Файл: Практикум для студентов специальности 154 01 03 Физикохимические ме тоды и приборы контроля качества продукции.pdf

различного строения. Наиболее распространенные в жирах кислоты со- держат от 12 до 18 атомов углерода. Чаще всего они и называются жирны- ми кислотами.
В состав пищевых жиров входят жирные кислоты с четным числом атомов углерода в углеводородной цепи, от 4 до 26 (табл. 3).
Таблица 3
Основные карбоновые кислоты, входящие в состав
природных жиров и масел
Кислота
Формула
Условное обозна- чение (символ)*
Насыщенные кислоты
Лауриновая
Миристиновая
Пальмитиновая
Стеариновая
Арахиновая
СН
3
–(СН
2
)
10
–СООН
СН
3
–(СН
2
)
12
–СОО Н
СН
3
–(СН
2
)
14
–СООН
СН
3
–(СН
2
)
16
–СООН
СН
3
–(СН
2
)
18
–СООН
С
0 12
С
0 14
С
0 16
С
0 18
С
0 20
Ненасыщенные кислоты
Олеиновая
Эруковая
Линолевая
Линоленовая
Арахидоновая
СН
3
–(СН
2
)
7
–СН=СН–(СН
2
)
7
–СООН
СН
3
–(СН
2
)
7
–СН=СН–(СН
2
)
11
–СООН
СН
3
–(СН
2
)
4
–СН=СН–СН
2
–СН=СН–(СН
2
)
7
–
СООН
СН
3
–(СН
2
–СН=СН)
3
–(СН
2
)
7
–СООН
СН
3
–(СН
2
)
3
–(СН
2
–СН=СН)
4
–(СН
2
)
3
–СООН
С
1 18
-9-цис
С
1 22
-13-цис
С
2 18
-9-цис,
12 цис
С
3 18
-9-цис,
12 цис, 15 цис
С
4 20
-5-цис, 8цис, 11 цис, 14 цис
Оксикислоты
Рициноленовая
СН
3
–(СН
2
)
5
–СНОН–СН
2
–СН=СН–(СН
2
)
7
–
СООН
С
1 18
-9-цис,
12-ол
Примечание. В символ * входит число атомов углерода и количество двойных связей между углеродными атомами в молекуле кислоты, номер первого ненасыщенного атома углерода, конфигурация.
Жирные кислоты делятся на две большие группы: насыщенные (пре- дельные) и ненасыщенные (непредельные), содержащие двойные связи. Из насыщенных жирных кислот наиболее часто встречаются пальмитиновая
(C
15
H
31
COOH) и стеариновая (C
17
H
35
COOH).
Насыщенные жирные кислоты преобладают в жирах животного про- исхождения, ненасыщенные – в растительных жирах, при этом первые из перечисленных уступают вторым по биологической значимости. Насы- щенные жирные кислоты используются организмом как энергетический материал. Их избыток приводит к нарушению обмена жиров и повышению уровня холестерина в крови. Среди насыщенных наибольшее значение имеет пальмитиновая кислота. Она является первичным продуктом, обра- зующимся под действием синтетазы жирных кислот, и источником для биосинтеза других насыщенных и мононенасыщенных кислот.
Свойства ненасыщенных жирных кислот зависят от степени нена- сыщенности, т. е. количества двойных связей в молекуле. Мононенасы-

щенные жирные кислоты (например, олеиновая) имеют одну двойную связь, полиненасыщенные – от двух до шести двойных связей (линолевая, линоленовая, арахидоновая и др.). Ненасыщенные жирные кислоты со- ставляют до 80–90% жидких жиров (масел) и жиров гидробионтов (орга- низмов, живущих в воде). Важнейшее значение для организма человека имеют такие полиненасыщенные жирные кислоты, как линолевая (2 двой- ные связи), линоленовая (3 двойные связи) и арахидоновая (4 двойные свя- зи). Они входят в состав структурных элементов клеток и тканей, обеспе- чивают нормальный рост и обмен веществ, эластичность сосудов.
Полиненасыщенные жирные кислоты не могут синтезироваться в ор- ганизме человека и поэтому являются для него незаменимыми.
В целом полиненасыщенные жирные кислоты влияют на обмен хо- лестерина, стимулируют его окисление и выведение из организма; повы- шают эластичность кровеносных сосудов, активизируют ферменты желу- дочно-кишечного тракта, стимулируют защитные механизмы. Потребность организма в полиненасыщенных жирных кислотах составляет 16–24 г/сут, что должно обеспечивать 4–6% общей калорийности пищи. В частности, потребность организма в линолевой кислоте составляет – 10 г/сут, мини- мально 2–6 г/сут. В пищевых жирах полиненасыщенные жирные кислоты содержатся в следующих количествах: рыбий жир и растительные масла
(до 60–70%); свиной и птичий жиры (до 50%); бараний и говяжий жиры
(не более 5–6%).
Жиры в организме человека играют важную роль:
– являются поставщиками энергии – окисление жира 1 г жира в ор- ганизме дает 38,9 кДж (9 ккал), в то время как окисление 1 г белка или уг- леводов – только 17,2 кДж (4 ккал);
– выполняют структурно-пластическую функцию – входят в состав мембран и внутриклеточных образований;
– способствуют нормальному обмену веществ как носители жирора- створимых витаминов A, D, К и Е;
– выполняют защитную функцию – создают термоизоляционные и водоотталкивающие покровы в организме; находясь в соединительных тканях организма, предохраняют его от механических повреждений;
– являются смазочным материалом кожи;
– выполняют функцию регуляторов жизнедеятельности – оказывают влияние на проницаемость клеток, активность многих ферментов, участ- вуют в создании межклеточных контактов, мышечном сокращении и им- мунохимических процессах.
Методы контроля липидов.Анализ липидов и продуктов их превра- щений является сложной задачей, требующей применения, наряду с клас- сическими методами, современных физико-химических методов исследо- вания (хроматографии, спектроскопии, рентгеноструктурного анализа и т.д.).
Изучение липидов начинается с определения их количества (содер- жания) в пищевых продуктах. К сожалению, в отличие от белков нет про- стой методики определения общего жира во всех видах продуктов. Однако

для отдельных групп продуктов разработаны относительно точные и про- стые методики анализа. Для этого используются методы определения со- держания липидов непосредственно в объекте (ЯМР-, ИК-спектроскопия) и методы, основанные на извлечении липидов из пищевого продукта (сво- бодные, связанные, прочносвязанные липиды). Свободные липиды экстра- гируются из анализируемого продукта неполярными растворителями (гек- саном, диэтиловым эфиром), связанные – системами растворителей, со- держащими, как правило, спирт (смесь хлороформа и метанола, взятых в объемном соотношении 2 : 1). Прочносвязанные липиды получают из об- работанного щелочами и кислотами шрота, оставшегося после выделения связанных липидов. Основные требования, предъявляемые к методам вы- деления, – полнота выделения и сохранение нативности выделенных липидов.
Химический состав липидов, выделенных из пищевого сырья и про- дуктов, исследуется различными методами.
Особое место среди современных методов контроля качества жиров занимают хроматографические методы. Этими методами контролируется большая часть пищевой продукции. Одним из наиболее информативных методов идентификации жиров является хромато-масс-спектрометрия, с помощью которого можно идентифицировать строение всех жирных ки- слот. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии, совмещен- ный с ядерно-магнитно-резонансной спектрометрией (ВЭЖХ ЯМР) ис- пользуется в первую очередь в научных целях при изучении липидного со- става нетрадиционного сырья.
В ближайшей перспективе относительно недорогим и чрезвычайно селективным методом определения жирнокислотного, углеводного и ами- нокислотного составов может стать новейший метод, примыкающий к хроматографическим по ряду признаков, – капиллярный электрофорез.
В практике пищевой промышленности состав и качество жиров и масел оценивают с помощью разнообразных аналитических чисел, кото- рые характеризуют то или иное усредненное свойство жира. Под ними подразумевают расход определенных реагентов на реакции с жиром. К ним относятся следующие числа: кислотное, омыления, эфирное, йодное, рода- новое, Рейхерта – Мейссля, Поленске, Генера и др. Наибольшее значение имеют числа: кислотное, омыления, йодное.
Кислотное число (Ч
К
) – количество миллиграммов гидроксида калия, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащих- ся в 1 грамме жира.
Число омыления (Ч
О
) – количество миллиграммов гидроксида калия, необходимое для омыления триглицеридов (связанных жирных кислот) и свободных жирных кислот, входящих в состав 1 г исследуемого жира.
Эфирное число (Чэ) – количество миллиграммов гидроксида калия, необходимое для омыления триглицеридов, содержащихся в 1 г жира.
Йодное число (Ч
Й
) показывает количество граммов йода, эквивалент- ное галогену, присоединившемуся по месту двойных связей к 100 г иссле- дуемого жира, и выражается в процентах йода.

Родановое число (Ч
Р
) – количество граммов йода, выраженное в про- центах йода, эквивалентное родану, присоединившемуся по месту двойных связей к 100 г исследуемого жира.
Число Рейхарта – Мейссля (Ч
Р–М
) показывает содержание в 5 г жира низкомолекулярных жирных кислот (масляной и капроновой), которые растворяются в воде и испаряются при нагревании.
Число Паленске (Ч
Пол
)характеризует наличие в 5 г жира низкомоле- кулярных летучих нерастворимых в воде жирных кислот (каприловой, ка- приновой и частично лауриновой).
Число Генера (Ч
Г
) показывает количество граммов нелетучих и не- растворимых в воде жирных кислот вместе с неомыляемыми липидами, содержащимися в 100 г жира, и выражается в процентах.
Лабораторная работа № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ ЖИРА
Цель работы: освоить методики определения содержания жира в пищевых продуктах; определить массовую долю жира в хлебобулочных изделиях экстракционным и рефрактометрическим методом.
1. Общие сведения
Для отдельных видов продукции разработаны методики определения количества липидов, которые учитывают особенности объектов исследо- вания: влажность, структуру, химический состав, прочность взаимодей- ствия липидов с другими составными компонентами и др.
Они основаны на извлечении липидов из пищевого продукта или растворов различными растворителями. В качестве растворителей для оп- ределения липидов в зерне и зерно-бобовой продукции используют гексан или диэтиловый эфиры, в молоке, сычужных и плавленых сырах – диэти- ловый и петролейный эфир, в мясе и продуктах их переработки – этанол и хлороформ. Затем растворитель удаляют и определяют содержание жира по массе высушенного остатка.
Для определения массовой доли жира в хлебобулочных, бараночных и сухарных изделиях применяются три метода:
A) экстракционный метод с предварительным гидролизом навески;
Б) рефрактометрический;
B) бутирометрический.
Экстракционный метод основан на извлечении жира из предвари- тельно гидролизованной навески продукта растворителем и определении количества жира взвешиванием после удаления растворителя из опреде- ленного объема полученного раствора.
Бутирометрический метод основан на растворении исследуемой на- вески продукта в 60%-ной серной кислоте и отделении слоя жира в молоч- ном бутирометре центрифугированием в присутствии изоамилового спир- та, который образует с серной кислотой изоамилово-серный эфир, умень-

шающий величину поверхностного натяжения жировых шариков и спо- собствующий слипанию их в единый жировой слой.
При использовании рефрактометрического метода жир извлекается из навески изделия – α-бромнафталином или α-хлорнафталином. Массо- вую долю жира в продукте определяют по разности коэффициентов пре- ломления растворителя и раствора жира в растворителе.
Рефрактометрический метод анализа основан на зависимости угла или показателя преломления света от состава системы, так как каждая сис- тема отличается определенной оптической плотностью. Рефрактометрия основана на измерении относительных показателей преломления веществ.
Относительным показателем преломления η называют отношение скорости света в воздухе С
в и в данной среде С
с т. е: с
В
С
С
n 
При прохождении через какую-либо среду свет как электро- магнитное излучение взаимодействует с молекулами и атомами веществ и изменяет свою скорость.
Показатель преломления отличается для лучей света разной длины волны; его изменения, названные дисперсией, связаны со строением, со- ставом вещества среды. Кроме того, показатель преломления зависит от природы, плотности и концентрации веществ, типа растворителя, темпера- туры и других факторов.
Если луч света проходит из среды I под углом α
1
(угол падения), то в более плотной среде II он будет проходить под меньшим углом β
1
(угол преломления).
Каждая «среда» имеет постоянный показатель преломления, и, сле- довательно, отношение «синусов углов» также является постоянной вели- чиной.
Преломление светового луча на границе любых двух сред характери- зуется равенством
1 2
2 1
β
sin
β
sin

n
n
В рефрактометрах для измерения показателя преломления в качест- ве сред используют раствор вещества и стекло. Известен показатель пре- ломления η
2
. Луч света, проходя через границу раздела раствор – стекло, преломляется. Задав угол падения луча в растворе равным 90° (
1
β
sin
= 1), получим уравнение, позволяющее измерять показатель преломления рас- твора по значению предельного угла преломления в стекле β
2 2
2 1
β
sin

 n
n
Показатель преломления при прочих постоянных условиях связан прямой пропорциональной зависимостью с концентраций в растворе, и его

измерение широко используется в количественном анализе.
Для определения содержания жира могут быть использованы реф- рактометры различной конструкции. На рис.2 представлен внешний вид рефрактометра ИРФ-464.
1 – направляющая;
2 – блок рефрактометрический;
3 – штуцер;
4 – крючок;
5 – шкала;
6 – нониус;
7 – штуцер;
8 – рукоятка;
9 – штуцер;
10 – шарнир;
11 – зеркало;
12 – штуцер;
13 – направляющая;
14 – заслонка;
15 – зеркало
Рис. 2. Рефрактометр ИРФ 464