Определение кислотного числа жира в зернопродуктах

Читайте и узнаете:
• что влияет на органолептические свойства зерна, муки и круп при хранении;
• о преимуществах метода определения кислотного числа жира по ГОСТ 31700–2012;
• какие метрологические характеристики и каким образом установлены для метода определения кислотного числа жира для зернопродуктов

Со вступлением России в Таможенный союз и ВТО установление научно обоснованных сроков хранения зернопродуктов стало особенно актуальным как для исследователей, так и для специалистов-практиков.
В техническом регламенте Таможенного союза ТР ТС 021/2011«О безопасности пищевой продукции»[1] записано: «Срок годности устанавливает производитель продукции», в п. 3.1 методических указаний о методах контроля пищевых продуктов МУК 4.2.1847-04[2] указано: «Сроки годности и условия хранения пищевых продуктов устанавливаются изготовителем пищевых продуктов», а в ГОСТ Р 52189- 2003[3] сказано: «Срок хранения муки устанавливает изготовитель продукции». Проект технического регламента «О требованиях безопасности продуктов переработки зерна, процессов их производства, хранения, перевозки, реализации и утилизации»[4] предусматривает указание производителем и срока хранения, и срока годности продукции. Однако для этого необходим объективный показатель, отражающий изменения качества зернопродуктов в процессе хранения.

В условиях температурно-влажностных режимов хранения, отвечающих требованиям нормативно-технической документации, в зерне, муке и крупах идут процессы, которые могут привести к ухудшению органолептических свойств (цвета, запаха, вкуса) продукции, а, следовательно, к снижению ее пищевой и товарной ценности. При влажности ниже 13,5% в зерне и зернопродуктах плесени не развиваются, изменения идут в основном за счет гидролитических процессов [1], в первую очередь затрагивающих липидную фракцию зернопродуктов, и в значительной степени определяются активностью фермента липазы [2].

Последними исследованиями подтверждено, что липаза активна даже в условиях пониженных температуры и влажности, поэтму в зернопродуктах, хранящихся в условиях стандартной влажности, даже при низкой температуре происходит медленное накопление свободных жирных кислот [3], которые негативно влияют на органолептические свойства зерна и зернопродуктов. При обычных условиях хранения зернопродуктов, выработанных из зерна стандартного качества, процессы гидролиза идут более интенсивно.
Накопление свободных жирных кислот отражает показатель «кислотное число жира» (КЧЖ), процедура определения которого максимально проста и экономична, и который более информативен по сравнению с другими показателями, характеризующими гидролитические процессы в зернопродуктах [4, 5, 6]. В настоящее время в мировой практике используется показатель содержания свободных жирных кислот, который в научной литературе РФ называется КЧЖ. С 1998 г. для определения этого показателя действует стандарт ISO 7305:19985[5] , аутентичный текст которого введен в действие в РФ в 2001 г. — ГОСТ Р 51413–99[6] .

Недостатки метода, регламентированного ISO 7305:1998
1.Стандарт ISO 7305:1998 предусматривает определение КЧЖ только в ограниченном числе зернопродуктов: пшеничной и ржаной муке, макаронах, манной крупе, зерне кукурузы и кукурузной крупе, в овсяных хлопьях.
2. Приготовление спиртового раствора щелочи предусматривает сложную процедуру освобождения от карбонатов, вызывающую технические трудности. Полученный таким образом раствор к тому же используется ограниченное время.
3. При титровании для определения точки перехода окраски раствора необходимо применять фотографический оранжевый фильтр с синим поглощением (длина волны 440 нм), что вызывает трудности при работе.
4. В качестве растворителя используется 95%-й этиловый спирт — полярный растворитель, который наряду с липидами может извлекать связанные липиды (разрушать связи между липидами и белками в липопротеидах и липидами и углеводами в гликолипидах) и нелипидные компоненты.
5. Недостаточно высоки метрологические характеристики метода.
Вышеперечисленные недостатки послужили основанием к разработке отечественного стандарта на метод определения КЧЖ.
 

 Справка
Кислотное число жира — показатель, характеризующий количество свободных жирных кислот, извлеченных по методу, описанному в настоящем стандарте, и выраженный в миллиграммах гидроксида калия (KOH) или гидроксида натрия (NaOH) на 100 г сухого вещества [11]. Настоящий стандарт распространяется на метод определения количества жирных кислот с длинной цепью неэфирной природы (свободных жирных кислот), которые освобождаются под действием липазы во время хранения продуктов переработки зерна, что обеспечивает качественную и количественную характеристики, отражающие состояние свежести и направления использования этих продуктов. ГОСТ Р 51413-99 (ИСО 7305-98)

Определение КЧЖ
В связи с тем, что липиды  — весьма лабильные соединения, основная задача при их извлечении  — сохранение нативных свойств. Она достигается более мягкими условиями извлечения липидов (непродолжительной экстракцией, низкой температурой растворителя, непродолжительным воздействием света и кислорода воздуха), при которых гидролитические процессы в ходе анализа замедляются. Кроме того, в качестве экстрагента следует применять такой растворитель, который позволяет извлекать для анализа достаточное количество липидов, избирателен в отношении липидов, а также обладает минимальным отрицательным воздействием на организм человека и отвечает требованиям техники безопасности при проведении анализов. К таким растворителям относится неполярный растворитель н-гексан, который экстрагирует свободные липиды и имеет температуру кипения 68,7°С. Он широко используется для извлечения свободных липидов и применен в разработанном методе. Для экстракции используется высокоскоростная магнитная мешалка типа ММ-5. Это ускоряет экстракцию, так как частицы исследуемого продукта непосредственно соприкасаются с экстрагентом.

Вначале было установлено время, необходимое для максимального извлечения липидов на магнитной мешалке. Навеску пшеничной муки первого сорта массой 10 г помещали в химический стакан емкостью 100 мл, заливали 50 мл н-гексана, накрывали часовым стеклом и смешивали на магнитной мешалке при средних оборотах в течение 10, 20, 30 и 40 мин. Полученные результаты представлены в табл. 1.

Как видно, время извлечения липидов в диапазоне от 10 до 40 мин влияет на величину КЧЖ незначительно, поэтому с использованием магнитной мешалки было выбрано время 10 мин. После экстракции смесь отстаивали (~10  мин) и фильтровали через бумажный фильтр «синяя лента» в коническую круглодонную колбу вместимостью 50–100 мл со стандартным шлифом, предварительно высушенную в течение 60 мин при 70°С и взвешенную на аналитических весах с точностью до 4-го знака.
Освобождение от растворителя до его полного удаления проводили на роторном испарителе при температуре воды 70°С. Липиды высушивали в сушильном шкафу при 70 и 105°С в течение 20, 30, 60, 120 мин. Полученные результаты представлены в табл. 2.

Сушка при температуре 105°С в течение 120, 60, 30 мин повышает значения КЧЖ и приводит к разбросу при параллельных определениях. Наилучшая сходимость результатов получена при сушке в течение 60 мин и температуре 70°С. Значение КЧЖ при этом режиме близко к его величине при режиме 105°С и выдержке 20  мин, однако в последнем случае получены большие расхождения при параллельных определениях КЧЖ. Поэтому наиболее оптимальный режим сушки жира — 70°С в течение 60 мин — был выбран как окончательный.

Водный раствор щелочи отличается простотой приготовления (в отличие от спиртового по стандарту ISO) и способен храниться длительное время — до 6 мес. Титрование проводили децимолярным водным раствором гидроокиси калия. Для этого высушенную и взвешенную до 4-го знака навеску липидов растворяли в 10 мл спиртоэфирной смеси (1:1), изменение окраски определяли с помощью пяти капель 2%-го раствора фенолфталеина. Результаты определения КЧЖ рассчитывали по формуле:
КЧЖ = 5,611A · K/m,
где 5,611  — расчетное содержание КОН в 1 см³ децимолярного раствора, постоянная величина; А  — объем 0,1  моль/дм³ КОН, пошедшего на титрование, см³ ; К — коэффициент поправки к титру децимолярного раствора КОН; m — масса извлеченных липидов после высушивания, г.

Метрологические характеристики
Метрологические характеристики метода определяли на пробах зерна и зернопродуктов с различными значениями КЧЖ (см. табл. 3). Для определения предела повторяемости анализ КЧЖ проводился одним оператором семикратно, в одной лаборатории, на одном и том же оборудовании и с использованием одних и тех же реактивов на различных пробах вышеизложенным методом. Для определения предела воспроизводимости анализ КЧЖ проводился разными операторами в трех разных лабораториях, на разном оборудовании, с использованием разных реактивов, но одним и тем же методом и на одних и тех же пробах (табл. 3).

Статистическую обработку проводили в соответствии с ГОСТ Р ИСО 5725-2–2002[7] . Результаты приведены в табл. 4. За результат измерений принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, выполненных в условиях повторяемости (сходимости) если выполняется условие приемлемости:

где КЧЖ₁ и КЧЖ₂  — результаты параллельных определений кислотного числа жира, мг КОН на 1 г жира; r — значение предела повторяемости, % (см. табл. 4).

В табл. 5 приведены пределы повторяемости значений кислотного числа жира в диапазоне от 4 до 153,7 мг КОН на 1 г жира, фактически полученные на большом массиве данных (257 пробах). Как можно видеть, предел повторяемости метода во всем диапазоне имеет один максимум — в диапазоне от 4,9 до 5,4%.

Сравнение с методом ISO
Учитывая то обстоятельство, что с 2001 г. в нашей стране действует ГОСТ Р 51413–99[8], текст которого аутентичен тексту стандарта ISO 7305:1998, необходимо сравнить разработанный метод с изложенным в международном стандарте.
Для получения сопоставимых результатов измерений по обоим методам один оператор в одной лаборатории, применяя идентичный материал и оборудование, проводил измерения на одних и тех же пробах пшеничной и ржаной муки с различными значениями кислотного числа жира. Сравнительные данные приведены в табл. 6.

Результаты определений КЧЖ с применением методов, описанных стандартами ISO 7305:1998 и ГОСТ Р 52466–2005 (с 2013  г. действует межгосударственный стандарт ГОСТ  31700- 2012[9] с тем же названием), сопоставимы.

Резюме
Разработанный метод определения кислотного числа жира имеет ряд преимуществ по сравнению с методом, регламентированным ISO 7305:1998, а именно:
• метод распространяется на все виды зерна и зернопродуктов;
• метод технически прост в использовании (титрование ведется водным раствором гидроокиси калия обычным способом, без применения оранжевого фильтра с синим поглощением);
• в качестве растворителя используется неполярный н-гексан;
• метод имеет высокие метрологические характеристики. С использованием разработанного метода определены нормы свежести и годности для пшеничной муки высшего, первого, второго сортов, ржаной сеяной, обдирной обойной муки, пшена первого сорта, гречневой ядрицы первого сорта, продела, риса шлифованного первого сорта и дробленого [7–11].

Использованная литература:
1. Козьмина Н.П. Биохимия зерна и зернопродуктов его переработки / Н.П. Козьмина, В.Л. Кретович. — М., 1950. — 358 с.
2. Кристенсен М. Хранение зерна и зерновых продуктов.  — М.: 1978. — 472 с.
3. Дэвис С. Ферментативное окисление липидов в кн. Срок годности пищевых продуктов. Расчет и испытание / Под ред. Р. Стеле. — СПб.: 2006. — С. 182–205.
4. Нечаев А.П., Сандлер Ж.Я. Липиды зерна.  — М.: Колос.  — 1975. — 158 с.
5. Салун И.П., Смирнова И.А., Муромцева К.А. Крупы и их хранение. — М.: 1967. —134 с.
6. Акивис С.И. Влияние качества зерна на биохимические изменения муки при хранении / С.И. Акивис // Сообщения и рефераты ВНИИЗ.  — 1953.  — Вып. 2. — С. 19–23.
7. Приезжева Л.Г. Установление норм свежести и годности пшеничной хлебопекарной муки высшего сорта по кислотному числу жира / Л.Г. Приезжева // Хлебопродукты. — 2013. — № 4. — С. 56–59.
8. Приезжева Л.Г. Нормы свежести и годности ржаной обдирной муки по кислотному числу жира / Л.Г. Приезжева // Хлебопродукты — 2013. — № 7. — С. 52–55.
9. Приезжева Л.Г. Пшено как объект хранения / Л.Г. Приезжева  // Хлебопродукты. — 2013.  — № 10. — С. 58–60.
10. Приезжева Л.Г. Определение нормы свежести и годности гречневой крупы по кислотному числу жира / Л.Г.  Приезжева // Хлебопродукты. — 2015.  — № 12. — С. 56–58.
11. Приезжева Л.Г. Кислотное число жира  — показатель возможности хранения и реализации рисовой крупы / Л.Г. Приезжева // Хлебопродукты. — 2012. — № 7. — С. 46–49.
 

---