Chia sẻ bài viết
Dầu ăn nguyên chất thu được bằng các quy trình cơ học nhẹ nhàng mà không cần thêm nhiệt để bảo quản các hợp chất có lợi. Những loại dầu này thường có chất lượng cao và được coi là đặc biệt tốt cho sức khỏe và có giá trị. Ví dụ, dầu ô liu nguyên chất khá bền với quá trình oxy hóa do thành phần acid béo của nó, được đặc trưng bởi tỷ lệ acid béo không bão hòa đơn trên acid béo không bão hòa đa nối đôi—một yếu tố chính tạo nên độ ổn định oxy hóa của dầu. Nó cũng chứa một số chất chống oxy hóa mạnh được gọi là polyphenol. Hầu hết các hợp chất này bị loại bỏ trong quá trình tinh chế và có trong dầu ăn tinh chế với hàm lượng thấp hơn nhiều so với dầu nguyên chất [2].
Trong bài blog này, bạn có thể tìm hiểu dầu ăn là gì, dầu ăn được làm như thế nào, cách thử nghiệm dầu ăn và những thông số nào quan trọng để phân tích chất lượng và độ an toàn.
Nhấp vào bên dưới để chuyển trực tiếp đến từng chủ đề:
Dầu ăn là gì?
Chất béo thực phẩm hoặc dầu ăn được coi là phù hợp để con người tiêu thụ và chủ yếu được sử dụng làm thực phẩm hoặc trong các sản phẩm mỹ phẩm. Chúng chứa các vitamin quan trọng cũng như acid béo bão hòa và/hoặc không bão hòa. Chất béo và dầu ăn chủ yếu bao gồm các este không tan trong nước của acid béo và glycerol, được gọi là glyceride.
Chất béo và dầu thường được phân loại theo trạng thái rắn hay lỏng ở nhiệt độ phòng. Một sự phân biệt cơ bản được thực hiện giữa chất béo và dầu thực vật có nguồn gốc từ hạt và quả của cây có dầu với chất béo và dầu có nguồn gốc từ động vật. Tuy nhiên, chất béo và dầu ăn tổng hợp có thể được sản xuất từ các nguyên liệu thô bằng những quy trình hóa học như quy trình Fischer–Tropsch.
Nhìn chung, tỷ lệ chất béo không bão hòa (đặc biệt là acid béo không bão hòa đa nối đôi) càng cao thì chất béo hoặc dầu càng lành mạnh. Dầu hướng dương, dầu hạt cải, dầu cây rum, dầu đậu nành và dầu ô liu đặc biệt giàu acid béo không bão hòa và acid béo không bão hòa đa nối đôi. Mặc dù chúng có thể được sử dụng để nấu ăn và chiên rán, nhưng tốt nhất là nên ăn chúng ở trạng thái tự nhiên. Mặt khác, dầu dừa, dầu hạt cọ, bơ và dầu cọ có hàm lượng chất béo bão hòa rất cao. Chúng chủ yếu được sử dụng để nướng, rang, chiên và sản xuất xà phòng hoặc mỹ phẩm công nghiệp.
Ví dụ về dầu ăn (nhấp để mở rộng):
Dầu hướng dương rất phổ biến vì nó có thể được sử dụng như một loại dầu chiên ở nhiệt độ rất cao. Do có hương vị trung tính và điểm bốc khói cao, nó thường được sử dụng trong quá trình nướng để cải thiện hương vị và kết cấu của các sản phẩm nướng. Dầu hướng dương cũng được sử dụng trong các sản phẩm chăm sóc da do có chứa acid béo không bão hòa và vitamin E, vì nó là chất làm mềm, có tác dụng dưỡng ẩm, chống viêm và bảo vệ chống lại tác hại của tia UV.
Dầu hạt cải không có vị và vẫn giữ được độ chảy lỏng ngay cả ở nhiệt độ lạnh. Đây là thành phần phổ biến trong sốt mayonnaise vì hương vị trung tính và màu nhạt, đồng thời tạo cho sốt mayonnaise kết cấu dạng kem. Vì hương vị trung tính và điểm bốc khói cao, dầu hạt cải cũng được dùng để chế biến đồ chiên và thức ăn nhẹ như khoai tây chiên và bỏng ngô.
Dầu dừa thường được sử dụng trong các sản phẩm thực phẩm vì khả năng thêm một chút hương vị và mùi thơm của dừa và vì nó vẫn ổn định ở nhiệt độ cao. Nó là chất rắn ở nhiệt độ phòng do hàm lượng chất béo bão hòa cao, nhưng tan chảy ở khoảng 24 °C. Vì lý do này, dầu dừa thường được hydro hóa để sử dụng ở những vùng có khí hậu ấm hơn, nâng điểm nóng chảy của nó lên khoảng 36–40 °C. Dầu dừa đặc biệt được ưa chuộng trong việc làm bánh thuần chay vì nó có thể dùng để thay thế bơ. Nó cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp mỹ phẩm, đặc biệt là để làm chất dưỡng ẩm cho tóc và cơ thể.
Lưu ý về bảo quản và chất lượng
Thời hạn sử dụng và chất lượng sản phẩm là những lưu ý rất quan trọng. Dầu ăn và chất béo có thể lên men, hư hỏng trong quá trình lưu trữ, bị nhiễm bẩn bởi các chất tự nhiên liên quan đến nguồn dầu hoặc lượng vết của thuốc trừ sâu, hoặc thậm chí cố ý bị pha trộn.
Các sản phẩm này có thể bị ôi thiu thông qua quá trình tự oxy hóa, trong đó các acidbéo chuỗi dài bị phân hủy và các hợp chất chuỗi ngắn (ví dụ: acid butyric) được hình thành. Quá trình thủy phân chất béo và dầu thúc đẩy quá trình phân tách triacylglycerol để tạo thành acid béo tự do (FFA), mono- và diacylglycerol. Các acid béo tự do này có thể trải qua quá trình tự oxy hóa thêm nữa. Ngoài ra, quá trình oxy hóa triacylglycerol dẫn đến sự hình thành các acid cacboxylic có khung là glycerol làm tăng tính acid của dầu [1].
Hình 1.
Ví dụ cho thấy cách làm dầu hạt lanh ép lạnh.
Dầu ăn được làm ra bằng nhiều phương pháp khác nhau, chủ yếu sử dụng các kỹ thuật chiết xuất trực tiếp. Các quy trình chính bao gồm ép (Hình 1), chiết xuất bằng dung môi dễ bay hơi và tinh chế hoặc tinh luyện bằng xút ăn da (tẩy trắng).
Phương pháp ép được phân loại thành «ép lạnh» hoặc «ép nóng», tạo ra các thành phẩm hoàn toàn khác nhau. Trong quá trình ép lạnh, dầu được chiết xuất ở nhiệt độ phòng. Dầu ăn ép lạnh không cần tinh chế vì chỉ số acid tương đối thấp, do đó, sản phẩm cuối cùng thu được sau khi kết tủa và lọc. Như tên gọi của nó, ép nóng liên quan đến việc chiết xuất dầu ăn ở nhiệt độ cao. Trong trường hợp này, chỉ số acid tăng đáng kể và dầu mất đi hầu hết các đặc tính tự nhiên của nó - do đó, dầu ép nóng được tinh chế để phù hợp cho việc tiêu thụ.
Các loại dầu khác nhau bao gồm: dầu nguyên chất, chưa tinh chế, tinh chế, hydro hóa, transeste hóa, phân đoạn, thành phẩm (sản xuất) và chịu lạnh. Những loại này sẽ được giải thích chi tiết hơn ở bên dưới (nhấp để mở rộng từng chủ đề).
Dầu ăn chưa tinh chế thu được bằng cách nấu chảy, ép hoặc ly tâm. Các quy trình này thường được sử dụng để sản xuất dầu ăn có nguồn gốc từ động vật. Nhiệt thường được thêm hoặc dung nạp vào. Những loại dầu này không được xử lý hóa học và vẫn chứa nhiều thành phần có giá trị còn tồn tại ở nhiệt độ cao.
Dầu ăn tinh chế trải qua các quá trình xử lý hóa học và/hoặc cơ học bổ sung. Ví dụ, chúng có thể được tẩy trắng, lọc, khử acid và khử mùi. Do đó, chúng thường không được coi là đặc biệt lành mạnh và ít được sử dụng để tiêu thụ trực tiếp và dùng nhiều hơn cho mục đích công nghiệp trong ngành thực phẩm và mỹ phẩm.
Dầu ăn dạng rắn là chất béo đã được tinh chế và acid béo của chúng đã được biến đổi thêm bằng quá trình hydro hóa. Chúng được coi là không lành mạnh và đã bị chỉ trích đặc biệt vì các trans-acid béo được tạo ra trong quá trình hydro hóa. Chúng có thể gây ra tác động tiêu cực đến quá trình chuyển hóa chất béo và mức độ cholesterol.
Dầu ăn transeste hóa là dầu ăn tinh chế (hoặc hỗn hợp của chúng) được sản xuất dưới tác động của chất xúc tác. Điều này làm thay đổi sự sắp xếp của các acid béo và đặc tính nóng chảy.
Dầu ăn phân đoạn được sản xuất từ dầu ăn tinh chế hoặc chưa tinh chế bằng cách làm lạnh và sau đó tách stearin khỏi các thành phần oleic. Quá trình này có thể được sử dụng để tạo ra các đặc tính cụ thể trong sản phẩm cuối cùng.
Dầu ăn thành phẩm (còn được gọi là dầu ăn được chế biến) được sản xuất bằng phương pháp hydro hóa, transeste hóa và chưng cất phân đoạn hoặc kết hợp các quá trình này.
Dầu ăn chịu lạnh hoặc ổn định lạnh được sản xuất từ dầu tinh chế hoặc chưa tinh chế bằng cách đông hóa. Trong quá trình đông hóa, dầu được làm lạnh và các phần kết tủa được lọc. Sau đó, sản phẩm đã lọc có thể được bảo quản ở nhiệt độ thấp mà không bị kết bông.
Tóm lại, dầu ăn được chế biến càng nhiều thì chất lượng càng kém. Chất lượng dầu ăn có thể và nên được kiểm tra và phân tích bằng nhiều thông số thử nghiệm khác nhau.
Kiểm tra chất lượng dầu ăn đòi hỏi các phương pháp phân tích chính xác, có độ tái lặp và đơn giản, giúp giảm thiểu sai sót của con người.
Có một số phương pháp đã được biết ttừ lâu. Các phương pháp tuyệt đối được biết đến nhiều nhất bao gồm chuẩn độ hoặc đo độ ổn định, và các phương pháp tương đối được biết đến nhiều nhất bao gồm quang phổ cận hồng ngoại.
Các phương pháp kiểm tra chất lượng dầu ăn khác nhau sẽ được mô tả trong các phần sau.
Máy chuẩn độ OMNIS của Metrohm là thiết bị phù hợp để phân tích dầu ăn.
Chuẩn độ là một phương pháp tuyệt đối và phổ biến, cung cấp kết quả định lượng mà không cần các hiệu chuẩn chuyên biệt liên quan đến thiết bị hoặc ứng dụng. Là phương pháp định lượng, chuẩn độ thường được sử dụng làm phương pháp tham chiếu chính cho các kỹ thuật phân tích khác, chẳng hạn như quang phổ cận hồng ngoại (NIRS).
Về cơ bản, chuẩn độ dựa trên việc đếm các ion hoặc phân tử trong mẫu. Máy chuẩn độ có thể được trang bị để xác định nhiều loại chất, từ các ion vô cơ đến các phân tử phức tạp. Độ tái lập thường dưới 1% và hiệu suất của hệ thống chuẩn độ có thể được cải thiện hơn nữa bằng cách tự động hóa các bước xử lý chất lỏng hoặc chuẩn bị mẫu.
Yêu cầu về hóa chất để có được phép chuẩn độ thành công là gì? Đầu tiên, mọi phép chuẩn độ đều dựa trên phản ứng hóa học định lượng giữa mẫu (tức là chất phân tích) và dung dịch thuốc thử (tức là dung dịch chuẩn độ). Để tính toán lượng chất phân tích trong mẫu, phải biết tỉ lệ phản ứng của phản ứng hóa học này. Do đó, mẫu phải được hòa tan hoàn toàn trong dung môi phù hợp. Phải có phương pháp phát hiện phù hợp để theo dõi tiến trình của phản ứng hóa học.
Tìm hiểu thêm về chuẩn độ trong các bài blog liên quan của chúng tôi.
Thiết bị 892 Professional Rancimat rất lý tưởng dùng để xác định độ ổn định oxy hóa của dầu ăn.
Sự ôi thiu là quá trình dầu và chất béo bị oxy hóa một phần hoặc toàn bộ sau khi tiếp xúc với độ ẩm, không khí hoặc thậm chí là ánh sáng. Mặc dù không phải lúc nào cũng rõ ràng, nhưng thực phẩm có thể bị ôi thiu rất lâu trước khi chúng bị lão hóa.
Phương pháp xác định độ ổn định oxy hóa của dầu ăn còn được gọi là phương pháp Rancimat. Phương pháp này dựa trên nguyên lý đơn giản về động học phản ứng, theo đó tốc độ phản ứng hóa học (trong trường hợp này là quá trình oxy hóa acid béo) có thể được gia tăng bằng cách tăng nhiệt độ.
Trong quá trình xác định, một luồng không khí đi qua mẫu ở nhiệt độ không đổi. Bất kỳ sản phẩm oxy hóa nào sinh ra đều được dòng khí truyền đến cốc đo, tại đó chúng được phát hiện bằng sự thay đổi độ dẫn điện của dung dịch hấp thụ. Việc đánh giá dựa trên một giá trị gọi là thời gian cảm ứng. Giá trị này có thể được sử dụng để so sánh, ví dụ, trong các thử nghiệm dài hạn hoặc thử nghiệm bảo quản. Cuối cùng, nó cung cấp thông tin về độ ổn định oxy hóa và chất lượng của dầu ăn.
Có ba phương pháp Rancimat cơ bản: đo trực tiếp (thường được sử dụng nhất cho dầu ăn), đo gián tiếp (ví dụ, bằng phương pháp chiết lạnh, thường được sử dụng nhất cho dầu ăn đã được chế biến thành thực phẩm) và phương pháp PEG (để xác định hàm lượng chất chống oxy hóa hoặc cho các mẫu có hàm lượng chất béo thấp hoặc hàm lượng nước cao).
Đọc bài viết trên blog của chúng tôi để biết thêm thông tin về cách xác định độ ổn định oxy hóa của dầu ăn bằng Rancimat.
Sắc ký khí
Sắc ký khí (GC) được sử dụng để xác định thành phần acid béo của dầu ăn sau khi este hóa các acid béo thành methyl ester của acid béo tương ứng (FAME).
GC tách các hợp chất khác nhau trong hỗn hợp bằng cách tiêm mẫu lỏng hoặc khí vào pha động (khí mang trơ) sẽ mang các chất dễ bay hơi trong dòng khí qua pha tĩnh hấp phụ. Các chất phân tích có ái lực khác nhau đối với pha tĩnh và được tách ra trước khi phát hiện, thường bằng phương pháp khối phổ (MS) hoặc các kỹ thuật khác.
Chỉ thị oxy hóa ở các bước sóng UV cụ thể
Phổ tử ngoại-khả kiến (UV/VIS) được sử dụng để thu được phổ hấp thụ của một hợp chất ở dạng rắn hoặc trong dung dịch. Vùng UV/VIS bao phủ phạm vi bước sóng từ 200–800 nm. Mỗi loại dầu ăn có đặc tính hấp thụ riêng biệt ở vùng bước sóng từ 350–700 nm. Do đó, vùng tử ngoại-khả kiến có thể được sử dụng để nhận diện và phân biệt các loại dầu ăn khác nhau.
Sự thay đổi độ hấp thu ở vùng UV được sử dụng làm tiêu chí đánh giá chất lượng, độ tinh khiết và tính xác thực cho chất béo và dầu.
Máy phân tích OMNIS NIR có thể đo nhiều tính chất hóa học và vật lý của dầu ăn cùng một lúc chỉ trong vài giây.
Phổ cận hồng ngoại (NIRS) là phương pháp nhanh và đáng tin cậy dùng để đo các tính chất hóa học và vật lý trong chất rắn và chất lỏng. Máy quang phổ NIR đo độ hấp thụ ánh sáng của mẫu ở các bước sóng khác nhau trong vùng NIR (780–2500 nm).
Đọc bài blog của chúng tôi để tìm hiểu thêm về Quang phổ NIR.
ALà một kỹ thuật thứ cấp, NIRS yêu cầu phải tạo mô hình dự đoán trước. Đối với phương pháp này, phải đo nhiều phổ đồ với nồng độ hoặc các giá trị tham số đã biết được thu thập từ phương pháp sơ cấp như chuẩn độ. Một mô hình dự đoán được tạo ra từ các phổ đồ này bằng phần mềm phân tích dữ liệu hóa học. Sau đó, có thể bắt đầu phân tích mẫu thường quy.
Các đường chuẩn dựng sẵn hỗ trợ triển khai nhanh chóng phương pháp quang phổ NIR như thế nào? Tìm hiểu thêm trong bài blog liên quan này.
Phổ NIR là kỹ thuật không phá hủy mẫu và có thể dự đoán các thông số khác nhau trong vài giây mà không cần chuẩn bị mẫu. Ngoài ra, phương pháp này thân thiện với môi trường vì không sử dụng dung môi hoặc thuốc thử.
Kỹ thuật này đặc biệt nhạy cảm với sự hiện diện của một số nhóm chức như –CH, –NH, –OH và –SH. Do đó, NIRS là phương pháp lý tưởng để định lượng các thông số hóa học trong dầu ăn như hàm lượng nước, chỉ số iod, chỉ số acid, v.v..
Tìm hiểu thêm về việc sử dụng NIRS để kiểm soát chất lượng dầu cọ trong bài đăng trên blog của chúng tôi và bằng cách xem video bên dưới.
Screening and quality control of palm oil with NIR spectroscopy
Các thông số phân tích dầu ăn
Một số thông số được sử dụng để đánh giá chất lượng và đặc tính của dầu ăn. Bao gồm hàm lượng nước (độ ẩm), độ ổn định oxy hóa, chỉ số iododine, chỉ số peroxide, chỉ số xà phòng hóa, chỉ số acid và acid béo tự do, thành phần acid béo, chỉ số hydroxyl, chỉ số oxy hóa, chỉ số khúc xạ, v.v.
Hàm lượng nước
Hàm lượng nước hoặc hàm ẩm là thước đo lượng nước có trong mẫu. Thông số này được sử dụng trong một số lĩnh vực và được biểu thị bằng % có thể dao động từ 0 (hoàn toàn khô) đến 100 (nước tinh khiết). Thông số này có thể được công bố trên cơ sở thể tích hoặc khối lượng. Phân tích độ ẩm là một trong những phép xác định phổ biến nhất trong phòng thí nghiệm.
Hàm lượng ẩm trong dầu ăn phải được giữ trong phạm vi hẹp để tránh bị vi khuẩn và nấm làm hỏng. Các sản phẩm này có khả năng bị ôi thiu khi hàm lượng ẩm nằm trong khoảng từ 0,05% đến 0,3%. Hầu hết các quy định đều đặt hàm lượng ẩm tối đa cho phép là 0,2% đối với dầu ăn. Mặt khác, bơ có thể chứa tới 16% nước.
Ngoài phương pháp sấy khô hoặc phương pháp đo phóng xạ, phương pháp chuẩn độ Karl Fischer thường được sử dụng để đo hàm lượng nước trong nhiều sản phẩm khác nhau. Chuẩn độ điện lượng Karl Fischer là phương pháp được ưa chuộng cho phép phân tích này vì hàm lượng nước trong dầu và chất béo nguyên chất thấp. Đối với chất béo dễ phết như bơ và bơ thực vật có hàm lượng nước cao hơn, nên dùng phương pháp chuẩn độ Karl Fischer thể tích. Một phương pháp phổ biến khác để đo hàm lượng ẩm là quang phổ NIR, vì phương pháp này cực kỳ nhạy với nhóm chức –OH.
- Nhấn vào đây để xem những ứng dụng liên quan đến hàm lượng nước.
Độ ổn định oxy hóa
Quá trình oxy hóa lipid là nguyên nhân gây ra những thay đổi quan trọng về mặt hóa học, cảm quan và thành phần dinh dưỡng của dầu ăn. Sự ôi thiu oxy hóa dựa trên nguyên lý động học phản ứng, theo đó tốc độ oxy hóa acid béo có thể được đẩy nhanh bằng cách tăng nhiệt độ. Điều này có nghĩa là quá trình phân hủy sản phẩm – dựa trên thời gian, nhiệt độ và không khí – có thể được tái hiện lại trong vài phút đến vài giờ, cung cấp thông tin có giá trị cho các nhà sản xuất dầu ăn. Việc đánh giá dựa trên thời gian cảm ứng.
Tham số độ ổn định oxy hóa cho biết độ tươi mới của dầu ăn. Dầu và chất béo mới chứa nhiều chất chống oxy hóa hơn và có độ ổn định cao hơn khi nhiệt độ và oxy tăng cao. Phương pháp Rancimat, thường được sử dụng để xác định độ ổn định oxy hóa của dầu, cũng có thể được sử dụng để so sánh các lô khác nhau của cùng một sản phẩm. Điều này cho phép phát hiện sớm sự khác biệt về chất lượng. Thời gian cảm ứng cũng có thể đo được bằng NIRS [2].
Phép đo trực tiếp bằng phương pháp Rancimat chủ yếu được sử dụng cho dầu ăn. Mẫu được tiếp xúc với luồng không khí ở nhiệt độ không đổi, thường là từ 100 °C đến 180 °C. Các sản phẩm oxy hóa thứ cấp dễ bay hơi được chuyển vào cốc đo cùng với luồng không khí, tại đó chúng được hấp thụ vào dung dịch đo. Độ dẫn điện của dung dịch đo được liên tục ghi lại. Sự hình thành các sản phẩm oxy hóa thứ cấp làm tăng độ dẫn điện của dung dịch. Thời gian cho đến khi xảy ra sự gia tăng đáng kể độ dẫn điện được gọi là thời gian cảm ứng – là một thông số chỉ thị cho độ ổn định oxy hóa.
| Mẫu | Induction time (hours) |
|---|---|
| Dầu ngô | 4–6 |
| Mỡ hạt phỉ | 10–12 |
| Dầu hạt phỉ | 7–11 |
| Mỡ lợn | 1–3 |
| Dầu hạt lanh | 0.5–2 |
| Bơ thực vật | 2–6 |
| Dầu ô liu | 6–11 |
| Dầu cọ | 7–12 |
| Mỡ đậu phộng | 9–10 |
| Dầu đậu phộng | 3–15 |
| Dầu hạt bí ngô | 6–8 |
| Dầu hạt cải (dầu cải dầu) | 3–5 |
| Dầu cây rum | 1–2 |
| Dầu mè | 4–6 |
| Dầu đậu nành | 1–7 |
| Dầu hướng dương | 1–4 |
| Mỡ động vật | 3–8 |
Hình 2.
Biểu đồ tương quan để dự đoán thời gian cảm ứng trong các mẫu dầu ăn bằng cách sử dụng OMNIS NIR Analyzer Liquid. Thời gian cảm ứng trong phòng thí nghiệm (tham chiếu) được đánh giá bằng phương pháp Rancimat.
Cũng có thể xác định độ ổn định oxy hóa trong dầu ăn bằng cách sử dụng quang phổ NIR. Dữ liệu thu thập được từ các phép đo Rancimat, xem như phương pháp sơ cấp, được sử dụng làm giá trị tham chiếu. Các giá trị tính toán từ các phép đo NIR của cùng một mẫu cho thấy có hệ số tương quan tốt (R2 = 0,973) như được mô tả trong đồ thị tương quan được hiển thị trong Hình 2.
- Nhấn vào đây để xem những ứng dụng về độ ổn định oxy hóa.
Chỉ số iod
Iod phản ứng với các liên kết đôi có trong acid béo không bão hòa. Giá trị iod là một tham số tổng hợp cung cấp thông tin về mức độ không bão hòa của dầu và chất béo, được biểu thị bằng gam iod trên 100 gam dầu.
Acid béo không bão hòa nằm trong số các acid béo lành mạnh. Chúng cũng rất quan trọng đối với thời hạn sử dụng của dầu ăn, vì quá trình oxy hóa xảy ra tại các liên kết đôi này.
Các giá trị chỉ số iod điển hình trong các loại dầu ăn khác nhau được đưa ra trong Bảng 3.
| Mẫu | Chỉ số iod (g iodine/100 g mẫu) |
|---|---|
| Dầu hạt cọ | 12–14 |
| Mỡ động vật | 35–45 |
| Dầu ô liu | 79–92 |
| Dầu hướng dương | 109–120 |
| Dầu hạt lanh | 170–190 |
Hình 3.
Biểu đồ tương quan để tính toán giá trị iod trong các mẫu dầu ăn bằng cách sử dụng Máy phân tích NIR OMNIS dạng lỏng.
Chỉ số iod có thể được xác định bằng cách chuẩn độ một lượng dầu ăn đã biết, sau khi thêm các dung dịch phụ trợ, bằng dung dịch chuẩn sodium thiosulfate. Thể tích tiêu thụ của dung dịch chuẩn độ được ghi lại.
Chỉ số iod cũng có thể được tính toán từ phổ NIR của acid béo. Vì các chất khác (ví dụ: carotenoid, aldehyde, ketone) cũng phản ứng với iod, giống như trường hợp của dầu ép lạnh, nên chỉ số iod tính toán được phải được phân biệt với giá trị được xác định về mặt hóa học. Vì lý do này, phương pháp sơ cấp dùng để xác định giá trị iod phải được chỉ ra. Sự tương quan đặc biệt (R2 = 0,999) giữa giá trị phòng thí nghiệm và giá trị NIR được thể hiện trong Hình 3.
- Nhấn vào đây để xem ứng dụng liên quan đến chỉ thị iod.
Hình 4.
Biểu đồ tương quan để tính toán chỉ số peroxide trong các mẫu dầu ăn bằng OMNIS NIR Analyzer Liquid. Các giá trị tham chiếu được xác định bằng phương pháp chuẩn độ.
Giá trị peroxide là thước đo lượng hợp chất peroxide trong dầu ăn, được biểu thị bằng meq O2 trên một kilôgam dầu. Peroxide trong dầu ăn có thể được sinh ra từ quá trình oxy hóa các acid béo không bão hòa với oxy. Giá trị peroxide bị ảnh hưởng bởi điều kiện bảo quản và tăng theo mức độ lão hóa của sản phẩm, tiếp xúc với ánh sáng hoặc nhiệt độ cao. Do đó, thông số này có thể được sử dụng để chỉ ra mức độ lão hóa và chất lượng của dầu ăn.
Có thể xác định chỉ số peroxide bằng cách chuẩn độ một lượng dầu ăn đã biết, sau khi thêm các dung dịch phụ trợ, bằng dung dịch chuẩn sodium thiosulfate. Thể tích đã tiêu thụ dung dịch chuẩn độ được ghi lại.
Giá trị peroxide cũng có thể được đo trong dầu ăn bằng phương pháp quang phổ NIR. Hình 4 cho thấy đồ thị tương quan giữa các giá trị peroxide xác định bằng phương pháp chuẩn độ và NIRS (R2 = 0,889). Danh sách các giá trị chỉ số peroxide điển hình trong dầu ăn được đưa ra trong Bảng 4.
| Mẫu | Chỉ số Peroxide (meq O2/kg mẫu) |
|---|---|
| Dầu cọ | 0–6 |
| Dầu mè | 1–8 |
| Dầu ô liu (bản địa) | Max. 20 |
| Dầu hướng dương | 6–16 |
| Dầu dừa | 0–12 |
- Nhấn vào đây để xem ứng dụng liên quan đến chỉ số peroxide.
Chỉ số xà phòng hóa
Chỉ số xà phòng hóa là phép đo các acid béo liên kết và tự do trong một gam chất béo. Giá trị này được biểu thị bằng miligam potassium hydroxide trên một gam dầu. Chỉ số xà phòng hóa chứa thông tin về trọng lượng phân tử trung bình của tất cả các acid béo có trong mẫu. Chỉ số xà phòng hóa càng cao thì trọng lượng phân tử của tất cả các acid béo càng thấp.
Đây là một tham số quan trọng trong đặc tính hóa học của chất béo và dầu. Nó chủ yếu được sử dụng để thử nghiệm độ tinh khiết và kiểm soát chất lượng vì nó định tính dầu ăn.
Để xác định, một lượng dầu ăn hoặc chất béo đã biết được đun hồi lưu với potassium hydroxide trong ethanol. Potassium hydroxide chưa sử dụng còn dư được chuẩn độ ngược bằng acid chuẩn. Thể tích tiêu thụ dung dịch chuẩn độ được ghi lại.
| Mẫu | Chỉ số xà phòng hóa (mg KOH/g sample) |
|---|---|
| Dầu thầu dầu | 186–203 |
| Bơ ca cao | 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.
Chỉ số acid và acid béo tự do (FFA)
Chỉ số acid là thước đo lượng acid béo tự do trong dầu ăn, được biểu thị bằng miligam potassium hydroxide trên một gam dầu. Acid béo tự do (FFA, được biểu thị bằng %) không liên kết với glycerol trong dầu và được hình thành do quá trình thủy phân triglyceride trong các bước chiết xuất, tinh chế hoặc lưu trữ dầu.
Figure 5.
Correlation diagram for the calculation of free fatty acids in edible oil samples using an OMNIS NIR Analyzer Liquid.
Chỉ số acid và FFA ảnh hưởng đến hương vị, mùi và thời hạn sử dụng của dầu ăn và do đó chỉ thị độ tươi mới, chất lượng và độ ổn định. Chỉ số acid và hàm lượng FFA cao có thể chỉ ra điều kiện chiết xuất, tinh chế hoặc lưu trữ kém hoặc pha trộn với dầu chất lượng thấp hơn. Hơn nữa, hàm lượng acid béo tự do được sử dụng để thử nghiệm độ tinh khiết và trong một số trường hợp cho phép đưa ra kết luận về quá trình tiền xử lý hoặc các phản ứng phân hủy được nghi ngờ.
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.
Figure 6.
NIRS correlation diagrams of calculated vs. reference values for oleic acid (18:1), linoleic acid (18.2), linolenic acid (18.3), and palmitic acid (16:0).
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.
Authors
