Refractometry study of polymorphic transformations in animal fats and their blends

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The aim of the work is to carrying out a comparative refractometry study of changes in the refractive index (nD) during consecutive heating-cooling processes for a series of fats obtained from domestic and wild terrestrial animals, birds, marine mammals and fish, as well as a vegetable oil sample of four groups classified by iodine number (IN). Within the framework of the study, an analysis of liquid and solid lipid blends was carried out according to the ratio of components (0-20-50-70-100 %). Optical refractive indices and IN were measured by an Abbemat WR/MW digital refractometer (Austria) at three different wavelengths (436.4, 589.3 and 657.2 nm) in a temperature range from 20 to 70 °C. On the nD = f (Т, °С) heating dependencies in the range of 30-45 °С for solid animal fats and vegetable oils, sharp bends were observed corresponding to the melting temperatures of α - and β1 crystalline polymorphic modifications. In all the cases considered, the dependency sections were linear at higher temperatures and completely coincided with the cooling curves in the given temperature range, thus reflecting the structural homogeneity of the liquid crystalline phase. At temperatures below 30 °C, hysteresis was observed, resulting in cooling curves passing below the heating curves and containing bends corresponding to the melting temperatures of their low-melting α -forms. Both dependencies of the repeated melting-cooling cycle coincided with the cooling dependency of the first. The use of rapid cooling technique for fats melted at 40, 70 and 90 °С allowed desaturation processes of fatty acids in their liquid crystalline phase to be recorded. Regardless of the component ratio, a study of beef and pork fat blends demonstrated a decrease in the melting point of the α -forms in all cases to 25 °C, i.e. noticeably lower than the melting point of the original fat. However, at lower temperatures, the cooling curves diverge, indicating a difference in the melting temperatures of their low-temperature modifications depending on the component composition of the system, as well as a corresponding difference in structural, optical and biochemical properties.

About the authors

O. S. Vezo

St. Petersburg state University (SPBU)

Email: o.vezo@spbu.ru

A. P. Nechiporenko

National research University of Information Technologies, Mechanics and Optics (ITMO)

Email: allanech2512@yandex.ru

L. V. Plotnikova

St. Petersburg state University (SPBU)

Email: ljusja@mail.ru

U. Yu. Nechiporenko

MK “Folk medicine”

Email: unechiporenko@yandex.ru

References

  1. Менье Л. История медицины: с приложением очерка истории русской медицины / пер. с фр. И.А. Оксёнова. М.-Л.: Госиздат, 1926. 322 с.
  2. Мейер-Штейнг Т., Зудгоф К. История медицины / пер. со второго нем. изд. под ред. B.А. Любарского и Б.Е. Гершуни. М.: Гос. изд-во, 1925. 463 с.
  3. Каракольский Е. Животные жиры в восточной медицине, косметологии// Золотой дракон. URL: https://dragonshop.su/blog/zhivotnye-zhiry-v-vostochnoy-meditsine-kosmetologii/ (09.05.2018).
  4. Коноплёва М.М. Лекарственное сырьё животного происхождения и природные продукты. Сообщение 4 // Вестник фармации. 2012. N 2 (56). C. 81-88.
  5. Хамагаева И.С., Хребтовский А.М. Сравнительная оценка бифидогенных свойств жиров животного происхождения // Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра СО РАМ. 2012. N 4 (86). С. 224-227.
  6. Нечаев А.П. Ключевые тенденции в производстве масложировых продуктов // Продукты и прибыль. 2011. N 2. С. 6-9.
  7. Нечаев А.П. Научные основы технологий получения функциональных жировых продуктов нового поколения // Масла и жиры. 2007. N 8 (78). С. 26-27.
  8. О'Брайен Р. Жиры и масла. Производство, состав и свойства, применение / пер. с англ. 2-го изд. В.Д. Широкова и др. СПб.: Профессия, 2007. 752 с.
  9. Левачев М.М. Жиры, полиненасыщенные жирные кислоты, фосфолипиды: биологическая роль и применение в профилактической и клинической медицине. В кн.: Введение в частную микронутриентологию. Новосибирск: Академиздат, 1999. С. 264-284.
  10. Нетребенко О.К., Щеплягина Л.А. Иммунонутриенты в питании детей // Педиатрия. Журнал им. Г.Н. Сперанского. 2006. Т. 85. N 2. С. 61-66.
  11. Гайковая Л.Б. Омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты: лабораторные методы в оценке их многофакторного действия // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2010. Т. 8. N 4. С. 3-14.
  12. Запорожская Л.И., Гаммель И.В. Характеристика и биологическая роль эссенциальных полиненасыщенных жирных кислот // Медицинский совет. 2012. N 12. С. 134-136.
  13. Иоффе Б.В. Рефрактометрические методы химии; 3-е изд., перераб. Л.: Химия. 1983. 352 с.
  14. Koohyar F. Refractive index and its applications // Journal of Thermodynamics & Catalysis. 2013. Vol. 4. Issue 2. P. 117-120. https://doi.org/10.4172/2157-7544.1000e117
  15. Нечипоренко А.П., Везо О.С., Плотникова Л.В., Нечипоренко У.Ю., Мельникова М.И. Оптические свойства липидов животного происхождения // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и пищевые производства. 2018. Вып. 4 (38). С. 22-35. https://doi.org/10.17586/2310-1164-2018-11-4-22-35
  16. Yanina I.Y., Lazareva E.N., Tuchin V.V. Refractive index of adipose tissue and lipid droplet measured in wide spectral and temperature ranges // Applied Optics. 2018. Vol. 57. Issue 17. Р. 4839-4848. https://doi.org/10.1364/AO.57.004839
  17. Yanina I.Y., Tuchin V.V., Navolokin N.A., Matveeva O.V., Bucharskaya A.B., Maslyakova G.N., et al. Fat tissue histological study at ICG-mediated photothermal/photodynamic treatment of the skin in vivo // Journal of Biomedical Optics. 2012. Vol. 17. Issue 5. P. 058002. https://doi.org/10.1117/1.JBO.17.5.058002
  18. Lai J., Li Z., Wang C., He A. Experimental measurement of the refractive index of biological tissues by total internal refectio // Applied Optics. 2005. Vol. 44. Issue 10. Р. 1845-1849. https://doi.org/10.1364/AO.44.001845
  19. Верещагин А.Г. Структурный анализ природных триглицеридов // Успехи химии. 1971. Т. 40. Вып. 11. С. 1995-2028.
  20. Ржавская Ф.М. Жиры рыб и морских млекопитающих. М.: Пищевая промышленность, 1976. 473 с.
  21. Кузнецов Д.И. Жирнокислотный состав жира морских и пресноводных рыб, морских беспозвоночных и млекопитающих // Вопросы питания. 1975. N 6. С. 62-70.
  22. Абрамов Л.С. Пути рационального использования сырьевых ресурсов рыбного хозяйства страны // Пищевая промышленность. 2004. N 3. С. 6-10.
  23. Соколов А.А. Физико-химические и биохимические основы технологии мясопродуктов. М.: Пищевая промышленность. 1965. 490 с.
  24. Страйер Л. Биохимия: в 3 т.; пер. с англ. Р.Б. Капнера и А.М. Колчинского; под ред. С.Е. Северина. М.: Мир, 1985. Т. 2. 312 с.
  25. Антонов В.Ф., Смирнова Е.Ю., Шевченко Е.В. Липидные мембраны при фазовых превращениях мембранных липидов. М.: Наука, 1992. 135 с.
  26. Харакоз Д.П. О возможной физиологической роли фазового перехода «жидкое - твердое» в биологических мембранах // Успехи биологической химии. 2001. Т. 41. С. 333-364.
  27. Архипова Г.В., Бурлакова Е.Б., Кондрашева Е.А., Мурза Л.И., Юшманов В.Е. Роль липидов биологических мембран в процессах записи и хранения информации // Биологические мембраны. 1994. Т. 11. N 4. С. 456-460.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).