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Gli oli commestibili nativi (noti anche come vergini) sono ottenuti mediante processi meccanici delicati senza aggiunta di calore per preservare i composti benefici. Questi oli sono generalmente di alta qualità e sono considerati particolarmente sani e preziosi. Ad esempio, l’olio d’oliva vergine è abbastanza resistente all’ossidazione grazie alla sua composizione in acidi grassi, caratterizzata da un elevato rapporto tra acidi grassi monoinsaturi e polinsaturi, un fattore importante che fornisce stabilità ossidativa all’olio. Contiene anche alcuni potenti antiossidanti noti come polifenoli. La maggior parte di questi composti vengono rimossi durante la raffinazione e sono presenti in quantità molto inferiori negli oli commestibili raffinati rispetto agli oli vergini [2].
In questo post del blog puoi scoprire cos'è l'olio commestibile, come è prodotto, come testarlo e quali parametri sono importanti da analizzare per qualità e sicurezza.
Fai clic di seguito per passare direttamente a ciascun argomento:
Cos'è l'olio alimentare?
I grassi commestibili o gli oli da cucina sono considerati idonei al consumo umano e vengono utilizzati principalmente negli alimenti o nei prodotti cosmetici. Contengono importanti vitamine e acidi grassi saturi e/o insaturi. Sia i grassi che gli oli commestibili sono costituiti principalmente da esteri insolubili in acqua di acidi grassi e glicerolo, chiamati gliceridi.
I grassi e gli oli sono generalmente classificati a seconda che siano solidi o liquidi a temperatura ambiente. Viene fatta una distinzione fondamentale tra grassi e oli vegetali provenienti da semi e frutti di piante oleaginose e grassi e oli derivati da fonti animali. Tuttavia, i grassi e gli oli commestibili sintetici possono essere prodotti da materie prime utilizzando processi chimici come il Fischer–Tropsch process.
In generale, maggiore è la percentuale di grassi insaturi (soprattutto acidi grassi polinsaturi), più sano è il grasso o l’olio. L'olio di girasole, l'olio di colza, l'olio di cartamo, l'olio di soia e l'olio d'oliva sono particolarmente ricchi di acidi grassi insaturi e acidi grassi polinsaturi. Sebbene possano essere utilizzati per cucinare e friggere, è meglio consumarli nel loro stato naturale. D’altra parte, l’olio di cocco, l’olio di palmisti, il grasso di burro e l’olio di palma sono molto ricchi di grassi saturi. Vengono utilizzati principalmente per cuocere al forno, arrostire, friggere e per produrre saponi industriali o cosmetici.
Esempi di oli alimentari (clicca per espandere):
L'olio di girasole è molto popolare perché può essere utilizzato come olio per friggere a temperature molto elevate. A causa del suo sapore neutro e dell'elevato punto di fumo, viene spesso utilizzato durante la cottura per migliorare il sapore e la consistenza dei prodotti da forno. L'olio di girasole viene utilizzato anche nei prodotti per la cura della pelle grazie al suo contenuto di acidi grassi insaturi e vitamina E, poiché è emolliente, ha effetti idratanti e antinfiammatori e protegge dai danni UV.
L'olio di colza (noto anche come olio di canola) è insapore e mantiene la sua fluidità anche a temperature più fredde. È un ingrediente comune nella maionese per il suo sapore neutro e il colore chiaro e conferisce alla maionese una consistenza cremosa. A causa del suo sapore neutro e dell'elevato punto di fumo, l'olio di colza viene utilizzato anche per preparare fritture e snack croccanti come patatine fritte e popcorn.
L'olio di cocco viene spesso utilizzato nei prodotti alimentari per la sua capacità di aggiungere un leggero sapore e aroma di cocco e perché rimane stabile alle alte temperature. È solido a temperatura ambiente a causa del suo alto contenuto di grassi saturi, ma fonde a circa 24 °C. Per questo motivo, l’olio di cocco viene spesso idrogenato per l’uso nei climi più caldi, aumentando il suo punto di fusione nell’intervallo 36–40 °C. L’olio di cocco è particolarmente preferito nella pasticceria vegana poiché può fungere da alternativa al burro. Viene utilizzato anche nell'industria cosmetica soprattutto per le creme idratanti per capelli e corpo.
Considerazioni sulla conservazione e sulla qualità
La durata di conservazione e la qualità del prodotto sono considerazioni molto importanti. Oli e grassi commestibili possono fermentare, deteriorarsi durante la conservazione, essere contaminati da sostanze naturali associate alla fonte dell'olio o da tracce di pesticidi, o addirittura essere adulterati intenzionalmente.
Questi prodotti possono diventare rancidi tramite autossidazione in cui gli acidi grassi a catena lunga vengono degradati e si formano composti a catena corta (ad esempio acido butirrico). L'idrolisi di grassi e oli favorisce la scissione dei triacilgliceroli per formare acidi grassi liberi (FFA), mono- e diacilgliceroli. Questi acidi grassi liberi possono subire un'ulteriore autossidazione. Inoltre, l'ossidazione dei triacilgliceroli porta alla formazione di acidi carbossilici con uno scheletro di glicerolo che aumenta l'acidità dell'olio [1].
Gli oli commestibili sono ottenuti con una varietà di metodi, principalmente utilizzando tecniche di estrazione diretta. I processi principali comprendono la pressatura (Figura 1), l'estrazione con solventi volatili e la purificazione o raffinazione con sostanze chimiche caustiche (sbiancamento).
La pressatura viene classificata come «pressata a freddo» o «pressata a caldo», ottenendo prodotti finiti completamente diversi. Durante la spremitura a freddo, l'olio viene estratto a temperatura ambiente. Gli oli commestibili spremuti a freddo non necessitano di essere raffinati poiché il numero di acidità è relativamente basso, quindi il prodotto finale si ottiene dopo precipitazione e filtrazione. Come suggerisce il nome, la pressatura a caldo comporta l’estrazione di oli commestibili ad alte temperature. In questo caso, l’indice di acidità aumenta in modo significativo e l’olio perde la maggior parte delle sue qualità naturali – pertanto gli oli spremuti a caldo vengono raffinati per renderli idonei al consumo.
Diverse categorie di oli includono: nativo (vergine), non raffinato, raffinato, idrogenato, transesterificato, frazionato, finito (prodotto) e resistente al freddo. Questi sono spiegati di seguito in modo più dettagliato (fare clic per espandere ciascun argomento).
Gli oli commestibili non raffinati si ottengono mediante fusione, pressatura o centrifugazione. Questi processi sono comunemente utilizzati per produrre oli commestibili di origine animale. Il calore viene spesso aggiunto o tollerato. Questi oli non sono trattati chimicamente e contengono ancora molti componenti preziosi che sono sopravvissuti alle temperature elevate.
Gli oli commestibili raffinati subiscono ulteriori trattamenti chimici e/o meccanici. Ad esempio, possono essere sbiancati, filtrati, disacidificati e deodorizzati. Di conseguenza, in genere non sono considerati particolarmente salutari e vengono utilizzati meno per il consumo diretto e più per scopi industriali nel settore alimentare e cosmetico.
Gli oli commestibili induriti sono grassi che sono stati raffinati e i loro acidi grassi sono stati ulteriormente modificati mediante idrogenazione. Sono considerati malsani e sono stati criticati soprattutto a causa degli acidi grassi trans prodotti durante il processo di idrogenazione. Possono avere un effetto negativo sul metabolismo dei grassi e sui livelli di colesterolo.
Gli oli commestibili transesterificati sono oli commestibili raffinati (o loro miscele) prodotti sotto l'influenza aggiuntiva di catalizzatori. Ciò modifica la disposizione degli acidi grassi e il comportamento di fusione.
Gli oli commestibili frazionati vengono prodotti da oli commestibili raffinati o non raffinati mediante raffreddamento e quindi separazione della stearina dai componenti oleici. Questo processo può essere utilizzato per indurre proprietà specifiche nel prodotto finale.
Gli oli commestibili finiti (noti anche come oli commestibili lavorati) sono prodotti mediante idrogenazione, transesterificazione e distillazione frazionata o una combinazione di questi processi.
Gli oli commestibili resistenti al freddo o stabili al freddo sono prodotti da oli raffinati o non raffinati mediante svernamento. Durante la preparazione all'inverno l'olio viene raffreddato e le frazioni precipitanti vengono filtrate. Il prodotto filtrato può poi essere conservato a basse temperature senza flocculazione.
In breve, più l’olio commestibile è lavorato, minore è la sua qualità. La qualità dell'olio commestibile può e deve essere controllata e analizzata utilizzando vari parametri di prova.
TTestare la qualità degli oli commestibili richiede metodi di analisi accurati, riproducibili e semplici che riducano al minimo l’errore umano.
Sono disponibili diversi metodi consolidati. I metodi assoluti più conosciuti includono la titolazione o le misure di stabilità, e tra i metodi relativamente più noti la include la spettroscopia nel vicino infrarosso.
Nelle sezioni seguenti vengono descritti vari metodi di analisi della qualità dell'olio commestibile.
La titolazione è un metodo assoluto e universale che fornisce risultati quantitativi senza la necessità di calibrazione specifica dello strumento o dell'applicazione. Come metodo quantitativo, la titolazione viene generalmente utilizzata come metodo di riferimento primario per altre tecniche analitiche, come la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS).
Fondamentalmente, la titolazione si basa sul conteggio di ioni o molecole in un campione. Un titolatore può essere attrezzato per determinare un'ampia gamma di specie, dagli ioni inorganici alle molecole complesse. La riproducibilità è generalmente inferiore all'1% e le prestazioni del sistema di titolazione possono essere ulteriormente migliorate automatizzando le fasi di gestione dei liquidi o la preparazione del campione.
Quali sono i requisiti chimici per una titolazione efficace? Innanzitutto, ogni titolazione si basa su una reazione chimica quantitativa tra il campione (ovvero l'analita) e la soluzione reagente (ovvero il titolante). Per calcolare la quantità di analita nel campione, è necessario conoscere la stechiometria di questa reazione chimica. Pertanto, il campione deve essere completamente disciolto in un solvente adatto. Deve essere disponibile un metodo di rilevamento adeguato per seguire l'andamento della reazione chimica.
Scopri di più sulla titolazione nel nostro articolo del blog correlato.
L'irrancidimento è il processo attraverso il quale oli e grassi si ossidano parzialmente o completamente dopo l'esposizione all'umidità, all'aria o anche alla luce. Anche se non è sempre così ovvio, gli alimenti possono irrancidire molto prima di invecchiare molto.
Il metodo per determinare la stabilità all'ossidazione degli oli commestibili è noto anche come metodo Rancimat. Si basa su un semplice principio della cinetica di reazione, secondo il quale la velocità di una reazione chimica (in questo caso l'ossidazione degli acidi grassi) può essere accelerata aumentando la temperatura.
Durante la determinazione, un flusso d'aria attraversa il campione a temperatura costante. Eventuali prodotti di ossidazione che si sviluppano vengono trasferiti dal flusso d'aria ad un recipiente di misurazione dove vengono rilevati dalla variazione di conduttività di una soluzione di assorbimento. La valutazione si basa sul cosiddetto tempo di induzione. Questo può essere utilizzato per confronti, ad esempio nei test a lungo termine o di conservazione. In definitiva, fornisce informazioni sulla stabilità all’ossidazione e sulla qualità di un olio commestibile.
Esistono tre metodi Rancimat di base: misurazione diretta (più utilizzata per gli oli commestibili), misurazione indiretta (ad esempio mediante estrazione a freddo, più comunemente utilizzata per gli oli commestibili che sono già stati trasformati in alimenti) e il metodo PEG (per il determinazione del contenuto di antiossidanti o per campioni con basso contenuto di grassi o alto contenuto di acqua).
Leggi l'articolo del nostro blog per ulteriori informazioni su come determinare la stabilità all'ossidazione degli oli commestibili con Rancimat.
Gascromatografia
La gascromatografia (GC) viene utilizzata per determinare la composizione in acidi grassi degli oli commestibili dopo l'esterificazione degli acidi grassi nei corrispondenti esteri metilici degli acidi grassi (FAME).
La GC separa i vari composti in una miscela iniettando un campione liquido o gassoso in una fase mobile (gas vettore inerte) che trasporta le sostanze volatili nel flusso di gas oltre una fase stazionaria adsorbente. Gli analiti hanno affinità diverse per la fase stazionaria e vengono separati prima del rilevamento, spesso mediante spettrometria di massa (MS) o altre tecniche.
Indicatori di ossidazione a specifiche lunghezze d'onda UV
La spettroscopia ultravioletto-visibile (UV/VIS) viene utilizzata per ottenere gli spettri di assorbanza di un composto sia come solido che in soluzione. La regione UV/VIS copre l'intervallo di lunghezze d'onda compreso tra 200 e 800 nm. Ogni tipo di olio commestibile ha caratteristiche di assorbimento uniche nella regione della lunghezza d'onda di 350–700 nm. Pertanto, la regione UV-visibile può essere utilizzata per indicare e distinguere tra vari oli commestibili.
I cambiamenti nell'adsorbimento nella regione UV vengono utilizzati come criteri di qualità, purezza e autenticità per grassi e oli.
La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) è un metodo veloce e affidabile per misurare le proprietà chimiche e fisiche di solidi e liquidi. Gli spettrometri NIR misurano l'assorbimento della luce da un campione a diverse lunghezze d'onda nella regione NIR (780–2500 nm).
Leggi l'articolo del nostro blog per saperne di più sulla spettroscopia NIR.
Come tecnica secondaria, la NIRS richiede prima la creazione di un modello di previsione. A tale scopo è necessario misurare diversi spettri con concentrazioni note o valori di parametri noti raccolti da un metodo primario come la titolazione. Da questi spettri viene creato un modello di previsione utilizzando un software chemiometrico. Quindi può iniziare l'analisi di routine dei campioni.
In che modo le precalibrazioni aiutano la rapida implementazione della spettroscopia NIR? Scopri di più in questo articolo del blog correlato..
La spettroscopia NIR è una tecnica non distruttiva e può prevedere diversi parametri in pochi secondi senza preparazione del campione. Inoltre, è rispettoso dell'ambiente poiché non vengono utilizzati solventi o reagenti.
Questa tecnica è particolarmente sensibile alla presenza di alcuni gruppi funzionali come –CH, –NH, –OH e –SH. Pertanto, NIRS è un metodo ideale per quantificare i parametri chimici negli oli commestibili come il contenuto di acqua, il numero di iodio, il numero di acidità e altro ancora.
Scopri di più sull'utilizzo del NIRS per il controllo di qualità dell'olio di palma nel nostro post sul blog e guardando il video qui sotto.
Screening e controllo qualità dell'olio di palma con spettroscopia NIR
Parametri per l'analis dell'olio alimentare
Diversi parametri vengono utilizzati per valutare la qualità e le caratteristiche degli oli commestibili. Questi includono il contenuto di acqua, la stabilità ossidativa, il numero di iodio, il numero di perossidi, il valore di saponificazione, il numero di acidità e acidi grassi liberi, la composizione di acidi grassi, hil numero di ossidrile, indicatori di ossidazione, indice di rifrazione ed altro ancora.
Contenuto d'acqua
Il contenuto di acqua o umidità è una misura della quantità di acqua contenuta in un campione. Questo parametro viene utilizzato in diversi ambiti ed è espresso in % che può variare da 0 (completamente asciutto) a 100 (acqua pura). Può essere dato su base volumetrica o massica (gravimetrica). L'analisi dell'umidità è una delle determinazioni di laboratorio più comuni.
Il contenuto di umidità negli oli commestibili deve essere mantenuto entro un intervallo ristretto per evitare il deterioramento da parte di batteri e funghi. È probabile che si verifichi irrancidimento in questi prodotti quando il contenuto di umidità è compreso tra lo 0,05% e lo 0,3%. La maggior parte delle normative stabilisce un contenuto di umidità massimo consentito pari allo 0,2% per gli oli commestibili. Il burro, invece, può contenere fino al 16% di acqua.
Oltre all'essiccazione in forno o al metodo radiometrico, la titolazione Karl Fischer viene spesso utilizzata per misurare il contenuto di acqua in vari prodotti. La titolazione coulometrica Karl Fischer è il metodo preferito per questa analisi a causa del basso contenuto di acqua di oli e grassi puri. Per i grassi spalmabili come burro e margarina con un contenuto di acqua più elevato, si consiglia la titolazione volumetrica Karl Fischer. Un altro metodo popolare per misurare il contenuto di umidità è la spettroscopia NIR, poiché è estremamente sensibile al gruppo funzionale –OH.
- Clicca qui per altre applicazioni correlate
Stabilità ossidativa
L’ossidazione dei lipidi è la causa di importanti cambiamenti deteriorativi nelle proprietà chimiche, sensoriali e nutrizionali degli oli commestibili. L'irrancidimento ossidativo si basa sul principio della cinetica di reazione, secondo il quale la velocità di ossidazione degli acidi grassi può essere accelerata aumentando la temperatura. Ciò significa che la decomposizione del prodotto, in base al tempo, alla temperatura e all'aria, può essere riprodotta in un periodo che va da pochi minuti a ore, fornendo informazioni preziose ai produttori di olio commestibile. La valutazione si basa sul tempo di induzione.
Il parametro di stabilità all'ossidazione indica la freschezza di un olio commestibile. Oli e grassi freschi contengono più antiossidanti e offrono maggiore stabilità contro l’aumento della temperatura e dell’ossigeno. Il metodo Rancimat, spesso utilizzato per la determinazione della stabilità all'ossidazione degli oli, può essere utilizzato anche per confrontare lotti diversi dello stesso prodotto. Ciò consente il rilevamento tempestivo delle differenze di qualità. Il tempo di induzione può essere misurato anche con NIRS [2].
La misurazione diretta con Rancimat viene utilizzata principalmente per gli oli commestibili. Il campione è esposto a un flusso d'aria a una temperatura costante tipicamente compresa tra 100 °C e 180 °C. I prodotti altamente volatili dell'ossidazione secondaria vengono trasferiti nel recipiente di misurazione insieme al flusso d'aria dove vengono assorbiti nella soluzione di misurazione. La conduttività della soluzione di misura viene registrata continuamente. La formazione di prodotti di ossidazione secondaria aumenta la conduttività della soluzione. Il tempo fino al verificarsi di questo marcato aumento di conduttività è chiamato tempo di induzione – un buon indicatore della stabilità all’ossidazione.
| Campione | tempo d'induzione (ore) |
|---|---|
| Olio di mais | 4–6 |
| Grasso di nocciola | 10–12 |
| Olio di nocciole | 7–11 |
| Strutto | 1–3 |
| Olio di lino | 0.5–2 |
| Margarina | 2–6 |
| Olio d'oliva | 6–11 |
| Olio di palma | 7–12 |
| Grasso di arachid | 9–10 |
| Olio di arachidi | 3–15 |
| Olio di semi di zucca | 6–8 |
| Olio di colza | 3–5 |
| Olio di cartamo | 1–2 |
| Olio di sesamo | 4–6 |
| Olio di soia | 1–7 |
| Olio di semi di girasole | 1–4 |
| Sego | 3–8 |
La determinazione della stabilità all'ossidazione negli oli commestibili è possibile anche utilizzando la spettroscopia NIR. I dati raccolti dalle misurazioni Rancimat come metodo primario vengono utilizzati come valori di riferimento. I valori calcolati dalle misurazioni NIR degli stessi campioni mostrano una buona correlazione (R2 = 0,973) come descritto nel grafico di correlazione mostrato nella Figura 2.
- Clicca qui per le relative applicazioni di stabilità all'ossidazione.
Valore/Numero di iodio
Lo iodio reagisce con i doppi legami presenti negli acidi grassi insaturi. L'indice di iodio è un parametro sommativo che fornisce informazioni sul grado di insaturazione di oli e grassi, espresso in grammi di iodio per 100 grammi di olio.
Gli acidi grassi insaturi sono tra gli acidi grassi più sani. Sono anche fondamentali per la durata di conservazione degli oli commestibili, poiché l'ossidazione avviene in corrispondenza di questi doppi legami.
I valori tipici del numero di iodio in vari oli commestibili sono riportati nella Tabella 3.
| Campione | Valore di iodio (g di iodio/100 g di campione) |
|---|---|
| olio di palma | 12–14 |
| Sego | 35–45 |
| Olio d'oliva | 79–92 |
| Olio di girasole | 109–120 |
| Olio di lino | 170–190 |
Il numero di iodio può essere determinato titolando una quantità nota di olio alimentare, dopo l'aggiunta di soluzioni ausiliarie, con una soluzione standard di tiosolfato di sodio. Viene registrato il volume del consumo di titolante.
Il valore di iodio può essere calcolato anche dallo spettro NIR degli acidi grassi. Poiché anche altre sostanze (ad es. carotenoidi, aldeidi, chetoni) reagiscono con lo iodio, come nel caso degli oli spremuti a freddo, il valore di iodio calcolato deve essere distinto dal valore determinato chimicamente. Per questo motivo deve essere indicato il metodo principale con cui è stato determinato il valore di iodio. La correlazione eccezionale (R2 = 0,999) tra i valori di laboratorio e i valori NIR è mostrata nella Figura 3.
- Clicca qui per le applicazioni relative al valore dello iodio.
The peroxide value is a measure of the amount of peroxide compounds in edible oils, expressed as meq O2 per kilogram of oil. Peroxides in edible oils can develop from the oxidation of unsaturated fatty acids with oxygen. The peroxide value is affected by storage conditions and increases with a product’s age, exposure to light, or elevated temperatures. Therefore, this parameter can be used to indicate the age and quality of an edible oil.
Determining the peroxide number can be done by titrating a known amount of edible oil, after the addition of auxiliary solutions, with a standard solution of sodium thiosulfate. The volume of titrant consumption is recorded.
The peroxide value can also be measured in edible oils by NIR spectroscopy. Figure 4 shows a correlation plot between peroxide values determined by titration and NIRS (R2 = 0.889). A list of typical values for peroxide number in edible oils is given in Table 4.
| Sample | Peroxide value (meq O2/kg sample) |
|---|---|
| Palm oil | 0–6 |
| Sesame oil | 1–8 |
| Olive oil (native) | Max. 20 |
| Sunflower oil | 6–16 |
| Coconut oil | 0–12 |
- Click here for related peroxide value applications.
Saponification value/number
The saponification value is a measure of the bound and free fatty acids in one gram of fat. It is expressed as milligrams of potassium hydroxide per gram of oil. The saponification number contains information about the average molecular weight of all fatty acids present in the sample. The higher the saponification value, the lower the molecular weight of all fatty acids.
This parameter is a key figure in the chemical characterization of fats and oils. It is mainly used for purity testing and quality control as it identifies edible oils.
For the determination, a known quantity of edible oil or fat is boiled at reflux with ethanolic potassium hydroxide. The excess unused potassium hydroxide is back-titrated with a standardized acid. The volume of titrant consumption is recorded.
| Sample | Saponification value (mg KOH/g sample) |
|---|---|
| Castor oil | 186–203 |
| Cocoa butter | 194–196 |
| Clarified butter | 218–235 |
| Sunflower oil | 189–195 |
| Coconut oil | 248–265 |
| Lard | 192–203 |
| Palm oil | 190–209 |
| Palm kernel oil | 230–254 |
| Rapeseed (canola) oil | 168–181 |
| Olive oil | 184–196 |
- Click here for related saponification value applications.
Acid value/number and free fatty acids (FFA)
The acid value is a measure of the amount of free fatty acids in edible oil, expressed as milligrams of potassium hydroxide per gram of oil. Free fatty acids (FFA, expressed in %) are not bound to glycerol in the oil and are formed by hydrolysis of triglycerides during oil extraction, refining, or storage steps.
The acid value and FFA affect flavor, odor, and shelf life of edible oils and therefore indicate the freshness, quality, and stability. A high acid value and FFA content may indicate poor extraction, refining, or storage conditions, or adulteration with lower quality oils. Furthermore, the content of free fatty acids is used for purity testing and in certain cases allows conclusions to be made about the pretreatment or suspected decomposition reactions.
Determination of the acid number is done by titrating a known amount of edible oil with a standardized alkali solution. The volume of titrant consumption is recorded. Free fatty acid analysis can be done by multiplying the acid number by a factor that depends on the molecular weight of the predominant fatty acid in the oil (e.g., lauric acid, palmitic acid, erucic acid, or oleic acid).
Free fatty acid analysis can be also done by NIRS. As shown in Figure 5, the lab values (reference) correlate quite well with those calculated by NIR spectroscopy (R2 = 0.946).
Typical values for acid value and FFA content in different edible oils are listed in Table 6.
| Sample | Acid value/number (mg KOH/g sample) | Free fatty acids (%) |
|---|---|---|
| Olive oil (Virgin) | 0.8–2 | Max. 0.8 |
| Canola (rapeseed) oil | 0.071–0.073 | 0.04–0.06 |
| Soybean oil | 0.60–0.61 | 0.030–0.040 |
- Click here for related acid value/number and free fatty acids (FFA) applications.
Fatty acid composition
Fatty acid (FA) composition describes the constitution and content (in %) of fatty acids in edible oils (e.g., linoleic acid / C18:2n-6 and linolenic acid / C18:3n-3). This is an important parameter to measure because these are essential fatty acids that cannot be synthesized in our bodies and must be derived from our diet.
The fatty acid composition of edible oils can be determined by capillary GC analysis of the methyl esters obtained by transesterification of the oils with potassium hydroxide in methanol at room temperature [3].
Fatty acid composition can also be measured much easier in just seconds without any sample preparation or chemical reagents with NIR spectroscopy. The NIRS correlation between calculated and reference values for fatty acid composition in edible oils is excellent (R2 = 0.958–0.999) as shown in Figure 6.
Additionally, fatty acid composition can be determined using Raman spectroscopy. The spectral information gathered by the Raman instrument is used for quantitative analysis of the concentration of various fatty acids in edible oils. Similar to NIRS, calibration models can be built using a primary method (e.g., GC-MS) for reference values.
Table 7 lists typical values for various fatty acids in different edible oils [4].
| Oil | Palmitic acid (16:0) | Stearic acid (18:0) | Oleic acid (18:1) | Linoleic acid (18:2) |
|---|---|---|---|---|
| Palm | 47 | 4 | 38 | 10 |
| Rapeseed | 4 | 1 | 17 | 13 |
| Sunflower (lolin) | 6 | 4 | 32 | 56 |
| Sesame |
9 | 5 | 45 | 41 |
| Olive |
12 | 2 | 75 | 9 |
- Click here for related fatty acid composition applications.
Hydroxyl value/number
The hydroxyl value is defined as the number of milligrams of potassium hydroxide required to neutralize the acetic acid formed when one gram of a substance containing free hydroxyl groups is acetylated. It is expressed as milligrams of potassium hydroxide per gram of oil.
This value is important because it helps to determine the stoichiometry of a system. It can also be used to calculate equivalent weight and, if the functionality is known, molecular weight. For edible oils, the hydroxyl value is primarily used as a quality characteristic.
Determination of hydroxyl number is done by titrating a known amount of edible oil, after the addition of auxiliary solutions, with a standardized alkali solution. The volume of titrant consumption is recorded. Table 8 lists acceptable ranges for the hydroxyl number in various edible oils.
| Sample | Hydroxyl value (mg KOH/g sample) |
|---|---|
| Castor oil | 160–168 |
| Coconut oil | 0–5 |
| Palm oil | 60–250 |
| Palm kernel oil | 265–279 |
| Rapeseed (canola) oil | 10–20 |
| Olive oil | 4–12 |
- Click here for related hydroxyl number applications.
Oxidation indicators (K-values)
Oxidation indicators (or K-values) are absorption bands between wavelengths of 200 nm and 300 nm that are related with diene and triene systems. Changes in absorption in the UV region are used as quality, purity, and authenticity criteria for edible fats and oils. For example, a low absorption between 200–300 nm is indicative of a high-quality extra virgin olive oil, whereas adulterated or refined oils show a greater level of absorption in this region.
Edible oil samples are measured with a UV/VIS spectrophotometer after dilution in iso-octane to determine their K-values. The K-values (K232, K266, K270, and K274) for three grades of olive oil are given in Table 9. It is clear that as the oil is processed more, the oxidation indicators increase.
| Olive oil grade | K232 | K266 | K270 | K274 |
|---|---|---|---|---|
| Extra virgin (EVOO) | 1.897 | 0.151 | 0.148 | 0.135 |
| Virgin (VOO) | 1.436 | 0.240 | 0.248 | 0.223 |
| Olive Oil (OO) | 3.000 | 0.640 | 0.832 | 0.458 |
Summary
The quality of edible oils can be estimated using several different parameters. Most importantly, the water (moisture) content, oxidation stability, iodine value, peroxide value, saponification value, acid value and free fatty acids, fatty acid composition, hydroxyl value, and oxidation indicators should be measured to determine whether an edible oil is suitable for consumption or not. There are many kinds of analytical methods available to determine these parameters, including (but not limited to) titration, stability measurement, and spectroscopy (e.g., NIR and Raman).
References
[1] Sakaino, M.; Sano, T.; Kato, S.; et al. Carboxylic Acids Derived from Triacylglycerols That Contribute to the Increase in Acid Value during the Thermal Oxidation of Oils. Sci Rep 2022, 12 (1), 12460. DOI:10.1038/s41598-022-15627-3
[2] Cayuela Sánchez, J. A.; Moreda, W.; García, J. M. Rapid Determination of Olive Oil Oxidative Stability and Its Major Quality Parameters Using Vis/NIR Transmittance Spectroscopy. J. Agric. Food Chem. 2013, 61 (34), 8056–8062. DOI:10.1021/jf4021575
[3] Cert, A.; Moreda, W.; Pérez-Camino, M. C. Methods of Preparation of Fatty Acid Methyl Esters (FAME). Statistical Assessment of the Precision Characteristics from a Collaborative Trial. Grasas y Aceites 2000, 51, 447–456. DOI:10.3989/gya.2000.v51.i6.464
[4] Australian Oilseeds Federation Inc. (AOF). Section 1: Quality Standards, Technical Information & Typical Analysis, 2022.
