Bevezetés
A legtöbb étolajat növényekből vagy növényi magvakból nyerik ki. Az olajfák első célzott termesztésére Kréta szigetén került sor Kr. e. 3500 körül. Az emberi fogyasztás és a szappangyártás mellett az olívaolajat a katolikus liturgiában is felhasználták. Az 1. ábrán egy Pompejiben található olajmalom (olajfa-őrlő) látható a Kr. e. 80-as évből.
A gyümölcsöket és magokat, amelyekből az olajokat ki akarják vonni, először megtisztítják, majd hengerek között összezúzzák. Mivel a frissen préselt olajok általában olyan kísérőanyagokat is tartalmaznak, mint a szag-, íz- vagy keserűanyagok - vagy növényi részek, zavaróanyagok vagy nyálkaanyagok -, gyakran finomítják őket, hogy segítsék a tartósításukat. Ehhez a nyers olajat felmelegítik; ez azonban nemcsak a nyers olaj egy részének elvesztéséhez vezet, hanem a táplálkozási és élettani szempontból hasznos anyagok, például a tokoferolok csökkenéséhez is. A többszörösen telítetlen zsírsavtartalmat azonban ez a kezelési lépés nem befolyásolja. A finomított olajokat semleges szag és íz, hosszabb eltarthatósági idő és a tárolás során a szilárd üledék hiánya jellemzi.
A hidegen sajtolt olajokat nem finomítják, hanem csak sajtolással és az azt követő szűréssel nyerik ki. A préselés során keletkező hőt a prés lehűtésével vezetik el. Az így nyert olajat "hidegen sajtolt", "hidegen húzott", "kezeletlen" vagy "hamisítatlan" olajnak nevezik; a nagyon jó minőségűnek minősül [2, 3].
A zsírok és olajok a háromértékű alkohol, a glicerin (1,2,3-propánetriol) trigliceridjei vagy hármas észterei. A zsírsavakat, amelyekkel a glicerin észtereződik, telített, telítetlen vagy többszörösen telítetlen zsírsavaknak minősítik. Az ok, amiért a zsírok szobahőmérsékleten szilárdak, míg az olajok folyékonyak, a telítetlen zsírsavtartalomnak köszönhető. A megnövekedett telítetlen zsírsavtartalom (főként cisz-helyzetű) miatt a KristályosodásA kristályosodás a kristályok kialakulása és növekedése során végbemenő fizikai folyamat. E folyamat során kristályosodási hő szabadul fel.kristályosodás akadályozott, és az olajok olvadáspontja csökken. Ezért összefüggés várható az olajok olvadási és kristályosodási hőmérséklete és telítetlen zsírsavtartalmuk szintje között.
Kísérleti
A kereskedelemben kapható étolajok olvadási és kristályosodási viselkedését a NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® μ-érzékelővel ellátott DSC 204 segítségével vizsgálták. Öblítőgázként nitrogént használtunk (5,0); az öblítőgáz sebessége 40 ml/perc volt. Az olajokat lyukacsos fedelű, szabványos alumíniumtégelyekbe juttattuk úgy, hogy a tégelyek alját teljesen átnedvesítsük. A mérési paramétereket és a minták tömegét az 1. és 2. táblázat foglalja össze.
Táblázat: Mérési feltételek
| Mérőműszer | DSC 204 F1 Phoenix® |
| Érzékelő | μ-érzékelő |
| Hűtés | GN2, automatikus |
| Tégely | Al, lyukacsos |
| Atmoszféra | Nitrogén |
| Gázáramlás | 40 ml/perc |
| Fűtési/hűtési sebesség | 5 K/perc |
2. táblázat: A minták tömege [mg]
| Olívaolaj | Mogyoróolaj | Szezámolaj | Répaolaj | Napraforgóolaj | Dióolaj | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Gyártó | A | B | C | C | D | B |
| Mérés 1 | 2.527 | 2.565 | 2.546 | 2.529 | 2.528 | 2.507 |
| Mérés 2 | 2.526 | 2.541 | 2.529 | 2.554 | 2.528 | 2.505 |
| Mérés 3 | 2.522 | 2.568 | 2.545 | 2.529 | 2.514 | 2.545 |
| Átlagos érték (MW) | 2.525 | 2.558 | 2.540 | 2.537 | 2.530 | 2.519 |
| Eltérés (ABW) | 0.005 | 0.027 | 0.017 | 0.025 | 0.034 | 0.040 |
Eredmények és vita
Az étolajokat a fent felsorolt mérési körülmények között vizsgálták a -100 °C és szobahőmérséklet közötti hőmérséklet-tartományban. A minták kristályosodása a megfelelő hűtési szakaszokban, olvadása pedig a fűtési szakaszokban figyelhető meg. Mivel az olajok mindegyike különböző mértékben tartalmaz telített, egyszeresen telítetlen és többszörösen telítetlen zsírsavakat, és a trigliceridek ráadásul különböző zsírsavak keverékeiből állnak, az olvadási és kristályosodási tartományon belül valamennyi mintában viszonylag széles terület a közös. A 2. ábra a különböző olajok olvadási viselkedésének összehasonlítását mutatja.
A 3. ábrán a földimogyoróolajra vonatkozó eredményeket mutatjuk be, amelyek két fűtési szegmensből és a kettő közötti hűtési szegmensből állnak. Ezen túlmenően az olvadási folyamat kezdetét (extrapolált kezdet) és a fő komponens csúcshőmérsékletét értékeljük minden egyes minta esetében. Ezen eredmények összehasonlítását a 3. táblázat foglalja össze. A feltüntetett értékek hat mért értékből számított átlagértékek. Mind a kezdő-, mind a csúcshőmérséklet tekintetében következetes tendencia figyelhető meg az alacsonyabb hőmérsékletek felé a következő sorrendben: olívaolaj, földimogyoróolaj, szezámolaj, repceolaj, napraforgóolaj, dióolaj.
A 4. táblázatban feltüntetett telített (1. oszlop), egyszeresen telítetlen (2. oszlop) és többszörösen telítetlen zsírsavak (3. oszlop) tartalomszintjeinek összehasonlításakor az elemzett étolajokban, az olívaolajtól a dióolajig terjedő sorrendben, az 1-3. oszlopok egyikénél sem látható tendencia. Még a 4. oszlopban feltüntetett összes telítetlen zsírsavtartalom (a 2. és 3. oszlopok összege) sem mutat olyan tendenciát, amely közvetlenül illeszkedne a 4. táblázatban szereplő étolajok kiválasztott sorrendjéhez. A zsírsavtartalom és az Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadási hőmérséklet közötti kapcsolatot a 4. ábra szemléletesebben szemlélteti. Itt látható, hogy az Olvadási hőmérsékletek és EnthalpiákEgy anyag fúziós entalpiája, más néven látens hő, annak az energiabevitelnek, jellemzően hőnek a mértéke, amely ahhoz szükséges, hogy egy anyag szilárd állapotból folyékony állapotba kerüljön. Egy anyag olvadáspontja az a hőmérséklet, amelyen szilárd (kristályos) állapotból folyékony (izotróp olvadék) állapotot vált.olvadási hőmérséklet a telített és egyszeresen telítetlen zsírsavtartalom növekedésével nő, a többszörösen telítetlen zsírsavak növekedésével pedig csökken.
Táblázat: Az olvadási folyamatok extrapolált kezdő- és csúcshőmérsékletei [°C]
| Olívaolaj | Mogyoróolaj | Szezámolaj | Repceolaj | Napraforgóolaj | Dióolaj | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Gyártó | A | B | C | C | D | B |
| Extrapolált kezdet | -10.1 | -18.9 | -28.3 | -28.0 | -31.5 | -44.9 |
| Csúcshőmérséklet | -5.1 | -11.8 | -21.0 | -21.4 | -26.7 | -34.0 |
4. táblázat: Az étolajok és tartalmi szintjeik összeállítása [4]
Zsírsavtartalom szintek [%] | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| telített (S) | egyszeresen telítetlen | többszörösen telítetlen | telítetlen összes (P) | P:S | |
| Dióolaj1 | 9.87 | 16.3 | 73.9 | 90.2 | 7.49 |
| Napraforgóolaj2 | 12.3 | 20.7 | 66.9 | 87.6 | 5.44 |
| Répaolaj1 | 6.9 | 57.1 | 26.9 | 84.0 | 3.90 |
| Szezámolaj1 | 13.1 | 35.8 | 42.0 | 77.8 | 3.21 |
| Mogyoróolaj2 | 16.4 | 44.8 | 38.8 | 83.6 | 2.37 |
| Olívaolaj1 | 15.0 | 74.7 | 9.89 | 84.6 | 0.66 |
Az olajok minőségének meghatározásakor az élelmiszer-analízis szempontjából nem annyira a különböző zsírsavtartalmak abszolút értékei, hanem azok egymáshoz való viszonya a kulcsfontosságú. Ha ugyanis a 4. és az 1. oszlop felhasználásával arányszámokat állítunk fel - azaz az összes telítetlen zsírsavtartalom és a telített zsírsavtartalom arányát (P:S) -, akkor következetes tendencia rajzolódik ki, mivel az értékek a dióolaj esetében 7,49-ről 0,66-ra csökkennek az olívaolaj esetében (vö. az 5. oszloppal). A 4. táblázatban szereplő színezés a minták két csoportját szemlélteti. A zölddel jelölt értékek azokat az olajokat jellemzik, amelyeknek magasabb a többszörösen telítetlen, mint az egyszeresen telítetlen zsírsavtartalma. A pirossal jelölt értékek viszont azokat az olajokat jelölik, amelyeknek magasabb az egyszeresen telítetlen, mint a többszörösen telítetlen zsírsavtartalmuk.
Figyelembe kell venni, hogy a napraforgóolaj- és földimogyoróolaj-minták zsírsavtartalmára vonatkozó információk csak az irodalomból vett átlagértékeket tükrözik. A tapasztalat azt diktálja, hogy az egyes értékek esetében körülbelül 5%-os ingadozási tartományt kell feltételezni. A DSC-eredmények értékelésénél szintén csak a fő komponensek csúcshőmérsékleteit vettük figyelembe, ami minden bizonnyal csak egy referenciapontot jelent a keverék olvadási viselkedésének elemzésénél, és magyarázatot adhat a korrelációs diagramban (5. ábra) meglévő eltérésekre. A szezámolaj 3,21-es P:S értékével az 5. ábrán látható trendvonaltól a legtávolabb eső érték. Ennek köze lehet ahhoz, hogy ez az egyetlen olaj ebben a halmazban, amelynek magját további pörkölési eljárásnak vetették alá. A pörkölési folyamat kristályosodásra gyakorolt hatása jelenleg nem ismert.
Következtetés
Ez az alkalmazás bemutatja, hogy a különböző étolajok olvadási és kristályosodási viselkedése differenciál pásztázó kalorimetriával (DSC) jellemezhető. Az egyszerű mintaelőkészítés és a szabványos hőmérsékleti program lehetővé teszi az olvadási és kristályosodási viselkedés értékeinek gyors mérési eredményeit. A csúcshőmérsékleteken alapuló kiértékeléssel egyszerűen elvégezhető az étolajok érdemi összehasonlítása.
Bár ez a vizsgálat alapvetően megerősítette, hogy a magasabb többszörösen telítetlen zsírsavtartalom alacsonyabb olvadási hőmérsékletet jelent egy olaj esetében, a 4. ábrán az is látható, hogy a koncentráció nem az egyetlen döntő tényező. Az 5. ábra azt mutatja, hogy inkább a P:S arány - azaz a többszörösen telítetlen és a telített zsírsavak koncentrációja - mutat következetes tendenciát.