СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ К ОКИСЛЕНИЮ
METHOD OF VEGETABLE OIL STABILISATION FOR OXIDATION

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к масложировой отрасли, и может быть использовано при стабилизации растительных масел против окисления.
Снижение скоростей окисления растительного масла является важной задачей пищевой промышленности. Жиры имеют очень большое значение в питании человека. Жиры являются не только отличными поставщиками энергии, но и служат источником ряда незаменимых для организма биологически активных веществ, таких как полиненасыщенные жирные кислоты, жирорастворимые витамины и др. Растительные масла являются основными источниками незаменимых полиненасыщенных жирных кислот, использование этих масел в пищу необходимо.
Проблеме окисления липидов посвящено значительное число работ, поскольку процессы окисления приводят к порче и сокращению сроков годности пищевых продуктов, снижению их питательной ценности и безопасности. Кроме того, перекиси липидов и некоторые продукты, образующиеся из них, взаимодействуя с протеинами, мембранами клетки и энзимами, воздействуют на жизненные функции организма человека, способствуя его старению и развитию многих заболеваний. Актуальным в настоящее время путем развития масложировой промышленности является исследование влияния различных веществ на процессы окисления растительных масел и разработка технологий стабилизации масел против окисления.
Известно множество способов стабилизации масел. Для этого применяют различные вещества, исключают контакт масла с кислородом и другие.
Известен способ стабилизации к окислению масел, содержащих токоферолы (SU 1346665 от 20.10.1987), в котором масло обрабатывают жидким азотом в течение 3-5 минут.
Наиболее близким аналогом является способ стабилизации жиров и масел к окислению, раскрытый в SU 1231072 от 15.05.1986. Способ подразумевает проведение стабилизации жиров и масел путем введения антиоксиданта, причем в качестве антиоксиданта используют моноглицерид лауриновой, стеариновой и олеиновой кислот или моноглицерид кислот подсолнечного масла в количестве 0,05-1,00%. Техническим результатом наиболее близкого аналога является повышение эффективности стабилизации.
Недостатком данного способа является сложность применения моноглицеридов, а так же низкая эффективность при высоких затратах.
Техническим результатом изобретения является повышение окислительной стабильности растительных масел за счет эффективного выведения первичных и вторичных продуктов окисления и металлов.
Для достижения указанного технического результата способ стабилизации растительных масел к окислению характеризуется тем, что на стадии отбеливания дополнительно к отбеливающему агенту вводят антиоксидант, при этом в качестве антиоксиданта используют экстракт, который получают путем смешивания препарата, полученного из гуминовых веществ низинного торфа со степенью разложения 30-35% с водным раствором аммиака концентрацией 1,2-1,5% при соотношении компонентов 1:3,5-4 и термообработкой полученной смеси при температуре t=130-150°С в течение 3-5 часов с последующей экстракцией целевого продукта водой при температуре t=80-90°С, при массовом соотношении полученная смесь и вода 1:3, с последующим отделением готового экстракта, причем готовый экстракт на стадии отбеливания вводят в количестве от 0,000001 до 2% к массе растительного масла.
Торф является источником гуминовых веществ (ГВ). ГВ являются продуктом стохастического синтеза, что обуславливает нестехиометричость их состава и нерегулярную гетерогенную структуру.
ГВ представляют собой высокомолекулярные, склонные к ассоциации полидисперсные, полифункциональные природные лиганды с интенсивной темно-бурой или красновато-бурой окраской. ГВ подразделяют на три составляющие: гумин - неизвлекаемый остаток, нерастворимый во всем диапазоне рН; гуминовые кислоты - фракция, растворимая при рН>2; фульвокислоты - фракция, растворимая во всем диапазоне рН.
Основными блоками в молекулах гуминовых и фульвокислот являются фрагменты растительных остатков. Их химический состав чрезвычайно разнообразен; основу составляют такие соединения как липиды, белки и углеводы, арены (флавоноиды, таннины, лигнин), различные пигменты, азотсодержащие соединения. Существование многообразия структурных фрагментов не означает, что все они непременно входят в состав каждой из единичных молекул ГК. Основными элементами ГК являются углерод, водород, кислород, азот, в небольших количествах присутствуют также сера и фосфор. Сохраняются довольно хорошо очерченные пределы содержания отдельных элементов в группах гуминовых и фульвокислот. С этих позиций элементный состав может использоваться как достаточно надежный диагностический признак, хотя и недостаточный для точной идентификации.
2
Любые ГВ содержат большой набор функциональных групп. Их молекулы содержат карбоксильные группы -СООН, фенольные -ОН, хинонные =С=O, аминогруппы -NH и др. Их количество, во-первых, велико, во-вторых, они распределены неравномерно по молекулам различного размера, и даже молекулы одного размера могут различаться по содержанию функциональных групп. Более того, молекулы ГВ различаются по количеству входящих в их состав остатков аминокислот (всего их 17-20), по количеству углеводных остатков и характеру их расположения.
Таким образом, можно заключить, что возможно представить лишь гипотетический фрагмент препарата на основе гуминовых веществ, дающий возможность составить некоторое мнение о строении молекулы. Для их идентификации оказались непригодными многие классические приемы, поэтому до сих пор опираться следует на способы выделения препаратов на основе гуминовых веществ.
5+
4+
2+
3+
2+
6+
3+
6+
4+
Гуминовые вещества - редокс-полимеры - характеризуются ярко выраженными восстановительными свойствами. В лабораторных исследованиях показано, что ГВ восстанавливают ионы металлов (V→V, Hg→Hg°, Fe→Fe, Cr→Cr и U→U). Область потенциала восстановления ГВ (по сравнению со стандартным водородным электродом) находится в интервале от 0,5 до 0,7В. Углеводы (например, пентозы, гексозы, аминосахара и др.), входящие в состав ГВ, обусловливают восстанавливающие свойства специфических соединений. При комплексообразовании металлов с ГВ происходит превращение карбоксильных групп в сложный эфир, последний и восстанавливает металлы при их поглощении. Кроме того, ГВ могут катализировать фотовосстановление трехвалентного железа в двухвалентное, что снижает его активность. Фульвокислоты являются активными антиоксидантами.
Все сказанное выше позволяет позиционировать препарат на основе гуминовых веществ торфа как препарат с выраженной антиоксидантной активностью, сравнимой с эффектом препаратов аскорбиновой кислоты и дигидрокверцетина. Кроме того, гуминовые вещества будут восстанавливать перекисные соединения, образующиеся в результате окисления жиров. Препарат, получаемый на основе гуминовых веществ низинного торфа, способ получения которого раскрыт в заявке, также имеет ярко выраженные свойства антиоксиданта. Для стабилизации масла применяют экстракт из него.
Твердый препарат, полученный из гуминовых веществ низинного торфа со степенью разложения 30-35% получают гранулированием низинного торфа со степенью разложения 30-35% и последующей термообработкой при температуре t=110-120°С в течение 2-3 часов.
Гранулирование применяется с целью придания частицам массы продукта единообразной формы и усреднения размеров частиц, что облегчит технологическое применение препарата и его транспортировку. Поэтому режимы гранулирования могут быть любыми, принятыми в технике, для данного типа сырья, однако, температура не должна превышать 100°С. Следует заметить, что влажность сырья соответствует влажности сырья из соответствующего месторождения и связующие вещества при гранулировании не применяются, поскольку гуминовые вещества в нем не нуждаются.
Экстракт на основе гуминовых веществ торфа получают путем смешения гранулированного низинного торфа со степенью разложения 30-35% с водным раствором аммиака концентрацией 1,2-1,5% при соотношении компонентов 1:3,5-4 и термообработкой полученной смеси при температуре t=130-150°С в течение 3-5 часов с последующей экстракцией целевого продукта водой при температуре t=80-90°С и соотношении полученной смеси и воды, равном 1:3. После экстракции водная фракция легко отделяется любым способом.
Контроль эффективности способа осуществляли посредством спектрофотометрических испытаний при проведении пробного процесса в лабораторных условиях. Эффективность антиоксиданта определяли изменением на спектрофотометре оптической плотности масла после обработки с учетом характерных первичным и вторичным продуктам окисления спектров поглощения.
Сущность изобретения поясняется следующими примерами.
Пример 1. Готовили экстракт на основе гуминовых веществ торфа (антиоксидант) путем смешения гранулированного низинного торфа со степенью разложения 30% с водным раствором аммиака концентрацией 1,2% при соотношении компонентов 1:3,5 и термообработкой полученной смеси при температуре t=130°С в течение 3 часов с последующей экстракцией целевого продукта водой при температуре t=80°С и соотношении полученной смеси и воды, равном 1:3.
В нейтрализованное кунжутное масло с оптической плотностью 0,8 при длине волны 232 нм и 1,12 при длине волны 276 нм, что соответствует первичным и вторичным продуктам окисления соответственно, и кислотным числом 0,34, перекисным числом 0,65 и анизидиновым числом 7,4 вводят на стадии отбеливания 0,000001% антиоксиданта, полученным из гуминовых веществ низинного торфа со степенью разложения 30%, при давлении 3 мм рт.ст., при температуре 200°С в течение 180 минут вместе с отбельными землями. Затем антиоксидант отделяют от масла фильтрованием вместе с адсорбентом.
Стабилизированное согласно способу масло имеет следующие показатели: оптическая плотность 0,62 при длине волны 232 нм и 0,23 при длине волны 276 нм и кислотным числом 0,3, перекисным числом 0,6 и анизидиновым числом 1,6.
Пример 2. Готовили экстракт на основе гуминовых веществ торфа (антиоксидант) путем смешения гранулированного низинного торфа со степенью разложения 35% с водным раствором аммиака концентрацией 1,5% при соотношении компонентов 1:4 и термообработкой полученной смеси при температуре t=150°С в течение 5 часов с последующей экстракцией целевого продукта водой при температуре t=90°С и соотношении полученной смеси и воды, равном 1:3. В нейтрализованное кунжутное масло с оптической плотностью 0,8 при длине волны 232 нм и 1,12 при длине волны 276 нм, что соответствует первичным и вторичным продуктам окисления соответственно, и кислотным числом 0,34, перекисным числом 0,65 и анизидиновым числом 7,4 вводят на стадии отбеливания 0,001% антиоксиданта, полученным из гуминовых веществ низинного торфа со степенью разложения 35%, при давлении 3 мм рт.ст., при температуре 200°С в течение 120 минут вместе с отбельными землями. Затем антиоксидант отделяют от масла фильтрованием вместе с адсорбентом.
Стабилизированное согласно способу масло имеет следующие показатели: оптическая плотность 0,6 при длине волны 232 нм и 0,09 при длине волны 276 нм и кислотным числом 0,34, перекисным числом 0,53 и анизидиновым числом 0,3.
Пример 3. Готовили экстракт на основе гуминовых веществ торфа (антиоксидант) путем смешения гранулированного низинного торфа со степенью разложения 30% с водным раствором аммиака концентрацией 1,3% при соотношении компонентов 1:4 и термообработкой полученной смеси при температуре t=130°С в течение 3 часов с последующей экстракцией целевого продукта водой при температуре t=90°С и соотношении полученной смеси и воды, равном 1:3. Нейтрализованное подсолнечное масло с оптической плотностью 0,85 при длине волны 232 нм и 1,21 при длине волны 276 нм, что соответствует первичным и вторичным продуктам окисления соответственно, и кислотным числом 0,53, перекисным числом 0,68 и анизидиновым числом 7,9 вводят на стадии отбеливания 2% антиоксиданта, полученным из гуминовых веществ низинного торфа со степенью разложения 30%, при давлении 3 мм рт.ст., при температуре 100°С в течение 180 минут вместе с отбельными землями. Затем антиоксидант отделяют от масла фильтрованием вместе с адсорбентом.
Стабилизированное согласно способу масло имеет следующие показатели: оптическая плотность 0,57 при длине волны 232 нм и 0,08 при длине волны 276 нм. и кислотным числом 0,31, перекисным числом 0,5 и анизидиновым числом 0,3.
Таким образом, адсорбционная очистка масла заявленным способом позволяет повысить стабильность к окислению растительных масел за счет уменьшения кислотности рафинированного отбеленного масла, уменьшения содержания первичных и вторичных продуктов окисления, выведения комплексов металлов.
Режимы получения препарата и экстракции гуминовых веществ из препарата, указанные выше, являются целесообразными и наиболее предпочтительными, при других режимах технический результат также будет достигаться, но с меньшей эффективностью.
Загрузка адсорбента в заявляемых пределах выбирается исходя из качественных показателей исходного рафинированного сырья и в зависимости от желаемого результата. Экспериментально было установлено, что вводить более 2% не целесообразно, так как эффективность антиоксиданта свыше указанного предела резко снижается.