Udostępnij artykuł
Rodzime (znane również jako dziewicze) oleje jadalne otrzymywane są w wyniku delikatnych procesów mechanicznych bez dodatkowego ogrzewania w celu zachowania korzystnych związków. Oleje te są zazwyczaj wysokiej jakości i uważane są za szczególnie zdrowe i wartościowe. Na przykład oliwa z oliwek z pierwszego tłoczenia jest dość odporna na utlenianie ze względu na skład kwasów tłuszczowych, charakteryzujących się wysokim stosunkiem kwasów tłuszczowych jednonienasyconych do wielonienasyconych – co jest głównym czynnikiem zapewniającym stabilność oksydacyjną oleju. Zawiera także silne przeciwutleniacze zwane polifenolami. Większość tych związków jest usuwana podczas rafinacji i występują w znacznie mniejszych ilościach w rafinowanych olejach jadalnych niż w olejach z pierwszego tłoczenia [2]
W tym wpisie na blogu dowiesz się, czym jest olej jadalny, jak się go wytwarza, jak go testować i jakie parametry należy analizować pod kątem jakości i bezpieczeństwa.
Kliknij poniżej, aby przejść bezpośrednio do każdego tematu:
Co to jest olej spożywczy?
Tłuszcze jadalne lub oleje kuchenne są uważane za nadające się do spożycia przez ludzi i są stosowane głównie w żywności lub w produktach kosmetycznych. Zawierają ważne witaminy oraz nasycone i/lub nienasycone kwasy tłuszczowe. Zarówno tłuszcze, jak i oleje jadalne składają się głównie z nierozpuszczalnych w wodzie estrów kwasów tłuszczowych i gliceryny, zwanych glicerydami.
Tłuszcze i oleje są ogólnie klasyfikowane według tego, czy w temperaturze pokojowej mają postać stałą czy płynną. Podstawowe rozróżnienie obejmuje tłuszcze i oleje roślinne pochodzące z nasion i owoców roślin oleistych oraz tłuszcze i oleje pochodzenia zwierzęcego. Jednakże syntetyczne tłuszcze i oleje jadalne można wytwarzać z surowców za pomocą procesów chemicznych, takich jak proces Fischera-Tropscha.
Ogólnie rzecz biorąc, im wyższy udział tłuszczów nienasyconych (zwłaszcza wielonienasyconych kwasów tłuszczowych), tym zdrowszy tłuszcz lub olej. Olej słonecznikowy, olej rzepakowy, olej szafranowy, olej sojowy i oliwa z oliwek są szczególnie bogate w nienasycone i wielonienasycone kwasy tłuszczowe. Choć można je stosować do gotowania i smażenia, najlepiej spożywać je w stanie naturalnym. Z drugiej strony olej kokosowy, olej z ziaren palmowych, tłuszcz maślany i olej palmowy są bardzo bogate w tłuszcze nasycone. Stosowane są głównie do pieczenia, smażenia, smażenia, a także do produkcji mydeł przemysłowych lub kosmetyków.
Przykładowe oleje spożywcze (kliknij aby rozwinąć):
Olej słonecznikowy jest bardzo popularny, ponieważ można go stosować jako olej do smażenia w bardzo wysokich temperaturach. Ze względu na neutralny smak i wysoką temperaturę dymienia często stosuje się go podczas pieczenia, aby poprawić smak i konsystencję wypieków. Olej słonecznikowy stosowany jest także w produktach do pielęgnacji skóry ze względu na zawartość nienasyconych kwasów tłuszczowych i witaminy E, ponieważ działa zmiękczająco, nawilżająco, przeciwzapalnie oraz chroni przed szkodliwym promieniowaniem UV.
Olej rzepakowy jest bez smaku i zachowuje swoją płynność nawet w niższych temperaturach. Jest powszechnym składnikiem majonezu ze względu na jego neutralny smak i jasny kolor oraz nadaje kremową konsystencję. Ze względu na neutralny smak i wysoką temperaturę dymienia olej rzepakowy wykorzystuje się także do przyrządzania smażonych potraw i chrupiących przekąsek, takich jak frytki i popcorn.
Olej kokosowy jest często stosowany w produktach spożywczych ze względu na jego zdolność do dodawania lekko kokosowego smaku i aromatu oraz dlatego, że pozostaje stabilny w wysokich temperaturach. W temperaturze pokojowej ma postać stałą ze względu na wysoką zawartość tłuszczów nasyconych, ale topi się w temperaturze około 24 °C. Z tego powodu olej kokosowy jest często uwodorniony do stosowania w cieplejszym klimacie, podnosząc jego temperaturę topnienia do zakresu 36–40 ° C. Olej kokosowy jest szczególnie preferowany w wypiekach wegańskich, ponieważ może zastępować masło. Wykorzystywany jest także w przemyśle kosmetycznym, zwłaszcza do nawilżania włosów i ciała.
Uwagi dotyczące przechowywania i jakości
Bardzo ważnymi kwestiami są trwałość i jakość produktu. Oleje i tłuszcze jadalne mogą fermentować, pogarszać się podczas przechowywania, ulegać zanieczyszczeniu naturalnymi substancjami związanymi ze źródłem oleju lub śladami pestycydów, a nawet zostać celowo zafałszowane.
Produkty te mogą jełczeć w wyniku autoutleniania, podczas którego rozkładane są długołańcuchowe kwasy tłuszczowe i tworzą się związki krótkołańcuchowe (np. kwas masłowy). Hydroliza tłuszczów i olejów sprzyja rozkładowi triacylogliceroli w celu utworzenia wolnych kwasów tłuszczowych (FFA), mono- i diacylogliceroli. Te wolne kwasy tłuszczowe mogą ulegać dodatkowo autoutlenianiu. Dodatkowo utlenianie triacylogliceroli prowadzi do powstania kwasów karboksylowych o szkielecie glicerynowym, co zwiększa kwasowość oleju [1].
Oleje spożywcze otrzymywane są różnymi metodami, najczęściej metodą bezpośredniej ekstrakcji. Główne procesy obejmują: tłoczenie (Rysunek 1), ekstrakcję lotnymi rozpuszczalnikami oraz oczyszczanie lub rafinację za pomocą żrących środków chemicznych (wybielanie).
Tłoczenie dzieli się na „tłoczone na zimno” lub „tłoczone na gorąco”, w wyniku czego powstają zupełnie różne produkty końcowe. Podczas tłoczenia na zimno olej ekstrahuje się w temperaturze pokojowej. Oleje jadalne tłoczone na zimno nie wymagają rafinacji ze względu na stosunkowo niską liczbę kwasową, dlatego produkt końcowy otrzymuje się po wytrąceniu i filtracji. Jak sama nazwa wskazuje, tłoczenie na gorąco polega na ekstrakcji olejów jadalnych w wysokich temperaturach. W tym przypadku liczba kwasowa znacznie wzrasta, a olej traci większość swoich naturalnych właściwości – dlatego oleje tłoczone na gorąco poddaje się rafinacji, aby nadawały się do spożycia.
Różne kategorie olejów obejmują: rodzime (pierwotne), nierafinowane, rafinowane, uwodornione, transestryfikowane, frakcjonowane, wyprodukowane (gotowe) i odporne na zimno. Zostały one wyjaśnione bardziej szczegółowo poniżej (kliknij, aby rozwinąć każdy temat).
Nierafinowane oleje spożywcze otrzymuje się przez topienie, tłoczenie lub wirowanie. Procesy te są powszechnie stosowane do produkcji olejów jadalnych pochodzenia zwierzęcego. Oleje te nie są poddawane obróbce chemicznej i nadal zawierają wiele cennych składników, które przetrwały podwyższone temperatury.
Rafinowane oleje jadalne poddawane są dodatkowej obróbce chemicznej i/lub mechanicznej. Można je na przykład wybielać, filtrować, odkwaszać i aromatyzować. W rezultacie na ogół nie są uważane za szczególnie zdrowe i są rzadziej wykorzystywane do bezpośredniego spożycia, a częściej do celów przemysłowych w żywności i kosmetykach.
Utwardzone oleje jadalne to tłuszcze, które zostały rafinowane, a zawarte w nich kwasy tłuszczowe zostały poddane dalszej modyfikacji poprzez uwodornienie. Uważane są za niezdrowe i krytykowane szczególnie ze względu na zawartość kwasów tłuszczowych trans wytwarzanych w procesie uwodornienia. Mogą mieć negatywny wpływ na metabolizm tłuszczów i poziom cholesterolu.
Transestryfikowane oleje jadalne to rafinowane oleje jadalne (lub ich mieszanki), które powstają pod dodatkowym wpływem katalizatorów. Zmienia to rozmieszczenie kwasów tłuszczowych i konsystencję podczas topienia.
Frakcjonowane oleje jadalne otrzymuje się z rafinowanych lub nierafinowanych olejów jadalnych poprzez chłodzenie, a następnie oddzielenie stearyny od składników oleinowych. Proces ten można zastosować do wywołania określonych właściwości produktu końcowego.
Gotowe oleje jadalne (zwane również olejami jadalnymi wyprodukowanymi) powstają w procesie uwodornienia, transestryfikacji i destylacji frakcyjnej lub kombinacji tych procesów.
Oleje jadalne odporne na zimno lub stabilne na zimno są produkowane z olejów rafinowanych lub nierafinowanych w procesie zimowania. Podczas zimowania olej jest schładzany, a wytrącające się frakcje filtrowane. Przefiltrowany produkt można następnie przechowywać w niskich temperaturach bez flokulacji.
Krótko mówiąc, im bardziej przetworzony olej spożywczy, tym gorsza jest jego jakość. Jakość oleju spożywczego można i należy sprawdzać i analizować za pomocą różnych parametrów testowych.
Badanie jakości olejów spożywczych wymaga dokładnych, powtarzalnych i prostych metod analitycznych, które minimalizują błąd ludzki.
Dostępnych jest kilka sprawdzonych sposobów. Do najbardziej znanych metod pierwszorzędowych zalicza się miareczkowanie lub pomiar stabilności, a najbardziej znane metody względne obejmują spektroskopię w bliskiej podczerwieni.
W kolejnych rozdziałach opisano różne metody badania jakości olejów spożywczych.
Miareczkowanie jest metodą bezwzględną i uniwersalną, która zapewnia wyniki ilościowe bez konieczności kalibracji specyficznej dla przyrządu lub aplikacji. Jako metoda ilościowa, miareczkowanie jest powszechnie stosowane jako podstawowa metoda referencyjna dla innych technik analitycznych, takich jak spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRS).
Zasadniczo miareczkowanie opiera się na zliczaniu jonów lub cząsteczek w próbce. Titrator można wyposażyć w funkcję oznaczania szerokiego zakresu substancji, od jonów nieorganicznych po złożone cząsteczki. Powtarzalność można jeszcze poprawić, stosując: automatyzację obsługi cieczy lub etapów przygotowania próbki.
Jakie są wymagania chemiczne, aby miareczkowanie zakończyło się sukcesem? Po pierwsze, każde miareczkowanie opiera się na ilościowej reakcji chemicznej pomiędzy próbką (tj. analitem) a roztworem odczynnika (tj. titrantem). Aby obliczyć ilość analitu w próbce, należy znać stechiometrię tej reakcji chemicznej. Dlatego próbkę należy całkowicie rozpuścić w odpowiednim rozpuszczalniku. Aby śledzić postęp reakcji chemicznej, musi być dostępna odpowiednia metoda detekcji.
Więcej informacji na temat miareczkowania można znaleźć w poniższym artykule opublikowanym na naszym blogu:
Jełczenie to proces, w wyniku którego oleje i tłuszcze ulegają częściowemu lub całkowitemu utlenieniu pod wpływem wilgoci, powietrza, a nawet światła. Choć nie zawsze jest to takie oczywiste, żywność może zjełczeć na długo przed starzeniem się.
Metoda określania stabilności utleniania olejów spożywczych znana jest również jako metoda Rancimat. Opiera się ona na prostej zasadzie kinetyki reakcji, zgodnie z którą szybkość reakcji chemicznej (w tym przypadku utleniania kwasów tłuszczowych) można przyspieszyć podnosząc temperaturę.
Podczas oznaczania przez próbkę przepływa strumień powietrza o stałej temperaturze. Powstające produkty utleniania są przenoszone przez strumień powietrza do naczynia pomiarowego, gdzie są wykrywane na podstawie zmiany przewodności roztworu absorpcyjnego. Ocena opiera się na tzw. czasie indukcji. Można to wykorzystać do porównań, np. w testach długoterminowych lub testach przechowywania. Ostatecznie dostarcza informacji o stabilności utleniania i jakości oleju jadalnego.
Istnieją trzy podstawowe metody Rancimatu: pomiar bezpośredni (najczęściej używany do olejów jadalnych), pomiar pośredni (np. poprzez ekstrakcję na zimno, najczęściej stosowaną w przypadku olejów jadalnych, które zostały już przetworzone na żywność) oraz Metoda PEG-a (do oznaczania zawartości przeciwutleniaczy lub dla próbek o niskiej zawartości tłuszczu lub dużej zawartości wody).
Przeczytaj nasz artykuł na blogu, aby uzyskać więcej informacji na temat określania stabilności utleniania olejów jadalnych z wykorzystaniem Rancimatu.
Chromatografia gazowa
Chromatografię gazową (GC) stosuje się do określenia składu kwasów tłuszczowych w olejach jadalnych po estryfikacji kwasów tłuszczowych do odpowiednich estrów metylowych kwasów tłuszczowych (FAME).
GC rozdziela różne związki w mieszaninie poprzez nastrzyk próbki cieczy lub gazu do fazy ruchomej (obojętny gaz nośny), która przenosi substancje lotne w przepływającym gazie przez fazę stacjonarną adsorbentu. Anality mają różne powinowactwa do fazy stacjonarnej i są oddzielane przed detekcją, często za pomocą spektrometrii mas (MS) lub innych technik.
Wskaźniki utleniania przy określonych długościach fal UV
Spektroskopia w zakresie ultrafioletu (UV/VIS) służy do uzyskania widm absorbancji związku w postaci ciała stałego lub w roztworze. Obszar UV/VIS obejmuje zakres długości fal 200–800 nm. Każdy rodzaj oleju spożywczego ma unikalne właściwości absorpcji w zakresie długości fal 350–700 nm. Dlatego obszar widzialny w promieniach UV można wykorzystać do wskazania i rozróżnienia różnych olejów jadalnych.
Zmiany adsorpcji w obszarze UV są stosowane jako kryteria jakości, czystości i autentyczności tłuszczów i olejów.
Spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRS) to szybka i niezawodna metoda pomiaru właściwości chemicznych i fizycznych ciał stałych i cieczy. Spektrometry NIR mierzą absorpcję światła z próbki przy różnych długościach fal w obszarze NIR (780–2500 nm).
Przeczytaj nasz artykuł na blogu, aby dowiedzieć się więcej o spektroskopii NIR.
Jako technika drugorzędowa, NIRS wymaga najpierw utworzenia modelu predykcyjnego (modelu przewidywania). W tym celu należy zmierzyć kilka widm o znanych stężeniach lub znanych wartościach parametrów, które zebrano metodą pierwszorzędową, np. miareczkowanie. Na podstawie tych widm tworzony jest model predykcyjny przy użyciu oprogramowania chemometrycznego. Następnie można rozpocząć rutynową analizę próbek.
W jaki sposób wstępne kalibracje pomagają w szybkim wdrożeniu spektroskopii NIR? Więcej informacji znajdziesz w powiązanym artykule na blogu.
Spektroskopia NIR jest techniką nieniszczącą, która umożliwia przewidzenie różnych parametrów w ciągu kilku sekund bez przygotowania próbki. Ponadto jest przyjazny dla środowiska, ponieważ nie stosuje się rozpuszczalników ani odczynników.
Technika ta jest szczególnie wrażliwa na obecność pewnych grup funkcyjnych, takich jak –CH, –NH, –OH i –SH. Dlatego NIRS jest idealną metodą ilościowego określania parametrów chemicznych olejów jadalnych, takich jak zawartość wody, liczba jodowa, liczba kwasowa i inne.
Dowiedz się więcej na temat stosowania NIRS do kontroli jakości oleju palmowego w naszym poście na blogu i oglądając poniższy film.
Testy pzesiewowe i kontrola jakości oleju palmowego metodą spektroskopii NIR
Parametry analizy oleju jadalnego
Do oceny jakości i właściwości olejów jadalnych wykorzystuje się kilka parametrów. Obejmują one zawartość wody (wilgoci), stabilność oksydacyjną, liczbę jodową, liczbę nadtlenkową, liczbę zmydlania, liczbę kwasową i wolne kwasy tłuszczowe, skład kwasów tłuszczowych, liczbę hydroksylową, wskaźniki utleniania, współczynnik załamania światła i inne.
Zawartość wody
Zawartość wody lub wilgoci jest miarą ilości wody zawartej w próbce. Ten parametr jest używany w kilku dziedzinach i jest wyrażony w procentach, które mogą wahać się od 0 (całkowicie sucha) do 100 (czysta woda). Można go podawać w przeliczeniu na objętość lub masę (grawimetrycznie). Analiza wilgoci jest jednym z najczęstszych oznaczeń laboratoryjnych.
Wilgotność olejów jadalnych musi być utrzymywana w wąskim zakresie, aby uniknąć zepsucia przez bakterie i grzyby. Prawdopodobieństwo jełczenia tych produktów występuje, gdy zawartość wilgoci wynosi od 0,05% do 0,3%. Najczęściej określana jest maksymalna dopuszczalna zawartość wilgoci dla olejów jadalnych na poziomie 0,2%. Z kolei masło może zawierać do 16% wody.
Oprócz suszenia w piecu lub metody radiometrycznej, to właśnie miareczkowanie Karla Fischera jest często stosowane do pomiaru zawartości wody w różnych produktach. Miareczkowanie kulometryczne Karla Fischera jest preferowaną metodą tej analizy ze względu na niską zawartość wody w czystych olejach i tłuszczach. W przypadku tłuszczów do smarowania, takich jak masło i margaryna, o większej zawartości wody, zalecane jest miareczkowanie wolumetryczne metodą Karla Fischera. Inną, popularną metodą pomiaru zawartości wilgoci jest spektroskopia NIR, ponieważ jest ona niezwykle wrażliwa na grupę funkcyjną –OH.
- Kliknij tutaj aby zobaczyć aplikacje związane z zawartością wody.
Stabilność oksydacyjna
Utlenianie lipidów jest przyczyną ważnych, niekorzystnych zmian we właściwościach chemicznych, sensorycznych i odżywczych olejów jadalnych. Jełczenie oksydacyjne opiera się na zasadzie kinetyki reakcji, zgodnie z którą szybkość utleniania kwasów tłuszczowych można przyspieszyć podnosząc temperaturę. Oznacza to, że rozkład produktu – w oparciu o czas, temperaturę i powietrze – można odtworzyć w ciągu kilku minut do godzin, dostarczając cennych informacji producentom oleju spożywczego. Ocena opiera się na czasie indukcji.
Parametr stabilności oksydacyjnej wskazuje na świeżość oleju jadalnego. Świeże oleje i tłuszcze zawierają więcej przeciwutleniaczy i zapewniają większą stabilność przed podwyższoną temperaturą i tlenem. Metodę Rancimat, często stosowaną do oznaczania odporności olejów na utlenianie, można również zastosować do porównania różnych partii tego samego produktu. Pozwala to na wczesne wykrycie różnic jakościowych. Czas indukcji można również zmierzyć za pomocą NIRS [2].
Pomiar bezpośredni za pomocą Rancimatu stosowany jest głównie w przypadku olejów jadalnych. Próbkę poddaje się działaniu strumienia powietrza o stałej temperaturze, zazwyczaj pomiędzy 100°C a 180°C. Wysoce lotne produkty wtórnego utleniania są przenoszone do naczynia pomiarowego wraz ze strumieniem powietrza, gdzie są wchłaniane w roztworze pomiarowym. Przewodność roztworu pomiarowego jest rejestrowana w sposób ciągły. Tworzenie się wtórnych produktów utleniania zwiększa przewodność roztworu. Czas do wystąpienia tego wyraźnego wzrostu przewodności nazywany jest czasem indukcji – dobrym wskaźnikiem stabilności utleniania.
| Próbka | Czas indukcji (godziny) |
|---|---|
| Olej kukurydziany | 4–6 |
| Tłuszcz z orzechów laskowych | 10–12 |
| Olej z orzechów laskowych | 7–11 |
| Smalec | 1–3 |
| Olej lniany | 0,5–2 |
| Margaryna | 2–6 |
| Oliwa z oliwek | 6–11 |
| Olej palmowy | 7–12 |
| Tłuszcz orzechowy | 9–10 |
| Olej z orzechów | 3–15 |
| Olej z pestek dyni | 6–8 |
| Olej rzepakowy (rzepakowy) | 3–5 |
| Olej szafranowy | 1–2 |
| Olej sezamowy | 4–6 |
| Olej sojowy | 1–7 |
| Olej słonecznikowy | 1–4 |
| Łój | 3–8 |
Oznaczanie stabilności utleniania olejów spożywczych możliwe jest także przy wykorzystaniu spektroskopii NIR. Dane zebrane z pomiarów Rancimat jako metody podstawowej służą jako wartości referencyjne. Obliczone wartości z pomiarów NIR tych samych próbek wykazują dobrą korelację (R2 = 0,973), jak opisano na wykresie korelacji pokazanym w Rysunek 2.
- Kliknij tutaj, aby przejść do aplikacji związanych ze stabilnością utleniania.
Liczba jodowa
Jod reaguje z podwójnymi wiązaniami występującymi w nienasyconych kwasach tłuszczowych. Liczba jodowa jest parametrem sumarycznym, który dostarcza informacji o stopniu nienasycenia olejów i tłuszczów, wyrażonym w gramach jodu na 100 gramów oleju.
Nienasycone kwasy tłuszczowe należą do zdrowszych kwasów tłuszczowych. Mają one również kluczowe znaczenie dla trwałości olejów jadalnych, ponieważ w tych podwójnych wiązaniach zachodzi utlenianie.
Typowe wartości liczby jodowej w różnych olejach jadalnych podano w Tabeli 3.
| Próbka | Liczba jodowa (g jodu/100 g próbki) |
|---|---|
| Olej palmowy | 12–14 |
| Łój | 35–45 |
| Oliwa z oliwek | 79–92 |
| Olej słonecznikowy | 109–120 |
| Olej lniany | 170–190 |
Liczbę jodową można oznaczyć miareczkując znaną ilość oleju spożywczego, po dodaniu roztworów pomocniczych, mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu. Rejestruje się ilość zużycia titranta.
Liczbę jodową można również obliczyć z widma NIR kwasów tłuszczowych. Ponieważ inne substancje (np. karotenoidy, aldehydy, ketony) również reagują z jodem, jak ma to miejsce w przypadku olejów tłoczonych na zimno, należy odróżnić obliczoną liczbę jodową od wartości określonej chemicznie. Z tego powodu należy wskazać podstawową metodę, za pomocą której określono liczbę jodową. Wyjątkowa korelacja (R2 = 0,999) pomiędzy wartościami laboratoryjnymi a wartościami NIR pokazano na Rysunku 3.
- Kliknij tutaj, aby przejść do aplikacji liczby jodowej.
Liczba nadtlenkowa jest miarą ilości związków nadtlenkowych w olejach spożywczych, wyrażoną jako mEq (milirównoważników) O2 za kilogram oleju. Nadtlenki w olejach spożywczych mogą powstawać w wyniku utleniania nienasyconych kwasów tłuszczowych tlenem. Na liczbę nadtlenkową wpływają warunki przechowywania i wzrasta wraz z wiekiem produktu, ekspozycją na światło lub podwyższoną temperaturą. Dlatego też za pomocą tego parametru można określić wiek i jakość oleju jadalnego.
Oznaczenie liczby nadtlenkowej można przeprowadzić miareczkując znaną ilość oleju spożywczego, po dodaniu roztworów pomocniczych, mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu. Rejestruje się wielkość zużycia titranta.
Liczbę nadtlenkową można również mierzyć w olejach jadalnych za pomocą spektroskopii NIR. Rysunek 4 przedstawia wykres korelacji pomiędzy wartościami nadtlenku określonymi przez miareczkowanie i NIRS (R2 = 0,889). Listę typowych wartości liczby nadtlenkowej w olejach jadalnych podano w Tabeli 4.
| Próbka | Liczba nadtlenkowa (mEq O2/kg próbki) |
|---|---|
| Olej palmowy | 0–6 |
| Olej sezamowy | 1–8 |
| Oliwa z oliwek (rodzima) | Maks. 20 |
| Olej słonecznikowy | 6–16 |
| Olej kokosowy | 0–12 |
- Kliknij tutaj, aby przejść do aplikacji związanych z wartością nadtlenkową.
Liczba zmydlania
Liczba zmydlania jest miarą związanych i wolnych kwasów tłuszczowych w jednym gramie tłuszczu. Wyraża się ją w miligramach wodorotlenku potasu na gram oleju. Liczba zmydlenia zawiera informację o średniej masie cząsteczkowej wszystkich kwasów tłuszczowych obecnych w próbce. Im wyższy stopień zmydlania, tym niższa masa cząsteczkowa wszystkich kwasów tłuszczowych.
Parametr ten jest kluczową liczbą w charakterystyce chemicznej tłuszczów i olejów. Stosowany jest głównie do badania czystości i kontroli jakości, ponieważ identyfikuje oleje jadalne.
W celu oznaczenia znaną ilość jadalnego oleju lub tłuszczu gotuje się pod chłodnicą zwrotną z etanolowym wodorotlenkiem potasu. Nadmiar niezużytego wodorotlenku potasu miareczkuje się standaryzowanym kwasem. Rejestruje się wielkość zużycia titranta.
| Próbka | Liczba zmydlania (mg KOH/g próbki) |
|---|---|
| Olej rycynowy | 186–203 |
| Masło kakaowe | 194–196 |
| Klarowane masło | 218–235 |
| Olej słonecznikowy | 189–195 |
| Olej kokosowy | 248–265 |
| Smalec | 192–203 |
| Olej palmowy | 190–209 |
| Olej palmowy | 230–254 |
| Olej rzepakowy (rzepakowy). | 168–181 |
| Oliwa z oliwek | 184–196 |
- Kliknij tutaj, aby przejść do aplikacji związanych z wartością zmydlania.
Liczba kwasowa i wolne kwasy tłuszczowe (FFA)
Liczba kwasowa jest miarą ilości wolnych kwasów tłuszczowych w oleju jadalnym, wyrażoną w miligramach wodorotlenku potasu na gram oleju. Wolne kwasy tłuszczowe (FFA, wyrażone w %) nie są związane z gliceryną w oleju i powstają w wyniku hydrolizy trójglicerydów podczas etapów ekstrakcji, rafinacji lub przechowywania oleju.
Liczba kwasowa i FFA wpływają na smak, zapach i trwałość olejów jadalnych, a zatem wskazują na świeżość, jakość i stabilność. Wysoka liczba kwasowa i zawartość FFA mogą wskazywać na złe warunki ekstrakcji, rafinacji lub przechowywania lub zafałszowanie olejami o niższej jakości. Ponadto zawartość wolnych kwasów tłuszczowych wykorzystywana jest do badania czystości, co w niektórych przypadkach pozwala na wyciągnięcie wniosków na temat obróbki wstępnej lub przypuszczalnych reakcji rozkładu.
Oznaczanie liczby kwasowej odbywa się poprzez miareczkowanie znanej ilości oleju jadalnego standaryzowanym roztworem zasady. Rejestruje się wielkość zużycia titranta. Analizę wolnych kwasów tłuszczowych można przeprowadzić mnożąc liczbę kwasową przez współczynnik zależny od masy cząsteczkowej przeważającego kwasu tłuszczowego w oleju (np. kwasu laurynowego, kwasu palmitynowego, kwasu erukowego lub kwasu oleinowego).
Analizę wolnych kwasów tłuszczowych można również wykonać metodą NIRS. Jak pokazano na Rysunku 5, wartości laboratoryjne (odniesienia) dość dobrze korelują z tymi obliczonymi za pomocą spektroskopii NIR (R2 = 0,946).
Typowe wartości liczby kwasowej i zawartości FFA w różnych olejach jadalnych podano w Tabeli 6.
| Próbka | Liczba kwasowa/liczba (mg KOH/g próbki) | Wolne kwasy tłuszczowe (%) |
|---|---|---|
| Oliwa z oliwek (z pierwszego tłoczenia) | 0,8–2 | Maks. 0,8 |
| Olej rzepakowy (rzepakowy) | 0,071–0,073 | 0,04–0,06 |
| Olej sojowy | 0,60–0,61 | 0,030–0,040 |
- Kliknij tutaj, aby przejść do aplikacji związanych z liczbą kwasową i wolnymi kwasami tłuszczowymi (FFA).
Skład kwasów tłuszczowych
Skład kwasów tłuszczowych (FA) opisuje skład i zawartość (w %) kwasów tłuszczowych w olejach jadalnych (np. kwas linolowy / C18:2n-6 i kwas linolenowy /C18:3n-3). Jest to ważny parametr do pomiaru, ponieważ są to niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe, które nie mogą być syntetyzowane w naszym organizmie i muszą pochodzić z naszej diety.
Skład kwasów tłuszczowych olejów jadalnych można oznaczyć metodą kapilarnej analizy GC estrów metylowych otrzymanych w wyniku transestryfikacji olejów wodorotlenkiem potasu w metanolu w temperaturze pokojowej [3].
Skład kwasów tłuszczowych można również znacznie łatwiej zmierzyć w ciągu kilku sekund, bez konieczności przygotowywania próbki lub odczynników chemicznych, za pomocą spektroskopii NIR. Korelacja NIRS pomiędzy obliczonymi i referencyjnymi wartościami składu kwasów tłuszczowych w olejach jadalnych jest doskonała (R2 = 0,958–0,999), jak pokazano na rysunku Rysunku 6.
Dodatkowo skład kwasów tłuszczowych można określić za pomocą spektroskopii Ramana. Informacje spektralne zebrane przez spektrometr Ramana wykorzystywane są do ilościowej analizy stężeń różnych kwasów tłuszczowych w olejach jadalnych. Podobnie jak w przypadku NIRS, modele kalibracyjne można zbudować przy użyciu metody podstawowej (np. GC-MS) dla wartości referencyjnych.
Tabela 7 przedstawia typowe wartości poszczególnych kwasów tłuszczowych w różnych olejach jadalnych [4].
| Olej | Kwas palmitynowy (16:0) | Kwas stearynowy (18:0) | Kwas oleinowy (18:1) | Kwas linolowy (18:2) |
|---|---|---|---|---|
| Palmowy | 47 | 4 | 38 | 10 |
| Rzepakowy | 4 | 1 | 17 | 13 |
| Słonecznikowy (lolin) | 6 | 4 | 32 | 56 |
| Sezamowy |
9 | 5 | 45 | 41 |
| Oliwa z oliwek |
12 | 2 | 75 | 9 |
- Kliknij tutaj, aby przejść do aplikacji związanych ze składem kwasów tłuszczowych.
Liczba hydroksylowa
Liczbę hydroksylową definiuje się jako liczbę miligramów wodorotlenku potasu wymaganą do zobojętnienia kwasu octowego powstającego podczas acetylowania jednego grama substancji zawierającej wolne grupy hydroksylowe. Wyraża się ją w miligramach wodorotlenku potasu na gram oleju.
Wartość ta jest ważna, ponieważ pomaga określić stechiometrię układu. Można go również wykorzystać do obliczenia masy równoważnej i masy cząsteczkowej (jeśli znana jest funkcjonalność). W przypadku olejów jadalnych liczba hydroksylowa jest stosowana przede wszystkim jako cecha jakościowa.
Oznaczanie liczby hydroksylowej przeprowadza się poprzez miareczkowanie znanej ilości oleju jadalnego, po dodaniu roztworów pomocniczych, standaryzowanym roztworem zasady. Rejestruje się ilość zużycia titranta. Tabela 8 przedstawia dopuszczalne zakresy liczby hydroksylowej w różnych olejach jadalnych.
| Próbka | Liczba hydroksylowa (mg KOH/g próbki) |
|---|---|
| Olej rycynowy | 160–168 |
| Olej kokosowy | 0–5 |
| Olej palmowy | 60–250 |
| Olej z pestek palmowych | 265–279 |
| Olej rzepakowy (rzepakowy) | 10–20 |
| Oliwa z oliwek | 4–12 |
- Kliknij tutaj, aby przejść do aplikacji związanych z liczbą hydroksylową.
Wskaźniki utleniania (wartości K)
Wskaźniki utleniania (lub wartości K) to pasma absorpcji o długości fali od 200 nm do 300 nm, związane z układami dienowymi i trienowymi. Zmiany absorpcji w obszarze UV są stosowane jako kryteria jakości, czystości i autentyczności tłuszczów i olejów jadalnych. Na przykład niska absorpcja w zakresie 200–300 nm wskazuje na wysokiej jakości oliwę z oliwek z pierwszego tłoczenia, podczas gdy oleje zafałszowane lub rafinowane wykazują wyższy poziom absorpcji w tym obszarze.
Próbki oleju jadalnego mierzy się za pomocą spektrofotometru UV/VIS po rozcieńczeniu w izooktanie w celu określenia ich wartości K. Wartości K (K232, K266, K270i K274) dla trzech gatunków oliwy z oliwek podano w Tabeli 9. Oczywiste jest, że w trakcie przetwarzania oleju, wskaźniki utleniania wzrastają.
| Klasa oliwy z oliwek | 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 |
| Oliwa z oliwek (OO) | 3,000 | 0,640 | 0,832 | 0,458 |
Podsumowanie
Jakość olejów jadalnych można określić za pomocą kilku różnych parametrów. Co najważniejsze, należy zmierzyć zawartość wody (wilgotności), stabilność utleniania, liczbę jodową, liczbę nadtlenkową, liczbę zmydlania, liczbę kwasową i wolne kwasy tłuszczowe, skład kwasów tłuszczowych, liczbę hydroksylową i wskaźniki utleniania, aby określić, czy olej jadalny jest odpowiedni do spożycia czy nie. Dostępnych jest wiele rodzajów metod analitycznych umożliwiających określenie tych parametrów, w tym (ale nie wyłącznie) miareczkowanie, pomiar stabilności i spektroskopia (np. NIR i Ramana).
Bibliografia
[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.
