Разработка способа товароведной идентификации высокоолеиновых подсолнечных масел на основе метода ядерно-магнитной релаксации

Масложировая промышленность занимает ведущее место среди отраслей перерабатывающих растительное сырье по объемам его переработки, многообразию и особенностям получаемой продукции, более 45% которой используется в питании населения. Значительная часть этого объема представлена растительными маслами, среди которых лидером является подсолнечное масло, так как в РФ наиболее распространенным масличным сырьем являются семена подсолнечника, а вырабатываемое из современных высокомасличных сортов семян подсолнечника масло отвечает основным требованиям, предъявляемым к пищевым растительным маслам по составу и свойствам.

В настоящее время масложировая отрасль столкнулась с рядом проблем, как общего, так и специфического характера, что привело к снижению объема выпуска продукции и стабильности ее качества.

Получить растительное масло высокого качества возможно при организации системы управления качеством, предусматривающей не только выявление недоброкачественной продукции, но и в большей степени, обеспечивающей предупреждение ее появления.

Существующие задачи отражены в федеральном законе «О качестве и безопасности пищевых продуктов», регулирующем отношения в области обеспечения качества продовольственного сырья, пищевых продуктов и их безопасности для здоровья человека.

Необходимость решения указанных задач в России связана с тем, что в условиях современного производства растительных масел, в том числе подсолнечных, как правило, отсутствует постоянный поставщик товарных семян, обеспечивающий их стабильность по основным показателям качества и безопасности.

Действие Государственной системы сертификации продовольственного сырья и пищевых продуктов обязывает введение идентификации, позволяющей на первой стадии отождествлять продукцию и подтверждать соответствие требованиям нормативных документов [1−4].

Учитывая существующее многообразие сортов и гибридов семян подсолнечника, из которых получают масла, отличающиеся по жирно-кислотному составу триацилглицеринов (ТАГ) и другим показателям, способ идентификации позволит обеспечить выявление и подтверждение подлинности конкретного вида масла, а также его соответствие установленным требованиям. В результате такой экспертизы возможно предупреждение фальсификации продукта, подтверждение его качества и использование по назначению.

Для решения этих вопросов необходимы оперативные способы оценки качества и идентификации масел, обеспечивающие достаточную точность, максимальную сопоставимость и воспроизводимость результатов.

Одним из важнейших показателей качества высокоолеинового подсолнечного масла считается массовая доля олеиновой кислоты, обеспечивающего высокие потребительские свойства масла.

Наличие на рынке семян подсолнечника более ценных и дорогих высокоолеиновых сортов и гибридов остро поставило вопрос о необходимости разработки экспрессных способов идентификации и определении массовой доли олеиновой кислоты в составе триацилглицеринов (ТАГ) полученных из них масел.

Трудность фальсификации по идентифицирующим критериям такого объекта, как подсолнечные масла, может служить гарантией их надежности и достоверности качества. Особенно важно в качестве критерия идентификации выбрать такие характеристики, которые бессмысленно фальсифицировать.

Среди существующего многообразия физико-химических методов оценки соответствия и оценки качества наиболее рациональными являются методы на основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР), обеспечивающие необходимые критерии идентификации, такие, как объективность и независимость от субъективных данных испытателя, в том числе его компетентности и учета интересов изготовителя или продавца.

Таким образом, разработка способов идентификации и оценки качества высокоолеиновых подсолнечных масел с применением метода ЯМ-релаксации является актуальной и своевременной.

Целью нашего исследования являлась разработка экспресс — способа идентификации высокоолеиновых подсолнечных масел на основе метода ядерно-магнитной релаксации.

Исследование ядерно-магнитных релаксационных характеристик протонов триацилглицеринов масла проводили с использованием импульсного метода Карра-Парселла-Мейбума-Гилла на ЯМР-релаксометре с управлением и обработкой результатов на базе персонального компьютера.

Погрешность измерения амплитуд сигналов ЯМР (Аi) не более 0,1%, времен спин-спиновой релаксации протонов масла (Т2i) в диапазоне от 5 до 500 мс — не более 0,5%.

При обработке результатов экспериментальных исследований применяли методы математического и физического моделирования; статистической обработки, интерполяции и корреляции анализа из пакета программ Mathcad.8 (Professional), Statistica 6.0 и Mathlab 5.1.

В качестве объектов исследования были взяты рафинированные дезодорированные, гидратированные и нерафинированные высокоолеиновые подсолнечные масла.

На основании экспериментальных данных, полученных при исследовании ЯМ-релаксационных характеристик протонов триацилглицеринов высокоолеиновых подсолнечных масел при различных температурах, можно выделить область значений времен спин-спиновой релаксации Т21, которая характерна для высокоолеиновых подсолнечных масел (массовая доля олеиновой кислоты более 70%).

На рисунке 1 приведена зависимость значений времен спин-спиновой релаксации протонов первой компоненты триацилглицеринов высокоолеиновых подсолнечных масел от температуры.

Рисунок 1 — Зависимость значений времен спин-спиновой релаксации Т21 протонов первой компоненты триацилглицеринов от температуры для идентификации высоколеиновых подсолнечных масел в интервале температур 10−40 0С; - область высокоолеиновых подсолнечных масел

подсолнечный магнитный высокоолеиновый качество Учитывая, что высокоолеиновыми считаются подсолнечные масла, в триацилглицеринах которых массовая доля олеиновой кислоты превышает 70%, на основании зависимостей, приведенных на рисунке 1, были сформулированы условия для идентификации высокоолеиновых подсолнечных масел:

Т21 (Т21)70% = 2,2· t +102, (1).

где (Т21)70% - время спин-спиновой релаксации протонов первой компоненты триацилглицеринов высокоолеиновых подсолнечных масел с массовой долей олеиновой кислоты 70%;

t — температура анализируемой пробы масла, 0С.

На основании полученных результатов разработана методика идентификации высокоолеинового подсолнечного масла с применением метода ЯМ-релаксации, которая включает следующие этапы.

На первом этапе осуществляют вычисление параметров уравнения для условия идентификации высокоолеиновых подсолнечных масел по содержанию олеиновой кислоты. Для этого отбирают не менее 5 проб масла с массовой долей олеиновой кислоты 701%, определенной методом газожидкостной хроматографии. Каждую пробу масла анализируют на импульсном ЯМР-анализаторе в диапазоне температур от 10 до 40С через каждые 5С. Точность поддержания температуры ±0,2C. При заданной температуре для каждой пробы масла измеряют времена спин-спиновой релаксации протонов первой компоненты триацилглицеринов масла и находят среднее значение Т21. По полученным данным методом наименьших квадратов определяют численные значения коэффициентов в уравнении.

На втором этапе осуществляют идентификацию масла. Для этого отбирают пробу масла, измеряют ее температуру, опускают в датчик импульсного ЯМР-анализатора и измеряют ядерно-магнитные релаксационные характеристики протонов первой компоненты триацилглицеринов масла [5].

Идентификацию осуществляют с учетом температуры анализируемой пробы и измеренному значению времени спин — спиновой релаксации Т21.

В таблице 1 приведена сравнительная характеристика способа идентификации высокоолеиновых подсолнечных масел с применением газожидкостной хроматографии и разработанного способа с применением ЯМ-релаксации.

Таблица 1 — Сравнительная характеристика способов идентификации высокоолеиновых подсолнечных масел.

В отличие от разработанного способа определения массовой доли олеиновой кислоты в высокоолеиновом подсолнечном масле, способ идентификации высокоолеиновых подсолнечных масел на основе метода ЯМ-релаксации может осуществляться в широком интервале температур от 10 до 40С, что имеет важное практическое значение для оперативной экспертизы и идентификации [6].

На основании комплекса исследований влияния массовой доли олеиновой кислоты в высокоолеиновых подсолнечных маслах в интервале от 65 до 95% и температуры в диапазоне от 10 до 40С на значения амплитуд сигналов ЯМР и времен спин-спиновой релаксации протонов отдельных компонент спиновой системы триацилглицеринов масла:

Установлено, что амплитуды сигналов ЯМР протонов первой компоненты ТАГ высокоолеинового подсолнечного масла (А1) и протонов второй компоненты высокоолеинового подсолнечного масла (А2) зависят от массовой доли олеиновой кислоты в диапазоне температур от 10 до 40С, тогда как амплитуда сигналов ЯМР протонов третьей компоненты ТАГ (А3) не зависит от массовой доли олеиновой кислоты.

На основе выявленной температурной зависимости аналитического параметра Т21 для высокоолеиновых подсолнечных масел с различной массовой долей олеиновой кислоты разработанный экспресс-способ их идентификации в широком диапазоне температур (10−400С), позволяет значительно сократить время идентификации, а также исключить применение токсичных химических реактивов.

Таким образом, экономический эффект от внедрения разработанного способа идентификации подсолнечных масел будет получен за счет следующего:

• — оперативной приемки подсолнечных масел на предприятии по качеству, а, следовательно, осуществления расчета с поставщиками с учетом скорректированной цены;
• — формирования однородных партий масел для их последующей переработки, что позволит оперативно подбирать и регулировать оптимальные технологические режимы гидратации и рафинации масел;
• — исключения применения токсичных и дорогостоящих реактивов, а также энергои трудозатрат [7].

Следует отметить, что в отличие от разработанного способа определения массовой доли олеиновой кислоты в высокоолеиновом подсолнечном масле, способ идентификации высокоолеиновых подсолнечных масел на основе метода ЯМ-релаксации может осуществляться в широком интервале температур от 10 до 40С, что имеет важное практическое значение для оперативной экспертизы и идентификации.

• 1 Чепурной И. П. Идентификация и фальсификация продовольственных товаров: Учебник. М.: «Дашков и Кє», 2002. 460 с.
• 2 Касторных М. С., Кузьмина В. А., Пучкова Ю. С. Товароведение и экспертиза пищевых жиров, молока и молочных продуктов. М.: Издательский центр «Академия», 2003. 288 с.
• 3 ГОСТ Р 51 293−99 Идентификация продукции. Общие положения — М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 1999
• 4 Джи М. Современные средства анализа жиров и масел./ Масложировая промышленность. 2001. — № 1. С. 19−20.
• 5 Наумов Н. Н. и др. Применение метода ядерно-магнитной релаксации для идентификации растительных масел // Материалы III Международной научно-практической конференции «Производственные технологии», г. Римини, Италия, 2005. С. 28−29.
• 6 Наумов Н. Н. и др. Экспресс-способ идентификации растительных масел на основе метода ядерно-магнитной // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России». Орел. 2006. С. 30−35.
• 7 Наумов Н. Н. и др. Оценка экономической эффективности эскспресс-способа идентификации растительных масел на основе метода ядерно-магнитной релаксации // Известия вузов. Пищевая технология. 2006. № 6. С. 81 — 83.