تصفیه روغن های خوراکی ( بخش اول)
در بخش اول مقاله به شرح ترکیبات موجود در روغن می پردازیم و در بخش دوم روش تصفیه شیمیایی روغن خوراکی

چربی‌ها و روغن‌ها مواد اولیه‌ای هستند که در تولید چربی‌های گیاهی، مارگارین‌ها، روغن‌های آشپزی، مکمل‌ها و سایر محصولات خوراکی که توسط صنعت غذا و همچنین در خانه استفاده می‌شوند، به کار می‌روند. چربی‌ها و روغن‌ها منبع اصلی لیپیدهای غذایی هستند. لیپیدها نسبت به سایر گروه‌های غذایی، متراکم‌ترین منبع انرژی غذایی به شمار می‌روند. روغن‌های گیاهی بخش مهمی از رژیم غذایی روزانه انسان هستند.

تقاضا برای روغن‌های گیاهی تصفیه شده به منظور مصارف خوراکی و صنعتی در آینده نزدیک به‌طور چشمگیری افزایش خواهد یافت، به‌دلیل افزایش جمعیت جهانی، سطح زندگی و ترجیحات مصرف‌کنندگان. روغن‌های گیاهی که معمولاً استفاده می‌شوند شامل روغن نخل، روغن زیتون، روغن سویا، روغن آفتابگردان، روغن کانولا، روغن نارگیل، روغن ذرت، روغن دانه‌های پنبه و روغن بادام‌زمینی هستند.

روغن خام معمولاً با استفاده از پرس مکانیکی یا استخراج با حلال از مواد اولیه در یک کارخانه بزرگ استخراج می‌شود که پس از آن، فرایند تصفیه انجام می‌گیرد. روغن‌های خام به‌طور کلی برای حذف اجزای نامطلوب با حداقل آسیب به اجزای مطلوب روغن ، تصفیه می‌شوند. فرایند تصفیه باید به‌طور خاص برای انواع مختلف روغن طراحی شود، زیرا ترکیب ذاتی روغن‌های خام متفاوت است. از این رو، لازم است که ترکیب روغن قبل از اجرا فرایند تصفیه مشخص شود.

علاوه بر حذف اجزای نامطلوب که بر کیفیت حسی یا پایداری ذخیره‌سازی روغن تأثیر می‌گذارد، تشکیل ترکیباتی مانند اسیدهای چرب ترانس یا استرهای 3-مونوکلرو-1،2-پروپان دیول (3-MCPD) نیز باید در فرایند تصفیه مورد نظارت قرار گیرد. تلاش مستمری برای توسعه فناوری تصفیه برای انواع مختلف روغن‌های خوراکی به‌منظور تولید روغنی غنی از نظر تغذیه، بدون بو، خنثی و با طعم ملایم که از کیفیت خوبی برخوردار است و برای مصرف مناسب می‌باشد، در حال انجام است.

1- ترکیب عمومی روغن‌های خوراکی

ترکیب چربی‌ها و روغن‌ها بسته به گونه، نژاد، شرایط محیطی و روش استخراج متفاوت است. جدول 6.1 ترکیب عمومی روغن‌های خوراکی و تأثیر کلی آن‌ها بر کیفیت روغن را نشان می‌دهد. ماده غیرصابون‌ساز حدود 1 تا 10 درصد در روغن‌های گیاهی وجود دارد، ماده غیرصابون‌ساز شامل اجزای غیرچربی مانند توکوفرول‌ها، فیتواسترول‌ها، پلی‌فنول‌ها و کاروتنوئیدها در روغن‌های گیاهی است، (Vaisali et al., 2015).

ترکیب اسیدهای چرب

انواع مختلف گیاهان، شرایط محیطی و تکنیک‌های استخراج بر ترکیب اسیدهای چرب روغن‌های گیاهی تأثیر می‌گذارند. به‌طور کلی، ترکیب اسیدهای چرب را می‌توان به اسیدهای چرب اشباع، اسیدهای چرب تک‌اشباع (MUFA) و اسیدهای چرب چنداشباع (PUFA) تقسیم کرد. روغن‌هایی که حاوی غلظت‌های بالای اسیدهای چرب غیر اشباع هستند، به‌دلیل فواید سلامتی‌شان امروزه بسیار مورد توجه قرار دارند. مصرف بالای اسیدهای چرب اشباع می‌تواند سطح کلسترول لیپوپروتئین با چگالی پایین (LDL-C) را در خون افزایش دهد.

مصرف روغن‌های غنی از اسیدهای چرب تک‌اشباع و چنداشباع

مصرف روغن‌هایی که غنی از اسیدهای چرب تک‌اشباع و چنداشباع هستند، فواید سلامتی برای انسان به همراه دارد. اسید اولئیک (امگا-9) به کاهش کلسترول کلی سرم و کلسترول لیپوپروتئین با چگالی پایین (LDL-C) کمک می‌کند. اسید اولئیک نسبت به اسید لینولئیک در برابر حرارت پایدارتر است، بنابراین سطح بالای اسید اولئیک، روغن را به‌عنوان روغن آشپزی از نظر تغذیه و پایداری مطلوب می‌سازد. در این بازار رقابتی امروزی، تقاضا برای روغن‌های گیاهی با محتوای بالا از اسید اولئیک در حال افزایش است.

اسیدهای چرب چنداشباع (PUFA) از نظر شیمیایی بیشتر واکنش‌دهنده هستند و به‌خاطر عدم ثبات کافی در برابر حرارت، نور، اکسیژن و ناخالصی‌ها، به‌راحتی می‌توانند در طول ذخیره‌سازی باعث ایجاد مشکلات اکسیداسیون در روغن شوند. اسید لینولئیک (امگا-6) به‌عنوان اسید چرب ضروری شناخته می‌شود که کیفیت تغذیه‌ای روغن‌های گیاهی را افزایش می‌دهد. اسید پالمتیک، یک اسید چرب اشباع است که برای تولید مارگارین، چربی‌های گیاهی و سایر محصولات چربی مناسب است. اسید استئاریک، یک اسید چرب اشباع خنثی است که موجب افزایش سطح LDL-C در خون انسان نمی‌شود (Coetzee et al., 2008).

جدول1: ترکیب عمومی روغن‌های خوراکی و تأثیر کلی آن‌ها بر کیفیت روغن

Table

1-1 فیتواسترول‌ها

فیتواسترول‌ها می‌توانند به‌صورت آزاد یا استر شده با اسیدهای چرب در روغن‌های گیاهی وجود داشته باشند. تعیین هر دو فرم آزاد و استر شده فیتواسترول‌ها می‌تواند به شناسایی اصالت روغن‌های گیاهی کمک کند. مصرف فیتواسترول‌ها به جلوگیری از جذب کلسترول از روده کوچک کمک می‌کند. مصرف روزانه 2 گرم فیتواسترول‌ها می‌تواند جذب کلسترول غذایی را 40% تا 50% کاهش دهد، همچنین 6% تا 10% از کلسترول سرم و 8% تا 14% از سطح LDL-C سرم را کاهش دهد (Kritchevsky and Chen, 2005).

فعالیت‌های ضدباکتری، ضدقارچی، ضدالتهابی، ضدتومور، ضدزخم و آنتی‌اکسیدانی از طریق مصرف فیتواسترول‌ها ارائه شده است.

1-2- توکوفرول‌ها و توکوتری‌نول‌ها

توکوفرول‌ها و توکوتری‌نول‌ها به خانواده ویتامین E تعلق دارند و دارای آنالوگ‌های α، β، γ، و δ هستند. توکوفرول‌ها به‌صورت اشباع وجود دارند، در حالی که توکوتری‌نول‌ها به‌صورت غیراشباع با زنجیره جانبی ایزوپرنوئید وجود دارند. توکوفرول‌ها و توکوتری‌نول‌ها فعالیت‌های آنتی‌اکسیدانی ارائه می‌دهند، زیرا رادیکال‌های آزاد را جذب کرده و از بین می‌برند.

شرایط نور، حرارت، قلیایی، فرآوری روغن و نگهداری بر محتوای توکوفرول در روغن تأثیر می‌گذارد. توکوفرول‌ها به اکسیداسیون تبدیل می‌شوند تا توکوکینون‌ها شکل بگیرند، که دیگر فعالیت آنتی‌اکسیدانی در روغن‌ها ندارند (Ghazani and Marangoni, 2013).

1-3- فنول‌ها

انواع مختلف و غلظت‌های متفاوتی از ترکیبات فنولی می‌توانند در انواع مختلف روغن‌های خوراکی وجود داشته باشند. سیستم روغن، دما و مدت زمان نگهداری، و فرآیند استخراج ممکن است بر محتوای فنولیک در روغن تأثیر بگذارد. فنول‌ها بر فعالیت آنتی‌اکسیدانی و طعم روغن‌ها تأثیر می‌گذارند. گروه‌های هیدروکسیل فنول‌ها قادر به جذب رادیکال‌های آزاد هستند و با واکنش با رادیکال‌های لیپیدی، مراحل آغازین و تکثیر مکانیزم اکسیداسیون را مختل می‌کنند و محصولات پایدارتر می‌سازند.

ترکیبات فنولی فعالیت‌های آنتی‌اکسیدانی متفاوتی در سیستم‌های روغنی مختلف نشان می‌دهند که به نوع عمل آن‌ها بستگی دارد. اسیدهای فنولی می‌توانند پایداری اکسیداتیو روغن‌های خوراکی را افزایش دهند و به‌عنوان یک داروی خنثی بالقوه در مبارزه با سرطان یا مکملی برای کاهش ریسک سرطان در نظر گرفته شوند.

فنول‌ها پس از فرآیند تصفیه به علت دمای بالایی که اعمال می‌شود، به سرعت در معرض تخریب قرار می‌گیرند. یک مطالعه قبلی نشان داد که پلی‌فنول‌ها تقریباً از روغن کلزا پس از خنثی‌سازی تخریب می‌شوند (Zacchi and Eggers, 2008).

1-4-  کاروتنوئیدها

کاروتنوئیدها به‌ویژه β-کاروتن در روغن‌های گیاهی وجود دارند. کاروتنوئیدها دارای زنجیره‌ای طولانی از پیوندهای غیراشباع هستند و رنگ نارنجی دارند. کاروتنوئیدها فعالیت‌های آنتی‌اکسیدانی را با جذب رادیکال‌های آزاد ارائه می‌دهند. β-کاروتن به‌عنوان یک مهارکننده قوی پراکسیداسیون در حضور نور عمل می‌کند. با این حال، β-کاروتن به راحتی در برابر حرارت تخریب می‌شود.

β-کاروتن و α-توکوفرول می‌توانند اثر آنتی‌اکسیدانی سینرژیک ارائه دهند (Ghazani and Marangoni, 2013). روغن نخل خام به‌دلیل محتوای بالای کاروتنوئیدهای خود (500–700mg/kg) با رنگ قرمز مشخص می‌شود. کاروتنوئیدهای اصلی موجود در روغن نخل خام شامل α-کاروتن (24%–42%) و β-کاروتن (50%–60%) هستند، در حالی که سطح کاروتنوئیدهای دیگر پایین است.

در دیگر روغن‌های گیاهی خام، محتوای کاروتنوئیدها کمتر از 100mg/kg است. کاروتنوئیدها عمدتاً توسط حرارت بالا در فرآیند تصفیه، به‌ویژه در مرحله دئودوراسیون، تخریب می‌شوند.

1-5-  اجزای نامطلوب

اجزای جزئی نامطلوب ممکن است در روغن خام وجود داشته باشند که نیاز به حذف آن‌ها در فرآیند تصفیه وجود دارد. اسیدهای چرب آزاد، فسفولیپیدها، کلروفیل، یون های فلزی، واکس‌ها، محصولات اکسیداسیون و بقایای pesticide از جمله نمونه‌های اجزای نامطلوب در روغن خام هستند. حذف اجزای نامطلوب در حالی که حداقل از دست رفتن روغن و اجزای مطلوب را تضمین کند، از جمله نگرانی‌های اصلی در فرآیند تصفیه است.

1-6-  فسفولیپیدها

فسفولیپیدها در دیواره سلولی سلول‌های گیاهی وجود دارند و در غلظت‌های بالا (30–50% w/w) به روغن منتقل می‌شوند. فسفولیپیدها می‌توانند به‌عنوان آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی عمل کنند، اما در فرآیند تصفیه و نگهداری روغن‌های خوراکی اثرات نامطلوبی ایجاد می‌کنند. فسفولیپیدها ممکن است باعث تیرگی روغن پس از دئودوراسیون شوند، پایداری اکسیداتیو روغن را با حمل یون‌های یون های فلزی کاهش دهند و همچنین بازده روغن را پس از فرآیند تصفیه کاهش دهند (Ghazani and Marangoni, 2013).

تشکیل تیرگی رنگ در روغن به‌دلیل واکنش اتواکسیداسیون فسفولیپیدها در طی نگهداری و فرآوری است. اتواکسیداسیون منجر به تشکیل ترکیبات تیره رنگ، ملانوفسفاتیدها، از طریق واکنش تراکم گروه آمینی فسفولیپیدها با آلدهیدها می‌شود.

لستین و فسفولیپیدها

لستین یک محصول خام با ارزش است که حاوی فسفولیپیدها و دیگر مولکول‌های لیپیدی می‌باشد و پایه‌گذار صنعت فسفولیپیدها است. فسفولیپیدها به‌دلیل خاصیت آمفیفیلیک( دو خصلتی: آب دوست و چربی دوست) خود به‌طور گسترده‌ای در محصولات غذایی، خوراک دام و محصولات صنعتی استفاده می‌شوند. روغن‌های سویا، کانولا، و آفتابگردان حاوی حدود 1% تا 2.5% فسفولیپید هستند. روغن سویا منبع اصلی لستین سویا در بازار تجاری است.

صمغ های به‌دست‌آمده از این روغن‌ها تحت تصفیه و جداسازی قرار گرفته و از طریق یک سری از استخراج‌های حلالی و رسوب، لستین خالص سویا به‌دست می‌آید.

1-7-  اسیدهای چرب آزاد

اسیدهای چرب آزاد (FFA) از تری‌آسیل‌گلیسرول‌ها ناشی می‌شوند که به واسطه شکست پیوندهای استری به دنبال فعالیت لیپاز، دماهای بالا و رطوبت به‌وجود می‌آیند. علاوه بر اکسیداسیون مستقیم، هیدرولیز لیپیدها دلیل اصلی تولید FFA است زمانی که روغن‌ها وارد مرحله دوم اکسیداسیون لیپید می‌شوند.

FFA می‌تواند به‌عنوان پروکسیدان‌ها در روغن‌ها عمل کند و سرعت تجزیه هیدروپرواکسید را افزایش دهد. به همین دلیل، محتوای بالای FFA در روغن می‌تواند منجر به اکسیداسیون بیشتر و ایجاد طعم و عطر ناخوشایند در روغن شود. مقدار FFA یکی از مهم‌ترین نگرانی‌ها در تصفیه روغن‌های خوراکی است. FFA معمولاً به‌عنوان معیاری برای ارزیابی کیفیت روغن و مناسب بودن آن برای مصرف خوراکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

1-8- محتوای فسفر

محتوای فسفر نشان‌دهنده‌ی کل فسفاتیدها در روغن است، از جمله فسفولیپیدها و برخی فسفات‌های معدنی. تعیین محتوای فسفر معمولاً برای بررسی کارایی فرآیند دگامینگ ( صمغ زدایی) در حذف فسفولیپیدها از روغن خام استفاده می‌شود.