روغن‌های خوراکی از جمله مواد غذایی حساس به اکسیداسیون هستند. ترکیب اسیدهای چرب، به‌ویژه میزان اسیدهای چرب غیراشباع، شرایط فرآوری و نحوه نگهداری می‌توانند بر سرعت تغییرات اکسیداتیو در این محصولات اثر بگذارند. اکسیداسیون چربی‌ها یکی از مهم‌ترین عوامل کاهش کیفیت روغن‌های خوراکی است و می‌تواند به تغییر طعم، بو، ارزش تغذیه‌ای و پایداری محصول منجر شود.
برای ارزیابی وضعیت اکسیداسیون روغن‌ها، شاخص‌های تحلیلی متعددی مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از مهم‌ترین این شاخص‌ها، عدد پراکسید Peroxide Value یا PV است که به‌طور گسترده در آزمایشگاه‌های کنترل کیفیت صنایع روغن، مراکز تحقیقاتی و واحدهای تولید مواد غذایی اندازه‌گیری می‌شود.
عدد پراکسید روغن چیست؟
عدد پراکسید شاخصی برای اندازه‌گیری مقدار ترکیبات پراکسیدی موجود در چربی‌ها و روغن‌هاست. این شاخص معمولاً بر اساس مقدار اکسیژن فعال معادل ترکیبات پراکسیدی و با واحد میلی‌اکی‌والان اکسیژن فعال بر کیلوگرم روغن بیان می‌شود.
در فرایند اکسیداسیون چربی‌ها، اسیدهای چرب غیراشباع با اکسیژن واکنش می‌دهند و ترکیباتی مانند هیدروپراکسیدهای لیپیدی تشکیل می‌شوند. عدد پراکسید به‌طور عمده میزان این محصولات اولیه اکسیداسیون را نشان می‌دهد.
از نظر شیمیایی، این شاخص معیاری از وضعیت اکسیداسیون اولیه روغن است، نه اندازه‌گیری مستقیم تمام محصولات اکسیداسیون یا میزان تخریب کلی روغن.
به همین دلیل، عدد پراکسید در کنترل کیفیت روغن‌های خام، روغن‌های تصفیه‌شده، روغن‌های گیاهی پرس سرد و برخی چربی‌های حیوانی کاربرد دارد. استاندارد بین‌المللی ISO 3960:2017 نیز روش یدومتری برای تعیین عدد پراکسید چربی‌ها و روغن‌های حیوانی و گیاهی را مشخص کرده است.
سازوکار تشکیل پراکسیدها در روغن‌های خوراکی
اکسیداسیون چربی‌ها فرایندی زنجیره‌ای است که در آن اسیدهای چرب غیراشباع، به‌ویژه اسیدهای چرب دارای پیوندهای دوگانه، در حضور اکسیژن واکنش می‌دهند.
این فرایند در اکسیداسیون خودبه‌خودی یا اتواکسیداسیون (Autoxidation) معمولاً شامل سه مرحله اصلی است.
- مرحله آغازین (Initiation): در این مرحله، با اثر عواملی مانند گرما، نور یا برخی ترکیبات کاتالیزکننده، اتم هیدروژن از مولکول اسید چرب جدا می‌شود و رادیکال لیپیدی تشکیل می‌گردد.
RH → R•
در این رابطه، RH نشان‌دهنده مولکول لیپیدی و R• نشان‌دهنده رادیکال لیپیدی است.
- مرحله انتشار (Propagation): رادیکال لیپیدی با اکسیژن واکنش می‌دهد و رادیکال پراکسی تشکیل می‌شود:
R• + O₂ → ROO•
رادیکال پراکسی می‌تواند از یک مولکول لیپیدی دیگر هیدروژن بگیرد و هیدروپراکسید تشکیل دهد:
ROO• + RH → ROOH + R•
در این مرحله، هیدروپراکسیدهای لیپیدی (Lipid Hydroperoxides) ایجاد می‌شوند؛ ترکیباتی که از مهم‌ترین محصولات اولیه اکسیداسیون چربی‌ها هستند و در اندازه‌گیری عدد پراکسید نقش اصلی دارند.
- مرحله خاتمه (Termination): در مرحله خاتمه، رادیکال‌ها با یکدیگر واکنش می‌دهند و ترکیباتی با پایداری بیشتر تشکیل می‌شوند. با این حال، اکسیداسیون چربی‌ها ممکن است همچنان از مسیرهای دیگری ادامه پیدا کند و به تشکیل محصولات ثانویه منجر شود.
هیدروپراکسیدها در شرایط مختلف، به‌ویژه در حضور گرما یا فلزات واسطه، می‌توانند تجزیه شوند و ترکیباتی مانند آلدهیدها، کتون‌ها و سایر محصولات اکسیداسیون ثانویه را ایجاد کنند. این ترکیبات در ایجاد بو و طعم نامطلوب در روغن‌های اکسیدشده نقش دارند.
چه عواملی باعث افزایش عدد پراکسید روغن می‌شوند؟
سرعت تشکیل ترکیبات پراکسیدی به مجموعه‌ای از عوامل وابسته است. مهم‌ترین این عوامل عبارت‌اند از:
ترکیب اسیدهای چرب: روغن‌هایی که حاوی مقادیر بیشتری از اسیدهای چرب غیراشباع چندگانه هستند، معمولاً نسبت به اکسیداسیون حساس‌ترند. وجود پیوندهای دوگانه متعدد، احتمال واکنش‌های زنجیره‌ای اکسیداسیون را افزایش می‌دهد. البته پایداری اکسیداتیو روغن تنها به ترکیب اسیدهای چرب وابسته نیست و حضور ترکیبات آنتی‌اکسیدانی طبیعی، فلزات و سایر اجزای روغن نیز اهمیت دارد.
دما: افزایش دما می‌تواند سرعت واکنش‌های اکسیداسیون را افزایش دهد. در شرایط نگهداری نامناسب یا فرایندهای حرارتی، تشکیل و تجزیه هیدروپراکسیدها ممکن است به‌طور هم‌زمان رخ دهد. به همین دلیل، در دماهای بالا عدد پراکسید همیشه روند افزایشی ندارد؛ زیرا سرعت تجزیه پراکسیدها نیز افزایش پیدا می‌کند.
اکسیژن: اکسیژن یکی از واکنش‌دهنده‌های اصلی در اکسیداسیون چربی‌هاست. میزان اکسیژن موجود در فضای بالای بسته، نفوذپذیری بسته‌بندی و شرایط تماس روغن با هوا می‌توانند بر روند اکسیداسیون اثر بگذارند.
نور: نور، به‌ویژه در حضور ترکیبات حساس به نور یا رنگدانه‌های فتوسنتزکننده، می‌تواند مسیرهای اکسیداسیون نوری را فعال کند. این فرایند ممکن است با سازوکارهایی متفاوت از اتواکسیداسیون معمولی، تشکیل محصولات اکسیداسیون را تسریع کند.
فلزات واسطه: برخی فلزات مانند آهن و مس می‌توانند تجزیه هیدروپراکسیدها و تشکیل رادیکال‌های واکنش‌پذیر را تسریع کنند. بنابراین، کنترل آلودگی‌های فلزی در مراحل فرآوری و نگهداری روغن اهمیت دارد.
آیا عدد پراکسید پایین همیشه نشان‌دهنده کیفیت بالای روغن است؟
یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های عدد پراکسید، وابستگی آن به مرحله اکسیداسیون است.
در مراحل اولیه اکسیداسیون، هیدروپراکسیدها تشکیل می‌شوند و عدد پراکسید افزایش پیدا می‌کند. اما با ادامه واکنش‌ها، این ترکیبات ناپایدار می‌توانند تجزیه شوند و محصولات ثانویه اکسیداسیون ایجاد کنند.
در نتیجه، ممکن است روغنی که در مرحله پیشرفته‌تری از اکسیداسیون قرار دارد، عدد پراکسید پایین‌تری نسبت به یک روغن در مرحله ابتدایی اکسیداسیون نشان دهد.
این پدیده به‌ویژه در روغن‌های مورد استفاده برای سرخ‌کردن اهمیت دارد. در دماهای بالای سرخ‌کردن، هیدروپراکسیدها به‌سرعت تجزیه می‌شوند و عدد پراکسید به‌تنهایی نمی‌تواند وضعیت واقعی تخریب روغن را به‌درستی نشان دهد.
بنابراین، استفاده از عدد پراکسید به‌عنوان تنها شاخص ارزیابی کیفیت روغن، به‌ویژه در روغن‌های حرارت‌دیده، می‌تواند گمراه‌کننده باشد.
تفاوت عدد پراکسید با سایر شاخص‌های اکسیداسیون روغن
برای ارزیابی جامع‌تر کیفیت روغن‌های خوراکی، معمولاً چند شاخص در کنار یکدیگر بررسی می‌شوند.
عدد آنیزیدین (p-Anisidine Value)
عدد آنیزیدین شاخصی برای ارزیابی برخی محصولات ثانویه اکسیداسیون، به‌ویژه آلدهیدهای غیرفرار، است. در حالی که عدد پراکسید بیشتر به محصولات اولیه اکسیداسیون مربوط می‌شود، عدد آنیزیدین اطلاعاتی درباره محصولات حاصل از تجزیه پراکسیدها ارائه می‌دهد. این دو شاخص مکمل یکدیگر هستند و اندازه‌گیری هم‌زمان آن‌ها می‌تواند اطلاعات بیشتری درباره وضعیت اکسیداسیون روغن فراهم کند.
شاخص توتوکس (TOTOX)
شاخص توتوکس برای ارزیابی کلی‌تر وضعیت اکسیداسیون روغن استفاده می‌شود و از ترکیب عدد پراکسید و عدد آنیزیدین به دست می‌آید. این شاخص، اطلاعات مربوط به اکسیداسیون اولیه و ثانویه را در یک مقدار ترکیب می‌کند. با این حال، توتوکس نیز یک شاخص تجربی است و باید در چارچوب استاندارد و کاربرد مربوط تفسیر شود.
جذب فرابنفش در طول موج ۲۳۲ نانومتر
این شاخص به جذب ترکیباتی مربوط است که در جریان اکسیداسیون چربی‌ها، به‌ویژه دی‌ان‌های مزدوج، تشکیل می‌شوند. این شاخص می‌تواند در کنار عدد پراکسید برای بررسی محصولات اولیه اکسیداسیون مورد استفاده قرار گیرد.
جذب فرابنفش در طول موج ۲۷۰ نانومتر
این شاخص در ارزیابی برخی ترکیبات حاصل از اکسیداسیون پیشرفته‌تر، از جمله تری‌ان‌های مزدوج و برخی محصولات ثانویه، کاربرد دارد. در روغن زیتون، شاخص‌های جذب فرابنفش از جمله پارامترهای مهم ارزیابی کیفیت و اصالت هستند. با این حال، کاربرد و تفسیر آن‌ها باید با توجه به نوع روغن و روش استاندارد مربوط انجام شود .
حدود استاندارد عدد پراکسید روغن‌های خوراکی
حد قابل قبول عدد پراکسید به نوع روغن، روش تولید و استاندارد مورد استفاده بستگی دارد. بنابراین، نمی‌توان یک مقدار واحد را برای تمام روغن‌های خوراکی به‌عنوان حد کیفیت یا ایمنی در نظر گرفت.
در استاندارد عمومی کدکس برای چربی‌ها و روغن‌های خوراکی، مقادیر زیر برای شاخص عدد پراکسید به‌عنوان ویژگی‌های کیفی مطرح شده‌اند:
|
گروه روغن |
حد عدد پراکسید |
|
روغن‌های تصفیه‌شده |
حداکثر ۱۰ meq O₂/kg |
|
روغن‌های پرس سرد و بکر |
حداکثر ۱۵ meq O₂/kg |
این حدود در استانداردهای اختصاصی برخی روغن‌ها ممکن است متفاوت باشند. برای مثال، در استاندارد روغن ماهی، عدد پراکسید به‌تنهایی کافی نیست و شاخص‌های دیگری مانند عدد آنیزیدین و توتوکس نیز در ارزیابی کیفیت اهمیت دارند.
نکته مهم آن است که حدود استاندارد باید با توجه به نوع محصول، کشور مقصد، الزامات قانونی و روش آزمون مورد استفاده بررسی شوند. همچنین، این حدود کیفیتی لزوماً معادل یک مرز قطعی میان ایمنی و عدم ایمنی نیستند.
کاربرد عدد پراکسید در کنترل کیفیت صنایع روغن
اندازه‌گیری عدد پراکسید در مراحل مختلف زنجیره تولید روغن‌های خوراکی کاربرد دارد.
در مرحله دریافت مواد اولیه، این شاخص می‌تواند برای ارزیابی وضعیت اکسیداسیون روغن خام یا مواد اولیه چرب مورد استفاده قرار گیرد. در مرحله فرآوری، اندازه‌گیری عدد پراکسید می‌تواند به بررسی اثر شرایط تولید و عملیات تصفیه بر وضعیت اکسیداسیون کمک کند.
در مرحله نگهداری و توزیع، پایش عدد پراکسید در کنار سایر شاخص‌ها می‌تواند اطلاعاتی درباره تغییرات کیفیت محصول در طول زمان فراهم کند.
در آزمایشگاه‌های کنترل کیفیت، عدد پراکسید یکی از پارامترهای مهم در برنامه‌های پایش کیفیت روغن است. با این حال، انتخاب آزمون‌های مکمل باید بر اساس نوع روغن، کاربرد نهایی و شرایط فرآوری انجام شود.
برای روغن‌های مورد استفاده در سرخ‌کردن، شاخص‌هایی مانند ترکیبات قطبی کل (Total Polar Compounds)، عدد آنیزیدین، اسیدهای چرب آزاد و سایر پارامترهای مرتبط با تخریب حرارتی می‌توانند اطلاعات بیشتری درباره وضعیت روغن ارائه دهند.
نتیجه‌گیری
عدد پراکسید یکی از شاخص‌های مهم و پرکاربرد در ارزیابی اکسیداسیون روغن‌های خوراکی است. این شاخص با اندازه‌گیری ترکیبات پراکسیدی، به‌ویژه هیدروپراکسیدهای لیپیدی، اطلاعاتی درباره مراحل اولیه اکسیداسیون چربی‌ها ارائه می‌دهد.
با این حال، عدد پراکسید یک شاخص مستقل و جامع برای ارزیابی تمام جنبه‌های کیفیت روغن نیست. در مراحل پیشرفته اکسیداسیون، تجزیه هیدروپراکسیدها می‌تواند باعث کاهش عدد پراکسید و افزایش محصولات ثانویه شود. بنابراین، تفسیر صحیح این شاخص به شناخت سازوکارهای اکسیداسیون و استفاده از آزمون‌های مکمل وابسته است.
در صنعت روغن‌های خوراکی، ترکیب آزمون عدد پراکسید با شاخص‌هایی مانند عدد آنیزیدین، توتوکس و جذب فرابنفش می‌تواند ارزیابی دقیق‌تری از وضعیت اکسیداسیون و کیفیت محصول فراهم کند. استفاده از روش‌های استاندارد و رعایت شرایط آزمون نیز برای دستیابی به نتایج معتبر و قابل مقایسه ضروری است.
ثبت ديدگاه