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このコラムでは、食用油とは何か、どのように製造しているか、どのように分析するのか、そして品質と安全性を分析するために重要な分析項目について解説しています。

下記項目をクリックすると直接トピックへ移動できます:

食用油とは何ですか?

食用脂肪や調理用油は、人間が消費するのに適していると考えられ、主に食品や化粧品に使用されます。これらは重要なビタミンや飽和脂肪酸および不飽和脂肪酸を含んでいます。食用脂肪と油の両方は、主に脂肪酸とグリセロールの水に溶けないエステル、グリセリドから構成されています。

脂肪と油は、常温で固体か液体かによって一般的に分類されます。基本的な分類は、油植物の種子や果実から得られる植物性脂肪と油、および動物由来の脂肪と油の間で行われます。しかし、合成食用脂肪と油は、フィッシャー・トロプシュ法のような化学プロセスを使用して原材料から製造することができます。

一般的に、不飽和脂肪(特に多価不飽和脂肪酸)の割合が高いほど、脂肪や油は健康に良いとされています。ひまわり油、菜種油、サフラワー油、大豆油、オリーブ油は特に不飽和脂肪酸や多価不飽和脂肪酸が豊富です。これらは調理や揚げ物に使用できますが、自然な状態で食べるのが最適です。一方で、ココナッツオイル、パーム核油、バター脂肪、パーム油は飽和脂肪が非常に多く含まれています。これらは主に焼き菓子、ロースト、揚げ物、および工業用石鹸や化粧品の製造に使用されます。

食用油の例 (クリックすると解説が開きます):

Sunflower oil in a jar with sunflower seeds scattered around and two sunflowers behind it.

ひまわり油は非常に人気があり、高温で揚げ物用の油として使用できます。その癖のない風味と高い煙点のため、焼き菓子の風味と食感を向上させるために焼き菓子作りによく使われます。ひまわり油はまた、不飽和脂肪酸とビタミンEの含有量からスキンケア製品にも使用されています。ひまわり油は保湿剤であり、保湿効果と抗炎症効果があり、UVダメージから保護する役割も果たします。

Canola oil, also known as rapeseed oil, poured from a bottle into a glass bowl sitting in front of yellow flowers.

菜種油(キャノーラ油とも呼ばれます)は無味であり、低温でも流動性を保ちます。その中立的な風味と淡い色合いから、マヨネーズの一般的な成分として使用され、クリーミーな食感を与えます。菜種油はその中立的な風味と高い煙点のため、フライドフードやフレンチフライやポップコーンなどのカリカリとしたスナックを作る際にも使用されます。

Close-up photo of a spoonful of opaque white coconut oil dripping into a glass jar.

ココナッツオイルは、わずかにココナッツの風味と香りがあり、高温でも安定しているため、食品にしばしば使用されます。高い飽和脂肪含有量のため、常温では固体ですが、およそ24°Cで溶けます。このため温暖な気候での使用のために水素添加され、融点が36〜40°Cの範囲に上昇します。ココナッツオイルは、バターの代替品として使えるため、特にヴィーガンの焼き菓子で好まれます。また、化粧品業界でも特にヘアケアやボディ保湿剤として使用されています。

保管と品質で注意すべき事項

賞味期限と製品の品質は非常に重要な考慮事項です。食用油や脂肪は、発酵、保管中の劣化、油の由来に関連する天然物質や農薬の痕跡による汚染、さらには意図的な混入によって悪化する可能性があります。

これらの製品は、自動酸化により腐敗することがあります。この過程で長鎖脂肪酸が分解され、短鎖化合物(例:酪酸)が形成されます。脂肪や油の加水分解は、トリアシルグリセロールの分解を促進し、遊離脂肪酸(FFA)、モノアシルグリセロール、およびジアシルグリセロールを形成します。これらの遊離脂肪酸はさらに自動酸化を受ける可能性があります。加えて、トリアシルグリセロールの酸化は、グリセロール骨格を持つカルボン酸の形成を引き起こし、油の酸性度を増加させます【1】。

食用油はどのように製造されますか?

コールドプレスされた亜麻仁油の製造例
図1. コールドプレスされた亜麻仁油の製造例

食用油は、さまざまな方法で得られ、主に直接抽出技術を使用します。主なプロセスには、圧搾(図1)、揮発性溶剤による抽出、および苛性薬品(漂白)による精製または浄化が含まれます。

圧搾は「コールドプレス」と「ホットプレス」に分類され、これにより完全に異なる製品が得られます。コールドプレスでは、室温で油を抽出します。コールドプレスされた食用油は、酸価が比較的低いため、精製する必要がなく、沈殿と濾過の後に最終製品が得られます。名前が示すように、ホットプレスでは高温で食用油を抽出します。この場合、酸価が大幅に上昇し、油はその多くの自然な特性を失うため、ホットプレスされた油は消費に適するように精製されます。

異なるカテゴリーの油には以下のものがあります:ネイティブ(バージン)、未精製、精製、加水素化、トランスエステリファイ、分別、仕上げ(製造)、および耐冷。各カテゴリーについて、以下で詳細に説明します(クリックして展開できます)。

バージンオイル(バージン食用油)は、加熱を加えずに優れた機械的処理によって得られ、健康に良い成分を保つことができます。これらの油は通常、高品質であり、特に健康的で貴重とされています。例えば、バージンオリーブオイルはその脂肪酸組成により酸化に対して非常に強い抵抗力を持っています。特に、モノ不飽和脂肪酸とポリ不飽和脂肪酸の比率が高いことが、この油の酸化安定性を提供する主要な要因です。また、ポリフェノールとして知られる強力な抗酸化物質も含まれています。これらの成分の多くは精製過程で取り除かれ、バージンオイルに比べて精製食用油にははるかに少量しか含まれていません【2】。

未精製食用油は、溶解、圧搾、または遠心分離によって得られます。これらのプロセスは、動物由来の食用油を製造する際に一般的に使用されます。これらのプロセスではしばしば熱が加えられ、または耐えられることがありますが、化学的な処理は行われません。そのため、これらの油は高温でも生き残った多くの貴重な成分を含んでいます。

精製食用油は、追加の化学的および/または機械的な処理を受けます。例えば、漂白、濾過、脱酸、脱臭などが行われます。その結果、これらの油は一般的に特に健康的とは見なされず、直接消費されるよりも、食品や化粧品の工業用途で使用されることが多いです。

水添食用油は、精製された脂肪で、脂肪酸がさらに水素添加によって修飾されています。これらの油は健康に良くないと考えられ、特に加水素化プロセス中に生成されるトランス脂肪酸が批判されています。トランス脂肪酸は脂肪の代謝やコレステロールレベルに悪影響を与える可能性があります。

トランス脂肪酸エステル化された食用油は、精製された食用油(またはそのブレンド)が触媒の影響下で製造されたものです。このプロセスにより、脂肪酸の配置や融解挙動が変わります。

分別食用油は、精製または未精製の食用油を冷却し、ステアリンとオレイン成分を分離することで製造されます。このプロセスにより、最終製品に特定の特性を付与することができます。

製造食用油は、加水素化、トランス脂肪酸エステル化、分別蒸留、またはこれらのプロセスの組み合わせによって製造されます。

耐冷または冷温安定食用油は、精製油または未精製油を冷凍(ウィンターゼーション)することによって製造されます。冷凍化の過程では、油を冷却し、沈殿する成分を濾過します。濾過された製品は、低温でも凝集せずに保存することができます。

要するに食用油が加工されるほど、その品質は低下します。食用油の品質管理項目は分析することで確認ができます。

食用油はどのように分析しますか?

Oil palm fruits with biofuel in beaker and test tubes in laboratory with green background

食用油の品質をテストするには、正確で再現性があり、かつ簡単な分析方法が必要です。これにより、人為的な誤差を最小限に抑えることができます。

いくつかの確立された方法が利用可能です。絶対的な方法で最もよく知られているのは滴定や酸化安定性試験であり、相対的な方法で最もよく知られているのは近赤外線分光法です。

以下のセクションで、さまざまな食用油の品質試験方法を解説します。

滴定

OMNIS, OMNIS KF, OMNIS Coulometer, OMNIS Titration Module, OMNIS Solvent Module, OMNIS Dosing Module, coulometry, volumetry, coulometric titration, volumetric titration, 60338100, 60341100, 600349100, 600201300, 61115000, person, Mona Wagner
OMNIS titrators from Metrohm are suitable for edible oil analysis.

滴定は、機器やアプリケーション固有の校正を必要とせず、定量的な結果が得られる絶対的かつ普遍的な方法です。定量的な方法として、滴定は一般的に近赤外線分光法(NIRS)などの他の分析技術の主要な基準方法として使用されます。

滴定の基本的な考え方は、サンプル内のイオンや分子をカウントすることです。自動滴定装置は、無機イオンから複雑な分子まで幅広い種を測定することができます。再現性は通常1%未満であり、試薬や試料の添加やサンプル前処理工程を自動化することで、滴定システムの性能をさらに向上させることができます。

滴定を上手に行うには、以下の化学的要件があります。先ず、すべての滴定はサンプル(すなわち、分析対象物)と試薬溶液(すなわち、滴定試薬)との間の定量的な化学反応に基づいています。この化学反応の化学量論を知ることが、サンプル中の分析対象物の量を計算するために必要です。したがって、サンプルは適切な溶媒に完全に溶解している必要があります。また、化学反応の進行を追跡するための適切な検出方法が必要です。

滴定についてさらに詳しく知りたい方は、関連する記事をご覧ください。

滴定 – 測定と原理

酸化安定性試験

Lab analyst preparing an oxidation stability measurement with the 892 Professional Rancimat.
The 892 Professional Rancimat is ideal for determining the oxidation stability of edible oils.

酸化は、油脂が湿気、空気、または光にさらされることで部分的または完全に酸化するプロセスです。見た目にはそれほど明らかでないこともありますが、食品はかなり老化する前に酸化してしまうことがあります。

食用油の酸化安定性を測定する方法として「ランシマット法(Rancimat法)」があります。これは、反応速度論の簡単な原理に基づいており、化学反応(この場合は脂肪酸の酸化)の速度は温度を上げることで加速されるという考え方です。

この方法では、一定温度でサンプルを通る空気流が使用されます。酸化生成物は空気流によって測定容器に移され、その容器内の吸収液の導電率の変化によって検出されます。評価は「誘導時間」に基づいて行われ、長期保存テストなどの比較に使用できます。最終的には、食用油の酸化安定性と品質に関する情報を提供します。

ランシマット法には三つの基本的な方法があります:

 

  • 直接測定(食用油で最も一般的に使用されます)
  • 間接測定(例:冷抽出によるもので、すでに食品として加工された食用油によく使用されます)
  • PEG法(抗酸化物質の含有量を測定するためや、脂肪含量が低いまたは水分が高いサンプルに使用されます)
  •  

    ランシマット法による食用油の酸化安定性の測定について詳しくは、以下の記事をご覧ください。

    食用油の酸化はどのように測定する?

    ガスクロマトグラフィ(GC)

    ガスクロマトグラフィ(GC)は、脂肪酸をその対応する脂肪酸メチルエステル(FAMEs)にエステル化した後に、食用油の脂肪酸組成を決定するために使用されます。

    GCは、液体または気体のサンプルを移動相(不活性キャリアガス)に注入することによって、混合物中のさまざまな化合物を分離します。移動相は、揮発性物質をガス流に乗せて吸着材の固定相を通過させます。分析対象物は固定相に対する親和性が異なるため、検出前に分離されます。検出は、質量分析(MS)やその他の技術によって行われることが一般的です。

    特定のUV波長での酸化指標

    紫外可視分光法(UV/VIS分光法)は、化合物の吸収スペクトルを固体または溶液として取得するために使用されます。UV/VIS領域は200〜800 nmの波長範囲をカバーしています。各食用油は350〜700 nmの波長領域で独自の吸収特性を持っています。そのため、UV可視領域を利用して、さまざまな食用油を示し、区別することができます。

    UV領域での吸着の変化は、脂肪や油の品質、純度、および真偽性の基準として使用されます。

    近赤外分光法(NIR)

    OMNIS NIRアナライザー
    OMNIS NIRアナライザーは、食用油の化学的および物理的特性を数秒以内に同時に測定することができます。

    近赤外線分光法(NIR)は、固体や液体の化学的および物理的特性を迅速かつ信頼性高く測定する方法です。NIR分光計は、NIR領域(780〜2500 nm)の異なる波長でサンプルからの光の吸収を測定します。

    NIR分光法についてさらに詳しく知りたい方は、以下の記事をご覧ください。

    NIR分光法とは何ですか?

    副次的な技術として、NIRSではまず予測モデルを作成する必要があります。そのためには、滴定などの一次法から得られた既知の濃度やパラメータ値を持つ複数のスペクトルを測定する必要があります。これらのスペクトルを用いて、ケモメトリックソフトウェアで予測モデルが作成されます。その後、サンプルのルーチン分析を開始することができます。

    NIR分光法の迅速な導入をサポートするプリキャリブレーションの役割については、関連するブログ記事でさらに詳しくご覧ください。

    NIR分光法のプレキャリブレーション: すぐ測定を実現

    NIR分光法は非破壊的な技術であり、サンプル前処理なしで数秒でさまざまな分析項目を測定することができます。また、溶媒や試薬を使用しないため、環境にも優しい方法です。

    この技術は、–CH、–NH、–OH、–SHなどの特定の官能基に非常に敏感です。そのため、NIRSは水分含量、ヨウ素価、酸価など、食用油の化学的パラメータを定量するのに理想的な手法です。

    パーム油の品質管理におけるNIRの利用方法については、以下の記事や動画でさらに詳しくご覧ください。

    近赤外分析によるパームオイルのスクリーニングと品質管理

    食用油の分析項目

    食用油の品質と特性を評価するためには、以下のような項目があります:

    • 水分(湿気)含量
    • 酸化安定性
    • ヨウ素価
    • 過酸化物価
    • 鹸化価
    • 酸価および遊離脂肪酸
    • 脂肪酸組成
    • 水酸基価
    • 酸化指標
    • 屈折率

    これらのパラメータは、食用油の品質管理や特性の把握に重要な役割を果たします。

    表1. 食用油品質評価のための分析項目と、メトローム製品が関連する規格およびアプリケーション
    食用油の品質管理項目 公定法 関連アプリケーション
    水分 EN ISO 8534; GB/T 26626; AOAC 984.20

    AB-137

    AB-141

    8.000.6079

    AN-NIR-115

    酸化安定性 AOCS Cd 12b-92; EN ISO 6886; GB/T 21121; JOCS 2.5.1.2

    AB-141

    AB-204

    AB-408

    AN-R-030

    よう素価 EN ISO 3961; ASTM D5554; AOAC 920.159; AOAC 993.20 ; USP<401> Method II; Ph.Eur. 2.5.4 Method B; AOCS Cd 1d-92

    AB-141

    AN-T-109

    AN-NIR-111

    過酸化物価
    EN ISO 27107; EN ISO 3960; AOAC 965.33; Ph.Eur. 2.5.5; USP<401>

    AB-141

    AN-T-110

    けん化価 EN ISO 3657; ASTM D5558; AOAC 920.160; USP<401> ; Ph.Eur. 2.5.6

    AB-141

    AN-T-111


    酸価(遊離脂肪酸、FFA)
    EN ISO 660; USP<401> Method I; Ph.Eur. 2.5.1

    AB-141

    AB-315

    AN-T-112

    AN-H-036

    AN-NIR-111

    水酸気価
    ASTM E1899

    AB-141

    AB-322

    AN-T-113

    脂肪酸プロファイル EN ISO 12966-4

    AN-NIR-115

    410000026-A

    酸化指標 indicators (K232, K270, K268, K266, K274) EN ISO 3656

    水分


    水分含量は、サンプルに含まれる水の量を示す指標です。このパラメータは複数の分野で使用され、0%(完全に乾燥)から100%(純水)までの範囲で表されます。水分含量は体積ベースまたは質量(重量)ベースで示されることがあります。水分分析は、最も一般的な実験室での測定の一つです。

    食用油の水分含量は、細菌や真菌による劣化を防ぐために狭い範囲内で管理する必要があります。水分含量が0.05%から0.3%の範囲にあると、これらの製品で酸化が起こりやすくなります。ほとんどの規制では、食用油の最大許容水分含量を0.2%と設定しています。一方で、バターは最大16%の水分を含むことがあります。

    オーブン気化法や放射線測定法に加えて、カールフィッシャー水分測定法が様々な製品の水分含量を測定するために頻繁に使用されます。純粋な油脂の水分含量が低いため、クーロメトリックカールフィッシャー滴定法が好まれます。水分含量が高いバターやマーガリンのようなスプレッド可能な脂肪には、容量式カールフィッシャー水分測定法が推奨されます。水分含量を測定するもう一つの人気のある方法は、NIR分光法であり、–OH官能基に対して非常に敏感です。

    酸化安定性

    脂質酸化は、食用油の化学的、感覚的、栄養的特性に重要な劣化変化を引き起こす原因です。酸化ランシディティ(酸化による劣化)は反応速度論の原理に基づいており、脂肪酸の酸化速度は温度を上げることで加速されます。これにより、時間、温度、空気に基づく製品の分解を数分から数時間で再現することができ、食用油製造業者にとって貴重な情報を提供します。評価は誘導時間に基づいています。

    酸化安定性の指標は、食用油の新鮮さを示します。新鮮な油脂はより多くの抗酸化物質を含み、温度や酸素の増加に対してより高い安定性を提供します。油の酸化安定性を測定するために頻繁に使用されるランシマット法は、同じ製品の異なるロットを比較するためにも使用できます。これにより、品質の違いを早期に検出することができます。誘導時間はNIRSでも測定可能です[2]。

    ランシマットによる直接測定は主に食用油に使用されます。サンプルは、通常100°Cから180°Cの一定温度で空気流にさらされます。高揮発性の二次酸化生成物が空気流と共に測定容器に移され、測定溶液に吸収されます。測定溶液の導電率は継続的に記録され、二次酸化生成物の形成が溶液の導電率を増加させます。この明確な導電率の増加が発生するまでの時間が誘導時間と呼ばれ、酸化安定性の良い指標となります。

    表2. さまざまな食用油や食用油脂の典型的な誘導時間
    サンプル 誘導時間 (hours)
    コーン油l 4–6
    ヘーゼルナッツ脂肪 10–12
    ヘーゼルナッツ油 7–11
    ラード 1–3
    亜麻仁油 0.5–2
    マーガリン 2–6
    オリーブオイル 6–11
    パーム油 7–12
    ピーナッツ脂肪 9–10
    ピーナッツ油 3–15
    かぼちゃ種子油 6–8
    菜種油(キャノーラ油) 3–5
    紅花油 1–2
    ごま油 4–6
    大豆油 1–7
    ひまわり油 1–4
    獣脂 3–8
    Correlation diagram for the prediction of the induction time in edible oil samples using an OMNIS NIR Analyzer Liquid. The lab induction time (reference) was evaluated using the Rancimat method.
    図2. 食用油サンプルの誘導時間予測のための相関図。OMNIS NIRアナライザーリキッドを使用しました。実験室での誘導時間(参照値)は、Rancimat法を使用して評価されました。

    食用油の酸化安定性の測定は、NIR分光法を使用して行うことも可能です。ランシマットでの測定から得られたデータが一次法として参照値として使用されます。同じサンプルのNIR測定から得られた計算値は、相関プロット(図2に示す)で説明されているように、高い相関関係(R2 = 0.973)を示します。

    • 参加安定性試験に関するアプリケーションはこちらから

    ヨウ素価

    ヨウ素は、不飽和脂肪酸に見られる二重結合と反応します。ヨウ素価は、油脂の不飽和度を示す合成パラメータであり、油100グラムあたりのヨウ素のグラム数で表されます。

    不飽和脂肪酸は、健康的な脂肪酸の一種です。また、これらの二重結合では酸化が起こるため、食用油の保存期間にも重要です。

    さまざまな食用油のヨウ素価の典型的な値は、表3に示されています。

    表3. 異なる種類の食用油と脂肪におけるヨウ素価の典型的な範囲
    サンプル ヨウ素価 (ヨウ素 g/100 g サンプル)
    パーム核油 12–14
    牛脂 35–45
    オリーブオイル 79–92
    ひまわり油 109–120
    亜麻仁油 170–190
    Correlation diagram for the calculation of the iodine value in edible oil samples using an OMNIS NIR Analyzer Liquid.
    Figure 3. OMNIS NIRアナライザー リキッドを使用した食用油サンプルのヨウ素価計算の相関図

    食用油のヨウ素価は、ウィスス液などの補助溶液を加えた後に既知量の食用油を滴定し、亜硫酸ナトリウム標準溶液で滴定することによって決定することができます。滴定液の消費量が記録されます。

    また、脂肪酸のNIRスペクトルからもヨウ素価を計算することができます。他の物質(例:カロテノイド、アルデヒド、ケトンなど)もヨウ素と反応するため、特に冷圧搾油の場合は、化学的に決定された値と区別する必要があります。そのため、ヨウ素価が決定された主な方法を示す必要があります。実験室の値とNIR値との間には、図3に示されるような優れた相関関係(R2 = 0.999)があります。

    過酸化物価

    Correlation diagram for the calculation of the peroxide number in edible oil samples using an OMNIS NIR Analyzer Liquid. The reference values were determined with titration.
    Figure 4. OMNIS NIRアナライザー リキッドを使用した食用油サンプルにおける過酸化数の計算の相関図。基準値は滴定によって測定されました。

    過酸化価は、食用油中の過酸化物の量を示す指標であり、油1キログラムあたりの酸素当量(meq O2)で表されます。食用油中の過酸化物は、不飽和脂肪酸が酸素との酸化反応によって生成します。過酸化価は保存条件に影響され、製品の経過時間、光の曝露、または高温により増加します。したがって、このパラメータは食用油の経年と品質を示す指標として使用できます。

    過酸化価は、既知量の食用油に補助溶液を加えた後、亜硫酸ナトリウム標準溶液で滴定することによって決定することができます。滴定液の消費量が記録されます。

    また、食用油中の過酸化価はNIR分光法でも測定することができます。図4は、滴定によって決定された過酸化価とNIRの相関プロットを示しています(R2 = 0.889)。食用油の過酸化数の典型的な値は、表4に示されています。

    表4. 様々な食用油タイプの過酸化物価の一般的な範囲
    Sample 過酸化物価 (meq O2/サンプル kg)
    パームオイル 0–6
    ごま油 1–8
    オリーブオイル (native) Max. 20
    ひまわり油 6–16
    ココナッツオイル 0–12

    鹸化価

    鹸化価(けん化価)は、1グラムの脂肪中の結合および遊離脂肪酸の量を測定する指標です。これは、油1グラムあたりの水酸化カリウムのミリグラム数で表されます。けん化数には、サンプル中に存在するすべての脂肪酸の平均分子量に関する情報が含まれています。けん化価が高いほど、すべての脂肪酸の分子量は低くなります。

    このパラメータは、脂肪および油の化学的特性を示す重要な指標です。主に純度試験や品質管理に使用され、食用油の識別を行います。

    測定には、既知の量の食用油または脂肪をエタノール溶液の水酸化カリウムとともにリフラックスで沸騰させます。未使用の過剰な水酸化カリウムは標準化された酸で逆滴定されます。滴定剤の消費量が記録されます。

    表5. 様々な食用油および脂肪の鹸化価の一般的な範囲のリスト
    サンプル 鹸化価 (mg KOH/サンプル g)
    ひまし油 186–203
    ココアバター 194–196
    精製バター 218–235
    ひまわり油 189–195
    ココナッツオイル 248–265
    ラード 192–203
    パーム油 190–209
    パーム核油 230–254
    菜種油 (キャノーラ油) oil 168–181
    オリーブオイル 184–196

    酸価と遊離脂肪酸 (FFA)

    酸価は、食用油中の遊離脂肪酸の量を示す指標で、油1グラムあたりの水酸化カリウムのミリグラムで表されます。遊離脂肪酸(FFA、%で表される)は、油中のグリセロールに結合しておらず、油の抽出、精製、または保管中にトリグリセリドが加水分解されることによって生成されます。

    Correlation diagram for the calculation of free fatty acids in edible oil samples using an OMNIS NIR Analyzer Liquid.
    Figure 5. Correlation diagram for the calculation of free fatty acids in edible oil samples using an OMNIS NIR Analyzer Liquid.

    酸価と遊離脂肪酸(FFA)は、食用油の風味、香り、保存期間に影響を与えるため、新鮮さ、品質、安定性の指標となります。酸価とFFA含有量が高い場合、抽出、精製、または保管条件が悪い、または低品質の油が混入していることを示している可能性があります。さらに、遊離脂肪酸の含有量は純度試験に使用され、場合によっては前処理や分解反応の疑いに関する結論を導くことができます。

    酸価の測定は、一定量の食用油を標準化されたアルカリ溶液で滴定することによって行います。滴定に消費された溶液の体積を記録します。遊離脂肪酸の分析は、酸価に油中の主要な脂肪酸(例えば、ラウリン酸、パルミチン酸、エルカ酸、またはオレイン酸)の分子量に依存する係数を掛けることによって行うことができます。

    遊離脂肪酸の分析はNIRでも行うことができます。図5に示されているように、実験室での値(基準値)とNIR分光法によって計算された値は非常に良く相関しています(R2 = 0.946)。

    異なる食用油の酸価とFFA含有量の典型的な値は表6に示されています。

    表6. 異なる食用油の酸価と遊離脂肪酸の典型的な範囲
    サンプル 酸価 (mg KOH/サンプル g) 遊離脂肪酸 (%)
    オリーブオイル (バージン) 0.8–2 Max. 0.8
    キャノーラ油 (菜種油) oil 0.071–0.073 0.04–0.06
    大豆油 0.60–0.61 0.030–0.040

    脂肪酸組成

    脂肪酸(FA)組成は、食用油中の脂肪酸の構成および含有量(%)を示します(例:リノール酸 / C18:2n-6 およびリノレン酸 / C18:3n-3)。これらは体内で合成できず、食事から摂取する必要がある必須脂肪酸であるため、測定する重要なパラメータです。

    食用油の脂肪酸組成は、室温でメタノール中の水酸化カリウムを用いたトランスエステル化によって得られたメチルエステルのキャピラリーGC分析によって決定できます【3】。

    脂肪酸組成は、NIR分光法を用いて、サンプル準備や化学試薬を使用せずに、数秒で非常に簡単に測定することもできます。図6に示されているように、食用油の脂肪酸組成における計算値と基準値のNIRS相関は非常に良好です(R2 = 0.958–0.999)。

    図6. オレイン酸(18:1)、リノール酸(18.2)、リノレン酸(18.3)、およびパルミチン酸(16:0)の計算値と基準値のNIR相関図

    さらに、脂肪酸組成はラマン分光法を使用して決定することもできます。ラマン装置によって収集されたスペクトル情報は、食用油中のさまざまな脂肪酸の濃度の定量分析に使用されます。NIRSと同様に、参照値のために一次法(例:GC-MS)を使用してキャリブレーションモデルを構築できます。

    表7には、異なる食用油に含まれるさまざまな脂肪酸の典型的な値が示されています【4】。

    表7. 異なる食用油の脂肪酸組成の典型的な値(%)の一覧【4】
    食用油 パルミチン酸 (16:0) ステアリン酸(18:0) オレイン酸(18:1) リノール酸(18:2)
    パーム油 47 4 38 10
    菜種油 4 1 17 13
    ひまわり油 (ロリン)   4 32 56
    ごま油
    9 5 45 41
    オリーブ油 12 2 75 9

    水酸基価/ヒドロキシル価

    水酸基価は、遊離ヒドロキシル基を含む物質1グラムをアセチル化する際に生成される酢酸を中和するために必要な水酸化カリウムのミリグラム数として定義されます。これは油1グラムあたりの水酸化カリウムのミリグラムで表されます。

    この値は、系の化学量論を決定するのに役立つため重要です。また、等価重量を計算するためにも使用され、機能性が分かっていれば分子量も計算できます。食用油の場合、水酸基価は主に品質特性として使用されます。

    水酸基数の測定は、補助溶液の追加後、一定量の食用油を標準化されたアルカリ溶液で滴定することによって行います。滴定に消費された溶液の体積を記録します。表8には、さまざまな食用油における水酸基数の許容範囲が示されています。

    表8. 異なる種類の食用油におけるヒドロキシル価の典型的な範囲
    サンプル 水酸基価 (mg KOH/サンプル g)
    ヒマシ油 160–168
    ココナッツオイル 0–5
    パーム油 60–250
    パーム核油 265–279
    菜種油(キャノーラ油) 10–20
    オリーブオイル 4–12

    酸化指標(K値)

    酸化指標(またはK値)は、200 nmから300 nmの波長間の吸収帯であり、ジエンおよびトリエン系と関連しています。UV領域での吸収の変化は、食用脂肪および油の品質、純度、真正性の基準として使用されます。例えば、200–300 nmの間の低い吸収は高品質のエキストラバージンオリーブ油を示し、一方、混入または精製された油はこの領域でより高い吸収を示します。

    食用油サンプルは、K値を測定するためにイソオクタンに希釈した後、UV/VIS分光光度計で測定されます。オリーブ油の3つの等級に対するK値(K232、K266、K270、およびK274)は表9に示されています。油がさらに加工されるにつれて、酸化指標が増加することが明らかです。

    表9. オリーブ油の3つの等級に対するK値
    オリーブオイル等級 K232 K266 K270 K274
    エクストラバージンオイル (EVOO) 1.897 0.151 0.148 0.135
    バージンオイル (VOO) 1.436 0.240 0.248 0.223
    オリーブオイル (OO) 3.000 0.640 0.832 0.458

    まとめ

    食用油の品質は、いくつかの異なる指標を使用して評価することができます。最も重要なのは、水分(湿気)含量、酸化安定性、ヨウ素価、過酸化物価、けん化価、酸価および遊離脂肪酸、脂肪酸組成、水酸基価価、酸化指標を測定し、食用油が消費に適しているかどうかを判断することです。これらの指標を決定するためには、多くの分析方法が利用可能であり、滴定、安定性測定、分光法(例:NIRやラマン)などが含まれます。

    参考文献

    [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.

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    作成者
    Tobler

    Robert Tobler

    Sr. Application Specialist Titration
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    Ángeles Cartes

    Dr. María Ángeles Cartes

    Product Specialist NIR spectroscopy
    Metrohm International Headquarters, Herisau, Switzerland

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