Липиды. Исследование физико-химических характеристик пищевых жиров

Цель работы: освоить методы контроля качества жиров на основе физико-химических показателей.

Продолжительность выполнения:4 ч.

Материалы и оборудование:реактивы: 0,1 н; 0,5 н спиртовые растворы гидроксида калия; спиртово-эфирная смесь (2:1); 1% спиртовой раствор фенолфталеина; 1% раствор крахмала (индикатор); 0,1 н раствор йода; 0,1 н; 0,01 н растворы тиосульфата натрия; хлороформ; 95% этиловый спирт; ледяная уксусная кислота (95%); насыщенный раствор йодида калия; 0,5 н раствор соляной кислоты; 96% этиловый спирт; животные и растительные жиры; посуда и приборы: колбы для титрования объемом 100 мл со шлифом; мерные цилиндры; пипетки; капельницы; воздушные холодильники; бюретки для титрования; водяные бани.

Липиды являются производными жирных кислот, спиртов, построенных с помощью сложноэфирной связи. В липидах также встречается простая эфирная связь, фосфоэфирная связь, гликозидная связь. Липидами называют сложную смесь органических соединений с близкими физико-химическими свойствами. Липиды нерастворимы в воде (гидрофобны), но хорошо растворимы в органических растворителях (бензине, хлороформе). Различают липиды растительного происхождения и животного происхождения. В растениях накапливается в семенах и плодах, больше всего в орехах (до 60%). У животных липиды концентрируются в подкожных, мозговой, нервных тканях. В рыбе содержится 10-20%, в мясе свинины – 27-49%, в мясе говядины – 7-12% липидов. По строению липиды разделяют на две группы: простые липиды, сложные липиды. К простым липидам относят сложные (жир и масло) или простые (воск) эфиры высших жирных кислот и спиртов. Строение жиров и масел можно представить общей формулой

СН₂– О – СО – R₁

СН – О – СО – R₂ СН₂– О – СО – R₃ где радикалы жирных кислот – R₁, R₂, R₃_.Сложные липиды имеют в своем составе соединения, содержащие атомы азота, серы, фосфора. В эту группу относят фосфолипиды. Они представлены фосфотидной кислотой, которая содержит только фосфорную кислоту, занимающую место одного из остатков жирных кислот, и фосфолипидами, в состав которых входят три азотистых основания. Азотистые основания присоединяются к остатку фосфорной кислоты у фосфотидной кислоты. Фосфотидилэтаноламин содержит азотистое основание этаноламин НО – СН₂ – СН₂ – NH₂. Фосфотидилхолин содержит азотистое основание холин [НО – СН₂ – (СН₃)₃ N]+(ОН), это вещество называют лецитин. Фосфотидилсерин содержит аминокислоту серин
НО – СН(NH₂) – СООН.Сложные липиды содержат остатки углеводов – гликолипиды, остатки белков – липопротеиды, спирт сфингозин (вместо глицерина) содержат сфинголипиды.Гликолипиды выполняют структурные функции, входят в состав клеточных мембран, в состав клейковины зерна. Чаще всего в составе гликолипидов встречаются моносахариды D-галактоза,
D-глюкоза.Липопротеиды входят в состав клеточных мембран, в протоплазму клеток, влияют на обмен веществ.Сфинголипиды участвуют в деятельности центральной нервной системы. При нарушении обмена и функционирования сфинголипидов развиваются нарушения в деятельности центральной нервной системы.Наиболее распространены простые липиды – ацилглицериды. В состав ацилглицеридов входят спирт, глицерин и высокомолекулярные жирные кислоты. Наиболее распространены среди жирных кислот насыщенные кислоты (не содержащие кратных связей) пальмитиновая (С₁₅Н₃₁СООН) и стеариновая (С₁₇ Н₃₅СООН) кислоты и ненасыщенные кислоты (содержащие кратные связи): олеиновая с одной двойной связью (С₁₇Н₃₃СООН), линолевая с двумя кратными связями (С₁₇Н₃₁СООН), линоленовая с тремя кратными связями (С₁₇Н₂₉СООН). Среди простых липидов главным образом встречаются триацилглицериды (содержат три одинаковых или различных остатка жирных кислот). Однако простые липиды могут быть представлены в виде диацилглицеридов и моноацилглицеридов. В составе жиров преимущественно находятся насыщенные жирные кислоты. Жиры имеют твердую консистенцию и повышенную температуру плавления. Содержатся преимущественно в липидах животного происхождения. Масла содержат в основном ненасыщенные жирные кислоты, имеют жидкую консистенцию и низкую температуру плавления. Содержатся в липидах растительного происхождения.Восками называют сложные эфиры, в состав которых входит один высокомолекулярный одноатомный спирт с 18-30 атомами углерода, и одна высокомолекулярная жирная кислота с 18-30 атомами углерода. Воска встречаются в растительном мире. Воск покрывает очень тонким слоем листья, плоды, предохраняя их от переувлажнения, высыхания, воздействия микроорганизмов. Содержание воска невелико и составляет 0,01-0,2%.Среди сложных липидов распространены фосфолипиды. В составе фосфолипидов имеются заместители двух типов: гидрофильные и гидрофобные. Гидрофобными выступают радикалы жирных кислот, а гидрофильными – остатки фосфорной кислоты и азотистые основания. Фосфолипиды участвуют в построении мембран клетки, регулируют поступление в клетку питательных веществ.При извлечении липидов из масличного сырья в масло переходят различные жирорастворимые соединения: фосфолипиды, пигменты, жирорастворимые витамины, стеролы и стерины. Извлекаемая смесь называется «сырой жир». При очистке (рафинировании) растительных масел практически все компоненты, сопутствующие маслам удаляются, что значительно снижает пищевую ценность масла. Из жирорастворимых пигментов следует отметить группу каротиноидов – предшественников витамина А. По химической природе это углеводороды – вещества красно-оранжевого цвета. Хлорофилл – зеленый краситель растений.Стероиды – циклические соединения, имеющие структуру пергидроциклопентанофенантрена. Из стероидов большое влияние на человека оказывает холистерин. Он участвует в обмене гормонов, желчных кислот. Пищевые жиры и масла не являются однородными и химически чистыми веществами и состоят из триацилглицеринов (триглицеридов) и сопутствующих веществ, молекулярно- и коллоидно-растворимых в глицеридах. Собственно жиры, жироподобные вещества (липоиды – фосфолипиды, воски) и ряд других веществ нежировой природы объединяют под общим названием липиды.С точки зрения органической химии триглицеридами называют сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот, являющихся основными, в количественном отношении, компонентами пищевых жиров (95-97%). Так как состав глицерина во всех природных жирах одинаков и на его долю приходится лишь 10%, наблюдаемые между пищевыми жирами различия обусловлены исключительно составом и свойствами жирных кислот. В составе пищевых жиров обнаружено более 200 жирных кислот. Все они являются карбоновыми одноосновными кислотами с нормальной цепью, и в большинстве своем с четным числом углеродных атомов, от 4 до 26. Жирные или карбоновые кислоты содержат карбоксильную группу и в общем виде обозначаются формулой RСООН, где R – углеводородный (жирнокислотный) радикал, а СООН – карбоксильная группа.

Для характеристики качества пищевых жиров и масел их оценивают по органолептическим и основным физико-химическим показателям, нормируемым стандартами.

Кислотное число – количество миллиграммов гидроксида калия, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира.

Кислотное число масел и жиров является одним из качественных показателей, нормируется стандартами и СанПиН, зависит от качества сырья, способа получения масла или жира, условий их хранения и других факторов.

Перекисноечисло отражает степень окисления жира, обусловленную накоплением перекисных соединений (перекисей и гидроперекисей) при окислении жира в процессе хранения, особенно активно протекающего на свету.

Перекисное число выражается в миллимолях активного кислорода, эквивалентного йоду, выделенного из йодида калия в ледяной уксусной кислоте перекисями и гидроперекисями, содержащимися в 1 кг жира (ммоль активного кислорода/кг или ½О/кг).

Число омыления – количество миллиграммов гидроксида калия, необходимое для нейтрализации свободных и связанных в эфир жирных кислот, содержащихся в 1 г жира.

Этот показатель характеризует среднюю молекулярную массу смеси жирных кислот, входящих в состав глицеридов жира, и является постоянной величиной для данного жира. Число омыления зависит от состава пищевых жиров. Чем ниже молекулярная масса глицеридов жиров, тем больше коэффициент омыления. Чем больше в маслах моно- и диацилглицеринов, тем ниже этот показатель. По числу омыления определяют чистоту и природу жира, его используют также при идентификации.

Пищевые жиры и масла являются обязательным компонентом пищи, источником энергетического и пластического материала для человека, поставщиком необходимых веществ, таких как ненасыщенные жирные кислоты, фосфолипиды, жирорастворимые витамины, стерины. Рекомендуемое содержание жиров в рационе человека по калорийности составляет 30-33% или 90-107 г в сутки. Средней считается норма 102 г в сутки. В питании имеет значение не только количество, но и химический состав жиров. Линолевая и линоленовые кислоты не синтезируются в организме человека, арахидоновая кислота синтезируется из линолевой кислоты при участии витамина В₆. Поэтому они получили название незаменимых или эссенциальных жирных кислот. В последние годы часто употребляется термин «полиненасыщенные жирные кислоты семейства омега-3», в эту группу входят ά-линоленовая, эйкозапентаеновая, докозагексаеновая кислоты, содержащие несколько кратных связей и «полиненасыщенные жирные кислоты семейства омега-6», в эту группу входит арахидоновая кислота.

Ненасыщенные жирные кислоты участвуют в расщеплении липопротеидов, холестерина, предотвращают образование тромбов, снижают воспалительные процессы.

Липиды оказывают влияние на обмен веществ в клетках, входят в состав клеточных мембран, влияют на кровяное давление, выводят из организма холестерин, при этом повышается эластичность стенок кровеносных сосудов. Повышенной биологической активностью обладают арахидоновая и линолевые кислоты. Среди продуктов питания наиболее богаты полиненасыщенными жирными кислотами растительные масла. Арахидоновая кислота содержится в яйцах, субпродуктах. Сбалансированный состав
ежедневного рациона человека должен содержать 10-20% полиненасыщенных жирных кислот, 50-60% мононенасыщенных жирных кислот, 30% насыщенных жирных кислот. Это обеспечивается при использовании в рационе одной трети растительных и двух третей животных жиров.

Фосфолипиды участвуют в построении клеточных мембран, транспорте жиров в организме, способствуют лучшему усвоению жиров, препятствуют ожирению печени. Суточная потребность в фосфолипидах составляет 5-10 г. При усвоении 1 г липида выделяется 9 ккал энергии. При избыточном потреблении жиров возникает опасность ожирения организма. Растительные жиры являются источником поступления жирорастворимых витаминов Е и
β-каротина, животные жиры – источник жирорастворимых витаминов А, D.

Задание 1. Определить кислотное числа жира в свежем животном масле, прогорклом животном масле, растительном масле, растительном масле после жарки.

В четыре колбы объемом 100 мл поместить по 1 г жира: в первую колбу свежего животного масла, во вторую – прогорклого животного масла, в третью – растительного масла, в четвертую – растительного масла после жарки. В каждую из этих колб добавить по 10 мл спиртово-эфирной смеси (2:1) и осторожно растворить жир при небольшом нагреве. После растворения масла колбы с анализируемой пробой охладить до комнатной температуры и внести в каждую по 1-2 капли спиртового фенолфталеина.

Анализируемые растворы осторожно протитровать по одной капле 0,1 н спиртовым раствором гидроксида калия до светло-розового окрашивания.

Кислотное число (К.ч., мг/г) рассчитать по формуле

где V_кон – объем 0,1 н раствора гидроксида калия, пошедшего на титрование навески жира, мл;

5,61 – титр 0,1 н раствора гидроксида калия, мг/мл;

K – поправочный коэффициент к титру 0,1 н раствора гидроксида калия;

m – навеска жира, г.

Задание 2. Определить число омыления жира в сливочном масле, прогорклом сливочном масле, растительном масле и прокаленном растительном масле.

В три колбы объемом 100 мл внести по 0,5 жира, взвешенного на аналитических весах. В первую колбу помещают сливочное масло, во вторую – прогорклое, в третью – растительное, в четвертую – прокаленное растительное масло.

В каждую колбу для проведения гидролиза добавить по 10 мл 0,5 н спиртового раствора гидроксида калия (пипеткой), соединить их с воздушными холодильниками и поставить на кипящую водяную баню. При этом цвет анализируемого раствора изменится на розовый из-за присутствия гидроксида калия.

Избыток гидроксида калия оттитровать 0,5 н раствором соляной кислоты до исчезновения окраски (опыт).

Контрольный опыт проделать с тем же количеством реагентов. Отобрать пипеткой в коническую колбу 10 мл 0,5 н спиртового раствора гидроксида калия и оттитровать его 0,5 н раствором соляной кислоты в присутствии фенолфталеина. Рассчитать число омыления (Ч.о., мг/г) по формуле

где V₁ – объем 0,5 н раствора соляной кислоты, пошедшего на титрование контрольного образца, мл;

V₀– объем 0,5 н раствора соляной кислоты, пошедшего на титрование опытного образца, мл;

28,055 – титр 0,5 н раствора гидроксида калия, мг/мл;

k₁, k₂ – поправочные коэффициенты к титру раствора гидроксида калия и соляной кислоты соответственно;

m – навеска масла, г.

Задание 3. Определить перекисное число жира в сливочном масле, прогорклом сливочном масле, растительном масле и прокаленном растительном масле.

В четыре колбы поместить 1 г жира, взвешенного на аналитических весах. В первую колбу поместить свежее сливочное масло, во вторую – прогорклое, в третью – растительное, в четвертую – прокаленное растительное масло. Жир расплавить на водяной бане и по стенке, смывая следы жира, влить 10 мл спирта и 10 мл ледяной уксусной кислоты.Затем внести 0,5 мл свежеприготовленного насыщенного раствора йодида калия.

Смесь тщательно перемешать и оставить на 3 мин в темном месте.

Через 3 мин в колбу влить 5 мл воды, в которую заранее было добавлено 2-3 капли 1% раствора крахмала, и титровать выделившийся йод 0,01 н раствором тиосульфата натрия до исчезновения синей окраски (опыт).

Для проверки чистоты реактивов провести параллельно контрольный опыт аналогичным способом, только без жира (вместо жира вносят 1 мл воды). К 10 мл спирта и 10 мл ледяной уксусной кислоты добавить 0,5 мл раствора йодида калия, 1 мл воды и оттитровать полученную смесь в присутствии крахмала 0,01 н раствором тиосульфата натрия.

Перекисное число (П.ч., г/100 г) испытуемого жира определите по формуле

где V_k – объем 0,01 н раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование контрольного образца, мл;

V₀ – объем 0,01 н раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование опытного образца, мл;

0,01269 – титр 0,01 н раствора тиосульфата натрия, г/мл;

k – поправочный коэффициенты к титру 0,01 н раствора тиосульфата натрия;

m – навеска жира, г.

Проведенные расчеты по полученным экспериментальным данным оформить в виде таблицы 10.

Таблица 10

Экспериментальные данные о качестве жиров

Показатели жира	Номер образца
Показатели жира	1	2	3	4
Кислотное число К.ч., мг/г
Число омыления Ч.о., мг/г
Перекисное число П.ч., г/100 г

Контрольные вопросы

1. Каким методом определяют перекисное число жиров?

2. Каким методом определяют число омыления жиров?

3. Дайте определение понятию «липиды». На какие группы веществ можно разделить липиды?

4. Охарактеризуйте функции липидов в организме человека.

5. Какие жирные кислоты липидов являются незаменимыми факторами питания? В чем их роль в организме человека?

6. Что такое коэффициент биологической эффективности липидов?
Как он рассчитывается?

7. Перечислите и охарактеризуйте основные свойства липидов. Роль этих свойств в пищевых технологиях.

8. Охарактеризуйте процесс гидрогенизации липидов.

9. Охарактеризуйте процесс переэтерификации липидов.

10. Охарактеризуйте гидролиз липидов.

11. Окисление липидов и факторы на него влияющие. Роль окисления в пищевых продуктах.

12. Методы определения жиров в пищевых продуктах и показатели качества жиров.

Лабораторная работа №12

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 856; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 9 10 111213 14 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!