ماژول ۳ – لیپیدهای غذایی
۸ – چربیها و روغنهای خوراکی: طبقهبندی و ترکیب شیمیایی
8.1.
لیپیدها گروه گستردهای از مولکولهای طبیعی هستند که شامل چربیها، مومها، استرولها، ویتامینهای محلول در چربی (A، D، E و K)، تریگلیسریدها، دیگلیسریدها، مونوگلیسریدها، فسفولیپیدها و سایر ترکیبات میشوند. لیپیدها از واحدهای ساختمانی با ویژگی بارز آبگریزی تشکیل میشوند. این ویژگی حلالیت (و نه شباهت ساختاری) مشخصهی منحصربهفرد این دسته از ترکیبات است. لیپیدها در حلالهای آلی حل میشوند ولی در آب محلول نیستند.
چربیها و روغنها از منابع گیاهی (روغنهای گیاهی مختلف، کرهی کاکائو و غیره)، منابع حیوانی (چربی شیر، پیه، دنبه و غیره) و منابع دریایی (روغن نهنگ، روغن کبد ماهی و غیره) بهدست میآیند. آنها در تغذیه و عملکردهای فیزیولوژیکی اهمیت زیادی دارند، زیرا منبع غنی انرژی (۹ کیلوکالری بر گرم) و همچنین منبع اسیدهای چرب ضروری و ویتامینهای محلول در چربی هستند. برخی لیپیدها ماهیت آمفیفیلیک دارند (دارای هر دو گروه آبدوست و آبگریز) و دارای خواص فعال سطحی میباشند. بهطور کلی، چربیها کیفیت تغذیهای را غنی کرده و به غذا بدنه و بافت مطلوب، احساس دهانی غنی، طعم ویژه بخشیده و همچنین احساس سیری یا کاهش گرسنگی ایجاد میکنند.
8.2. طبقهبندی لیپیدها
لیپیدها بر اساس پیچیدگی، توانایی واکنش با قلیا (فرآیند صابونی شدن) و قطبیت (بار اجزاء) طبقهبندی میشوند.
🔹 بر اساس ساختار/پیچیدگی
- لیپیدهای ساده: از اسیدهای چرب و اجزاء الکلی تشکیل شدهاند، شامل چربیها، روغنها و استرهای مومی. اینها در اثر هیدرولیز به دو جزء (معمولاً یک الکل و یک اسید) تجزیه میشوند.
- لیپیدهای مرکب: شامل گلیسروفسفولیپیدها (فسفولیپیدها)، گلیسرولیپیدهای قندی (گلیکولیپیدها) و اسفنگولیپیدها هستند. در اثر هیدرولیز به سه یا چند جزء متفاوت تجزیه میشوند.
- لیپیدهای مشتقشده: در تعریف لیپید میگنجند ولی ساده یا مرکب نیستند، و شامل اسیدهای چرب و الکلها (واحدهای سازندهی لیپیدهای ساده و مرکب) میباشند. همچنین شامل استرولها، ویتامینها، رنگدانهها و هیدروکربنها هستند.
🔹 بر اساس قطبیت
- لیپیدهای قطبی: دارای بار الکتریکی، محلول در حلالهای قطبی مانند الکل و استون. (مانند فسفولیپیدها، گلیکولیپیدها، اسیدهای چرب).
- لیپیدهای غیرقطبی: بدون بار، محلول در حلالهای غیرقطبی مانند اتر، بنزن و هگزان. (مانند گلیسریدها، استرولها، استرهای استرول، کاروتنوئیدها، مومها، ویتامینها).
🔹 بر اساس صابونی شدن
- لیپیدهای صابونیشونده: با قلیا واکنش داده و صابون تشکیل میدهند (مانند گلیسریدها، فسفولیپیدها، اسیدهای چرب، استر کلسترول).
- لیپیدهای غیرصابونیشونده: با قلیا واکنش نداده و صابون تشکیل نمیدهند، مقدارشان کمتر است (مانند ویتامینهای محلول در چربی، استرولها، هیدروکربنها).
8.3. طبقهبندی سنتی چربیها/روغنهای خوراکی
- چربی شیر: از شیر پستانداران (گاومیش، گاو، بز، گوسفند). اسیدهای اصلی: پالمیتیک (C16:0)، استئاریک (C18:0)، اولئیک (C18:1). شامل مقادیر قابل توجهی اسیدهای چرب زنجیره کوتاه (C4:0، C6:0، C8:0، C10:0). اسید بوتیریک (C4:0) مشخصهی چربی شیر است.
- چربی اسید لوریک: مشخصهی آن اسید لوریک است (۴۰–۵۰٪ کل اسیدهای چرب). مقدار کم اسیدهای چرب غیراشباع، نقطه ذوب پایین. منبع: نارگیل.
- کرههای گیاهی: از دانههای درختان مناطق گرمسیری (مثل کاکائو). مشخصه: محدودهی ذوب باریک، به دلیل آرایش اسیدهای چرب در تریگلیسیریدها. کاربرد در شیرینیسازی (مثل شکلات).
- چربیهای اسید اولئیک – لینولئیک: پرمصرفترین چربیها با منشأ گیاهی. غنی از اولئیک و لینولئیک، کمتر از ۲۰٪ اسید چرب اشباع. مثالها: روغن پنبهدانه، ذرت، بادامزمینی، آفتابگردان، زیتون، کنجد.
- چربیهای اسید لینولنیک: غنی از لینولنیک. منابع: سویا، کلزا، جوانهی گندم، شاهدانه. اسید لینولنیک سویا مسئول طعم نامطلوب (برگشت طعم).
- چربیهای حیوانی: شامل پیه و دنبه. غنی از اسیدهای C16 و C18، مقدار متوسطی اسید چرب غیراشباع، دارای تریگلیسیرید اشباع با نقطه ذوب بالا. چربی تخممرغ مهم است به دلیل خاصیت امولسیفایری و کلسترول زیاد.
- روغنهای دریایی: غنی از اسیدهای چرب امگا-۳ چند غیراشباع (تا ۶ پیوند دوگانه). معمولاً سرشار از ویتامین A و D.
8.4. ترکیب شیمیایی
جدول ۸.۱ ترکیب شیمیایی کلی چربیهای شیر گاو، گاومیش و انسان (% وزنی):
- تریآسیلگلیسرولها: 97.5 / 98.6 / 98.2
- دیآسیلگلیسرولها: 0.36 / 0.4 / 0.7
- مونوآسیلگلیسرولها: 0.02 / 0.03 / آثار
- کلسترول: 0.31 / 0.3 / 0.25
- استرهای کلسترول: آثار / 0.1 / آثار
- فسفولیپیدها: 0.6 / 0.5 / 0.26
- اسیدهای چرب آزاد: 0.027 / 0.5 / 0.4
8.5. مواد غیرصابونیشونده در چربیها و روغنها
همهی چربیها و روغنها در واکنش با قلیا تمایل به تشکیل صابون دارند (واکنش صابونی شدن). مقدار KOH لازم برای صابونی کردن ۱ گرم چربی، عدد صابونی نام دارد. این عدد به وزن مولکولی اسیدهای چرب بستگی دارد. چربیها و روغنها بهطور متوسط ۰.۲–۱.۵٪ ترکیبات غیرصابونیشونده دارند.
اجزاء اصلی بخش غیرصابونیشونده: استرولها، الکلهای ترپنیک، الکلهای آلیفاتیک، اسکوآلن و هیدروکربنها.
- هیدروکربنها: در تمام روغنهای خوراکی وجود دارند (C11–C35). روغن زیتون و برنج سرشار از اسکوآلن (C30) هستند که شاخصی برای شناسایی روغن زیتون است.
- استرولها: دارای اسکلت استروئیدی ۴ حلقهای. در چربیهای حیوانی: کلسترول. در گیاهی: فیتواسترولها (مانند β-سیتوسترول، کامپسترول، استیگماسترول). کلسترول پیشساز هورمونها، اسیدهای صفراوی و ویتامین D است.
- توکوفرولها و توکوترینولها: مشتقات متیلشدهی توکول، مهمترینشان α-توکوفرول (ویتامین E) است که خاصیت آنتیاکسیدانی دارد.
- کاروتنوئیدها: هیدروکربنهای پلیان با ۴۰ کربن، عامل رنگ زرد/نارنجی/قرمز در گیاهان. به دو دسته تقسیم میشوند:
- کاروتنها (هیدروکربن خالص).
- زانтоفیلها (حاوی اکسیژن، مثل در ذرت، برگهای سبز، زرده تخممرغ).
جدول ۸.۲: ترکیب بخش غیرصابونیشونده برخی چربیها و روغنها (مقادیر بر حسب mg/100g):
- زیتون: هیدروکربن 2.8–3.5 / اسکوآلن 32–50 / الکل آلیفاتیک 0.5 / الکل ترپنیک 20–26 / استرول 20–30
- سویا: هیدروکربن 3.8 / اسکوآلن 2.5 / الکل آلیفاتیک 4.9 / الکل ترپنیک 23.2 / استرول 58.4
- کلزا: هیدروکربن 8.7 / اسکوآلن 4.3 / الکل آلیفاتیک 7.2 / الکل ترپنیک 9.2 / استرول 63.6
- ذرت: هیدروکربن 1.4 / اسکوآلن 2.2 / الکل آلیفاتیک 5.0 / الکل ترپنیک 6.7 / استرول 81.3
- دنبه: هیدروکربن 11.8 / اسکوآلن 1.2 / الکل آلیفاتیک 2.4 / الکل ترپنیک 5.5 / استرول 64.0
۹ – واکنشهای دخیل در سرخکردن عمیق غذا
9.1.
سرخکردن عمیق یکی از روشهای آمادهسازی غذاست که هم در خانه و هم در صنعت استفاده میشود.
بسیاری از محصولات غذایی مانند چیپس سیبزمینی، گوشت، ماهی و غیره با سرخکردن در چربی/روغن داغ با دمای حدود ۱۸۰ درجه سانتیگراد تهیه میشوند. پس از مدتی، مادهی غذایی به حدی پخته میشود که قابل مصرف باشد.
به دلیل حرارت طولانیمدت در دماهای بالا، تغییرات عمدهای در خواص شیمیایی و فیزیکی چربی/روغن رخ میدهد. این تغییرات بر کیفیت چربی/روغن مصرفی و نیز کیفیت محصول نهایی اثر میگذارند.
- در دورههای کوتاه سرخکردن، تغییرات عمدتاً مطلوباند زیرا کیفیت حسی (طعم و عطر) بهبود مییابد.
- در این شرایط غلظت ترکیبات نامطلوب هنوز به حد مشکلساز نمیرسد.
- در سرخکردن پیوسته، مقادیر زیادی چربی توسط غذا جذب میشود که باید با روغن تازه جایگزین گردد. این جایگزینی منجر به حالت تعادلی میشود که در آن احتمال تخریب بیشازحد روغن کم است.
- در سرخکردن متناوب، چربیها مدت زیادی داغ مانده و چرخههای متوالی گرم و سرد شدن را طی میکنند. این امر تخریب سریعتر روغن را به دنبال دارد که احتمالاً ناشی از افزایش هیدروپراکسیدها هنگام سرد شدن و سپس تجزیهی آنها در حین گرم شدن مجدد است.
9.2. رفتار روغن سرخکردنی
انواع مختلفی از ترکیبات در طی سرخکردن عمیق از روغن تولید میشوند:
- 9.2.1. ترکیبات فرّار:
حاصل واکنشهای اکسیداتیو و تجزیهی هیدروپراکسیدها → تولید آلدهیدها، کتونها، هیدروکربنها، لاکتونها، الکلها، اسیدها و استرها.
مقدار این ترکیبات بسته به نوع روغن، نوع مادهی غذایی و شدت حرارت متغیر است. - 9.2.2. ترکیبات قطبی غیربسپلیمری با فرّاریت متوسط:
مانند اسیدهای هیدروکسی و اپوکسی، تولیدشده از مسیرهای اکسیداتیو. - 9.2.3. اسیدها و گلیسریدهای دیمری و پلیمری:
از طریق رادیکالهای آزاد حرارتی و اکسیداتیو شکل میگیرند و باعث افزایش ویسکوزیته روغن میشوند. - 9.2.4. اسیدهای چرب آزاد:
از هیدرولیز تریآسیلگلیسریدها در حضور حرارت و آب بهوجود میآیند.
اثرات: افزایش ویسکوزیته، کفکردن، تیرهشدن رنگ و تغییر طعم، کاهش عدد ید و کشش سطحی. - 9.2.5. رفتار غذا در حین سرخکردن:
آب بهطور مداوم از غذا به روغن داغ آزاد میشود → اثر تقطیر بخار ایجاد کرده و ترکیبات فرّار اکسیداتیو را از روغن میزداید.
بخار تولیدشده میزان اکسیژن در سطح روغن را کاهش میدهد.
غذا مقادیر قابلتوجهی چربی جذب میکند (۵ تا ۴۰٪ وزن، مثلاً چیپس سیبزمینی حدود ۳۵٪ چربی دارد).
غذا میتواند لیپیدهای درونزاد خود را نیز آزاد کند (مانند چربی مرغ).
حضور غذا باعث تیرهشدن سریعتر روغن میشود.
9.3. تغییرات در محیط سرخکردن
تغییرات شیمیایی اصلی: هیدرولیز، اکسیداسیون و پلیمریزاسیون.
عوامل مؤثر: دما، حضور اکسیژن، زمان حرارتدهی، روش انتقال حرارت، فلزات در تماس با روغن، ظرفیت سرخکردن و نوع غذا.
9.4. اکسیداسیون و تجزیه
- رطوبت آزادشده، دمای بالا و تماس با O₂ فرایند اکسیداسیون روغن را تشدید میکند.
- اسیدهای چرب غیراشباع دچار اتواکسیداسیون شده و هیدروپراکسیدها و ترکیبات فرّار (آلدهیدها، کتونها، اسیدها، الکلها، هیدروکربنها) تشکیل میشود.
9.5. اکسیداسیون حرارتی
در حضور O₂ و دمای بالا رخ میدهد:
- تشکیل اسیدهای چرب آزاد بهدلیل شکستن پیوندهای دوگانه.
- تولید هیدروپراکسیدها که ممکن است دچار تجزیه (تشکیل الکل، آلدهید، اسید، کتون) یا آبگیری شوند.
- تشکیل رادیکالهای آزاد و سپس دایمر، تریمر، اپوکسید، الکل و هیدروکربن → افزایش ویسکوزیته.
🔹 محصولات تجزیهای:
- فرّار: معمولاً بهوسیلهی بخار از روغن خارج میشوند و به طعم محصولات سرخشده کمک میکنند (مثلاً لاکتونهای غیراشباع).
- غیرفرّار: شامل تریگلیسیریدهای پلیمری، اسیدهای حلقوی، اسیدهای چرب و سایر محصولات اکسیداتیو → افزایش FFA، عدد کربونیل، گروه -OH، عدد صابونی؛ کاهش غیراشباعی و عدد ید؛ افزایش ویسکوزیته و ضریب شکست.
9.6. پلیمریزاسیون
- محصولات اکسیداسیون و تغییرات حرارتی دچار پلیمریزاسیون میشوند → تشکیل صمغ و رسوبات.
- ترکیبات دایمر/پلیمر حلقوی و غیرحلقوی تشکیل میشوند.
- نتیجه: افزایش وزن مولکولی، ویسکوزیته، کفکردن، تیرهشدن رنگ، تجمع صمغها، و جذب بیشتر چربی توسط غذا → محصول چرب و غیرمطبوع.
9.7. هیدرولیز
- رطوبت آزادشده از غذا باعث هیدرولیز چربی میشود → تشکیل اسیدهای چرب آزاد، مونو و دیگلیسریدها و گلیسرول.
- تشکیل صابونهای اسید چرب، که تخریب روغن را تسریع میکنند.
- تجمع مواد قلیایی باعث کاهش کشش بینسطحی بین محصول و روغن میشود و کیفیت غذا را پایین میآورد.
- افزایش FFA باعث کاهش نقطه دود روغن میشود.
- ویسکوزیته، رنگ و عدد ید روغنهای هیدروژنه در سطح FFA حدود ۱.۵٪ سریعتر تغییر میکند.
