VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Маслом кашу не испортишь?.. (Исследование физико-химических свойств сливочного масла).

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Лукьянов А.А. 1

---

1МСОШ №10

Макарова С.П. 1

---

1МСОШ №10 г.Тейково Ивановская область

Работа в формате PDF

890.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Если бутерброды у вас падают маслом вниз —

не расстраивайтесь!

У большинства они падают вниз маргарином.

Аноним

Введение.

Цель работы: определить качество сливочного масла ряда производителей на основе его физическо-химических характеристик.

Задачи:

Изучить литературные источники информации.

Провести качественные и количественные исследования некоторых физическо-химических свойств сливочного масла.

Сравнить полученные данные с показателями по ГОСТ.

Сделать выводы.

Гипотеза: качество сливочного масла некоторых производителей не соответствует государственным стандартам.

Актуальность выбранной темы объясняется широким ассортиментом сливочного масла и появлением на потребительском рынке некачественных продуктов питания.

Объект исследования: некоторые образцы сливочного масла, поступающие на продовольственный рынок г. Тейково.

Предмет исследования: физико-химические характеристики сливочного масла.

Методы исследования: анализ литературных данных,качественный и количественный анализ образцов крестьянского сладко-сливочного масла.

Практическая значимость: полученные результаты необходимы для оценки качества поставляемого потребителю сливочного масла.

Вклад автора: экспериментальные исследования проведены лично автором. Разработка оптимальных методик, планирование эксперимента, обсуждение результатов выполнены под руководством научного руководителя.

Обзор литературы

Проблема экологии питания.

Мы ежедневно употребляем пищу и не задумываемся, что еда – это не только поддержание жизни, но и её качество. Качество жизни – это наше самочувствие, здоровье, радость жизни или безразличие к ней, активность семейная, бытовая и социальная и многое другое.

То, что люди употребляли в пищу сто лет назад, сильно отличается от того, что мы с вами едим сейчас. Делая продукты питания более привлекательными для потребителей, нынешние маркетологи изменяют цвет, вкус и запах продуктов, зачастую влияя на их экологию не лучшим образом. Использование некачественных продуктов переводит проблему экологии питания в разряд глобальных экологических проблем. Защитой человека от вредного воздействия плохой экологии может стать не только профилактика загрязнений атмосферы, почвы и воды, но и правильное питание. С одной стороны, конечно, вместе с пищей наш организм рискует получить дозу токсичных металлов и радиоактивных веществ. Но с другой, при условии полноценного снабжения минералами и витаминами организм человека способен самостоятельно защищаться и очищаться от радионуклидов и тяжёлых металлов. Так что, между экологией и питанием существует как прямая, так и обратная взаимосвязь [9].

Когда-то на Руси масло был деликатесом, и позволить его могли только очень зажиточные купцы. Но сегодня оно в каждом холодильнике: без него и бутерброд не бутерброд, и каша невкусная. Кашу маслом не испортишь - так считали наши предки,а вот жизнь можно.

К несчастью, сейчас традиционные рецепты российского маслоделия уступили место современным технологиям. Печально также то, что и не во всех областях, где производят масло, делают это качественно.

Виды сливочного масла.

Сливочное масло – это эмульсия воды в молочном жире. А молоко и сливки – это эмульсия жира в воде. Чтобы сделать 1 кг настоящего сливочного масла, требуется до 25 л свежего коровьего молока. Ещё в масле есть белки, молочный сахар, соли и жирорастворимые витамины. Определяющим показателем качества коровьего масла является содержание в нем молочного жира не менее 51%. В соответствии с ГОСТ Р 52969–2008 [6] «Масло сливочное» изготавливают в следующем ассортименте:

– сладко-сливочное и кисло-сливочное, несоленое и соленое Традиционное;

– сладко-сливочное и кисло-сливочное, несоленое и соленое Любительское;

– сладко-сливочное и кисло-сливочное, несоленое и соленое Крестьянское;

– сладко-сливочное и кисло-сливочное, несоленое Бутербродное;

– сладко-сливочное и кисло-сливочное, несоленое Чайное.

Сливочное масло – совершенно уникальный продукт. Хотя полинасыщенных жирных кислот в нём в 20 раз меньше, чем в растительном, зато есть легкоусвояемые жирные кислоты, которых в растительном масле практически нет. Эти кислоты легко всасываются в желудочно-кишечном тракте. Сливочное масло усваивается на 90-95%, поэтому именно оно показано детям, у которых ещё не сформировалась система пищеварения, и людям, плохо усваивающим жир.

С другой стороны, 100 г сливочного масла содержат 160-180 г холестерина. Холестерин необходим для построения клеток и синтеза ряда гормонов, но избыток его опасен для здоровья. В обычном рационе его количество не должно превышать 500 мг в день.

Маргарины и спреды.

Сейчас в России действует ГОСТ Р 52178-2003 [5], определяющий маргарин как эмульсионный жировой продукт с массовой долей жира не менее 20%. Основу для производства маргарина составляет саломас — гидрогенизированные растительные масла, перечень которых утвержден ГОСТом. К ним могут добавлять животные жиры, в том числе жиры рыб и морских млекопитающих, молоко или продукты его переработки, но бывают и чисто растительные маргарины. В состав продукта входят соль, сахар, красители (как правило, каротиноиды), эмульгаторы и ароматизаторы. Для производства маргарина используют только рафинированные и дезодорированные масла, поэтому ни рыбой, ни подсолнухами он пахнуть не должен.

В маргарине, который не содержит животных жиров, нет и холестерина, а такие продукты диетологи всегда приветствуют. Однако назвать маргарин полезным никак нельзя, и виной тому гидрогенизация растительных масел. Процесс сопровождается образованием трансненасыщенных жирных кислот, в которых атомы водорода расположены на противоположных сторонах двойной связи СН=СН, как концы буквы «S». По наблюдениям медиков, трансненасыщенные жирные кислоты повреждают стенки артерий, вызывают сердечно-сосудистые и онкологические заболевания, болезнь Альцгеймера и даже депрессию.

Потребитель маргарина может ослабить вредное действие трансненасыщенных кислот, если использует сорта с высоким содержанием молочного жира: чем его больше, тем меньше гидрогенизированных жиров и, следовательно, трансизомеров. Имеет значение и состав растительных масел: пальмовое и кокосовое при гидрогенизации трансизомеров почти не образуют, а в соевом и подсолнечном их содержание достигает 50%. К сожалению, производители не всегда перечисляют на упаковке использованные масла [3].

В состав маргарина обязательно входят антиокислители — бутилокситолуол (Е 321) и бутилоксианизол (Е 320), вызывающие раковые заболевания. При этом, полезные жирные кислоты - олеиновая и линолевая, содержащиеся в растительных маслах, из чего сделан маргарин, полностью гидрированы и витаминоподобными свойствами не обладают. Кроме того, добавляют фосфатидные концентраты, разрушающие красные кровяные тельца (плазмолиз) в крови человека. Присутствие консервантов — бензойная кислота и ее соли или сорбиновая кислота или ее соли, угнетающе действующие на бифидобактерии толстого кишечника. В маргарин добавляют сахарозу или глюкозу, а в сливочном масле присутствует только лактоза [7].

Молочной промышленностью вырабатывается масло с частичной заменой молочного жира растительным - спред. Для его получения используют эмульгированную смесь пастеризованных сливок и рафинированного дезодорированного растительного масла [4]. Для спреда тоже есть ГОСТ - Р 52100-2003 [5], он определяет спреды как пластичный эмульсионный жировой продукт с массовой долей общего жира не менее 39%, изготовленный из молочного жира, сливок и (или) сливочного масла и натуральных и (или) модифицированных растительных масел. В общем-то, и спреды имеют право на существование, но лишь в том случае, когда производитель честно говорит о том, что это именно спред, а не масло сливочное (рис. 1).

Производители спредов используют в основном переэтерифицированные, а не гидрированные жиры, за счет чего удается значительно снизить содержание трансизомеров. Согласно ГОСТу, оно не должно превышать 8%. У маргарина таких ограничений нет. Спред может содержать витамины, чаще всего это А, D и E, а также эмульгаторы, в том числе лецитины и моно- и диглицериды жирных кислот, стабилизаторы, загустители, консерванты, пищевые красители и ароматизаторы. Спреду надлежит иметь сливочный вкус и запах, а цвет от белого до светло-желтого. Если в продукте есть разрешенные добавки (ванилин, соки, ягоды), цвет и запах могут быть другими.

Рисунок 1. Отличительные особенности спредов по сравнению со сливочным маслом и маргарином [11].

Экспериментальная часть.

Соответствие сливочного масла основным требованиям зависит, прежде всего, от его физико-химических свойств, которые определяются рядом показателей. Основные показатели физико-химических свойств масла указываются в стандарте данной марки.

Для данного исследования были взяты пять образцов сладко-сливочного крестьянского масла с массовым содержанием жира 72,5%. (рис. 2). Сроки годности, указанные на упаковки из фольги, также идентичны для всех образцов, и составляют (при условии хранения) 35 суток.

Определение органолептических характеристик.

К сливочному маслу, как пищевому продукту, предъявляется комплекс требований, основные из которых – органолептическая оценка (цвет, консистенция, вкус и запах), универсальность использования (в натуральном виде и для кулинарных целей, включая приготовление кремов и пр.), хорошая сочетаемость с другими пищевыми продуктами блюдами, хорошая транспортабельность и сохраняемость качества в условиях бытового холодильника, удобство употребления.

Сливочное масло наряду с высокой питательной и биологической ценностью должно иметь хороший внешний вид, приятные вкус и запах [2].

Органолептическую оценку масла начинают с определения цвета. Цвет масла – от белого до желтого – однородный по всей массе. Фисташковый цвет характерен в основном для топленого масла, обусловлен окислением каротина. Результаты исследования образцов представлены в табл.1.

Вкус и запах имеют большое значение для оценки качества масла. Температура масла при определении вкуса и запаха должна быть (16-18) °С. В пробе масла сначала определяют запах, а затем отбирают шпателем из разных мест щупа (но не в верхней части) небольшой кусочек масла, расплавляют его во рту, и, не проглаты­вая, оценивают вкус [1, 2]. Данные анализа вкуса и запаха образцов масла представлены в табл.1.

Рисунок 2. Образец сливочного масла, взятый для исследования.

Таблица 1. Результаты определения цвета масла.

Консистенция – один из основных показателей, характеризующих потребительские свойства масла. При комнатной температуре (20^оС) масло не должно быть излишне твердым или легкоплавким. Подготовленную для анализа

пробу замороженного масла, размораживают в комнатных условиях до температуры 5^оС и отрезают от нее образец в виде бруска длиной 5-7 см и толщиной 2-3 см и дополнительно выдерживают в холодильнике при 5^оС в течение часа. От подготовленного образца отрезают заостренным шпателем пластинку масла толщиной 1,5-2 мм, длиной 5-7 см и испытывают на изгиб и деформацию. По внешнему виду поверхности среза и характеру деформации отрезанной пластинки устанавливают консистенцию продукта [2]. У всех изучаемых образцов наблюдалась плотная, ровная поверхность среза, что свидетельствует о хорошей консистенции изучаемых образцов (табл. 1).

Исследование общих характеристик.

Для определения свойств, характеризующих настоящее сливочное масло, по сравнению с маргарином, были проведены следующие исследования [10].

В пробирку положили небольшое количество масла, слегка нагрели сверху, чтобы масло опустилось вниз, а затем осторожно нагревали на спиртовке до кипения. При этом все образцы потемнели, сделались коричневыми, выделяя пузырьки довольно спокойно, что характерно для сливочного масла. Маргарин напротив, светлеет и кипит бурно, скачками как бы взрываясь.

В пробирку налили две части смеси, приготовленные из двух частей спирта, одной части концентрированной серной кислоты и одной части распушенного масла, с расчетом, чтобы они занимали около 1/3 пробирки. Затем всю эту смесь нагревали до кипения, а по охлаждению испытывали на запах: от всех образцов исходил приятный ананасовый запах, что доказывает наличие чистого сливочного масла. Маргарин при этом имеет крайне неприятный запах.

Небольшое количество масла разогрели в чайной ложке до появления паров, после чего осторожно слили на поверхность горячей воды в чашке Петри. Если масло чистое, то разойдется по поверхности воды тонким слоем, оно затем быстро разбивается на многочисленные мелкие капельки, которые тотчас же собираются у кроев чашки Петри. Маргариновое масло покрывает поверхность воды сальным слоем, который разбивается на крупные капли, не пристающие к краю стеклышка.

По результатам данного опыта можно отнести все образцы к сливочному маслу. Однако, для образца №2 наблюдалось достаточно медленное растекание, что может доказывать незначительное присутствие растительных жиров (см. Приложение, рис. 1).

Масло тает равномерно, а вот если на поверхности возникают капельки – значит это маргарин. Когда настоящее сливочное масло с холода попадает в тепло – оно не становится мягким, в отличие от маргарина, который быстро начинает таять (из-за растительных жиров). Для всех изучаемых образцов наблюдалось медленное таяние, без капелек жидкости на поверхности.

Определение наличия гидрированных жиров.

Для изготовления маргарина используют дешевые растительные жиры, которые для увеличения их плотности гидрируют. Растительные жирные кислоты полиненасыщенны, то есть имеют несколько двойных связей. Гидрирование, или гидрогенизация, насыщает двойные связи и увеличивает температуру плавления жирных кислот. Гидрированные жиры мягче сливочного масла, но тверже исходного растительного. Наличие кратных связей определяют качественной реакцией с раствором перманганата калия. Обесцвечивание раствора марганцовки свидетельствует о присутствии растительных жиров.

В расплавленное масло добавили 1 часть раствора марганцовки и обнаружили, что образец масла №5 не изменил окраску раствора KMnO₄. В образцах №1 и №3 раствор марганцовки обесцвечивался очень медленно и неполностью. В пробах №2 и №4 раствор обесцветился полностью очень быстро (рис. 3). Т. о., в этих образцах содержатся трансненасыщенные жирные кислоты, но производитель не указал на упаковке их наличия гидрированных жиров в составе сливочного масла. Так как маслом можно назвать только продукт, изготовленный из высокожирных сливок по ГОСТ 37-91 [8], следовательно, эти образцы сливочного масла не соответствуют качеству и их можно перевести в разряд маргарина. Что частично согласуется с результатами предыдущего исследования.

5

4

3

2

1

Рисунок 3. Определение трансненасыщенных жирных кислот.

Измерение количества влаги.

Повышенное содержание влаги является результатом нарушений производства масла.

Навеску сливочного масла 5 г берут в предварительно взвешенную фарфоровую чашку или тигель. Выпаривание влаги производят на электроплитке до побурения белков сливочного масла, образования пены и прекращения потрескивания жира а также по прекращению отпотевания холодного зеркала или часового стекла, помещенного над тиглем. После этого тигель с маслом охлаждают и взвешивают.

Содержание влаги рассчитывают по формуле:

(а-b)

Х = ———^.100,

С

где х — влажность жира в процентах, а — масса чашки или тигля с навеской до выпаривания в граммах; b — масса чашки с навеской после выпаривания в граммах; с-навеска жира в граммах; 100 — пересчёт на проценты [2].

Согласно расчётам массовая доля влаги во всех образцах составила 20%, что не противоречит нормам для крестьянского сладко-сливочного масла.

Реакция Крейсса на эпигидринальдегиды в сливочном масле.

Наливали в пробирку 2 мл расплавленного в фарфоровой чашке масла. К маслу добавляли 2 мл хлористоводородной кислоты. После энергичного встряхивания смеси прибавляли к ней 2 мл 1% флорглюцина и опять энергично встряхивали. Появление розовой (до красной) окраски указывает на наличие в масле эпигидринальдегида, т. е. прогоркание [1].

Наличие небольшой окраски наблюдалось у образца №2 – незначительное прогоркание (см. Приложение рис. 2). Этот порок вызывается многими микроорганизмами и плесенями. Кислород воздуха содействует его развитию.

Определение степени порчи молочного жира

Образец масла весом 10-15 г расплавляют в стаканчике при температуре 50-60^оС и оставляют в покое для разделения масла на жир и плазму. Отделившийся жир сливают в сухой стакан, обезвоживают добавлением 0,3-0,5 г безводного сернокислого натрия и профильтровывают в термостате при 50-60^оС; в количестве 0,5-1,0 мл (берется на глаз) наливают в фарфоровую ступку с пестиком, помещают в холодильник с температурой в пределах от 0 до 5^оС и выдерживают до отвердения. Достаточно отвердевший жир должен иметь твердую консистенцию и при разрезе ножом давать ровные, острые края. Охлажденный жир в ступке заливают 1-2 мл свежеприготовленного 1,01% раствора нейтрального красного на водопроводной воде (рН 7,0-7,2), охлажденного до температуры 0-5^оС, и растирают пестиком в течение 1 минуты при комнатной температуре. Затем раствор сливают, оставшиеся капли его смывают холодной водой и определяют степень порчи жира по приобретенной им окраске, пользуясь табл. 2 [2].

Эксперимент проводили 2 раза для каждого образца: в начале эксперимента и через 10 суток (условия хранения соблюдались).

Таблица 2. Характеристика жира по реакции с индикатором нейтральным красным.

Для образца №4 наблюдали постоянно бледно-жёлтую окраску. Учитывая, результаты предыдущих исследований, можно предположить наличие консервантов в данном образце. Образцы №2 и №5 имели лимонно-желтую и жёлто-оранжевую окраску в начале и в конце эксперимента. соответственно. Остальные пробы (№1, 3) – окрасили раствор индикатора в розовый цвет после 10 суток хранения (см. Приложение, рис. 3).

Определение кислотности сливочного масла.

Кислотное число свидетельствует о глубине гидролитических процессов, гидролитическом распаде триглицеридов и характеризует изменения вкуса, вызванные низкомолекулярными жирными кислотами.

Сливочное масло предварительно расплавили и отфильтровали через бумажный фильтр. После этого 5 г профильтрованного и взвешенного на технохимических весах масла поместили в колбу на 150 мл. В колбу добавили 50 мл предварительно нейтрализованной смеси спирта с эфиром в равных количествах и 3-5 капель 1% фенолфталеина. Содержимое колбы перемешали и титровали 0,1N раствором едкого натра до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 1-2 мин (Приложение, рис. 4).

Расчет производили по формуле:

Результаты исследования кислотности образцов масла представлены в табл. 3. Данные свидетельствуют, что образцы №1,3 имеют завышенное значение кислотности, что полностью согласуется с предыдущим экспериментом, и доказывает низкое качество масла вследствие несоблюдения норм производства или хранения.

Определение массовой доли хлорида натрия.

Добавление соли применяют для улучшения вкуса и для повышения стойкости масла, хранящегося при положительных температурах. Посолкой масла можно задержать рост вредной микрофлоры.

Наличие поваренной соли определяют методом титрования раствором нитрата серебра [2]. В основе метода лежит реакция осаждения ионов хлора нитратом серебра, избыток которого в присутствии хромата калия дает кирпично-красное окрашивание:

NaCl +AgNO₃ = AgCl + NaNO_3.

В коническую колбу вместимостью 250 см³ помещали 5 г масла, осторожно добавляли 100 см³ кипящей дистиллированной воды и оставляли на 5-10 мин. Содержимое колбы перемешивали круговыми движениями, охлаждали до 50-55°С, добавляли 2 мл раствора хромата калия и вновь тщательно перемешивали. Смесь титровали 0,1 N раствором нитрата серебра при постоянном перемешивании до появления оранжево-коричневого окрашивания, не исчезающего при взбалтывании (Приложение, рис. 5). Параллельно проводили контрольное определение при использовании вместо 5 г масла 5 см³ дистиллированной воды. Массовую долю хлорида натрия в масле (%) рассчитывали по формуле:

Результаты данного исследования представлены в табл. 3. Повышенное содержание поваренной соли было обнаружено в образцах № 1, 3, 4.

Таблица 3. Результаты определения кислотности, содержания соли и витаминов.

Качественные реакции на витамины.

Известно, что качественное сливочное масло богато жирорастворимыми витаминами А и Е. Для определения наличия витамина А в образцах масла провели качественную реакцию с хлоридом железа (III). Для этого в пробирки с маслом (1 мл) добавляли 2-3 капли 1%-ого раствора FeCl₃. При наличии витамина А появляется ярко-зелёное окрашивание. Окрашивание не наблюдалось ни в одном образце масла. Это свидетельствует о его отсутствии или очень малом содержании (по ГОСТу – 0,001%), что невозможно определить при помощи качественной реакции.

Присутствие витамина Е устанавливали при помощи качественной реакции с концентрированной азотной кислотой при нагревании. Появление красно-оранжевой окраски (образцы №2,3,4,5) свидетельствует о наличии витамина Е в продукте (Приложение, рис. 6).

Результаты качественных реакций представлены в табл. 3.

Отсутствие витаминов может быть обусловлено ошибками при производстве масла или неправильном хранении в пунктах продажи. Витамин А чувствителен к окислителям и в растворе разрушается кислородом при обычной температуре. Витамин А в среде без кислорода устойчив к высокой температуре и переносит нагревание до 120° без понижения активности. Витамин Е чувствителен к УФ-излучению.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак, сливочное масло является самым редким в природе жиром, отличающимся своим химическим составом от остальных животных и растительных жиров, несравнимым ни с каким другим жиром по вкусу, усвояемости, удобству. Поэтому целесообразно сливочное масло в натуральном виде употреблять в пищу. Используя физико-химические исследования, приведенные в работе, мы проанализировали пять образцов сливочного масла, приобретенных в торговых точках г. Тейково (табл. 4).

Образец масла №1 имеет незначительное содержание гидрированных жиров, при этом имеет повышенную кислотность и содержание поваренной соли. Также, к его недостаткам следует отнести отсутствие витаминов А и Е.

В образце масла №2обнаружено большое количество трансненасыщенных жирных кислот и незначительное прогоркание. При этом, в достаточном количестве присутствует витамин Е.

Образец масла №3 негативно отличается достаточно большим значением кислотности и содержания соли.

Образец масла №4 содержит очень большое количество гидрированных жиров и соли.

Свойства образца масла №5 находятся в пределах допустимых норм. При этом, он отличается от предыдущих проб самым большим содержанием витамина Е.

Т.о., можно предположить, что образцы №2 и №4 не могут относиться к сливочному маслу. Их свойства характеризуют данные сорта как продукт «маргарин». Из анализируемых образцов полностью отвечает по свойствам качественному сливочному маслу только образец №5. Следует отметить, что, применение только домашних (внелабораторных) способов установления свойств сливочного масла не даёт однозначных результатов для определения качества данного продукта (см. часть 3.2.). В данном случае качественно можно использовать методику, приведённую в части 3.3. данной работы.

Результаты комплексного исследования образцов сливочного масла.

Таблица 4. Результаты комплексного исследования образцов сливочного масла.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Арсеньева Т.П. Технология молока и молочных продуктов. Ч. 3. Технология сливочного масла. Учебно-методическое пособие. – Университет ИТМО Санкт-Петербург, 2015. – 61 с.

Доржиева В.В., Шарапова С.М. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Технология производства продуктов питания». Раздел 2. «Технология продуктов питания из сырья животного происхождения». – Улан-Удэ: Издательство ВСГУТУ, 2012. – 32 с.

Ручкина Н. Маргарины и спреды. – Ж. «Химия и Жизнь», 2015. №2. С. 64.

Чубаков А. Г. Разработка и исследование технологии сливочно-растительного спреда. – Диссертация на соискание учёной степени к.т.н. Кемерово, 2005. – 287 с.

http://docs.cntd.ru.

http://protect.gost.ru.

http://tovar.ru/new792.html.

http://vsegost.com.

www.dishisvobodno.ru.

www.scienceforum.ru.

www.youtube.com/watch?v=ZvXIqhnPEkM.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рисунок 1. Результаты эксперимента по определению качества сливочного масла.

5

1

4

3

2

Рисунок 2. Реакция Крейсса на эпигидринальдегиды в сливочном масле.

Рисунок 3. Определение степени порчи молочного жира реакцией с нейтральным красным: а – начало эксперимента, б – через 10 суток.

Рисунок 4. Определение кислотности сливочного масла.

Рисунок 5.Определение массовой доли хлорида натрия.

5

4

3

1

Рисунок 6.Результаты качественных реакций на присутствие витамина Е.