Физические свойства жиров

Состав жиров.

Жиры представляют собой смесь триглицеридов высокомолекулярных жирных кислот и сопутствующих веществ.

К сопутствующим веществам относят:

1. соединения животных тканей (фосфатиды, стерины (холестерин) и стериды, витамины, пигменты), которые растворимы в триглицеридах и гидрофобных органических растворителях;

2. технические примеси (азотистые, минеральные вещества и вода).

В состав триглицеридов жиров входят глицерин и высокомолекулярные насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты. Из насыщенных содержатся – пальмитиновая (24-27%) и стеариновая (4-29%); из ненасыщенных – олеиновая (31-51%), линолевая (2-23%), линоленовая (0,3-0,7%), арахидоновая (0,09-2%).

Фосфатиды – соединения, построенные из глицерина, жирных кислот, фосфорной кислоты и азотистого основания. Из фосфатидов наиболее распространены лецитины и кефалины. Лецитин обладает растворимостью в жирах и гидрофильными свойствами, является хорошим эмульгатором, т.е. способствует удержанию воды в жире. Легко окисляясь, лецитин приобретает свойства антиокислителя и задерживает окислительную порчу жиров. Его содержание в жирах – 0,04-0,12 %. Фосфатиды в основном распадаются в процессе производства.

Стериды –эфиры, образованные холестерином и жирными кислотами. Количество их в жирах 1-3 мг%. Значительно больше свободного холестерина – 29-126 мг%. Холестерин обладает способностью набухать в холодной воде, поэтому при определенных условиях он дает стойкие эмульсии. Присутствие холестерина – отличительный признак животных жиров. Холестерин является исходным материалом для образования витамина Д.

Витамины – в небольшом количестве в жирах присутствуют жирорастворимые витамины: А – в говяжьем; Е – в свином; в еще меньших количествах в жирах присутствуют витамины Д и К. Обладая ценными физиологическими свойствами, витамины А, Д, Е, К являются антиокислителями.

Пигменты – в жирах это каротин (красного цвета) и ксантофилл (желтого цвета), придают окраску жиру Их содержание в жирах невелико. Каротин в животном организме является провитамином А, а также проявляет свойства антиокислителя.

Технические примеси – в жирах содержится незначительное количество азотистых веществ (около 0,02% азота), минеральных веществ (около 0,1 % золы) и воды (0,2-0,5%). Азотистые вещества представляют собой в основном продукты гидролитического и пирогенетического распада белков. Их количество зависит от тщательности очистки жиров. Они придают специфический «поджаристый» запах и вызывают потемнение жира.

Физические свойства жиров

Температураплавления – зависит от состава и от природных особенностей жиров. За температуру плавления принимают верхний предел, т.е. ту температуру, при которой плавится наиболее тугоплавкая фракция и весь жир становится прозрачным.

Температура плавления свиного жира 29-35°С, говяжьего –42-49°С, бараньего 43-55°С, соответственно усвояемость жиров 96-98%, 80-94%, 80-90%. Усвояемость жира зависит от температуры плавления, если она выше 37°С, то жир менее усвояем.

Температура застывания и титр. Плавление и застывание яв­ляются обратимыми равновесными процессами, поэтому их тем­пература в однородных химических веществах совпадает. Но температура застывания смесей, к которым относятся и жиры, всегда несколько ниже температуры плавления. Это объясняет­ся тем, что кристаллическая решетка в смесях образуется при более низкой температуре, чем у чистых веществ, входящих в их состав, так как взаимное притяжение разнородных частиц пре­пятствует этому процессу. Кроме того, в силу полиморфизма в момент плавления жиры обычно находятся в высокоплавкой кристаллической форме, а при застывании в низкоплавкой.

Во время застывания жиров выделяется теплота кристалли­зации. Поэтому с момента, когда оно начинается (т.е. появля­ется муть) на некоторое время температура перестает падать. Температурой застывания считают ту, которая установилась в этот промежуток времени. Иногда после появления мути начи­нается некоторое повышение температуры. В этом случае за температуру застывания принимают ту максимальную, которую приобрел жир после начала процесса. В жиры входят многие компоненты, поэтому при достаточно глубоком охлаждении па­дение температуры задерживается каждый раз, когда кристаллизуется один из них. Но температурой застывания, характери­зующей жир, считается только первая. Она имеет то же значе­ние, что и температура плавления, но является более объектив­ной характеристикой жира, так как ее можно определить с большой точностью.

Еще более точно можно установить титр жира, т.е. темпе­ратуру застывания жирных кислот, выделенных из него, так как их смесь состоит из меньшего числа компонентов, чем сам жир.

Растворимость. Основные компоненты жиров – триглицериды- относятся к веществам с неполярными углеродными группировками. Поэтому жиры характеризуются низкой полярностью и плохо растворяются в жидкостях с высокой полярностью. В воде животные жиры нерастворимы.

В небольших количествах во­да с жиром образует устойчивую систему в результате ассоциа­ции молекул воды и глицеридов с образованием водородных связей. Так, в свином жире при температуре 40—100° С раство­ряется от 0,15 до 0,45% воды.

Жиры с водой могут образовывать дисперсионные системы с различными размерами частиц дисперсной фазы: грубодисперсные (d> 1 мкм), промежуточнодисперсные (d=0,l— 1 мкм), коллоиднодисперсные (d<0,l мкм). Но при относительно вы­соких концентрациях дисперсной фазы происходит агрегирова­ние частиц жира и коалесценция эмульсий, т. е. ее расслоение на две однородные объемные фазы с наименьшей поверхностью раздела.

Способность жиров к образованию эмульсий зависит от стро­ения молекул глицеридов и температуры их плавления. Она ме­няется в больших пределах под влиянием температуры среды и наличия эмульгаторов и стабилизаторов. В присутствии эмульгаторов возможно образование устойчивых концентриро­ванных эмульсий типа жир в воде и вода в жире в зависимости от их количественного соотношения. Эмульгаторами могут быть вещества, молекулы которых, кроме неполярной группировки, содержат несимметричную поляризованную группу. Они легко ад­сорбируются на поверхности раздела двух фаз. Адсорбируясь на поверхности капелек жира, эмульгатор создает адсорбционный слой гелеобразной структуры, который препятствует их слия­нию. Наиболее эффективными эмульгаторами являются вещест­ва, способные образовывать коллоиды в дисперсионной среде (воде или жире) в зависимости от типа эмульсии. Эффект ста­билизации обусловлен либо тем, что при столкновении не успе­вает произойти утоньшение поверхностного слоя вследствие вы­сокой вязкости, либо тем, что сила столкновения не превышает предела статического напряжения сдвига, необходимого для разрушения поверхностного слоя. Для упрочнения структуры адсорбционного слоя в систему вводят вещества, стабилизиру­ющие эту структуру, - стабилизаторы. Частицы стабилизатора располагаются, обращаясь полярной частью к полярному компоненту системы (вода), а неполярной—к неполярному (жир). В обеих системах в струк­туре дисперсионных частиц связывается некоторое количество адсорбционной воды. Для образования эмульсии первого вида (жир и вода) лучшими эмульгаторами являются гидрофильные коллоиды, например лецитин, для создания эмульсии второго вида (вода в жире) — олеофильные, например холестерин. К числу эмульгаторов, имеющих практическое значение, отно­сятся:

природные составные части жиров, такие, как лецитин, хо­лестерин, моноглицериды;

вещества, попадающие в жиры при их выделении или обра­ботке,—желатин, клеевые вещества, белки и продукты их рас­пада, мыла и др;

вещества, искусственно вводимые в водно-жировые системы для получения ряда продуктов (маргарина, кремов и др.).

Механизм разрушения водно-жировых эмульсий в основном сводится либо к адсорбционному вытеснению стабилизатора из поверхностного защитного слоя и к изменению его свойств и структуры, либо к пептизации поверхностного слоя, образован­ного эмульгатором. Так, электролиты изменяют поверхностную активность и коллоидные свойства стабилизатора. Спирты вы­зывают пептизацию поверхностного слоя. Под воздействием не­которых деэмульгаторов разрушается эмульгатор (например, кислоты разлагают мыла, создающие защитный поверхностный слой).

При снижении поверхностного натяжения на границе жир — полярная жидкость до величины, близкой к нулю, могут также образовываться концентрированные устойчивые эмульсии. Это может быть вызвано повышением температуры до близкой к критической точке взаимного смешения жидкостей, когда насту­пает почти полное выравнивание полярностей фаз. Таким прие­мом пользуются для расщепления жира в мыловарении. Очень устойчивые системы жир — вода первого и второго вида можно получить в ультразвуковом поле в присутствии эмульгаторов и стабилизаторов. Некоторые из них при содержании жира всего 10—15% обладают мазеобразной консистенцией и не теряют устойчивости при нагревании и последующем охлаждении. Часть воды в этих системах оказывается прочно связанной.

Процессы образования и разрушения водно-жировых диспер­сионных систем имеют большое практическое значение. В боль­шинстве случаев выделение и очистка жиров связаны с пептизацией жира в воде в присутствии эмульгаторов. Это приводит к потерям жира с водой. При выплавке жира в автоклавах вы­сокие температуры, способствуя образованию дисперсионных систем, вызывают ускорение гидролитического распада жира.

С другой стороны, способность жиров к эмульгированию иг­рает решающую роль в усвоении их организмом, поскольку об­мен веществ протекает в водной среде. В этом смысле качество и пищевая ценность жира тем выше, чем лучше и легче он эмульгируется. Высокая степень дисперсности эмульгированных жиров улучшает их вкусовые достоинства, что обусловлено структурно-механическими свойствами эмульсий и их способно­стью создавать пленку на поверхности слизистой оболочки. Практический интерес представляет процесс эмульгирования жира при куттеровании фарша и применение концентрирован­ных эмульсий при изготовлении таких мясопродуктов, как со­сиски, ливерные изделия и др.

Жиры хорошо растворимы в органических растворителях, близких им по полярности: эфире, бензине, хлорпроизводных уг­леводородов (хророформе, четыреххлористом углероде, дихлор­этане и т.д.). Чем ниже температура плавления жира, тем он легче растворяется в этих растворителях. Эти свойства исполь­зуют для извлечения жира из сырья для выделения из них низ­коплавких фракций кристаллизацией из жировых растворов наименее растворимых компонентов, а также в лабораторной практике.

Большое значение имеет растворимость в жирах паров и га­зов. Летучие пахучие вещества, растворяясь в жирах, придают им несвойственный запах. Растворимость в жире кислорода воз­духа является причиной его окислительной порчи при хранении даже в отсутствии контакта с воздухом во время хранения, ес­ли перед упаковкой в нем растворился воздух. Даже в твердом состоянии жиры способны адсорбировать газы. При сбивании свиного жира на воздухе в течение 4—20 мин при 20° С погло­щалось 85—155% воздуха по объему.

Дата добавления: 2015-07-11