Změny lipidů při zpracování a skladování potravin z hlediska jejich nutriční a senzorické jakosti

Ing. Josef Soukup

Doctoral thesis

Changes of lipids during processing of food in terms of nutritional and sensory quality

Abstract:

V posledních desetiletích došlo z důvodu změny stravovacích návyků a globalizaci trhu s potravinami k výrazné změně v užívání různých druhů tuků a olejů. Oleje bývají ve srovnání s tuky náchylnější k oxidaci, která patří mezi hlavní reakce vedoucí k degradaci lipidů. Práce je zaměřena jak na tuky a oleje nejčastěji používané v teplé či studené kuchyni (řepkový, slunečnicový a rýžový olej a vepřové sádlo), tak i na ty, které se pro své pozitivní účinky a důležitou roli ve fyziologii člověka, často se používají jako doplňky stravy, ale snadněji podléhají zkáze (rybí oleje a krillový olej). Obsah tuku ve zkoumaných smažených potravinách byl stanoven pomocí Soxhletovy metody. Obsah sušiny a popela byl stanoven gravimetricky. Oxidační stabilita lipidů během jejich smažení i skladování byla sledována pomoci Schaalova testu. Dále byly hodnoceny peroxidové číslo, číslo kyselosti, změny barvy spektrofotometricky, profil mastných kyselin pomocí plynové chromatografie. V experimentu zaměřeném na změny smažicího média v závislosti na barvě dužniny byl stanoven obsah tokolů (HPLC-FLD) a ve spolupráci s VŠCHT v Praze byly analyzovány celkové MCPD po hydrolýze (GC-MS/MS), polymerní TAG (HPSEC-RID) a provedena metabolomická analýza (U-HPLC-HRMS/MS). Z první části výzkumu vyplývá, že stabilita rostlinných olejů při skladování klesala s rostoucím podílem polyenových mastných kyselin. V našem druhém experimentu bylo zjištěno, že smažení významně neovlivnilo obsah tuku v rybích prstech a bramborových kroketách. Rýžový olej vykazoval nejvyšší oxidační stabilitu při opakovaném smažení, a proto byl považován za nejlepší smažicí médium mezi testovanými oleji, zatímco méně nasycený slunečnicový olej vykazoval nejnižší stabilitu. Ve třetí části výzkumu hranolky z fialových odrůd brambor byly respondenty uvedeny jako nejméně vyhovující. Nicméně fialové odrůdy brambor inhibovaly oxidaci smažicího média více než odrůdy se žlutými hlízami. Obsah tokoferolů ve smažicím médiu klesal s každým dalším smažením. Nejvyšší byl obsah α tokoferolu. Vliv smažicího média se projevil na obsahu MCPD esterů a polymerních triacylglycerolů. Necílovou analýzou došlo ke shlukování vzorků lipidů po smažení dle barvy hlízy brambor použitých pro přípravu hranolků. Byly předběžně určeny dva markery pro rozlišení vzorků ze skupiny fenolových sloučenin. V posledním experimentu bylo prokázáno, že rybí oleje s vyšším zastoupením n–3 PUFA podléhaly mnohem rychleji oxidačnímu žluknutí. U olejů s nižším množstvím n–3 PUFA a s přídavkem antioxidantů došlo ke zpomalení oxidačního procesu.

Abstract:

In recent decades, due to changes in eating habits and the globalization of the food market, there has been a significant change in the use of various types of fats and oils. Compared to fats, oils tend to be more susceptible to oxidation, which is one of the main reactions leading to lipid degradation. The work is focused both on fats and oils most often used in hot or cold kitchen (rapeseed, sunflower and rice oil and lard), as well as on those which, due to their positive effects and important role in human physiology, are often used as food supplements, but are more easily rancid (fish oils and krill oil). The fat content of the examined fried foods was determined using the Soxhlet method. The dry matter and ash content were determined gravimetrically. Oxidative stability of lipids during frying and storage was monitored using the Schaal test. The peroxide value, acid value, colour changes spectrophotometrically, fatty acid profile using gas chromatography were also evaluated. In an experiment focused on changes of the frying medium depending on the colour of the potato flesh, the tocol content was determined (HPLC-FLD). In cooperation with UCT in Prague, total MCPD after hydrolysis (GC-MS/MS), polymeric TAG (HPSEC-RID) were analysed, and metabolomic analysis (U-HPLC-HRMS/MS) was carried on. The first part of the research shows that the stability of vegetable oils during their storage decreased with an increasing proportion of polyunsaturated fatty acids. In our second experiment, it was found that frying did not significantly affect the fat content of fish fingers and potato croquettes. Rice oil showed the highest oxidative stability during repeated frying and was therefore considered the best frying medium among the tested oils, while the less saturated sunflower oil showed the lowest stability. In the third part of the research, French fries from purple varieties of potatoes were evaluated as the least satisfactory by the respondents. However, purple potato varieties inhibited the oxidation of the frying medium more than varieties with yellow tubers. The content of tocopherols in the frying medium decreased with each subsequent frying. The content of α-tocopherol was the highest. The effect of the frying medium was seen from the content of MCPD esters and polymeric triacylglycerols. Non-targeted analysis resulted in the clustering of lipid samples after frying according to the colour of the potato tubers used for the preparation of French fries. Two markers from the group of phenolic compounds were preliminarily determined for distinguishing the samples. In the last experiment, it was shown that fish oils with a higher proportion of n–3 PUFAs undergone oxidative rancidity much faster than other samples. The oxidation process slowed down in oils with a lower amount of n–3 PUFA and with the addition of antioxidants.

Keywords

oxidace lipidů, antioxidanty, esenciální mastné kyseliny, nutriční hodnota, senzorická jakost

Keywords

sensory quality, antioxidants, essential fatty acids, nutritional value, lipid oxidation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 2. 2023

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Lenka Kouřimská, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Doctoral programme:
Nutrition and Food