5.2 Теоретичні відомості

Як уже зазначалось вище жири відносяться до найважливіших складових харчування людини. За рахунок енергетичної цінності жирів, що входять до складу харчового раціону, організм людини покриває до 30% енергії, яка витрачається. Харчова цінність жирів визначається їх складом, засвоюваністю та наявністю в них так званої нежирової фракції – жиророзчинних вітамінів, фосфатидів, стеринів.

Перш ніж освоювати методи аналізу харчових продуктів на вміст жирів варто дізнатися, які жири використовуються в харчовій промисловості та їхні основні характеристики.

Класифікація та характеристика харчових жирів

Жири класифікують за походженням та консистенцією за 18°С. 

За походженням: рослинні; тваринні; комбіновані.

За консистенцією:

– тваринні жири поділяють на рідкі – жири морських тварин та риб; тверді – вершкове масло, баранячий, яловичий, свинячий жири та жир сільськогосподарської птиці; 

– рослинні жири поділяють на рідкі – соняшникова, оливкова, лляна, кукурудзяна олії; тверді – какао-масло, кокосова олія, пальмоядрова та пальмова олії (отримують з ядер плодів африканської та американської олійних пальм, відповідно, пресуванням та екстракцією);

– комбіновані жири поділяють на тверді – маргарин, кулінарні та кондитерські жири, рослинне сало; рідкі – хлібопекарний жир.

В залежності від призначення і використання перевагу надають або рідким, або твердим жирам. Тверді за кімнатної температурі жири є більш цінної сировиною у харчових виробництвах.

Тваринні жири поділяють на дві групи: жири наземних тварин та жири морських тварин і риб.

До складу жирів наземних тварин входять тригліцериди насичених жирних кислот (40...60% від загального вмісту жирних кислот), ненасичених кислот, а також (найчастіше) поліненасичена олеїнова кислота.

Жирнокислотний склад жирів морських тварин і риб є іншім – у ньому цілком переважають поліненасичені жирні кислоти (до 70...80%), які є важливими біологічно-активними речовинами.

Способи модифікації жирів

За допомогою певних модифікацій жирам можна надати властивостей, відмінних від їх природних властивостей – наприклад, змінити консистенцію, температуру плавлення.

Модифікувати жири можна шляхом фракційної кристалізації за різних температур; гідрогенізацією; переетерифікацією. Два останні способи відбуваються зі зміненням групового складу гліцеридів.

Так шляхом фракційної кристалізації за різних температур з яловичого або баранячого жирів отримують оле-ойль (олеопродукт), який використовується безпосередньо у їжу та у виготовленні маргарину.

Суть процесу фракційної кристалізації за різних температур полягає у тому, що відбувається поступове охолодження окремих фракцій витопленого жиру. По досягненні температури 30...32ºС тугоплавкі фракції жирів відокремлюють пресуванням від легкоплавких фракцій. До складу оле-ойля входять біля 45% ненасичених і приблизно 55% насичених жирних кислот. Він є легкозасвоюваним продуктом для організму людини.

Температура плавлення є важливим показником властивостей жирів: чим вона нижча, тим жир легше засвоюється людським організмом і володіє більш високими смаковими властивостями, оскільки не залишає салистого присмаку після вживання. Але дуже низька температура плавлення також не є зручною – вироби, виготовлені на такому жирі, гірше зберігаються і втрачають свій товарний вигляд за підвищення температури навколишнього середовища.

Тверді жири (тваринні) і рідкі жири є тригліцеридами, у складі перших переважають насичені жирні кислоти, у складі других – ненасичені, та перетворюючи ненасичені кислоти в насичені (гідрогенізація), можливо змінити консистенцію, температуру плавлення та інші властивості жирів.

Отриманий у такий спосіб твердий жир називають саломасом (він є основною сировиною для виробництва маргарину, комбінованих жирів, спеціальних жирів), а сам процес перетворення жиру з рідкого у твердий – гідрогенізацією. 

Процес переетерифікації – це технологія одержання естерів (тригліцерідів) переміщенням залишків жирних кислот від молекул рідкого жиру до молекул твердого жиру, або переміщення таких залишків всередині молекули тригліцериду. Від такого переміщення утворюються змішані тригліцериди мазкої або твердої консистенцій. Переетиріфіковані жири виготовляють з сумішей саломасу та олії або суміші саломасу, олії та тваринних жирів. Залежно від рецептури, температура плавлення переетрифікованих жирів коливається у межах 17-35 ºС.

Тваринні топлені жири

До групи "жирів тваринних топлених" належать жири наземних тварин. Найбільш широко використовують яловичий, свинячий, баранячий жири.

Сировиною для виробництва тваринних топлених жирів є жирова тканина (жир-сирець) та кістки великої рогатої худоби, свиней, овець, сільськогосподарської птиці. Якість жиру-сирцю залежить від вгодованості та віку тварини. Вихід жиру-сирцю коливається у межах 0,4-7% живої маси тварини.

Жир-сирець поділяють на дві групи:

– І група – підшкірний, навколонирковий, навколосерцевий, обрізки свіжого сала тощо ( з цієї групи витоплюється більше жиру в/с);

– ІІ група – жир шлунку, кишковий, жирові обрізки тощо.

Витоплення здійснюється на спеціальному обладнанні мокрим і сухим способами. Мокрий спосіб – сировина постійно контактує з водою або парою, внаслідок чого утворюються жир топлений, бульйон, шквара. Під час сухого способу витоплювання сировина контактує з нагрітою поверхнею апарату, внаслідок чого утворюються жир і шквара. Для одержання жиру з кісток, сировину сортують, промивають, подрібнюють і витоплюють з неї жир під впливом пари, тиску, струму високої частоти і т.п.

Одержані тваринні топлені жири відокремлюють від шквари, бульйону, вільних жирних кислот та ін. домішок відстоюванням, фільтруванням, сепаруванням, нейтралізацією. Деколи для збереження харчової цінності жирів і підвищення стійкості до зберігання, їх обробляють антиокислювачами.

На якість готового жиру впливає температура його витоплювання. Так, жири вищого сорту отримують за температури 65...70ºС. Друга фаза витоплювання за температури 75...95ºС дає жир І сорту. Залишковий жир зі шквари витоплюють в автоклавах при температурі майже 120ºС та тиску 0,20-0,22 МПа. Так отримують жири низької якості: збірний або технічний.

За біологічною цінністю тваринні топлені жири поступаються оліям. Це зумовлено меншим вмістом: поліненасичених жирних кислот; вітаміну Е; вітаміну А; відсутністю фосфоліпідів (лецитин); меншою засвоюваністю (73...65%, проти 95...98%-ної засвоюваності олій).

Серед тваринних топлених жирів найвищу біологічну цінність має свинячий жир, оскільки він містить більше незамінної лінолевої кислоти, вітаміну Е, має найнижчу температуру топлення й засвоюється на 96%. Свинячий жир – єдиний з усіх тваринних жирів є наближеним до "ідеальної формули жирів", збалансованість жирнокислотного складу у якій складає 70%:30% ненасичених та насичених кислот, відповідно. Найгірше засвоюється яловичий (84%) та баранячий (73%) жири. Температура плавлення яловичого жиру – 40...51ºС, баранячого – 44...45ºС.

Маргарин

Маргарин (франц. – "перлина") – спеціально виготовлений харчовий жир, подібний до вершкового масла за смаком, кольором, ароматом, консистенцією, структурою. Маргарин є високодисперсною емульсію жиру у водній фазі. Вміст жиру у маргарині сягає 82%, вологи – не більше 17%, вуглеводів – 1%, білка – 0,3%, засвоюваність 94-97%.

Маргарин широко використовують у хлібопекарському та кондитерському виробництві, а також безпосередньо в їжу як замінник вершкового масла. В маргарині жирокислотний склад і природні біологічно-активні речовини моделюються: маргарин збалансовують за жирно-кислотним складом, збагачують біологічно-активними речовинами, вітамінами А, Е, К, -каротином, фосфоліпідами.

Основною складовою частиною маргарину є саломас, отриманий в результаті гідрогенізації олії або переетрифікації жирів. Крім саломасу до рецептури маргарину входять: рідкі рослинні олії (соняшникова, кукурудзяна, соєва); переетерифіковані жири; тваринні жири (яловичий, свинячий, вершкове масло); молочні продукти (у т.ч. сухі, кисломолочні); сіль, цукор, лимонна кислота; барвники (найчастіше – -каротин); емульгатори, ароматизатори.

В залежності від використання маргарини поділяють на такі групи: бутербродні брускові; бутербродні м’які поліпшеної якості; столові; для промислової переробки та громадського харчування.

Маргарини для промислової переробки у роздрібно-торгівельну мережу не надходять, до них належать:  маргарин для хлібопекарської промисловості; маргарин для кондитерської промисловості (кондитерський вершковий); маргарин кондитерський для пластинчастого тіста; маргарин безмолочний вищого та І-го сортів.

Серед фізико-хімічні показники якості маргаринів, які нормуються є масові частки жиру (60-82%), кухонної солі (0,2-0,7%), вологи та летких речовин (17-40%), кислотність (1,5-2,5), температуру топлення (27-35ºС). Обмежують кількість консервантів (бензойної кислоти – 0,1%; аскорбінової кислоти – 0,06%), важких металів  та контролюють мікробіологічні показники (коліформи БГКП, сальмонели, дріжджі, цвілеві гриби тощо).

Жири кондитерські, хлібопекарські, кулінарні

Жири цієї групи –  це безводна (без водно-молочної фази) суміш саломасу з рафінованими оліями, тваринними топленими, переетерифікованими жирами.

В залежності від призначення ці жири можуть містити такі добавки, як фосфатидний концентрат, барвники, ароматизатори, антиоксиданти, вітаміни. 

Жири даної групи отримують так само як і маргарин, але без ретельного емульгування –  тому, що продукція являє собою, в основному, жирові суміші.

Кулінарні жири, на відміну від маргарину, містять менше вологи (до 0,3%), більше жирів (99,7%), менше біологічно-активних речовин (вітамінів, ненасичених жирних кислот). Температура плавлення цих жирів перебуває у межах 26...36ºС, засвоюваність – 96,5%. Використовують їх для смаження продуктів основним способом і у фритюрі.

Кондитерські жири:

– жир твердий кондитерський – переетерифікований жир з високою температурою плавлення – до 45ºС; цей жир використовують для виготовлення жирової глазурі;

– жир кондитерський для вафельних і прохолоджувальних начинок – містить 20...40% кокосової або пальмової олії і саломасу малої твердості; має пластичну консистенцію;

– жир кондитерський для цукерок і харчових концентратів з температурою плавлення 35...37ºС; має тверду консистенцію.

Жир рідкий для хлібопекарської промисловості – виготовляють з суміші олії і саломасу (87 х 13%) або тільки з переетерифікованого рослинного жиру.

Фізико-хімічні показники кондитерських жирів, що нормуються: масові частки жиру (не менше 99,7%), вологи та летких речовин (не більше 0,3%), кислотне число (0,4-0,8%), температура топлення (26...36ºС). Нормується також вміст антиоксидантів (якщо вони додаються) та пестицидів.

Масова частка жиру в харчових продуктах

Рецептури виробів харчової промисловості містять різну кількість жирових продуктів. Тому визначення вмісту жиру входить до стандартів з оцінки якості продуктів. 

Контроль за вмістом жиру в хлібобулочних та кондитерських виробах здійснюється двома методами: внутрішньовиробничий контроль, який здійснюється або шляхом контрольних зважувань жиру, що вноситься в тісто, або за аналізом тіста на вміст жиру прискореними методами аналізу, і контроль готових виробів шляхом визначення в них вмісту жиру методами, передбаченими ГОСТ 5668-68 «Хлеб и хлебобулочные изделия. Методы определения массовой доли жира». Для визначення масової частки жиру стандарт передбачає три метода: екстракційний з попереднім гідролізом наважки; екстракційно-ваговий і рефрактометричний.

Екстракційний метод з попереднім гідролізом наважки є арбітражним методом, він ґрунтуються на екстракції жиру хлороформом з наступним визначенням кількості сухого залишку, одержаного після відгонки розчинника та висушування наважки екстракту. 

Прискорений екстракційно-ваговий метод ґрунтується на дії безводного карбонату натрію (Na2CO3) на зразок, що аналізується, екстрагуванні жиру в спеціальній ступці – екстракторі за інтенсивного розтирання в органічному розчиннику (хлороформі) і фільтрації розчину під нагнітанням повітря. Масову частку жиру визначають зважуванням після видалення розчинника із певного об’єму отриманого розчину.

Ці методи є досить трудомісткими, складними в техніці виконання, а арбітражний метод є ще і тривалим. Цих недоліків позбавлений метод, що передбачений стандартом прискорений рефрактометричний метод.

Прискорений рефрактометричний метод ґрунтується на екстракції жиру бромнафталіном-α та визначенні коефіцієнтів заломлення розчинника і розчину жиру в цьому розчиннику. Цей метод дозволяє значно знизити трудомісткість та тривалість аналізу, і є таким, що пройшов апробацію в промисловості.

Отримані під час аналізу готових виробів дані про фактичний вміст жиру в перерахунку на сухі речовини порівнюють з нормами вмісту жиру, що передбачені стандартами або технічними умовами. Якщо в стандарті не нормується вміст жиру, то отримані шляхом лабораторного аналізу дані про вміст жиру в готових виробах (в перерахунку на сухі речовини (СР)) порівнюють з даними, отриманими розрахунковим шляхом (очікуваний вміст), виходячи із офіційно затвердженої рецептури. Приклад такого розрахунку для батонів нарізних із пшеничного борошна І ґатунку на основі їх рецептур наведений в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1  – Рецептура батонів нарізних із пшеничного борошна І ґатунку

Так як до складу вершкового масла і маргарину входять приблизно 1,5% білку, мінеральних солей і вуглеводів, то вміст жиру Сж (у %) обчислюють за формулою: Сж = 100 – (СН2О + 1,5).

Для солоного вершкового масла і маргарину вміст жиру Сж (у %) обчислюють за формулою: Сж = 100 – (СН2О + СNaCl + 1,5).

Розрахункову (очікувану) кількість сировини за рецептурою (Х у % на СР) знаходять таким чином: Хжиру = 2,9∙100/94,6 = 3,0

Під час виконання роботи необхідно зробити розрахунок очікуваного вмісту жиру за наведеним зразком для аналізованого виду хлібобулочних виробів відповідно до його рецептури.

Екстрагування жирів із харчового продукту

Загальною властивістю ліпідів є їх нерозчинність у воді, але розчинність в органічних розчинниках – бензолі, бензені, петролейному етері, сірчаному етері, ацетоні, хлороформі, метиловому та етиловому спирті тощо. На цій властивості базуються майже всі методи кількісного визначення жиру. В якості розчинника найчастіше використовують етиловий (сірчаний) або петролейний етери. Під час екстрагування етером, крім жирів, одночасно з наважки продукту вилучається все, що розчиняється в етері. З жироподібних речовин вилучаються воски, стерини, вільні жирні кислоти та ін. Якщо ж етер є недостатньо чистим та містить домішки спирту, ацетону, вологи, то в нього можуть переходити речовини, що не відносяться до класу ліпідів – смоли, спирти, цукри, альдегіди, кетони. Якщо в наважці продукту містились ефірні масла, вони теж перейдуть у витяжку.

Речовини, що вилучаються за допомогою розчинника з наважки продукту, умовно називають сирим жиром. Оскільки склад сирого жиру в значній мірі залежить від чистоти розчинника, перед використанням розчинник очищують від води та спирту, а дослідний зразок обробляють холодною водою для вилучення цукрів та висушують.