Krastena Nikolova

Department of Physics and Biophysics
Faculty of Pharmacy
Medical University – Varna
84 Tsar Osvoboditel Blvd.
9000 Varna Bulgaria
E-mail: kr.nikolova@abv.bg

Stefka Minkova

Медицински университет
Варна

Poli Radusheva

Медицински университет
Варна

Georgi Boshev

Медицински университет
Варна

Erkan Faridin

Медицински университет
Варна

Nural Dzhambazov

Медицински университет
Варна

Mariana Perifanova-Nemska

Университет по хранителни технологии
Пловдив

Abstract. Physico-chemical and optical properties of sunflower oil with basilicum (Ocimum basilicum), rosemary (Rosmarinus officinalis) and walnut oil have been investigated. Adding herbs to the sunflower oil increases the content of polyunsaturated fatty acids β-β-carotene and chlorophyll. The sunflower oil with basilicum (Ocimum basilicum) shows a fluorescence peak at about 555 nm, which is due to the high β-β- carotene content. All samples show a peak between 741 nm and 746 nm range, which is due to pigments different from chlorophyll, and those containing herbs and a chlorophyll peak at about 683 nm.

Keywords: fluorescence; sunflower oil; oxidant stability; fatty acid composition

Physics is an ever young science, Varna, October, 27 – 29, 2017 Физиката – вечно млада наука, Варна, 27 – 29 октомври 2017 г.

Въведение

Маслата съдържат калций, мед, желязо, магнезий, манган, фосфор, селен, цинк, витамини от B групата, както и витамин Е и имат антиоксидантно действие, което намалява оксидативния стрес, водещ до увреждане на клетките. Те се характеризират с по-ниско съдържание на наситени мастни киселини и с по-високо съдържание на полиненаситени мастни киселини. Редица изследвания показват, че по-високият прием на наситени мастни киселини води до увеличаване на плазмения холестерол (Akoh & Min, 2002; Akoh, 2006; Bockisch, 1998), който е основен фактор за формирането на холестеролови плаки по стените на кръвоносните съдове, за нарушаване на кръвния поток и повишаване риска от сърдечносъдови заболявания (Maisch & Oelze, 2006). От друга страна, се предполага, че някои полиненаситени мастни киселини са незаменими за човешкия организъм. Основните им функции са свързани с факта, че те са структурни компоненти на биомембраните. За целта се провеждат изследвания за обогатяване на традиционно използваните за здравословно хранене растителни масла с биологичноактивни вещества чрез добавяне на билки в тях. От една страна, билките могат да повишат антиоксидантните свойства на маслата, а от друга – да засилят тяхната оксидантна стабилност, тъй като са богати на алканоиди, гликозиди, полизахариди, танини, флавоноиди, етерични масла и витамини. Подобно изследване е правено от Ivanova et al. (2012) за царевично и соево масло с цел влагането му във функционални млечни храни като заместител на животинската мазнина с цел здравословно хранене и избягване на затлъстяване на организма. Мастни киселини, като ω-6 и ω-3 се съдържат в растителните масла, като соево, слънчогледово и други, като a-линоленова киселина – в орехово, рапично и други. По литературни данни (Doncheva, 2004) общият прием на полиненаситени мастни киселини варира между 2,5 и 12 % от общия дневен енергиен прием, като тези количества удовлетворяват нуждите на организма от есенциални мастни киселини. Съгласно препоръките на Garrett & Grisham (2013) приемът на незаменими мастни киселини е подходящо да се съчетава с приема на пълноценни белтъци. В растителните масла се съдържат и токофероли, които изпълняват ролята на естествени антиоксиданти в живите организми, като инактивират свободните радикали и редуцират процесите на окисление на ненаситените мастни киселини (Gunstone, 2002; Lawrence, 2010). Цел на нашето изследване е провеждане на сравнителен анализ на състава и оптичните свойства на слънчогледово масло с добавка на билки или други масла с оглед оценка на антиоксидантните му свойства чрез използване на приложна фотоника.

Материали и методи

Изследвано е студено пресовано високоолеиново слънчогледово олио Sunfluro, както и пресовано високоолеиново слънчогледово олио Sunfluro с добавка на розмарин (Rosmarinus officinalis), босилек (Ocimum basilicum) и орехово масло, предоставени от Pliska oil. Концентрацията на билките в пробите е търговска тайна на фирмата и затова не се коментира в хода на изложението. Маслата са в срок на годност към датата на провеждане на изследванията.

Продуктите са съхранявани в хладилни условия, като след всеки анализ въздушната камера между маслото и капачката се продухва с азот, а капачката се запечатва с парафиниран филм, за да се намали рискът от окисление.

За характеризиране на маслата са определени следните физико-химични параметри: пероксидно число (ПЧ) по ISO, EN 3960:2008; киселинно число (КЧ) и обща киселинност, по ISO, EN 660:2009; осапунително число (ОЧ), по ISO, EN 3657:2002; цвят по Ловибонд, 51/4 Lovibond cell, по ISO 15305:2002; относителната плътност, по БДС ISO 6883:2003; окислителна стабилност или OSI (Oil Stability Index), по ISO 6886:2008.

Приготвянето на метилови естери на мастни киселини е извършено, следвайки процедурите, описани в ISO 5509:2000. Анализът на метиловите естери на мастни киселини е проведен чрез газова хроматография, по ISO 5508:2000.

За измерване на спектрите на адсорбция и флуоресценция е използван спектрофотометър Brolight, работещ на базата на схема Czerny-Turner. Спектрите на флуоресценция са получени с използване на възбуждаща светлина с дължина на вълната 390 nm. Схема на уреда е представена на фиг. 1.

Оксидантната стабилност на маслата се определя, като се използва кондуктометрично откриване на летливи киселини. Апаратът на Rancimat Methrom 679 (Methrom, Herisau, Switzerland) се използва при 100°С и скорост на въздуха 20 l/h.

Изследванията са проведени при петкратна повторяемост. За статистикоматематическа обработка на данните е използван Microsoft Excel 2007. При статистическата обработка е използвано ниво на доверие α = 0,05.

Резултати и дискусия

Съставът на мастните киселини на изследваните маслени екстракти е представен в таблица 1. Той е един от основните показатели, характеризиращи хранителната стойност на маслата и тяхната оксидантна стабилност по време на съхранение и топлинна обработка, което е от съществено значение за здравословния начин на хранене. Добавянето на босилек (Ocimum basilicum) или розмарин (Rosmarinus officinalis) към слънчогледовото масло намалява процентното съдържание на наситените и мононенаситените мастни киселини и увеличава съдържанието на полиненаситените мастни киселини. За разлика от билковите добавки при добавяне на орехово масло се увеличават наситените мастни киселини и полиненаситените киселини, а намалява съдържанието на мононенаситените.

Основните физико-химични свойства на изследваните проби са дадени в таблица 2.

Анализът на получените данни отчита различията в показателите на изследваните слънчогледови масла с добавки на билки или орехово масло. Добавянето на розмарин (Rosmarinus officinalis) и босилек (Ocimum basilicum) увеличава съществено хлорофилното съдържание и това на β-каротен за разлика от ореховото масло. По относителна плътност и йодно число контролата и пробите с добавки не се различават съществено. Получените резултати – за пероксидно число и окислителна стабилност, позволяват да се направи предположение, че съществуват реални предпоставки за протичане на по-активни окислителни процеси в слънчогледовото масло с примеси от розмарин (Rosmarinus officinalis) и орехово масло. При някои технологични обработки, като пастьоризация, изпичане, изпаряване и т.н., това отклонение на показателя е в рамките на допустимите граници за определяне на качеството и безопасността на маслата (Popov & Ilinov, 1986; Stefanov, 1981; Hadzhiyski, 1987; Jebe et al., 1993).

Стойностите на окислителната стабилност на изследваните масла обуславят необходимостта да се използват стабилизатори при включването на растителни масла в дресинги, сосове и други (Belitz et al., 2009; Fennema, 1996).

Получени са и адсорбционните спектри и тези на флуоресценция за λех = 390 nm и са представени съответно на фиг. 2 и фиг. 3.

Добавянето на орехово масло съм студено пресованото слънчогледово олио променя слабо коефициента му на адсорбция, но запазва положението и формата на пика на поглъщане – в областта от 400 nm до 500 nm. Образците с босилек (Ocimum basilicum) или розмарин (Rosmarinus officinalis) имат ясно изразен пик на поглъщане около 670 nm. Той е силно интензивен в пробата с босилек (Ocimum basilicum) и доста по-слаб в образеца с розмарин (Rosmarinus officinalis). Олиото с босилек (Ocimum basilicum) притежава и две други ивици на поглъщане с център около 534 nm и 614 nm, вероятно дължащи се на високото количество на β-каротен в пробата и наличието на други пигменти, различни от хлорофил (Duppy et all., 2005).

Резултатите от флуоресцентните спектри могат да бъдат анализирани и да се направят изводи за естеството и промените в състава на маслата по време на процесите на обработка и съхранение. Растителните масла включват три основни групи природни флуорофори – токофероли, хлорофили и феноли (Sikorskа et al., 2005). Групата на фенолните съединения включва олеинова киселина, линолова киселина, палмитинова киселина, ванилова киселина, сиринтова киселина, галова киселина, р-кумаринова киселина, кафеена киселина и др. (Boskou, 2015, Poulli et al., 2009).

Добавянето на розмарин (Rosmarinus officinalis) или босилек (Ocimum basilicum) води до увеличаване на съдържанието на хлорофил и до наблюдаване на флуоресцентен максимум около 683 nm. Последният е ясно изразен и интензивен за пробата с босилек (Ocimum basilicum), а доста по слаб е за образеца с розмарин (Rosmarinus officinalis). Всички образци показват флуоресцентен максимум около 741 nm и 746 nm, който се дължи на пигменти, различни от хлорофила, най-често това са каротеноиди. Маслата с високо съдържание на ββ -каротен проявяват пик на флуоресценция около 555 nm (Li et all, 2015), дължащ се на нарастването на първичните и вторичните продукти на окислението.

Изводи

Приложната фотоника може да бъде използвана за качествено определяне на мастнокиселинния състав, пигменти и процеси на окисление в хода на съхранение и обработка на маслата.

Добавката на билки води до повишаване на съдържанието на пигменти и ββ-каротен. Ореховото масло допринася за същественото намаляване на оксидантната стабилност на пробата и я прави подходяща единствено за сосове и дресинги.

ЛИТЕРАТУРА

Дончева, Н. (2004). Омега-3 мастни киселини – терапевтични възможности. Обща медицина, 6(4), 42 – 47.

Хаджийски, Ц. & Перифанова-Немска, М. (1994). Производство на растителни масла: ръководство за лабораторни упражнения. Пловдив: ВИХПВ.

Иванова, М., Власева, Р., Перифанова-Немска, М., Денев, П. & Петкова, Н. (2012). Сравнителен анализ на състава и свойствата на растителни масла с цел влагане във функционални млечни продукти. Хранително-вкусова промишленост, № 3, 29 – 32.

Попов, А. & Илинов, П. (1986). Химия на липидите. София: Наука и изкуство.

Стефанов, Л. (1981). Технология на производството на растителни масла. Пловдив: ВИХПВ.

REFERENCES

Akoh, C.C. (2006). Handbook of functional lipids. Boca Raton: Taylor & Francis.

Akoh, C.C. & Min, D.B. (2002). Food lipids: chemistry, nutrition and biotechnology. New York: Marcel Dekker.

Belitz, H.-D., Grosch, W. & Schierberle, P. (2009). Food chemistry. Heidelberg: Springer.

Bockisch, M. (1998). Fats and oils handbook. New York: Academic Press.

Boskou, D. (2015). Olive and olive oil bioactive constituents. Urbana: AOCS Press.

Garrett, R.H. & Grisham, C.M. (2013). Biochemistry. Belmont: Cengage Learning.

Gunstone, F.D. (2002). Vegetable oils in food technology: composition, properties and uses. Hoboken: Blackwell.

Doncheva, N. (2004). Omega-3 mastni kiselini: terapewtichni vazmovhnosti. Obshta meducina, 6(4), 42 – 47.

Dupuy, N., Le Dréau, Y., Ollivier, D., Artaud, J., Pinatel, C. & Kister, J. (2005). Origin of French virgin olive oil registered designation of origins predicted by chemometric analysis of synchronous excitation-emission fluorescence spectra. J. Agr. & Food Chem., 53, 9361 – 9368.

Fennema, O.R. (1996). Food chemistry. New York: Taylor & Francis.

Hadzhiyski, T. & Perifananova-Nemska, M. (1994). Production of vegetable oils. Plovdiv: VIHPV

Ivanova, M., Vlaseva, R., Perifanova-Nemska, M., Denev, P. & Petkova, N. (2012). Sravnitelen analiz na systava i svojstvata na rastitelni masla s cel vlagane vyv funkcionalni mlechni produkti. Hranitelno vkusova promishlenost, No. 3, 29 – 32.

Jebe, T.A., Matlock, M.G. & Sleeter, R.T. (1993). Collaborative study of the oil stability index analysis. J. Amer. Oil Chemists Soc.,70, 1055 – 1061.

Lawrence, G.D. (2010). The fats of life: essential fatty acids in health and disease. New Brunswick: Rutgers University Press.

Li, B., Wang, H., Zhao, Q., Ouyang, J. & Wu, Y. (2015). Rapid detection of authenticity and adulteration of walnut oil by FTIR and fluorescence spectroscopy: a comparative study. Food Chemistry, 181, 25 – 30.

Maisch, B. & Oelze, R. (2006). Cardiovascular benefits of omega-3 polyunsaturated fatty acids. Amsterdam: IOS Press.

Popov, A. & Ilinov, P. (1986). Chemistry of lipids. Sofia: Nauka i izkustvo

Poulli, K.I., Mousdis, G.A. & Georgiou, C.A. (2009). Monitoring olive oil oxidation under thermal and UV stress through synchronous fluorescence spectroscopy and classical assays. Food Chem., 117, 499 – 503.

Sikorska, E., Górecki, T., Khmelinskii, I.V., Sikorski, M. & Kozioł, J. (2005). Classification of edible oils using synchronous scanning fluorescence spectroscopy. Food Chem., 89, 217 225.

Stefanov, L. (1981). Technology of plant oil production. Plovdiv: VIHVP.