Образование транс-кислот в твёрдых гидрированных саломасах получаемых из хлопковых масел

Formation of trans-acids in solid hydrogenated fats obtained from cotton oils
Цитировать:
Образование транс-кислот в твёрдых гидрированных саломасах получаемых из хлопковых масел // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Раджабова Ю.М. [и др.]. 2021. 2(83). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11262 (дата обращения: 05.02.2023).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены вопросы образования элаидиновой кислоты при получении гидрированных саломасов с различной температурой плавления (44 и 59°С). Установлено, что чем больше глубина гидрирования хлопкового масла с целью получения высокотвёрдых саломасов существенно уменьшается содержание образующихся транс-кислот, сомнительных для употребления в составе пищевых жиров, например маргаринов.

ABSTRACT

In this article discussesed the formation of elaidic acid during the preparation of hydrogenated fats with different melting points (44 and 59°C). It has been established that the greater the depth of hydrogenation of cottonseed oil in order to obtain highly hard hydrogenated fats, the content of the formed trans-acids, which are doubtful for consumption in the composition of edible fats, for example, margarines, significantly decreases.

 

Ключевые слова: гидрогенизация, хлопковое масло, транс-кислота, хроматография, ИК-спектроскопия, жирно-кислотный состав.

Keywords: hydrogenation, cottonseed oil, trans-acid, chromatography, IR spectroscopy, fatty acid content.

 

Для производства кондитерских, хлебопекарных, фритюрных жиров и маргаринов различного назначения (столовый, бутербродный и т.п.) в основном используют гидрирование саломасы с необходимыми физико-химическими показателями [1, 2]. Гидрирование саломасы в процессе насыщения непредельных жирных кислот (линоленовой, линолевой, олеиновой и др.) образуют значительных количествах транс-кислоты, которые в отличии от нормальных цис-кислот имеют высокие температуры плавления и твёрдости, а также содержание трудно осваиваемых триацилглицеридов. Поэтому, в настоящее время ведутся широкомасштабные научно-исследовательские работы по снижению содержания твёрдых транс-кислот в гидрированных саломасах, используемых для пищевого назначения [3, 4].

Учитывая это, нами были проведены исследования по определению количества образующихся транс-кислот в различных по степени насыщения саломасах, что позволяет направленно регулировать технологические параметры процесса гидрогенизации.

Известно, что транс-кислоты образуются при нехватке водорода на активных центрах гидрирующих растительные масла и жиры катализаторах, при каталитической токсикации активных центров катализаторов насыщающих ненасыщенные жирные кислоты, при высокой температуре процесса гидрогенизации масел и жиров, когда вязкость среды и растворимость водорода сильно увеличивается, при неселективном высокоактивным гидрировании жирных кислот на поверхности применяемых катализаторов и др. [5].

В нашем случае, мы изучили гидрирующую активность никельевого катализатора марки Nysosel-820, который считается высокоселективным и достаточно активным изомеризующим контактом.

Опыты проводили в лабораторной установке для гидрирования растительных масел и жиров на порошкообразных никельевых катализаторах при температуре 220-240°С пи перемешивание фаз 100 об/мин [6]. Количество подаваемого водорода ровнялось 1,2 л/мин.

Температура плавления - это теипература, при которой данное вещество переходит в жидкие состояние из твердого. Так как жиры представляют сложную систему, образуемую глицеридами различных жирных кислот, то они не обладают резко выраженной температурой плавления, а плавятся в некотором интервале температур. Поэтому температура плавления жиров представляет собой условную величину, характеризующую начало перехода их из твердого состояния в жидкое [7].

Твердость (пенетрация) - Для определения твердости жиров (в г/см) широко используется твердомер Каминского, измеряющий нагрузку, необходимую для разрезания проволокой определенного сечения образца жира, закристаллизованного в стандартных условиях. Метод определения твердости по Каминскому описан в [8].

Жирно-кислотный состав определяли на хроматографе Agilent Technologies 6890 N с пламенно-ионизационным детектором, используя капиллярную колонку длиной 30 м с внутренним диаметром 0.32 мм с нанесенной фазой НР-5 при температуре от 150 до 270°С. Газ-носитель – гелий [9].

Результаты анализов по жирно-кислотному составу осуществляли на основе хроматограммы, представленных на рис. 1.

 

Рис. 1. Хроматограмма гидрированного саломаса, полученного на основе гидрогенизации хлопкового масла на никельевом катализаторе марки Nysosel-820

 

Из рис. 1 видно, что в саломасах, полученных из хлопкового масла в основном, содержатся следующие жирные кислоты: линолевая, олеиновая, пальмитоолеиновая, пальмитиновая и стеариновая. Из них две последние являются насыщенными жирными кислотами и практически не изменяются в процессе гидрогенизации хлопкового масла. На основе хроматограммы представленный на рис. 1, нами рассчитаны содержания вышеназванных жирных кислот, результаты которых представлены в табл. 1.

Из табл. 1 видно, что действительно содержания вышеназванных кислот хлопкового масла практически увеличиваются после их гидрогенизации за счет предыдущих ненасыщенных жирных кислот. Как и следовало ожидать, при гидрогенизации хлопкового масло на вышеназванном катализаторе образуется транс-кислота в олеиновой кислоте в количестве 28,9% от массы жирных кислот саломаса. Это значительное содержание дающее основание на сомнение его пригодности для пищевых целей.

Таблица 1.

Компьютерный результат расчета жирно-кислотного состава хлопкового саломаса, полученного на катализаторе марки Nysosel-820

 

Поэтому, мы решили повторить вышеназванные анализы для двух образцов саломасов с различной степенью ненасыщенности, т.е. температуры плавления. Полученные результаты анализов хлопковых саломасов с температурой плавления 44°С (контроль) и 59°С представлены в табл. 2.

Таблица 2.

Жирно-кислотные составы саломасов с различной степенью ненасыщенности и температурой плавления

Наименование жирных кислот

Условное обозначение ЖК

Саломас Тпл=44°С (контроль)

Саломас Тпл=59°С

Миристиновая

C14:0

1,29

1,26

Пальмитиновая

C16:0

28,53

28,39

Маргариновая

C17:0

0,18

0,28

Стеариновая

C18:0

32,70

68,43

Арахиновая

C20:0

0,26

0,28

Бегеновая

C22:0

0,10

0,12

∑насыщенных

 

63,06

98,76

Линолевая

C18:2

0,60

0,18

Цис-олеиновая

C18:1(9)

7,43

0,85

Транс-олеиновая

C18:1(9t)

15,26

0,21

Другие транс-изомеры

C18:1(t)

13,65

-

∑ненасыщенных

 

36,94

1,24

∑транс-кислот

 

28,91

0,21

 

Из табл. 2 видно, что при получении хлопкового саломаса с температурой плавления 59°С по количественному вкладу, жирные кислоты располагаются в следующем порядке убывания: стеариновая (С18:0) > пальмитиновая (С16:0) > миристиновая (С14:0) > маргариновая (С17:0) ≥ арахиновая (С20:0) бегеновая (С22:0) кислоты. При этом, ненасыщенные жирные кислоты располагаются в следующем порядке: цис-олеиновая (С18:1(9)) > транс-олеиновая (С18:1(9t)) > линолевая (С18:2) кислоты. Кроме того, количество транс-изомеризированных жирных кислот в хлопковом саломасе с температурой плавления 59°С меньше, чем саломас с температурой плавления 44°С.

Далее, нами методом ИК спектроскопии были исследованы структурные особенности основных жирных кислот хлопковых саломасов в виде их метиловых эфиров. Спектры данных анализов представлены на рис. 2-6.

Сравнение ИК-спектров четырёх основных жирных кислот, содержащихся в хлопковом саломасе с температурой плавления 44°С показало, что данные кислоты имеют различную степень связанности между молекулами.

Используя ИК-спектр представленный на рис. 2-6 и следующую формулу нами рассчитано содержание транс-кислот в хлопковом саломасе с температурой плавления 44°С:

где:

Х – количество транс-кислот, %;

К – коэффициент поглощения смеси метилового эфира жирных кислот ХС с температурой плавления 44°С при 970 см-1;

Кs – средний коэффициент поглощения метиловых эфиров олеиновой и стеариновой кислот при 970 см-1;

Ке – коэффициент поглощения смеси метилового эфира транс-олеиновой (элаидиновой) кислоты при 970 см-1.

 

Рисунок 2. ИК-спектр метиловых эфиров жирных кислот хлопкового саломаса с температурой плавления 44°С

 

Рисунок 3. Фрагмент ИК-спектра МЭ
олеиновой (С18:1) кислоты ХС

Рисунок 4. Фрагмент ИК-спектра МЭ
стеариновой (С18:0)­ кислоты ХС

Рисунок  5. Фрагмент ИК-спектра МЭ транс-олеиновой (С18:1(9t)) кислоты ХС

Рисунок 6. Фрагмент ИК-спектра
МЭ ЖК ХС с Тпл=44°С

 

Расчеты показали, что в хлопковом саломасе с температурой плавления 44°С содержится транс-кислот (элаидиновой) в количестве 28,91% от массы хлопкового саломаса.

Таким образом, проведенные исследования позволяют установить содержание транс-кислот (элаидиновой) в составе гидрированных жиров, особенно пищевого назначения и разработать методы их снижение или устранение из их составов. Например, повышая глубину гидрирования хлопкового масла выше температуры плавления получаемого саломаса 59°С содержание транс-кислот в твёрдых жирах можно довести до 0,21% от массы общих жирных кислот, что очень важно для получения саломасов пищевого назначения.

 

Список литературы:

  1. Рабинович, Л.М. Гидрогенизация и переэтерификация жиров. - Санкт-Петербург: Профессия, 2013. – 238 с
  2. Ходжаев С.Ф. Абдурахимов С.А., Акрамова Р.Р., Хамидова М.О. Исследование показателей качества жировой основы маргарина при замене традиционного хлопкового масла сафлоровым // Universum: химия и биология. – 2018. – №. 10 (52).
  3. Ходжаев С.Ф. Абдурахимов С.А., Акрамова Р.Р., Хамидова М.О. Исследование изменения калорийности маргарина при различных его жирностях // Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности. – 2020. – С. 128-130.
  4. Ачилова С.С. Рузибаев А.Т., Абдурахимов С.А., Ходжаев С.Ф. Рафинация пищевых саломасов полученных из темного и светлого растительных масел водным раствором силиката натрия // Universum: технические науки. – 2020. – №. 3-2 (72).
  5. Сокольский Д.В., Жубанова К.А. Гидрирование растительных масел. – Алма-Ата: Наука, 1972. – 180 с.
  6. Товбин И.М., Меламуд Н.Л., Сергеев А.Г. Гидрогенизация жиров. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 296 с.
  7. Вопросы технического регулирования в области производства ЗМЖ / И.В. Павлова, Н.В. Долганова, Е.В. Кравченко, Е.В. Доценко [и др.] // Молочная промышленность. – 2013. – № 8. – С. 10–11.
  8. ГОСТ 976-81. Маргарин, жиры кулинарии, кондитерской и хлебопекарной промышленности.
  9. ГОСТ 30418-96 Масло растительные. Метод определения жирнокислотного состава.
Информация об авторах

исследователь, Ташкентский химико-технологический институт, Узбекистан, г. Ташкент

Researcher, Tashkent Chemical-Technological Institute, Uzbekistan, Tashkent

д-р техн. наук, профессор, Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of Technical Sciences, Professor, Tashkent Chemical-Technological Institute, Republic of Uzbekistan, Tashkent

докторант, Ташкентский химико-технологический институт 100011, Узбекистан, Ташкент, улица Навоий, дом №32

PhD student, Tashkent Chemical-Technological Institute 100011, Uzbekistan, Tashkent, Navoiy str., 32

доцент, PhD, Ташкенсткий химико технологический институт, Узбекистан, г Ташкент

 

Assistant professor Phd, Tashkent Chemical Technological Institute, Uzbekistan, Tashkent

 

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top