Выявление фальсификации жировой фазы молочной продукции

Рязань

Читайте и узнаете:

какие факторы влияют на жирнокислотный состав молочного жира;
почему жирнокислотный состав молочного жира является критерием для определения фальсификации молочной продукции растительными жирами;
почему возникла необходимость в разработке метода комплексной оценки жировой фазы молочной продукции

ЕЛ. Юрова

заведующая лабораторией технохимического контроля ФГБНУ «ВНИМИ», канд. техн. наук

Т.В. Кобзева

старший научный сотрудник лаборатории технохимического контроля ФГБНУ «ВНИМИ»

Н.А. Жижин

младший научный сотрудник лаборатории технохимического контроля ФГБНУ «ВНИМИ»

Приведены результаты исследований молочной продукции различными методами по нескольким критериям, позволяющим идентифицировать молочный, растительный или говяжий жир в ее составе. Впервые предложен способ комплексной оценки жировой фазы по жирнокислотному и триглицеридному составу. На основе полученных результатов исследований разработаны методики измерений для определения состава стеринов и триглицеридов

Жировой состав относится к числу важнейших составляющих биологической ценности молочной продукции. На свойства молочного жира влияют в первую очередь строение и состав жирных кислот. Кроме того, жирнокислотный состав (ЖКС) жировой фазы молока может изменяться в зависимости от сезона года, воздействия зоотехнических факторов, кормления, породных изменений и т.д., а также в процессе технологической переработки. Для имитации молочного жира все чаще применяются животные жиры, в частности говяжий, что усложняет процесс идентификации жировой фазы молока и молочных продуктов по ЖКС. В связи с этим была проведена работа по изучению состава жировой фазы молочной продукции и разработке метода комплексной оценки жирового состава.

Из всех природных жиров молочный жир по химическому составу является самым сложным и уникальным. На 98-99 % он представляет собой нейтральный жир в виде простых липидов — глицеридов. Фактически нейтрального жира в молоке нет, он всегда частично гидролизован и содержит следы жирных кислот.

Основной составляющей жиров животного и растительного происхождения являются сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот, называемые глицеридами (ацилглицеридами). Жирные кислоты входят в состав не только глицеридов, но и большинства других липидов. Разнообразие физических и химических свойств природных жиров обусловлено химическим составом жирных кислот глицеридов. В триглицеридный состав жиров входят различные жирные кислоты. В зависимости от вида животного или растения, из которых получены жиры, ЖКС триглицеридов различен. В состав глицеридов жиров и масел входят главным образом высокомолекулярные жирные кислоты с числом углеродных атомов 16, 18, 20, 22 и выше, низкомолекулярные с числом углеродных атомов 4, 6 и 8 (масляная, капроновая и капри- ловая кислоты). Число выделенных из жиров кислот достигает 170, однако некоторые из них еще недостаточно изучены и сведения о них весьма ограниченны.

Как уже было сказано выше, ЖКС молочного жира в значительной степени зависит от кормов, молочной продуктивности, от генетической особенности животных, поэтому содержание отдельных жирных кислот может существенно меняться, о чем свидетельствуют границы колебаний, установленные нормированием. Поэтому для идентификации жировой фазы молочных продуктов требуется дополнительный параметр — содержание молочного жира, который, как правило, является расчетной величиной по идентификационным жирным кислотам — масляной, миристиновой и др. “ Но основная жирная кислота, которая присуща именно молочному жиру коровьего молока — масляная. В молочной железе под действием бактерий рубца ацетат и p-гидроксибутират преобразуются в жирные кислоты и получаются жиры с высоким содержанием насыщенных низкомолекулярных жирных кислот (С_4:₀ и С_6:₀), которые не встречаются ни в каких других жирах, потому что это специфично именно для жвачных животных, так как гидроксимасляную кислоту продуцируют микроорганизмы в рубце животного. В рубце жвачных животных полиненасыщенные жирные кислоты гидролизуются до стеариновой кислоты, а в молоко попадает лишь незначительное количество полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), и даже при повышенном их содержании в корме в молоке увеличения их количества все же не наблюдается.

В зарубежных изданиях ЖКС уже давно относят к критериям для обнаружения фальсификации молочной продукции растительными маслами, главным образом потому, что молочный жир характеризуется короткоцепочечными жирными кислотами, тогда как растительные масла имеют жирные кислоты в основном средне- и длинноцепочечные. После того как фальсификация растительными маслами получила широкое распространение и молочный жир стал чаще заменяться животным или жирами морских млекопитающих, появилась необходимость в определении критериев оценки жировой фазы не только по ЖКС. В ходе исследований было установлено, что немолочные жиры в молочном жире можно определить путем анализа триацилглицеридов. Это позволило осуществлять идентификацию жирового состава с применением метода газожидкостной хроматографии, но по триглицеридному составу.

Основным документом, устанавливающим требования к оценке качества, безопасности, идентификации, маркировке молочной продукции, является технический регламент Таможенного союза «О безопасности молока и молочной продукции» (ТР ТС 033/2013), согласно которому идентификация жировой фазы молочной продукции должна осуществляться по составу стеринов.

Стерины (холестерин и эргостерин) содержатся в молоке в небольшом количестве в виде сложных эфиров — холестеридов. Основной стерин — холестерин (C₂₇H₄₆O) — находится в молоке в свободном и в связанном с жирными кислотами состоянии. Растительные масла, напротив, содержат фитостерины, которые относятся к группе стероидных спиртов, естественным образом присутствующих в растениях. Состав фитостеринов разнообразен, основным фитостерином, который содержится практически во всех растениях и лишь изредка встречается в одноклеточных водорослях — (3-ситостерин. Также в составе стеринов встречаются кампестерин, стигмастерин, брассикастерин, ситостерин. Но согласно установленным ТР ТС 033/2013 требованиям наличие именно фитостеринов является идентификационным признаком присутствия в жировой фазе продукта растительных жиров и масел. При этом форма холестерина и его состояние в продукте (свободное или связанное с жирными кислотами) не является идентификационным признаком, что делает способ идентификации несовершенным. Присутствие в продукции нерастительных жиров немолочного происхождения не позволяет осуществить идентификацию жировой фазы.

Одним из основных стандартов для определения ЖКС является ГОСТ 32915-2014 «Молоко и молочная продукция. Определение жирнокислотного состава жировой фазы методом газовой хроматографии». Определение состава стеринов проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 31979-2012 «Молоко и молочные продукты. Метод обнаружения растительных жиров в жировой фазе газожидкостной хроматографией стеринов». Метод, приведенный в указанном документе, является качественным и позволяет установить наличие именно фитостеринов, по содержанию которых делается вывод о присутствии в продукте растительного жира. Данное обстоятельство очень сужает рамки применения этого стандарта, так как методика не позволяет выявлять наличие немолочных жиров животного происхождения (говяжьего, свиного, бараньего и др.) и проводить количественные измерения. К сожалению, не всегда применение ГОСТ 31979-2012 позволяет сделать верные выводы и осуществить идентификацию жировой фазы продукта. Данное обстоятельство привело к необходимости разработки нового подхода к оценке жировой фазы молочной продукции с учетом применяемой методики измерений.

Новый метод

Комплексную оценку жировой фазы молочной продукции проводили с применением методик определения ЖКС, триглицеридного состава и состава стеринов. Разделение и идентификацию жирных кислот в исследованных образцах осуществляли с использованием газового хроматографа «Кристаллюкс» модели 4000М, снабженного капиллярной колонкой SP-2560 (Supelco) 100 м х 0,25 мм, df = 0,20 мкм (Sigma-Aldrich, США) и пламенноионизационным детектором. Анализ проводили в следующих условиях: объем пробы 1 мкл, расход газа-носителя (азота) 1,0 мл/мин с разделением потока 50:1. Температура инжектора 230 °С, детектора — 260 °С. Начальная температура колонки 140 °С. Температурная программа изменялась со 140 °С до 260 °С с шагом 4°С/мин. Время анализа — 50 мин.

Разделение и идентификацию триацилглицеридов проводили с использованием газового хроматографа «Кристаллюкс» модели 4000М, оснащенного капиллярной колонкой Supelco НТ-5 (25 м х 0,32 мм, df = 0,10 мкм, (Sigma- Aldrich) и пламенно-ионизационным детектором. Условия, в которых проходил анализ:

объем пробы 2 мкл, расход газа-носителя (азота) 1,8 мл/мин с разделением потока 50:1;

температура инжектора и детектора 380 °С. Программирование температуры начинали с 340 °С в течение 1 мин, а затем постепенно увеличивали до 370 °С со скоростью 5°С/мин в течение 13 минут.

обработка результатов велась в программе NetChrom V2.1.

Для исследования состава стеринов использовали метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с применением жидкостного хроматографа фирмы Gilson (Франция), оснащенного спектрофотометрическим детектором. Разделение состава стеринов проводили при длине волны 205 нм при помощи колонки ReproSil Pur-С18 250 x 4.6, 5 мкм (Dr.Maisch). Использовалось изократическое элюирование смесью подвижной фазы ацетонитрил/вода (95/5) при скорости потока 1 мл/мин, с температурой колонки 30 °С. Объем вводимой пробы составлял 20 мкл. Состав стеринов анализировали по хроматограмме стандартных образцов.

В качестве объектов исследований было использовано молоко питьевое пастеризованное с массовой долей жира 3,2%, молоко ультрапастеризованное с массовой долей жира 3,2 %, сметана с массовой долей жира 20,0%, продукт сметанный с массовой долей жира 20,0%, молоко сгущенное цельное с сахаром с массовой долей жира 8,5 % и консервы молокосодержащие сгущенные с сахаром с массовой долей жира 8,5%. Комплексная оценка жировой фазы молочной продукции проводилась в образцах до и после хранения.

Анализ результатов

Анализ полученных результатов исследований показал, что значительным изменениям подвергалось содержание следующих жирных кислот: масляной, стеариновой, олеиновой, линолевой и линоленовой. Наименьшим изменениям были подвержены такие кислоты, как миристиновая, пальмитиновая и лауриновая. Было отмечено, что изменения в ЖКС не случайны, а связаны в первую очередь с составом жировой фазы молочной продукции, на которую оказывают влияние и температурные режимы обработки, и время хранения продукта, и содержание молочной кислоты. В табл. 1 и 2 приведены значения ЖКС в различных продуктах и в процессе хранения, видно, что в той или иной степени все жирные кислоты подвержены изменениям.

Набранный массив данных позволил установить диапазоны колебаний содержания исследованных жирных кислот, как в молочном сырье, так и в продуктах. Содержание жирных кислот в 80% исследованных образцов соответствовало среднему значению от полученных данных. Наиболее сильно выраженные отклонения наблюдались только в 5% образцов.

Проанализировав ЖКС молочной продукции, можно сделать заключение о том, что он подвержен изменениям под действием различных факторов: при хранении, нарастании кислотности, пастеризации, в процессе сквашивания и т.д. А в продуктах молокосодержащих, в частности в консервах сгущенных, изменения ЖКС были значительны, наблюдалось увеличение трансизомеров жирных кислот и снижение полиненасыщенных жирных кислот, особенно в тех продуктах, где молочный жир заменялся животным (см. табл. 1).

В ходе исследования был сделан вывод о завышенном верхнем пороге содержания олеиновой кислоты в действующих нормативных документах, составляющем 33% от суммы жирных кислот. На практике такое значение достигается только при полном замещении молочного жира растительным. Как только содержание олеиновой кислоты достигает 27,0% или превышает это значение, содержание масляной кислоты падает ниже минимально установленного нормативными документами порога в 2,0%, что свидетельствует о фальсификации продукции.

Как видно из приведенных выше данных, по триглицеридному составу (см. табл. 3) говяжий и молочный жиры различаются. И даже небольшая замена второго первым вносит существенный дисбаланс в характерное содержание всех минорных жирныхкислот молочного жира. При этом изменения в содержании отдельных жирных кислот в исследованных образцах достаточно специфичны. Можно отметить, что для растительных жиров характерно наличие высоких значений пальмитиновой и линолевой жирных кислот, в то время как для говяжьего жира ситуация противоположная. В данном случае наблюдается снижение содержания полиненасыщенных жирных кислот, причем значительное.

Для проверки полученных данных были проведены исследования на искусственно созданных образцах, которые были получены путем смешивания молочного и говяжьего жиров в определенных пропорциях. На диаграмме (см. рисунок) видно, что содержание масляной, лауриновой, миристиновой и пальмитиновой жирных кислот пропорционально снижается при уменьшении количества молочного жира, в то время как массовая доля стеариновой и олеиновой кислот значительно увеличивается. Также на диаграмме видно, что содержание молочного жира напрямую зависит от концентрации масляной жирной кислоты, и во всех случаях наблюдается ее снижение, даже при невысокой замене молочного жира.

Использованная литература

О’Брайен Р. Жиры и масла Производство, состав и применение. — СПб: Профессия, 2007. — 752 с.
Тепел А. Химия и физию молока. — СПб: Профессия 2012.- 832 с.
Fontecha J., Mayo I., Toledano G., Juarez M. Use of changes in triacylglycerols during ripening оf cheeses with high lipolysis levels for detection of milk fat authenticity. Int. Dairy J. 2006; 16:1498-1504.
Goudjil H., Fontecha J., Fraga M. J., Juarez M. TAG composition of ewe’s milk fat. Detection of foreign fats J. Am. Oil Chem. Soc. 2003; 80:219-222.
Юрова E.A., Жижин H.A. Фальсификация жировой фазы молочных продуктов. Методики выявления животных жиров // Молочная промышленность. — 2017. -№ -С. 44-47.

Резюме

Проведенные исследования позволили разработать метод комплексной оценки жировой фазы молочной продукции на основе критериев идентификации с учетом внешних факторов и различных технологических режимов переработки. Комплексная оценка состава жировой фазы молочной продукции проводится в три этапа:

определение жирнокислотного состава, то есть наличия масляной кислоты, минорных компонентов (пентадекановой С_15:0:1, пальмитолеиновой С16:1, маргариновой С_17:0:1 кислот); содержание олеиновой кислоты не должно превышать 26 %, а трансизомеров ненасыщенных жирных кислот (в основном трансизомеров олеиновой кислоты) — 3,5 %;
определение состава стеринов — если преобладает холестерин, а содержание фитостеринов не превышает 2,5 %, то можно говорить, что образец содержит молочный жир;
определение триглицеридного состава позволяет дифференцировать объекты, весьма схожие по жирнокислотному составу.

Информация взята из журнала Контроль Качества Продукции www.ria-stk.ru/mos