Карбоновые кислоты, производные триацилглицеринов, способствующие повышению кислотного числа при термическом окислении масел.

Mar 29, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 12460 (2022) Цитировать эту статью

1760 Доступов

1 Цитаты

19 Альтметрика

Подробности о метриках

Кислотное число (AV) — широко используемый показатель деградации масла, который по определению измеряет количество свободных жирных кислот, образующихся в результате гидролиза триациклглицеринов. Однако на основе наблюдений, сделанных в предыдущих исследованиях, мы предположили, что окисление триацилглицеринов приводит к образованию карбоновых кислот с глицериновым остовом, которые также рассчитываются как AV. В этом исследовании мы стремились идентифицировать такие карбоновые кислоты и доказать вышеизложенную гипотезу. Нагревание рапсового масла при 180°С в течение 6 ч без добавления воды привело к увеличению AV с 0,054 до 0,241. Однако вклад свободных жирных кислот в это увеличение АВ был минимальным; АВ свободных жирных кислот до и после нагревания составляла 0,020 и 0,023 соответственно. Затем с помощью масс-спектрометрического анализа мы идентифицировали два 8-карбоксиоктаноил(азелаоил)триацилглицерина (т.е. диолеил-азелаоилглицерин и олеоил-линолеоил-азелаоил-глицерин) в нагретом масле. AV, полученный из азелаоилтриацилглицеринов, до и после нагревания масла составлял 0,008 и 0,109 соответственно, демонстрируя, что азелаоилтриацилглицерины способствуют AV. Такое увеличение AV под действием азелаоил-триацилглицеринов наблюдалось также в масле, используемом для жарки картофеля во фритюре (т.е. в масле с относительно высоким содержанием воды). Эти результаты позволяют предположить, что AV также является индикатором термического окисления триацилглицеринов.

Растительные масла (например, рапсовое, соевое, пальмовое и оливковое масло) широко используются в пищевой промышленности. Однако порча масла во время производства, приготовления и хранения продуктов питания может привести к нежелательному вкусу и аромату продуктов1,2,3. Таким образом, оценка порчи масла имеет большое значение для обеспечения качества пищевых продуктов4.

При интенсивной обработке пищевых продуктов (например, жарке во фритюре) и ненадлежащих условиях хранения (например, высокой температуре и влажности) триацилглицерины, основной компонент масел, постепенно гидролизуются до глицерина и свободных жирных кислот5. Поэтому кислотное число (AV), которое измеряет содержание свободных жирных кислот в маслах, широко и часто используется в качестве индикатора порчи масла. AV масла определяют титрованием карбоновых кислот (RCOOH) гидроксидом калия (KOH), как показано в реакции ниже.

В ISO 660 AV определяется как количество гидроксида калия (в миллиграммах), необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г образца6. В некоторых странах, таких как Япония и Австрия, указано, что масла для жарки с AV выше 2,5 следует выбрасывать7.

Исходя из изложенного выше принципа, увеличение АВ можно перефразировать как «прогресс гидролиза триацилглицерина» в масле (рис. 1). Таким образом, по определению вода необходима для увеличения AV масла. Однако в нескольких исследованиях наблюдалось увеличение AV при использовании топочных масел в условиях без добавления воды8,9,10,11,12,13. Например, Огата и др. наблюдали увеличение AV соевого масла при простом нагревании масла до 180°C8. Однако соединения, вызвавшие такое увеличение АВ, в исследовании не были упомянуты. Между тем, Фуджисаки и др. наблюдали увеличение AV высокоолеинового сафлорового масла при нагревании масла при 180 °C и утверждали, что это происходит из-за образования свободных жирных кислот9. Однако, как мы обсудим в последующих разделах, простое нагревание масла без добавления воды, по-видимому, не обеспечивает достаточного количества воды для существенного гидролиза триацилглицеринов. Кроме того, в том же исследовании увеличение АВ, вызванное нагреванием, подавлялось за счет снижения концентрации кислорода в атмосфере. Следовательно, другое возможное объяснение увеличения AV состоит в том, что триацилглицерины в масле окислились, что привело к образованию карбоновых кислот, которые рассчитывались как AV. Однако, насколько нам известно, ни одно исследование не подтвердило, что окисление триацилглицеринов вызывает увеличение АВ. Более того, не были идентифицированы иные соединения, помимо свободных жирных кислот, которые способствуют развитию АВ.