CC BY
90
FOOD PROVISION SECURITY,
QUALITY AND SAFETY FOODSTAFFS
УДК 664.78
Метод определения кислотного числа жира
в продуктах переработки зерна
Л.Г. Приезжева, канд. биол. наук, А.Ф. Шухнов, канд. техн. наук
ВНИИ зерна и продуктов его переработки
При хранении зерна и зернопро-дуктов в условиях температурно-влажностных режимов, отвечающих требованиям нормативно-технической документации, в зерне, муке и крупах идут процессы, которые могут привести к снижению их органо-лептических свойств (цвет, запах, вкус), а следовательно, к потере пищевой и товарной ценности. При влажности ниже 13,5 % в зерне и зернопродуктах плесени не развиваются и изменения идут, в основном, за счет гидролитических процессов [1]. Эти процессы, в первую очередь, затрагивают липидную фракцию зернопродуктов и в значительной степени определяются активностью фермента липазы [2].
Последними исследованиями подтверждено, что липаза активна даже в условиях пониженной влажности, поэтому в сухих хранящихся зерно-продуктах происходит медленное накопление свободных жирных кислот [3], которое влияет на органо-лептические свойства зерна и зерно-продуктов.
Следовательно, даже в случаях хранения зернопродуктов с высокими исходными показателями, выработанных из зерна стандартного качества, при повышении температуры хранения липаза остается активной и начинается накопление продуктов распада липидов, в первую очередь накопление свободных жирных кислот, что отражается на органолепти-ческих показателях зерна и зерно-продуктов.
Накопление свободных жирных кислот отражает показатель «кислотного числа жира», который наиболее прост в определении, достаточно экономичен и информативен по сравнению с другими показателями, характеризующими гидролитические процессы в зернопродуктах [4, 5, 6].
В настоящее время в мировой практике используется показатель свежести зернопродуктов, определяемый кислотным числом жира (КЧЖ).
Свежесть - показатель качества зерна и зернопродуктов, который характеризует его органолептичес-
Ключевые слова: кислотное число жира; гидролиз жиров; режимы экстракции; метрологические характеристики.
Key words: fat acid number; fat splitting; extraction mode; metrological performances.
кие свойства и определяется количеством свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира или в 100 г продукта и выражается в миллиграммах КОН.
С 1998 г. для определения этого показателя действует стандарт ИСО 7305-98 «Продукты переработки зерна. Определение кислотного числа жира», аутентичный текст которого введен в действие в Российской Федерации в 2001 г. - ГОСТ Р 51413-99.
Апробирование этого метода выявило определенные сложности и недостатки:
стандарт ИСО 7305-98 предусматривает определение КЧЖ только в ограниченном числе зернопродук-тов: пшеничной и ржаной муке, макаронах, манной крупе, зерне кукурузы и кукурузной крупе, в овсяных хлопьях;
технические трудности при определении КЧЖ методом, изложенным в стандарте ИСО 7305-98, связаны с приготовлением спиртового раствора щелочи, предусматривающим сложную процедуру освобождения от карбонатов, полученный таким образом раствор к тому же используется ограниченное время;
в стандарте ИСО 7305-98 при титровании для определения точки перехода окраски раствора необходимо применять фотографический оранжевый фильтр с синим поглощением (длина волны 440 нм), что, как показал опыт, создает определенные трудности при работе;
в стандарте ИСО 7305-98 в качестве растворителя используется этиловый спирт - полярный растворитель, который наряду с липидами
может извлекать связанные липиды и нелипидные компоненты;
метрологические характеристики метода недостаточно высоки.
Вышеперечисленные недостатки послужили основанием к разработке отечественного стандарта на метод определения КЧЖ по накоплению свободных жирных кислот.
В существующей практике (ГОСТ 10857-64 и 10858-77) экстракция липидов проводится этиловым эфиром в аппарате Сокслета, при этом навеска помещается в патрон, что приводит к длительности анализа. Кроме того, применение этилового эфира достаточно опасно, так как он легко воспламеняется, на свету образует взрывоопасные перекиси, быстро испаряется. Все это не отвечает требованиям техники безопасности.
В стандарте ИСО 7305 для экстракции липидов используется 95 %-ый этиловый спирт, однако он - полярный растворитель и может разрушать связи между липидами и белками в липопротеидах и липидами и углеводами в гликопротеидах, а также извлекать нелипидные компоненты.
Для экстракции липидов в стандарте ИСО 7305 используется роторная мешалка с последующим центрифугированием.
В связи с тем, что липиды - весьма лабильные соединенияя, основная задача при их извлечении - сохранение нативных свойств. Эта задача достигается более мягкими условиями извлечения липидов (непродолжительная экстракция, низкая температура растворителя, непродолжительное воздействие света и кислорода воздуха), при которых гид-
Таблица 1
Влияние времени извлечения липидов на величину КЧЖ
№№ Время извлечения, Кислотное число жира
п/п мин в мг КОН на 1 г жира
1 10 42,5
2 20 43,8
4 40 43,6
•т
ПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
ТЕМА НОМЕРА КАЧЕСТВО И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОДУКЦИИ
ролитические процессы протекают с замедлением. Кроме того, в качестве экстрагента следует применять такой растворитель, который позволяет извлекать достаточное количество липидов для анализа, быть избирательным в отношении липидов, а
Таблица 2
КЧЖ муки пшеничной первого сорта в зависимости от температуры и времени сушки жира
Температура сушки, °С Время сушки, мин Кислотное число жира в мг КОН на 1 г жира
1 повтор 2 повтор среднее Разница параллельных определений
105 120 55,44 67,85 61,60 12,40
105 60 45,32 56,00 50,70 10,68
105 30 51,92 48,65 50,30 3,27
105 20 43,53 42,32 42,92 1,21
70 120 49,69 47,94 48,80 1,75
70 60 42,20 42,40 42,30 0,20
70 30 43,00 39,92 41,46 3,10
70 20 41,87 43,80 42,84 1,93
также обладать минимальным отрицательным воздействием на организм человека и отвечать требованиям техники безопасности при проведении анализов. К таким растворителям, широко используемым при извлечении свободных липидов, относится неполярный растворитель н-гексан, который экстрагирует свободные липиды, имеет температуру кипения 68,7 °С и отвечает требованиям техники безопасности.
В разработанном методе в качестве экстрагента применяется н-гек-сан, а для экстракции - высокоскоростная магнитная мешалка типа ММ-5. Это ускоряет экстракцию, так как частицы исследуемого продукта непосредственно соприкасаются с экстрагентом.
Разработка метода определения КЧЖ началась с установления необходимого времени для максимального извлечения липидов на магнитной мешалке.
Навеску пшеничной муки 1-го сорта массой 10 г помещали в химический стакан емкостью 100 мл, залива-
Пробы, отобранные для определения метрологических характеристик
Таблица 3
Уровни кислотного числа жира, мг КОН на 1 г жира
Метрологические характеристики Зерно пшеницы Мука пшеничная 1-го сорта Мука ячменная 1-го сорта Мука пшеничная в/с Мука ржаная «Особая» Пшено 1-го сорта
Для определения предела 10,2 22,6 42,8 60,8 89,0 102,0
повторяемости, г, %
Для определения предела 16,3 31,15 49,3 65,3 95,9 120,6
воспроизводимости, К, %
Таблица 4
Метрологические характеристики метода определения кислотного числа жира
Показатель Диапазон измерений, мг КОН/1 г жира Показатель точности (границы относительной погрешности) ± 8 Показатель повторяемости (относительное среднеквадрати-ческое отклонение повторяемости), ст, % г' Показатель воспроизводимости (относительное среднеквадратичес- кое отклонение воспроизводимости), стК, % Предел повто-ряемос-ти г, % Предел вос-производи-мости, К %
КЧЖ 2-200 10 2,5 5 7 14
Таблица 5
Ошибка определения КЧЖ (сходимость определения), фактически полученная для различных уровней этого показателя при анализе проб зерна и зернопродуктов (п = 257)
Показатель Кислотное число жира, мг КОН на 1 г жира
До 20 20-40 40-60 60-80 80-100 Выше 100
Число проб «п» 41 36 60 58 40 22
Значение КЧЖ от - до, мг КОН на 1 г жира 4-20 21-39,4 40,958,6 60,679,5 80,5-100 100,6-153,7
Средние значения КЧЖ, мг КОН на 1 г жира 14,5 29,7 48,4 69,2 91,7 117,7
Предел повторяемости от - до, % 0-5,3 0,1-5,3 0,074,9 0,065,3 0,06-5,2 0-5,4
Средний предел повторяемости, % 2,35 1,95 1,97 2,13 1,8 1,7
Предел повторяемости по ГОСТ Р 52466-2005 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0
Число проб, превышающих 7 % 0 0 0 0 0 0
ли 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 из полученных результатов, время извлечения липидов в диапазоне от 10 до 40 мин незначительно влияет на величину КЧЖ, поэтому время извлечения на магнитной мешалке определено 10 мин.
После экстракции смесь оставляли для отстаивания на 10 мин, фильтровали в коническую круглодонную колбу вместимостью 50 - 100 мл со стандартным шлифом через бумажный фильтр «синяя лента».
Освобождение от растворителя проводили на роторном испарителе при температуре кипения н-гексана 70 °С до его полного удаления. Высушивание липидов осуществляли в сушильном шкафу при двух температурных режимах в течение 20, 30, 60, 120 мин. Полученные результаты представлены в табл. 2.
Из полученных результатов следует, что наилучшая сходимость результатов получена при экспозиции сушки 60 мин и температурном режиме 70 °С.
Для проведения титрования навеску липидов (после высушивания и взвешивания) растворяли в 10 мл спиртоэфирной смеси (1:1), изменение окраски определяли при титровании по 2 %-ному раствору фенолфталеина (5 капель).
Титрование ведется 0,1 н. водным раствором гидроокиси калия. Приготовление и использование водного раствора щелочи по сравнению со спиртовым раствором стандарта ИСО отличается простотой приготовления и способностью храниться длительное время (до 6 мес).
Результаты определения КЧЖ рассчитывали по формуле:
КЧЖ = 5,611АК/т,
где 5,611 - постоянная величина, являющаяся для КОН расчетной массой его содержания в 1 см3 0,1 моль/ дм3 раствора; А - объем 0,1 моль/ дм3 КОН, пошедшего на титрование, см3; К- коэффициент поправки к титру 0,1 моль/дм3 раствора КОН; т - масса извлеченных липидов после высушивания, г.
Таким образом, метод заключается в экстракции липидов при комнатной температуре неполярным растворителем н-гексаном на магнитной мешалке в течение 10 мин, фильтровании через бумажный фильтр «синяя лента», удалении растворителя на роторном испарителе
FOOD PROVISION SECURITY
QUALITY AND SAFETY FOODSTAFFS
и высушивании при температуре 70 °С, взвешивании навески свободных жирных кислот, растворении ее в 10 мл спиртоэфирной смеси и титровании 0,1 н. водным раствором гидроокиси калия.
Метрологические характеристики метода определяли на пробах зерна и зернопродуктов с различными значениями КЧЖ (табл. 3).
При определении предела повторяемости анализ КЧЖ проводили в семикратной повторности одним оператором, в одной лаборатории, на одном и том же оборудовании с использованием одних и тех же реактивов по вышеизложенному методу на различных пробах.
При определении предела воспроизводимости анализ КЧЖ проводили в трех разных лабораториях, разными операторами, на разном оборудовании, с использованием разных реактивов, но по одному и тому же методу и на одних и тех же пробах (табл. 3). Статистическую обработку проводили по ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002. Результаты приведены в табл. 4.
За результат измерений принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, выполненных в условиях повторяемости (сходимости) если выполняется условие приемлемости:
2^ (КЧЖ,- КЧЖ2) •ЮР
(КЧЖ, + КЧЖ2) - r
где КЧЖ, и КЧЖ2 - результаты параллельных определений кислотного числа жира, мг КОН на 1 г жира; г- значение предела повторяемости, % (см. табл. 4).
В табл. 5 приведены фактические данные по пределу повторяемости значений кислотного числа жира в диапазоне от 4 до 153,7 мг КОН на 1 г жира на большом массиве данных (257 проб). Как можно видеть из приведенных результатов предел повторяемости метода во всем диапазоне имеет практически один максимум - от 4,9 до 5,4 %.
Учитывая то обстоятельство, что с 2001 г. в нашей стране действует ГОСТ Р 51413-99, аутентичный текст стандарта ИСО 7305-98 «Продукты переработки зерна. Определение кислотного числа жира», представлялось интересным сравнить разработанный метод с методом, изложенным в стандарте ИСО.
Для получения сопоставимых результатов по методу, изложенному в стандарте ИСО 73 0 5 -98, и по методу, изложенному в разработанном стандарте, в одних и тех же пробах пшеничной и ржаной муки с различными
значениями кислотного числа жира определяли этот показатель одним оператором, в одной лаборатории с применением идентичного материала и оборудования. Сравнительные данные приведены в табл. 6.
Полученные результаты позволяют сделать вывод о сопоставимости полученных результатов при определении КЧЖ по методу ИСО 7305-98 и по ГОСТ Р 52466-2005.
С использованием разработанного метода определены нормы свежести для муки пшеничной высшего, первого, второго сортов, муки ржаной сеяной, обдирной обойной, пшена 1-го сорта, ядрицы гречневой 1-го сорта, продела, риса шлифованного 1-го сорта и дробленого.
Разработанный метод свободен от недостатков, отмеченных нами в стандарте ИСО 7305-98, так как он распространяется на все виды зерна и зернопродуктов; технически прост (титрование ведется обычным способом водным раствором гидроокиси калия, который прост в приготовлении и хранится длительно); в качестве растворителя используется неполярный растворитель н-гексан; метрологические характеристики метода достаточно высоки; получаемые результаты сопоставимы с результатами международного стандарта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Козьмин, Н.П. Биохимия зерна и зернопро-дуктов его переработки/ Н.П. Козьмин, В.Л. Кре-тович. - М., 1950.
2. Кристенсен, М. Хранение зерна и зерновых продуктов/М. Кристенсен. - М., 1978.
3. Срок годности пищевых продуктов. Расчет и испытание/Под ред. Р. Стеле. СПб., 2006.
4. Нечаев, А.П. Липиды зерна/А.П. Нечаев, Ж.Я. Сандлер. - М., Колос, 1975.
5. Салун, П. Крупы и их хранение/П. Салун, И.А. Смирнова, К.А. Муромцева. - М., 1967.
6. Акивис, С.И. Влияние качества зерна на биохимические изменения муки при хранении/ С.И. Акивис. Сообщение и рефераты ВНИИЗ. -1953. - Вып. 2.
Таблица 6
Результаты сравнительного определения кислотного числа жира по методике стандарта ИСО 7305-98 и ГОСТ Р 52466-2005
№№ п/п Характеристика Кислотное число жира, мг КОН на 100 г сухого вещества Расхождение, % к среднему значению
пробы ИСО 7305-98 ГОСТ 52466-2005
1. Мука пшеничная в/с 33,5 34,7 -3,5
2. Мука пшеничная в/с 62,1 59,1 +4,95
3. Мука пшеничная в/с 80,4 79,7 +0,88
4. Мука ржаная сеяная 47,8 48,0 -0,4
7. Точность (правильность и пре-цезионность) методов результатов изменений. Ч. 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений. ГОСТ Р ИСО 5725-22002.- М.: Госстандарт России, 2002.
