Ассортимент пищевых жиров и требования, предъявляемые к ним
Пищевые животные жиры представляют собой продукты твердой, мазеобразной и жидкой консистенции. В зависимости от метода получения, качества и вида сырья пищевые жиры вырабатывают следующего ассортимента: говяжий, бараний, свиной, костный (высшего и I сортов). Кроме того, без подразделения на сорта выпускают сборный жир, а из говяжьего жира вырабатывают олео-маргарин и олео-стеарин.
Кислотное число жира высшего сорта не должно превышать 1,2; 1—2,2; сборного — не более 3,5.
Влажность жира высшего сорта допускается не более 0,2%, за исключением свиного, влажность которого не должна превышать 0,25%; в жирах I сорта влаги не должно быть более 0,3%.
Сборный жир является смешанным жиром и получается при варке в открытых котлах колбас, субпродуктов, копченостей и т. п. Этот жир используют в общественном питании и для промышленной переработки.
Состав жиров
Жиры представляют собой смесь различных триглицеридов. В основном жиры состоят из разнокислотных глицеридов, однокислотных глицеридов содержится немного-
Кроме того, имеются сопутствующие жирам вещества с иным химическим составом (фосфатиды, стерины, линохромы и витамины).
Из насыщенных жирных кислот в животных жирах содержатся главным образом пальмитиновая и стеариновая; в небольших количествах миристиновая, арахиновая (в говяжьем жире) и лауриновая (в бараньем жире). Из ненасыщенных жирных кислот в состав животных жиров входит олеиновая кислота. Животные жиры содержат также тетрадеценовую, гексадеценовую, линолевую и арахидоновую кислоты.
Химический состав жира неодинаков даже в пределах одного и того же вида животных. Состав жира зависит от пола, возраста, упитанности, корма и условий содержания животного, а также от места отложения жира в его организме.
Основные физико-химические свойства жиров
Температура плавления жиров зависит от природы жира, характерных особенностей животного и ряда других причин.
Чем больше в жире насыщенных глицеридов, тем жир более тугоплавок. У самцов более твердый жир, чем у самок. Сало, снятое с внутренних органов, содержит больше твердых глицеридов, чем подкожное. Жир одного и того же животного обладает различной температурой плавления. Чем ближе внутренние органы, с которых снят жир, лежат к желудочно-кишечному тракту, тем меньше в жире глицеридов ненасыщенных кислот. Животные южных стран имеют более твердый жир, чем животные стран с умеренным или холодным климатом. Твердость жира зависит и от корма животного: у животных, которых кормят жмыхом масличных семян, менее твердый жир, чем у животных, питающихся сеном. Жир упитанных животных более богат ненасыщенными глицеридами.
Температура плавления жиров зависит не только от наличия двойных связей в глицеридах, но и от их расположения. Однокислотные глицериды, входящие в состав жира, плавятся при более высокой температуре, чем соответствующие им кислоты. Смешанные глицериды плавятся при более низкой температуре.
Усвояемость жиров зависит от их эмульгирующей способности, скорости расщепления и наличия двойных связей.
Эмульгирующая способность жира, а следовательно, и усвояемость его зависят от температуры плавления. Чем ниже температура плавления жира, тем легче он эмульгируется с водой и тем выше его, усвояемость. Усвояемость жиров организмом человека составляет (в %):
- говяжий — 80—94
- говяжий олео-маргарин — 97—98
- бараний — 80—90
- свиной — 96—98
- сливочное масло — 97—98
Жиры, содержащие более 15% высоконепредельных кислот, не усваиваются.
Вязкость. В технологии выработки жиров большое значение имеет их вязкость, которая измеряется в градусах Энглера. Она влияет на теплопередачу, скорость отстаивания, скорость фильтрации и сепарирования.
Вязкость большей части жиров колеблется в относительно узких пределах. При повышении температуры вязкость уменьшается. Так, вязкость при 60° говяжьего и бараньего жира, а также говяжьего стеарина равна 3,6, а при 100° — 1,68.
Электропроводность. В чистом виде жиры плохо проводят электричество. Электропроводность увеличивается при прогоркании и при повышении в жире свободных жирных кислот.
Теплоемкость жиров увеличивается с повышением температуры и колеблется от 0,3 до 0,5 ккал/кг град.
Наиболее важными являются те химические изменения жира, от которых он портится. Различают следующие виды порчи жиров: гидролитическое расщепление и окисление (альдегидное и кетонное прогоркание; осаливание).
Гидролитическое расщепление жиров. Оно вызывается действием воды и протекает по следующей схеме:
C3H5 (OCOR)3 + 3H2O ↔ С3Н5(ОН)3 + 3RCOOH.
Реакция протекает с образованием промежуточных продуктов (диглицеридов и моноглицеридов), которые в дальнейшем сами гидролизуются. Свободный глицерин, растворимый в воде, появляется на последней стадии гидролиза.
Реакция гидролиза обратима. Состояние равновесия зависит от количественного соотношения реагирующих веществ, в частности, от количества воды.
Гидролиз жира без наличия побуждающих факторов протекает очень медленно. Скорость реакции увеличивают следующие факторы.
Ферменты. В животных клетках имеются жирорасщепляющие ферменты — липазы, часть которых при выработке жиров переходит в жир. Если жир содержит хотя бы небольшое количество воды, то при наличии липаз гидролиз его протекает с большой скоростью.
Жир, вытопленный из жировой ткани и очищенный, расщепляется незначительно.
Оптимальная температура деятельности липаз 35—40°. Повышение температуры свыше 50° и снижение ниже 15° ослабляет активность фермента, однако деятельность липаз не прекращается даже при низкой температуре (—17°).
Температура. При повышении температуры (особенно свыше 100°) скорость расщепления жиров значительно возрастает.
Скорость гидролиза зависит также от его продолжительности. Если жир находится при высокой температуре незначительное время, то повышение кислотного числа практически не наблюдается.
Действие оснований. Присутствие оснований в реакционной среде даже в небольшом количестве значительно ускоряет гидролиз жиров. При взаимодействии жира с окислами металлов образуются соответствующие соли жирных кислот (мыла), которые способствуют эмульгированию жира, что увеличивает поверхность раздела фаз в этой гетерогенной системе.
Глубина расщепления жиров определяется кислотным числом (количество мг КОН, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот в 1 г жира). Кислотное число характеризует, таким образом, содержание свободных жирных кислот в жире.
Абсолютно нейтральных жиров в природе нет. Жиры (растительные и животные) содержат свободные жирные кислоты даже тогда, когда находятся в клетках живого организма.
Органолептически очень трудно отличить нейтральный жир от жира, содержащего свободные жирные кислоты. Цвет, вкус и запах таких жиров почти одинаковы. Несколько темнее по цвету и грубее на вкус лишь те жиры, которые содержат много свободных жирных кислот (более 10%), но не содержат низкомолекулярных летучих жирных кислот (масляную, капроновую, каприловую, каприновую), обладающих специфическим неприятным вкусом и запахом. Но с повышением кислотного чиста понижается температура дымообразования, при которой появляется чад при жарении.
Окисление жиров. При окислении жиров появляется резкий неприятный вкус и запах, повышается температура плавления. Процессы окисления и расщепления жиров идут независимо друг от друга, но так как ряд факторов, вызывающих активизацию этих процессов, является идентичным, то часто при окислении жира увеличивается и кислотность его.
Прогоркание жира является сложным окислительным процессом, в результате которого в жире появляются различные продукты: перекиси, низкомолекулярные жирные кислоты, оксикислоты, альдегиды, кетоны, ангидриды, лактоны, спирты, ацетали и продукты глубокого распада — окись и двуокись углерода и вода. Большинство образующихся веществ обладает резким, неприятным запахом и вкусом.
Эти вещества получаются при действии кислорода воздуха на жиры. Атмосферный кислород обладает слабым окислительным действием. Способность жиров к окислению возрастает с повышением температуры, под влиянием облучения и т. п.
Окисление жиров протекает по типу цепных реакций.
В начальной стадии прогоркания наряду с перекисями образуются и другие кислородсодержащие соединения, как, например, оксисоединения и соединения, дающие в присутствии минеральных кислот реакцию на эпигидриновый альдегид, которые вскоре исчезают.
В дальнейшем, в зависимости от условий, окисление протекает различными путями. Перекиси, образующиеся из насыщенных соединений, превращаются в вещества, отличные от тех, которые образуются при превращении перекисей из ненасыщенных соединений. Полностью процесс прогаркания еще не изучен.
Прогоркание может быть альдегидным и кетонным.
Часть альдегидов, образующихся в жире, может быть отогнана с водяным паром, другая часть альдегидов не улетучивается и после отгонки летучих может быть обнаружена в жире. Альдегиды в жире не накапливаются в большом количестве, так как они окисляются. Обычно в топленых животных жирах преобладает процесс альдегидного прогоркания.
Кетонное прогоркание жиров происходит под влиянием микроорганизмов и чисто химическим путем.
Кетонное прогоркание, вызываемое микроорганизмами, является ферментативным процессом. Необходимые для этого ферменты выделяют микроорганизмы, которые развиваются в жире, если он содержит воду и питательные вещества. Поэтому этот бактериальный процесс наблюдается преимущественно в сливочном масле, маргарине.
Кетонное прогоркание может быть вызвано чисто химическим путем. Получаемые при этом кетоны образуются как из высокомолекулярных насыщенных жирных кислот, так и из ненасыщенных. Под влиянием лучистой энергии, а также при повышении температуры ускоряется образование кетонов.
Степень прогоркания жиров определяется перекислим числом (число граммов йода, выделившегося в кислой среде из йодистого калия при действии на него пероксидов, содержащихся в 100 г жира).
Свиные жиры с перекисным числом до 0,03 по органолептике считаются свежими; в жирах, перекисное число которых от 0,03 до 0,05, прогоркания не обнаруживается, но такие жиры дальнейшему хранению не подлежат. Жиры с перекисным числом от 0,06 до 0,1 еще пригодны для питания. Жиры, перекисное число которых выше 0,1, в пищу непригодны.
Для производства важное значение имеет стабильность жиров, т. е. определение времени, в течение которого жир при воздействии на него атмосферного кислорода не прогоркает.
Прогоркание жиров ускоряется и усиливается под действием света, при повышении температуры и наличии катализаторов. Интенсивность прогоркания зависит и от химического состава жира: чем больше в нем содержится непредельных глицеридов, тем быстрее он прогоркает.
Прогорклые жиры непригодны в пищу не только потому, что имеют неприятный вкус и запах, но и потому, что содержат ядовитые и вредные для здоровья продукты.
В прогорклых жирах органические перекиси разрушают витамины А и Е и каротиноиды. Разрушаются и жизненно необходимые ненасыщенные жирные кислоты — линолевая и арахидоновая. Прогорклые жиры вызывают расстройство пищеварения, изжогу, раздражают слизистую оболочку пищеварительного тракта.
В настоящее время приобретают большое значение антиокислители, которые, будучи добавлены к жирам, препятствуют их прогорканию. Кроме того, антиокислители сохраняют питательную ценность жиров, так как способствуют сохранению в жире каротиноидов, жирорастворимых витаминов и особенно жирных кислот. Необходимо учесть, что снижение питательной ценности жира начинается задолго до того, как прогоркание может быть обнаружено органолептически.
Из антиокислителей, которые в настоящее время представляют интерес, необходимо отметить гум-гваякол, нордигидрсгвайаретовую кислоту, токоферолы, бутилоксианизол, бутилокситолуол, пропиловый эфир галловой кислоты, аскорбиновую кислоту, лецитин, лимонную кислоту.
Аскорбиновая кислота, лецитин и лимонная кислота, как самостоятельные вещества, обладают слабыми антиокислительными свойствами, но в сочетании с другими антиокислителями действуют хорошо.
Все антиокислители жиров разделяют на две группы: собственно антиокислители и синергисты. Собственно антиокислителями являются вещества фенольного характера, обладающие отчетливо выраженными антиокислительными свойствами. Синергистами же являются преимущественно ди- и полиосновные кислоты, которые значительно усиливают действие антиокислителей, но сами обладают незначительной антиокислительной способностью.
Наличием природных антиокислителей в жирах объясняется тот факт, что некоторые жиры, содержащие больше насыщенных глицеридов, прогоркают быстрее, чем другие жиры, которые содержат больше ненасыщенных глицеридов. Так, бараний жир прогоркает значительно быстрее, чем говяжий.
К природным антиокислителям относятся лецитин, красящие вещества и отчасти стерины и витамины.
Содержание лецитина в говяжьем жире 0,035%, в свином 0,03%, в бараньем 0,012%.
Окраска природных жиров обусловливается присутствием в них жирорастворимых пигментов, к которым можно отнести каротин и ксантофилл.
Каротин (красный пигмент) является ненасыщенным углеводородом С40Н56; ксантофилл (желтый) является спиртовым производным каротина С40Н54(ОН)2. В говяжьем жире содержится только β-каротин и немного α-каротина; ксантофилл не обнаружен.
Каротин, как ненасыщенный углеводород, является нестойким соединением и окисляется на воздухе. Устойчивость пигмента каротина в жирах зависит от действия на него кислорода, температуры, света, а также от природы самого жира. В говяжьем жире содержится каротина 2 мг на 1 кг.
В организме каротин расщепляется с образованием витамина А.
Витамин А содержится только в говяжьем жире — 13,75 мг на 1 кг. В свином жире обнаружены только следы витамина А, а витамина Е содержится 2,2 мг на 1 кг.
У старых животных больше красящих веществ в жире, чем у молодых. Красящих веществ становится больше при голодании животных.
Стерины входят в неомыляемую часть жиров и подразделяются на зоостерины (в животных жирах) и фитостерины (в растительных жирах и маслах). Из зоостеринов наиболее распространен одноатомный спирт холестерин — С27Н46О. В 100 г говяжьего жира содержится 75 мг холестерина, свиного 74,5—126 мг, бараньего 29 мг.
Осаливание жиров — порча, которая характеризуется повышением температуры плавления. При осаливании у жиров появляется специфический сальный привкус и исчезает естественная окраска.
Характерным для этого процесса является образование оксисоединений, в частности, оксикислот.
Осаливание жиров происходит при действии света, особенно желтой части спектра, и ускоряется в присутствии небольшого количества некоторых металлов и их солей — свинца, кобальта, марганца, железа и в особенности меда. Олово, алюминий и большинство других металлов не ускоряют этот процесс. Имеет значение реакция среды. Соли железа, например, в нейтральной и щелочной среде не оказывают влияния на процесс осаливанвя жиров.
Степень осаливания жиров измеряется температурой плавления и ацетильным числом.