Не вдаваясь в техническое описание этого процесса, здесь достаточно сказать, что степень поглощения йода в определенной мере является тестом на разновидности масла. Различные растительные масла имеют, как правило, определенные соотношения в отношении поглощения йода, с помощью которых их можно в некоторой степени идентифицировать или отделить от сходных тел. Степень поглощения выражается в процентах по весу самого масла и известна как йодное число. Если, например, один грамм какого-либо конкретного масла поглощает один грамм йода, говорят, что его йодное число равно 100. Многие масла поглощают больше йода, чем их собственный вес, в то время как многие другие поглощают значительно меньше. Другая характеристика масла заключается в том, что с определенными реагентами, такими как кислота в разбавленном или концентрированном состоянии, образуются определенные цвета, характерные для рассматриваемой разновидности масла. В качестве примера можно привести способность хлопкового масла восстанавливать нитрат серебра до металлического состояния, оставляя серебро в той мелкодисперсной форме, которая имеет черный цвет. Это единственное масло обычного использования, обладающее такой способностью, и поэтому его можно рассматривать как характерный тест.
Другим характерным химическим свойством хлопкового масла является цвет, который образуется в реакции Хальфена, описанной ранее.
Одно из самых ценных химических свойств масла — это количество тепла, которое выделяется при его сгорании. Поскольку масла с точки зрения их пищевой ценности полезны главным образом для производства животного тепла, это химическое свойство приобретает огромное гигиеническое и диетическое значение. Среди всех классов пищевых продуктов масла и жиры имеют наибольшую калорийность. Если, например, в общем сказать, что один грамм углеводов, таких как сахар или крахмал, при полном сгорании дает 4000 калорий, а один грамм белка — 5500 калорий, то один грамм масла или жира дает 9300 калорий. Жиры и масла различаются между собой по количеству выделяемых калорий, но все они дают примерно последнюю из упомянутых цифр. Отсюда следует, что масла и жиры являются наиболее ценными компонентами пищи в отношении производства тепла и энергии.
Кристаллические характеристики.
— Формы кристаллов, которые жиры принимают при застывании, являются ценными индикаторами природы масла. Хотя эти кристаллические формы не во всех случаях отчетливы, на них в большей или меньшей степени влияет природа самого масла. Таким образом, присутствие какого-либо конкретного масла очень часто может быть установлено при исследовании кристаллов, получаемых путем очень медленного снижения температуры или растворения масла в летучем растворителе и постепенного испарения растворителя. Тесты еще большей чувствительности можно получить, если сначала омылить жир или масло, выделить жирную кислоту и подвергнуть ее кристаллизации.
Распределение масел в растениях.
— Почти во всех случаях частью растения, содержащей наибольшее количество масла, являются семена. На самом деле все растительные масла, используемые в пищевых целях, извлекаются из семян растения. В случае оливок мясистая часть вокруг семени дает пищевое масло высочайшей ценности, но во всех остальных случаях пищевые масла получаются из самих семян. Ошибочно полагать, что семена являются единственными частями растения, содержащими масло. Оно обнаруживается во всех частях растительных веществ, но обычно концентрируется в семени. Довольно интересным фактом является то, что в семенах растений как белки, так и жиры или масла обнаруживаются, как правило, в сильно концентрированном состоянии, в то время как углеводы находятся главным образом не в самом семени, то есть зародыше, а распределены в окружающей его мясистой оболочке или в корнях и клубнях.
Масла и жиры почти все растворимы в эфире и петролейном эфире, хотя из этого есть некоторые исключения, как в случае с касторовым маслом, которое также нерастворимо в петролейном эфире или бензине. Напротив, масла и жиры, как правило, нерастворимы в спирте, но производные от них жирные кислоты растворимы. Касторовое масло также является исключением из этого правила, так как оно вполне растворимо в чистом спирте.
Высыхающие и невысыхающие растительные масла.
— Можно было бы предположить, что если одно растительное масло съедобно, то съедобны и все остальные. Вероятно, так оно и было бы, если бы растительные масла почти исключительно состояли из трех классов глицеридов, упомянутых выше, но это не так. В растительных маслах существуют и другие жирные кислоты в комбинации с глицеридами, и среди них главным образом можно упомянуть линолевую кислоту, которая в значительных количествах содержится в масле семян льна и придает ему ценное свойство высыхающего масла, делающее его столь полезным в производстве красок. Всякий раз, когда растительные масла и жиры содержат определенное количество линолевой кислоты или любой другой жирной кислоты, обладающей высыхающими свойствами, они становятся в большей или меньшей степени непригодными для потребления человеком. Количество высыхающих масел очень велико, но наиболее важными являются льняное масло, конопляное масло и маковое масло. Другие растительные масла в определенной степени обладают высыхающими свойствами, и среди тех, которые наиболее ярко выражены в этом отношении, можно упомянуть хлопковое масло, кунжутное масло, кукурузное масло и рапсовое масло. Типами масел, обладающих наименьшими высыхающими свойствами и считающихся типами невысыхающих масел, являются оливковое масло и арахисовое масло. Группа касторового масла частично отличается от других растительных масел тем, что оно содержит или может содержать больше или меньше некоторого ядовитого вещества, а именно рицинолеина, который свойственен касторовому маслу и которому оно обязано своим слабительным действием в качестве лекарства. Касторовые бобы также содержат очень ядовитое азотистое основание — рицин, очень малые количества которого могут попадать в само масло.
Температура плавления и затвердевания. — Масла и жиры сильно различаются по температуре, при которой они переходят в твердое или жидкое состояние. Если твердый жир или масло подвергнуть постепенному нагреванию, он переходит из твердого состояния в жидкое не сразу или внезапно, а происходит постепенное разжижение: сначала разжижается олеин, а при более высокой температуре — стеарин и пальмитин. Тот же феномен в обратном порядке наблюдается при охлаждении жидкого жира до его затвердевания. Момент, когда жиры становятся полужидкими, жидкими или полутвердыми, следовательно, определяется не с абсолютной точностью, а лишь приблизительно, и эта температура называется соответственно точкой плавления или затвердевания. Если процесс проводится аккуратно в стандартных условиях, различные жиры и масла имеют весьма определенные точки плавления или затвердевания, определяемые описанным выше способом, и эти температуры должны быть достаточными для того, чтобы точки плавления и затвердевания служили ценными показателями характера или вида масла.
Физические характеристики.
— Разница в физических характеристиках растительных масел и жиров даже больше, чем в их химическом составе. К сожалению для химика, растительные жиры и масла от природы имеют примерно одинаковый цвет или, по крайней мере, очень незначительные отклонения от него, а именно янтарный оттенок, поэтому, как правило, невозможно различить эти масла исключительно по их цвету. Пищевые масла также имеют очень похожий вкус, так что это физическое свойство не имеет большого диагностического значения. Среди наиболее важных физических свойств, по которым различают масла, выделяются следующие:
Показатель преломления.
— Хорошо известное явление преломления света водой, заключающееся в резком искривлении падающего на ее поверхность под косым углом луча света, называется преломлением, а степень отклонения луча служит мерой показателя преломления. Это легко проиллюстрировать, опустив прямую палочку или стержень в стоячую воду под углом к ее поверхности. Палочка или стержень будут казаться сломанными или согнутыми на поверхности. Масла обладают большей способностью отклонять луч света, чем вода. Например, если в округленных цифрах показатель преломления воды выражается числом 1,33, то показатель преломления масла можно выразить числом 1,44. Масла сильно отличаются друг от друга по величине показателя преломления, но все эти показатели примерно близки к последней из упомянутых величин. Следовательно, определение показателя преломления является ценным средством помощи в различении масел различных видов.
Число Рейхерта — Мейссля.
— Выше уже обращалось внимание на тот факт, что помимо трех особых форм жирных кислот в маслах в небольших количествах присутствуют многие другие. Среди них встречаются кислоты, летучие в токе пара, чего не наблюдается у олеиновой, пальмитиновой и стеариновой кислот. Одной из наиболее важных летучих кислот является та, которая содержится в больших количествах в масле, а именно масляная кислота. Количество летучей кислоты определяется условно по количеству стандартного раствора щелочи, которое нейтрализуется летучей кислотой из пяти граммов жира. Например, в случае сливочного масла можно сказать, что в округленных цифрах требуется 28 кубических сантиметров стандартной щелочи для нейтрализации летучей кислоты, полученной по описанному выше методу. В хлопковом масле количество стандартного раствора, необходимого для нейтрализации летучей кислоты, полученной тем же путем, чрезвычайно ничтожно и составляет менее половины кубического сантиметра.
Я привел выше краткое описание некоторых физических и химических характеристик масел и жиров для того, чтобы читатель, не имеющий специальной химической подготовки, мог досконально понять ссылки на эти свойства в общем описании растительных масел и жиров. Нет необходимости быть квалифицированным химиком, чтобы иметь общее представление о некоторых моментах, представляющих наибольший интерес в этом отношении.
Число омыления.
— Как известно, одно из самых распространенных применений масел и жиров — это мыловарение. Мыло состоит из продуктов химических реакций, посредством которых глицерин, содержащийся в масле или жире, высвобождается, а вместо него подставляется минеральное или иное основание. Например, щелок состоит из гидрата или карбоната калия и натрия. Когда масло нагревают со щелоком, жирная кислота отделяется от глицерина в масле и соединяется с калием или натрием щелочи. Количество миллиграммов поташа или соды, необходимое для омыления одного грамма жира или масла, называется его числом омыления. Например, в случае хлопкового масла требуется в округленных цифрах 190 миллиграммов поташа или гидрата калия (КОН) для замещения глицерина в одном грамме масла. Количество поташа, требующееся для полного омыления пищевого масла, варьируется, и поэтому данное число становится одним из средств их различения.
Удельный вес.
— Относительный вес определенного объема масла по сравнению с весом такого же объема воды при той же температуре или при некоторой стандартной температуре называется его удельным весом. Масла и жиры универсально легче воды, и при сравнении единичный вес воды принимается за единицу, 100 или 1000 — обычно за единицу или 1000. Если относительный вес воды равен единице, то относительный вес или удельный вес масла выражается десятичной дробью. Например, если вода принимается за единицу, удельный вес масла равен 0,912; если относительный вес воды принимается за тысячу, то выраженный выше удельный вес равен 912. Если не указано иное, во всех ссылках на удельный вес этих масел предполагается, что сравнение производится между единичным весом воды и масла при одинаковой температуре. Это наиболее удобная форма сравнения для общего использования, хотя для строго научных целей принято относить все показатели удельного веса к воде при температуре ее максимальной плотности, а именно 4 градусам Цельсия (39 градусов Фаренгейта). При этой температуре заданный вес воды имеет наименьший объем, иными словами, наибольшую плотность. Когда вода нагревается до температуры выше упомянутой, она расширяется, и ее объем увеличивается. Когда она охлаждается до температуры ниже четырех градусов Цельсия, ее объем также увеличивается.
Колебания удельного веса обычных масел невелики, и поэтому удельный вес не является самым ценным показателем при различении этих масел.
Пищевые растительные масла.
Хотя между животными жирами и растительными маслами имеется очень небольшая химическая разница, она выражена достаточно четко для обеспечения надлежащей идентификации и классификации. Оба класса тел состоят из жирных кислот в комбинации с глицерином. Тремя жирными кислотами, наиболее важными с пищевой, а также с химической точки зрения, являются олеиновая, стеариновая и пальмитиновая. Когда эти кислоты соединяются с глицерином как базовым элементом, они образуют три класса масел или жиров, которым присваиваются соответственно названия олеин, стеарин и пальмитин. Различие между жиром и маслом можно также проводить по их физической консистенции при обычной комнатной температуре приблизительно от 70 до 80 градусов по Фаренгейту. Вещества, остающиеся жидкими при такой температуре, принято называть маслами, в то время как те, которые тверды в аналогичных условиях, известны как жиры. Соединение подобного описания не переходит из одного состояния в другое внезапно. В случае жира, например, который тверд при обычной температуре, он переходит путем постепенных этапов из этого состояния в медленно размягчающуюся массу, а затем в полное жидкое состояние по мере повышения температуры. С другой стороны, масло постепенно проходит через те же стадии до состояния твердого тела по мере снижения температуры. Среди различных компонентов олеин имеет самую низкую точку плавления: чистый олеин остается жидким при довольно низкой температуре, приближающейся даже к точке замерзания воды. Стеарин и пальмитин, напротив, в чистом состоянии тверды при температуре даже выше комнатной и выше температуры человеческого тела. Очевидно, что в смеси этих тел должна присутствовать сложная структура, состоящая из различных тел с разнящимися точками плавления и проходящая через все различные степени температур от твердого до жидкого состояния или наоборот. Очевидно, что масло имеет в своем составе большую долю олеина, а жир — большую долю стеарина и пальмитина.
Животные жиры состоят главным образом из олеина и стеарина, в то время как строго растительные масла состоят преимущественно из олеина, а пальмовое масло состоит главным образом из стеарина и пальмитина.
В молочный жир вводится важное дополнительное соединение жирной кислоты с глицерином, а именно бутирин, который образуется в результате соединения глицерина с масляной кислотой. Масло также содержит другие компоненты или глицериды, но в небольших количествах. Олеиновая, стеариновая и пальмитиновая кислоты нерастворимы в воде и нелетучи при температуре кипения воды. Масляная кислота растворима в воде и летуча при температуре кипения воды. Поэтому кислоты первого вида называются «фиксированными» (нелетучими), а второго — «летучими».
Пищевые растительные масла, подобно животным жирам, обладают высокой питательной ценностью в том смысле, что они в большей степени, чем любой другой вид пищевого продукта, обеспечивают элементы, необходимые для выработки тепла и энергии. Среднее количество калорий в одном грамме пищевого масла составляет в округленных цифрах 9300. Если сравнить это число со средним количеством калорий в одном грамме сахара или крахмала, равным 4000, то видно, что жиры и масла в два с четвертью раза ценнее сахара в производстве тепла и энергии. Поскольку бо́льшая часть потребляемой животным пищи используется для выработки тепла и энергии, становится очевидно, что жиры и масла следует классифицировать как наиболее концентрированные и в этом смысле самые ценные продукты питания человека.
Употребление пищевых растительных масел также целесообразно в гигиенических целях. Они легко усваиваются и перевариваются, а также оказывают физическое воздействие на процесс пищеварения, что имеет важное значение. Свободное употребление пищевых растительных масел рекомендуется при запорах или при наличии механических трудностей в процессе пищеварения. В таких случаях они потребляются в больших количествах, чем это было бы обычно.
Использование пищевых масел.
— Пищевые масла наиболее широко используются на столе в качестве основы для заправок к салата́м. Многие сочные овощи, как уже отмечалось, очень часто едят с приправными веществами, такими как уксус, соль, специи и т. д., и в качестве среды для доставки этих приправ нет ничего лучше или даже равного пищевым растительным маслам. Сам уксус обязат своим активным началом, а именно кислотой, представителю ряда жирных кислот, поэтому смешивание уксуса с маслом не является сведением вместе двух совершенно разных веществ, а двух веществ, принадлежащих к одному общему семейству. Уксус сам по себе не имеет пищевой ценности, но полезен исключительно в качестве приправы. С другой стороны, пищевое масло не только служит приправой, улучшая приятный вкус блюда, но и обладает высокой пищевой ценностью. Пищевые масла также могут использоваться вместо свиного сала и других животных жиров при приготовлении хлеба и сдобы, выполняя роль жировой добавки. Пищевые масла также чрезвычайно полезны в качестве среды для жарки таких продуктов, как устрицы, крокеты, пончики и т. д.
Нагревание масла или жира до высокой температуры вызывает определенную степень разложения с выделением ароматического, а иногда и неприятного продукта, известного как акролеин. Не считается, что это изменение наносит пищеварению такой вред, как принято полагать. Продукты, которые жарят в масле или варят в масле, что, пожалуй, является более точным термином, как описано выше, не следует считать полностью несваренными или трудноусваиваемыми, хотя нельзя отрицать, что они не подходят для нежных желудков или желудков, каким-либо образом ослабленных болезнью. Однако в случае здорового человека умеренное количество таких продуктов можно есть без особого риска вызвать нарушение пищеварения. Если эти продукты оказываются трудноперевариваемыми, то это происходит, вероятно, не из-за того, что они содержат большое количество масла, а скорее из-за разложения, вызванного высокой температурой, и затвердевания внешней оболочки продуктов до такой степени, что они с трудом поддаются воздействию пищеварительных ферментов.