisk interesterifiering eftersom α-tokoferol har den högsta E-vitaminaktiviteten i vegetabiliska oljeblandningar. En minskning av tokoferolhalten under interesterifiering påverkar dock inte oxidationsstabiliteten hos interesterifierade blandningar i omvänd riktning, och tokoferoltillskott av interesterifierade oljor med lika stora mängder eliminerade tokoferoler kan med framgång tillämpas av relaterade livsmedelsindustrier .

Smältpunkt

Smältpunkten för ett fett har ett direkt samband med dess hårdhetsgrad och kan användas som ett kriterium för renhet. Fig. 1b visar smältprofilen för CaO:FHCSO-blandningar före och efter interesterifiering. Smältprofilen för blandningarna var direkt proportionell mot S3-innehållet från FHCSO före interesterifiering. Efter förestring noterades dock en plötslig minskning av smältprofilen för alla blandningar. Den största minskningen av smältprofilen (7,3 °C) skedde för T1, vilket kan vara förknippat med en omfattande omgruppering av fettsyror bland TAG och en proportionell minskning av S3-innehållet i CaO:FHCSO-blandningen. En blandning av 70 % hydrerad rapsolja, 10 % palmstearin och 20 % rapsolja hade en initial smältpunkt på 37 °C, som sjönk till 35 °C efter 5 minuters interesterifieringsreaktion och till 32 °C efter 20 minuter och förblev konstant därefter. Vetenskapliga studier bekräftade att innehållet av hårda fetter i ett visst prov är direkt relaterat till komponenter med hög smältpunkt i bearbetningsblandningar . Efter interesterifiering upptäcktes en absolut minskning av smältpunkten, från 7-31 °C, för de olika vegetabiliska oljeblandningarna, vilket kan förklaras av minskningen av andelen S3 med högre smältpunkt. Smältetermogrammet bekräftade också förekomsten av en interesterifierad produkt med lägre smältpunkt, vilket kan bero på att de högsmältande TAG:erna försvinner. Dessutom gav interesterifiering av fettblandningar med stora mängder hårdvara (75 %) små förändringar i smältpunkten, vilket också bekräftar de resultat som rapporterats i denna studie. Under konserveringsperioden noterades en liten ökning av smältprofilen för alla behandlingar, vilket kan vara kopplat till en partiell omvandling av U3 till U2S, S2U och S3 genom oxidativ härskning. Det verkar sant att TAG-typen är den viktigaste bestämmande faktorn för att uppnå blandningar med differentierade smältningsegenskaper. I forskningsstudierna dras slutsatsen att kemisk interesterifiering av ätliga oljeblandningar sänker smältpunkterna, vilket är önskvärda fysikalisk-kemiska egenskaper för eventuell användning som margarin, shortenings och konfektyrfetter.

Refektivt index och specifik vikt

Det refraktiva indexet är ett mått på hur mycket ljuset böjs genom ett ämne. Brytningsindexet minskade något i alla behandlingar med ökande omvandling av S3 till S2U- och U2S-komponenter efter interesterifiering. Brytningsindexet påverkades av kedjelängden och antalet dubbelbindningsmolekyler i CaO:FHCSO-blandningen. Data om brytningsindex under lagring återspeglade dock oljeblandningarnas stabilitet upp till två månader och det varierade mellan 1,463 och 1,67 enheter (fig. 1c). Ökade halter av fria syror, peroxidvärden och hög lagringstemperatur har dokumenterats som ansvariga faktorer för en liten ökning av brytningsindexenheterna i vegetabiliska oljeblandningar under lagring. Förändringarna i den specifika vikten hos CaO:FHCSO-blandningar före och efter interesterifiering övervakades regelbundet och presenteras i fig. 1d. En liten minskning av den specifika vikten registrerades för alla behandlingar efter interesterifiering, vilket sannolikt beror på att Cao:FHCSO-blandningarna har fler dubbelbindningar. Under lagringen uppvisade dessa värden en svagt ökande trend, vilket kan tillskrivas bildandet av S3-polymerfraktioner.

Saponifiering och jodvärde

Den lätta minskningen av saponifieringsvärdena kunde noteras efter avslutad interesterifieringsprocess, vilket tyder på att det bildades proportionellt sett fler U2S-fraktioner i alla behandlingar (fig. 1e). T1 hade det lägsta saponifieringsvärdet (182 ± 0,56) följt av T2 (185 ± 0,57) och T3 (187 ± 0,58), vilket kan relateras till förekomsten av de högsta omättade halterna i T1 (93,5 ± 0,7), T2 (72,7 ± 0,6) och T3 (56,9 ± 0,5), respektive (tabell 1). Förtvålningsvärdet är ett välkänt index för den genomsnittliga molekylvikten hos de fettsyror som ingår i triglyceriderna. Resultaten visar att triglycerider som består av fettsyror med låg molekylvikt (kort kedja) var fler i T3 jämfört med T2 och T3; därför uppvisade T3 en hög nivå av förtvålningsvärde. Resultaten bekräftade vidare att förvätskningsvärdena ökade under lagringen för alla behandlingar. För varje CaO:FHCSO-blandning konstaterades en ökning av förvätskningsvärdet (1-2 %) efter 60 dagar under lagringsperioden. Jodvärdet anses vara ett index för omättnad, vilket är en av de viktigaste analytiska egenskaperna hos olja. Uppgifter om förändringar i jodvärdena för CaO:FHCSO-blandningar presenteras i fig. 1f. Övergången i jodvärdena var en funktion av de experimentella CaO:FHCSO-blandningarna med en samtidig minskning av det omättade innehållet under bildandet av blandningen, medan ingen förändring av graden av omättnad konstaterades efter förestering. Det observerades också att jodvärdena minskade gradvis under lagring i de undersökta oljeblandningarna, vilket kan bero på en minskning av dubbelbindningar till följd av oxidativ härskning. Den långsamma minskningen av jodvärdet i oljeblandningar kan bero på induktionsperioden då fettet oxiderades långsamt, vilket visar att autooxidationsreaktionen har inletts. Snabba förändringar i jodvärdet hos oljeblandningar kan bero på att autooxidationsprocessen fortskrider, där hydroperoxider bildas från fria radikaler i fettsyror som genereras i inledningsskedet av autooxidationsreaktionen. I slutet av lagringsperioden observerades en liten förändring av jodvärdet, vilket kan bero på att reaktionen avslutas.

Oxidativ stabilitet hos CaO:FHCSO-blandningar

Lipider består av omättade och mättade fettsyror. De omättade delarna är känsliga för oxidation när de utsätts för bearbetning och lagring och utvecklar i slutändan peroxid, hydroperoxider, aldehyder, ketoner, kortkedjiga fettsyror och slutligen dålig lukt. Oxidativa förändringar i CaO:FHCSO-blandningar mättes med hjälp av värden för peroxid och fria fettsyror som visas i figur 1.

Peroxidvärde

Peroxidvärdet kan användas för att bestämma graden av försämring och mängden oxidativ härskning av originaloljeblandningar. Förändringarna i peroxidvärdena hos utvalda CaO:FHCSO-blandningar före interesterifiering, efter interesterifiering och under lagring kan ses i fig. 1g. Peroxidvärdena för T1, T2 och T3 skiljde sig inte signifikant från varandra före interesterifiering (p ≥ 0,05). De interesterifierade oljorna uppvisade lägre peroxidvärden än sina icke interesterifierade motsvarigheter i alla CaO:FHCSO-blandningar. Peroxidvärdena i oljeproverna ökade avsevärt upp till 20 minuter efter kemisk förestering, följt av en minskning efter 30 minuter . Basturk et al. och Farmani et al. har också noterat en minskning av peroxidvärdena i vegetabiliska oljor efter interesterifiering. Samtidigt minskade förändringarna i peroxidvärdena när koncentrationen av FHCSO ökade i CaO:FHCSO-blandningen under lagring. T2 (3,31 ± 0,08 meq/kg) och T3 (2,86 ± 0,09 meq/kg) uppvisade en bättre oxidationsstabilitet än T1 (3,76 ± 0,07 meq/kg). Peroxidvärdena för alla CaO:FHCSO-blandningar registrerades dock vara inom de normala gränserna (5 meq/kg).

Värde av fria fettsyror

Fria fettsyror uppstår i fetter som ett resultat av enzymatisk hydrolys av lipaser, metalljoner som agerar som fria radikaler eller vid en temperaturhöjning. Värden av fria fettsyror uttryckta i procent oljesyra för experimentella behandlingar visas i figur 1h. Fria fettsyror genomgår lätt oxidation, vilket innebär att en förhöjd halt av fria fettsyror leder till att produktens färg och smak försämras. De fria fettsyrorna i alla CaO:FHCSO-blandningar minskade efter interesterifieringsreaktionen. Minskningen av fria fettsyror kan bero på den alkaliska karaktären hos det natriummetylat som används som katalysator. Natriummetylat anses vara en stark alkali och nästan 70 % av katalysatorn används för neutralisering av fria fettsyror, medan endast 30 % initierar och upprätthåller omarrangemangsreaktionen. Fria fettsyror i palmolja och palmoljeblandningar visade sig vara ganska låga efter kemisk interesterifiering, vilket kan bero på den alkaliska natriummetylatkatalysatorns reaktion med fria syror. Bildningen av fria fettsyror i CaO:FHCSO-blandningar visade sig öka med ökad lagringstid. T1 uppvisade en högre ökningstrend för produktionen av fria fettsyror jämfört med T2 och T3, vilket kan förklaras utifrån innehållet av omättade TAG. Många författare har dock visat att kemisk interesterifiering kan påverka den oxidativa stabiliteten hos fetter och oljor negativt under lagring. Icke-förestrade och förestrade oljor (raps, linfrö, sojabönor och solrosor) som lagrats vid 55 °C uppvisade liten skillnad i lipidoxidation, medan proverna befanns vara mer stabila vid 28 °C . Den oxidativa lagringsstabiliteten påverkas starkt av lipidtypen och de lipider som används vid framställningen. Närvaron av icke-TAG-fraktioner i interesterifieringsprodukterna minskar också deras motståndskraft mot oxidation, vilket verkar stämma i den aktuella studien, eftersom alla experimentella blandningar innehöll färre totala TAGs i slutet av lagringsperioden, medan utgångsblandningen uppvisade den högsta TAG-fraktionen. Den optimala kombinationen av hydrering och slumpmässig interesterifiering kan förbättra råoljornas oxidationsstabilitet för att öka användningen i livsmedel. Dessutom kan den oxidativa stabiliteten hos interesterifierade fetter, som minskar under lagring, förbättras avsevärt med hjälp av antioxidanter . De bioaktiva komponenterna, t.ex. vitamin E och karotenoider, har stor betydelse för att förbättra den oxidativa stabiliteten i livsmedel och biologiska system. Förändringarna i resultaten kan dock bero på att man använder syntetiska molekyler som skiljer sig något från de naturliga molekylerna. Tillägg av antioxidanter i funktionell kost kan skydda människokroppen från negativa händelser och dysfunktion av metaboliskt syndrom på grund av de positiva effekterna av dessa fytokemikalier.

Sensorisk utvärdering av CaO:FHCSO-blandningar

Figur 2 visar de organoleptiska värderingarna av CaO:FHCSO-blandningar under olika förvaringsintervall. Ursprungliga CaO:FHCSO-blandningar före interesterifiering fick de mest önskade värdena för smak, utseende och allmän acceptans. Vid förestering behöll CaO:FHCSO-blandningarna sin sensoriska godtagbarhet och mycket små variationer i sensoriska värden noterades jämfört med de ursprungliga värdena. Resultaten av den sensoriska analysen visade att en fettfri shortening som framställts genom kemisk interesterifiering av vegetabiliska oljeblandningar är godtagbar. Raffinerad olivolja och palmoljeblandningar i olika proportioner som genomgått interesterifiering gav plastfetter som med avseende på sensoriska egenskaper liknar mjukt margarin av förpackningstyp. Alla sensoriska egenskaper observerades minska avsevärt när lagringslängden ökade från dag 30 till 60 dagar. T2 och T3 fick dock bättre sensorisk acceptans jämfört med T1 under hela lagringsperioden. På samma sätt minskade smakintensiteten efter kemisk interesterifiering av blandningar av 100 % smörfett och 80 %-20 % smörfett-kanolaolja. Tendensen att T2 och T3 är önskvärda för den sensoriska panelen kan tillskrivas sammansättningen och arten av de fettsyror som finns i dessa CaO:FHCSO-blandningar. De minst önskade sensoriska värdena för T1 kan bero på den högre mängden omättade ämnen i CaO:FHCSO-blandningen. Dessutom observerades att oxidation av CaO:FHCSO-blandningar under lagring korrelerade negativt med de funktionella fettämnenas godtagbarhet. De lägsta sensoriska värdena för T1 kan också kopplas till förekomsten av aldehyd- och ketonföreningar som påverkade den fiskliknande smaken i CaO:FHCSO-blandningen i slutet av försöket (efter 60 dagar). Randomiseringen visade sig inte ha någon negativ effekt på den sensoriska acceptansen. Det är också välkänt att närvaron av U2S-polymerfraktioner med smältpunkt mellan 25 °C och 45 °C i utvecklade funktionella fetter är ansvarig för de sensoriska egenskaperna hos produkter vid rumstemperatur. Viktigast var blandningen 50 % CaO:50 % FHCSO (T2) som hade den önskvärda TAG-profilen, de fysikalisk-kemiska och sensoriska egenskaperna från T1 och T3.