Как определять качество растительных масел по их спектрам

В процессе производства и хранения растительное масло может испортиться (прогоркнуть), что объясняется, в основном, окислением содержащихся в нем ненасыщенных и насыщенных жирных кислот. В результате окисления меняется цвет, вкус и запах масла; употребление испорченного масла может спровоцировать рак, атеросклероз, болезни сердца и аллергические реакции.

Чтобы найти эффективный метод определения качества растительных масел, ученые НИЯУ МИФИ вместе с коллегами из Турции исследовали устойчивость к окислению самых распространенных из них – орехового, кукурузного, рапсового, сафлорового и подсолнечного, сообщил профессор кафедры физики конденсированных сред Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике НИЯУ МИФИ Константин Катин. «Сначала мы использовали общепринятый способ: три грамма масла нагревали до 120ᴼC и обдували потоком воздуха. В результате через несколько часов в выдуваемом воздухе появлялись продукты окисления, что легко было заметить по увеличению его проводимости. Дольше всего «продержались» кукурузное и подсолнечное масла (целых 5 часов), в то время как сафлоровое масло начало окисляться уже через 2 часа», - рассказал он.

Однако метод измерения проводимости не устроил исследователей, так как он требовал громоздкого оборудования, а каждый анализ занимал несколько часов. Вместо этого ученые придумали оценивать качество масла по его спектрам в среднем инфракрасном диапазоне.

«Чтобы связать спектральные изменения с тем или иным окислительным процессом, мы смоделировали различные механизмы окисления жирных кислот. Эти кислоты состоят из карбоксильной группы и длинного углеводородного хвоста, что делает их похожими на червяков. Кислородная атака может происходить как около головы «червяка», так и посередине его туловища. Ненасыщенные кислоты содержат дополнительные изгибы, обусловленные двойной связью, что делает их особенно уязвимыми для кислорода», - пояснил Константин Катин.

Ученые сравнили конкурирующие механизмы окисления олеиновой, линоленовой, пальмитиновой, стеариновой и других кислот, имеющих важное пищевое значение. Для самых вероятных механизмов окисления они рассчитали характерные изменения в спектрах.

«Сочетание компьютерного моделирования и спектроскопических измерений обеспечило недорогой, быстрый и экологически безопасный способ контроля качества растительных масел. Насколько нам известно, мы стали первыми, кто реализовал такой метод. Кроме того, мы обнаружили ясную зависимость между рассчитанной химической жесткостью кислот и их экспериментально измеренной устойчивостью к окислению. Если аналогичные закономерности обнаружатся и для других «съедобных» молекул, мы сможем предсказывать сроки хранения разных продуктов и находить способы их продления», - рассказал автор исследования.

Научный коллектив планирует продолжать работы в этом направлении.