CC BY
13
№ 2 (83)
UNIVERSUM:
технические науки
февраль, 2021 г.
ОБРАЗОВАНИЕ ТРАНС-КИСЛОТ В ТВЕРДЫХ ГИДРИРОВАННЫХ САЛОМАСАХ ПОЛУЧАЕМЫХ ИЗ ХЛОПКОВЫХ МАСЕЛ
Раджабова Юлдуз Мухаммаджановна
исследователь,
Ташкентский химико-технологический институт Республика Узбекистан, г. Ташкент,
Абдурахимов Саидакбар Абдурахманович
д-р. техн. наук, профессор, Ташкентский химико-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент
Ходжаев Сарвар Фахреддинович
докторант,
Ташкентский химико-технологический институт Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: dakn3s 93@mail.ru
Акрамова Раъно Рамизитдиновна
доктор философии (PhD), доц, Ташкентский химико-технологический институт Республика Узбекистан, г. Ташкент
FORMATION OF TRANS-ACIDS IN SOLID HYDROGENATED FATS OBTAINED
FROM COTTON OILS
Yulduz Radjabova
Researcher,
Tashkent Chemical-Technological Institute Uzbekistan, Tashkent
Saidakbar Abdurakhimov
Doctor of technical sciences, professor, Tashkent Chemical-Technological Institute Uzbekistan, Tashkent
Sarvar Khodjaev
PhD student,
Tashkent Chemical-Technological Institute Uzbekistan, Tashkent
Rano Akramova
doctor of philosophy (PhD), docent, Tashkent Chemical-Technological Institute Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В данной статье рассмотрены вопросы образования элаидиновой кислоты при получении гидрированных саломасов с различной температурой плавления (44 и 59°С). Установлено, что чем больше глубина гидрирования хлопкового масла с целью получения высокотвёрдых саломасов существенно уменьшается содержание образующихся транс-кислот, сомнительных для употребления в составе пищевых жиров, например маргаринов.
ABSTRACT
In this article discussesed the formation of elaidic acid during the preparation of hydrogenated fats with different melting points (44 and 59°C). It has been established that the greater the depth of hydrogenation of cottonseed oil in order to obtain highly hard hydrogenated fats, the content of the formed trans-acids, which are doubtful for consumption in the composition of edible fats, for example, margarines, significantly decreases.
Библиографическое описание: Образование транс-кислот в твёрдых гидрированных саломасах получаемых из хлопковых масел // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Раджабова Ю.М. [и др.]. 2021. 2(83). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11262 (дата обращения: 25.02.2021).
№ 2 (83)
UNIVERSUM:
технические науки
февраль, 2021 г.
Ключевые слова: гидрогенизация, хлопковое масло, транс-кислота, хроматография, ИК-спектроскопия. жирно-кислотный состав.
Keywords: hydrogenation, cottonseed oil, trans-acid, chromatography, IR spectroscopy, fatty acid content.
Для производства кондитерских, хлебопекарных, фритюрных жиров и маргаринов различного назначения (столовый, бутербродный и т.п.) в основном используют гидрирование саломасы с необходимыми физико-химическими показателями [1, 2]. Гидрирование саломасы в процессе насыщения непредельных жирных кислот (линоленовой, лино-левой, олеиновой и др.) образуют значительных количествах транс-кислоты, которые в отличии от нормальных цис-кислот имеют высокие температуры плавления и твёрдости, а также содержание трудно осваиваемых триацилглицеридов. Поэтому, в настоящее время ведутся широкомасштабные научно-исследовательские работы по снижению содержания твёрдых транс-кислот в гидрированных саломасах, используемых для пищевого назначения [3, 4].
Учитывая это, нами были проведены исследования по определению количества образующихся транс-кислот в различных по степени насыщения саломасах, что позволяет направленно регулировать технологические параметры процесса гидрогенизации.
Известно, что транс-кислоты образуются при нехватке водорода на активных центрах гидрирующих растительные масла и жиры катализаторах, при каталитической токсикации активных центров катализаторов насыщающих ненасыщенные жирные кислоты, при высокой температуре процесса гидрогенизации масел и жиров, когда вязкость среды и растворимость водорода сильно увеличивается, при неселективном высокоактивным гидрировании жирных кислот на поверхности применяемых катализаторов и др. [5].
В нашем случае, мы изучили гидрирующую активность никельевого катализатора марки Nysosel-
820, который считается высокоселективным и достаточно активным изомеризующим контактом.
Опыты проводили в лабораторной установке для гидрирования растительных масел и жиров на порошкообразных никельевых катализаторах при температуре 220-240°С пи перемешивание фаз 100 об/мин [6]. Количество подаваемого водорода ровнялось 1,2 л/мин.
Температура плавления - это теипература, при которой данное вещество переходит в жидкие состояние из твердого. Так как жиры представляют сложную систему, образуемую глицеридами различных жирных кислот, то они не обладают резко выраженной температурой плавления, а плавятся в некотором интервале температур. Поэтому температура плавления жиров представляет собой условную величину, характеризующую начало перехода их из твердого состояния в жидкое [7].
Твердость (пенетрация) - Для определения твердости жиров (в г/см) широко используется твердомер Каминского, измеряющий нагрузку, необходимую для разрезания проволокой определенного сечения образца жира, закристаллизованного в стандартных условиях. Метод определения твердости по Каминскому описан в [8].
Жирно-кислотный состав определяли на хроматографе Agilent Technologies 6890 N с пламенно -ионизационным детектором, используя капиллярную колонку длиной 30 м с внутренним диаметром 0.32 мм с нанесенной фазой НР-5 при температуре от 150 до 270°С. Газ-носитель - гелий [9].
Результаты анализов по жирно-кислотному составу осуществляли на основе хроматограммы, представленных на рис. 1.
Рисунок 1. Хроматограмма гидрированного саломаса, полученного на основе гидрогенизации хлопкового
масла на никельевом катализаторе марки ^уБОБе1-820
Из рис. 1 видно, что в саломасах, полученных из хлопкового масла в основном, содержатся следующие жирные кислоты: линолевая, олеиновая, пальмито-олеиновая, пальмитиновая и стеариновая. Из них две последние являются насыщенными жирными кислотами и практически не изменяются в процессе
гидрогенизации хлопкового масла. На основе хроматограммы представленный на рис. 1, нами рассчитаны содержания вышеназванных жирных кислот, результаты которых представлены в табл. 1.
Из табл. 1 видно, что действительно содержания вышеназванных кислот хлопкового масла практически увеличиваются после их гидрогенизации за счет
№ 2 (83)
UNIVERSUM:
технические науки
февраль, 2021 г.
предыдущих ненасыщенных жирных кислот. Как и
# 1 [тз_п] 1 [тл_п] [pA *s] 1 [pA] %
1 1 9. 624 1 BP i 0. 0441 65 1 .01283 22. 94661 1 1. 27613
2 13. 726 BV 0. 0418 3 .16072 1. 09072 0. 06204
3 13. 831 VB 0. 0648 9 .36134 1. 92186 0. 18375
4 14. 268 BP 0. 0525 1427 .25293 382. 95471 28. 01530
5 16. 488 BP 0. 0432 9 .44254 3. 04078 0. 18535
6 18. 004 BV 0. 0714 29 .00383 5. 51463 0. 56931
7 18. 136 VV 0. 0712 371 . 42719 71. 94297 7. 29068
8 18. 319 VV 0. 0660 763 .35889 148. 47545 14. 98384
9 18. 378 VV 0. 0584 561 .40131 125. 10782 11. 01965
10 18. 496 VV 0. 0457 121 .64996 38. 64071 2. 38785
11 18. 776 VP 0. 0574 1636 .11340 403. 00641 32. 11498
12 20. 481 BP 0. 0458 27 .70327 8. 77102 0. 54378
13 22. 910 BB 0. 0518 13 .22567 3. 97500 0. 25960
14 26. 816 PB 0. 0506 5 .21663 1. 53624 0. 10240
15 27. 141 BB 0. 0506 51 .21815 15. 49149 1. 00535
28,9% от массы жирных кислот саломаса. Это значительное содержание дающее основание на сомнение его пригодности для пищевых целей.
Таблица 1.
Area [pA*s]
Height [рА]
Area
1 2
3
4
5
6
7
8 9
10 11 12
13
14
15
9 13
13
14 16 18 18 18 18 18 18 20 22 26 27
. 624 .726 .831 .268 .488 .004 .136 .319 .378 .496 .776 .481 .910 .816 . 141
BP BV VB BP BP BV VV VV VV VV VP BP BB PB BB
0441 0418 0648 0525 0432 0714 0712 0660 0584
0457 0574
0458 0518 0506 0506
65.01283 3.16072 9.36134 1427.25293
9 29 371 763 561 121 1636 27
44254 00383 42719 35889 40131 64996 11340 70327 13.22567 5.21663 51.21815
22. 1. 1. 382. 3. 5. 71. 148. 125.
38. 403. 8. 3. 1. 15.
94661 09072 92186 95471 04078 51463 94297 47545 10782 64071 00641 77102 97500 53624 49149
1 0 0 28 0 0 7 14 11 2 32 0 0 0 1
27613 06204 18375 01530 18535 56931 29068 98384 01965 38785 11498 54378 25960 10240 00535
Поэтому, мы решили повторить вышеназванные анализы для двух образцов саломасов с различной степенью ненасыщенности, т.е. температуры плавления. Полученные результаты анализов хлопковых
саломасов с температурой плавления 44°С (контроль) и 59°С представлены в табл. 2.
Таблица 2.
Жирно-кислотные составы саломасов с различной степенью ненасыщенности и температурой плавления
Наименование жирных кислот Условное обозначение ЖК Саломас Тпл=44°С (контроль) Саломас Тпл=59°С
Миристиновая ^4:0 1,29 1,26
Пальмитиновая ^6:0 28,53 28,39
Маргариновая ^7:0 0,18 0,28
Стеариновая ^8:0 32,70 68,43
Арахиновая C20:0 0,26 0,28
Бегеновая C22:0 0,10 0,12
^насыщенных 63,06 98,76
Линолевая ^8:2 0,60 0,18
Цис-олеиновая ^8:1(9) 7,43 0,85
Транс-олеиновая ^8:1(90 15,26 0,21
Другие транс-изомеры ^8:1(0 13,65 -
^ненасыщенных 36,94 1,24
^транс-кислот 28,91 0,21
№ 2 (83)
UNIVERSUM:
технические науки
февраль, 2021 г.
Из табл. 2 видно, что при получении хлопкового саломаса с температурой плавления 59°С по количественному вкладу, жирные кислоты располагаются в следующем порядке убывания: стеариновая (С180) > пальмитиновая (С 16 0) > миристиновая (С 14 0) > маргариновая (С170) > арахиновая (С200) бегеновая (С220) кислоты. При этом, ненасыщенные жирные кислоты располагаются в следующем порядке: цис-олеиновая (С181(9)) > транс-олеиновая (С18:1(9о) > ли-нолевая (С182) кислоты. Кроме того, количество транс-изомеризированных жирных кислот в хлопковом саломасе с температурой плавления 59°С меньше, чем саломас с температурой плавления 44°С.
Далее, нами методом ИК спектроскопии были исследованы структурные особенности основных жирных кислот хлопковых саломасов в виде их метиловых эфиров. Спектры данных анализов представлены на рис. 2-6.
Сравнение ИК-спектров четырёх основных жирных кислот, содержащихся в хлопковом саломасе с
температурой плавления 44°С показало, что данные кислоты имеют различную степень связанности между молекулами.
Используя ИК-спектр представленный на рис. 26 и следующую формулу нами рассчитано содержание транс-кислот в хлопковом саломасе с температурой плавления 44°С:
(К - К8) • 100
X = __ __-,%
Ке - Ks
где: Х - количество транс-кислот, %;
К - коэффициент поглощения смеси метилового эфира жирных кислот ХС с температурой плавления 44°С при 970 см-1;
К - средний коэффициент поглощения метиловых эфиров олеиновой и стеариновой кислот при 970 см-1;
Ке - коэффициент поглощения смеси метилового эфира транс-олеиновой (элаидиновой) кислоты при 970 см"1.
I 13.0 I 10
105
100
95
90
85
80
75
70
65
Г
60
55 .
50.
45
40
35
30
25
20
1800 1600
Рисунок 2. ИК-спектр метиловых эфиров жирных кислот хлопкового саломаса с температурой плавления 44°С
№ 2 (83)
A, UNI
те)
UNIVERSUM:
технические науки
февраль, 2021 г.
Рисунок 3. Фрагмент ИК-спектра МЭ олеиновой (Ci8:i) кислоты ХС
Рисунок 4. Фрагмент ИК-спектра МЭ стеариновой (Ci8:o) кислоты ХС
Рисунок 5. Фрагмент ИК-спектра МЭ трансолеиновой (Сы-лт) кислоты ХС
Рисунок 6. Фрагмент ИК-спектра МЭ ЖК ХС с Тпл=44°С
Расчеты показали, что в хлопковом саломасе с температурой плавления 44°С содержится транскислот (элаидиновой) в количестве 28,91% от массы хлопкового саломаса.
Таким образом, проведенные исследования позволяют установить содержание транс-кислот (элаидиновой) в составе гидрированных жиров, особенно пищевого назначения и разработать методы
их снижение или устранение из их составов. Например, повышая глубину гидрирования хлопкового масла выше температуры плавления получаемого саломаса 59°С содержание транс-кислот в твёрдых жирах можно довести до 0,21% от массы общих жирных кислот, что очень важно для получения саломасов пищевого назначения.
№ 2 (83)
UNIVERSUM:
технические науки
февраль, 2021 г.
Список литературы:
1. Рабинович Л.М. Гидрогенизация и переэтерификация жиров. - Санкт-Петербург: Профессия, 2013. - 238 с.
2. Ходжаев С.Ф. Абдурахимов С.А., Акрамова Р.Р., Хамидова М.О. Исследование показателей качества жировой основы маргарина при замене традиционного хлопкового масла сафлоровым // Universum: химия и биология. -2018. - №. 10 (52).
3. Ходжаев С.Ф. Абдурахимов С.А., Акрамова Р.Р., Хамидова М.О. Исследование изменения калорийности маргарина при различных его жирностях // Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности. - 2020. - С. 128-130.
4. Ачилова С.С. Рузибаев А.Т., Абдурахимов С.А., Ходжаев С.Ф. Рафинация пищевых саломасов полученных из темного и светлого растительных масел водным раствором силиката натрия // Universum: технические науки. - 2020. - №. 3-2 (72).
5. Сокольский Д.В., Жубанова К.А. Гидрирование растительных масел. - Алма-Ата: Наука, 1972. - 180 с.
6. Товбин И.М., Меламуд Н.Л., Сергеев А.Г. Гидрогенизация жиров. - М.: Легкая и пищевая промышленность,
7. Вопросы технического регулирования в области производства ЗМЖ / И.В. Павлова, Н.В. Долганова, Е.В. Кравченко, Е.В. Доценко [и др.] // Молочная промышленность. - 2013. - № 8. - С. 10-11.
8. ГОСТ 976-81. Маргарин, жиры кулинарии, кондитерской и хлебопекарной промышленности.
9. ГОСТ 30418-96 Масло растительные. Метод определения жирнокислотного состава.
1981. - 296 с.
