Caratterizzazione degli oli da cucina mediante calorimetria differenziale a scansione (DSC)

Introduzione

La maggior parte degli oli da cucina viene estratta da piante o semi di piante. Si ritiene che la prima coltivazione mirata dell'olivo sia avvenuta sull'isola di Creta intorno al 3500 a.C. Oltre al consumo umano e alla produzione di sapone, l'olio d'oliva veniva utilizzato anche nella liturgia cattolica. La figura 1 mostra un frantoio (frangitore di olive) a Pompei, risalente all'80 a.C.

I frutti e i semi da cui si vuole estrarre l'olio vengono prima puliti e poi schiacciati tra i rulli. Poiché gli oli appena spremuti contengono solitamente anche materiali associati, come sostanze odorose, aromatizzanti o amare, o parti di piante, agenti intorbidenti o mucillagini, vengono spesso raffinati per aiutarne la conservazione. A tal fine, l'olio grezzo viene riscaldato; tuttavia, ciò comporta non solo la perdita di una parte dell'olio grezzo, ma anche la riduzione di sostanze nutrizionalmente e fisiologicamente benefiche come i tocoferoli. Il contenuto di acidi grassi polinsaturi, invece, non è influenzato da questa fase di trattamento. Gli oli raffinati sono caratterizzati da un odore e un sapore neutri, da una maggiore conservabilità e dall'assenza di sedimentazione solida durante la conservazione.

Gli oli spremuti a freddo non sono raffinati, ma vengono estratti solo tramite spremitura e successiva filtrazione. Il calore generato durante la spremitura viene dissipato raffreddando la pressa. L'olio così ottenuto è chiamato "spremuto a freddo", "estratto a freddo", "non trattato" o "non adulterato"; è classificato di altissima qualità [2, 3].

I grassi e gli oli sono trigliceridi o tripli esteri dell'alcol trivalente glicerina (1, 2, 3- propanetriolo). Gli acidi grassi con cui la glicerina è esterificata sono classificati come saturi, insaturi o polinsaturi. Il motivo per cui i grassi sono solidi a temperatura ambiente, mentre gli oli sono liquidi, è dovuto al contenuto di acidi grassi insaturi. A causa dell'aumento del contenuto di acidi grassi insaturi (principalmente in posizione cis), la CristallizzazioneLa cristallizzazione è il processo fisico di indurimento durante la formazione e la crescita dei cristalli. Durante questo processo viene rilasciato il calore di cristallizzazione.cristallizzazione viene ostacolata e il Temperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa).punto di fusione degli oli si abbassa. Pertanto, è lecito attendersi una correlazione tra le temperature diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione e CristallizzazioneLa cristallizzazione è il processo fisico di indurimento durante la formazione e la crescita dei cristalli. Durante questo processo viene rilasciato il calore di cristallizzazione.cristallizzazione degli oli e il loro contenuto di acidi grassi insaturi.

Sperimentale

NETZSCH Il comportamento diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione e CristallizzazioneLa cristallizzazione è il processo fisico di indurimento durante la formazione e la crescita dei cristalli. Durante questo processo viene rilasciato il calore di cristallizzazione.cristallizzazione degli oli da cucina disponibili in commercio è stato studiato mediante il DSC 204 F1 Phoenix^® con sensore μ. Come gas di spurgo è stato utilizzato azoto (5,0); la velocità del gas di spurgo è stata di 40 ml/min. Gli oli sono stati introdotti in crogioli di alluminio standard con coperchi forati in modo da bagnare interamente l'area del fondo dei crogioli. I parametri di misura e le masse dei campioni sono riassunti nelle tabelle 1 e 2.

Tabella 1: Condizioni di misura

Tabella 2: Masse dei campioni [mg]

Risultati e discussione

Gli oli da cucina sono stati analizzati nelle condizioni di misurazione sopra elencate nell'intervallo di temperatura da -100°C a temperatura ambiente. Nei rispettivi segmenti di raffreddamento si osserva la CristallizzazioneLa cristallizzazione è il processo fisico di indurimento durante la formazione e la crescita dei cristalli. Durante questo processo viene rilasciato il calore di cristallizzazione.cristallizzazione dei campioni, mentre nei segmenti di riscaldamento si osserva laTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione. Poiché gli oli hanno ciascuno un diverso contenuto di acidi grassi saturi, monoinsaturi e polinsaturi e i trigliceridi sono composti da miscele di diversi acidi grassi, tutti i campioni hanno in comune un'area relativamente ampia all'interno dell'intervallo diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione e CristallizzazioneLa cristallizzazione è il processo fisico di indurimento durante la formazione e la crescita dei cristalli. Durante questo processo viene rilasciato il calore di cristallizzazione.cristallizzazione. La Figura 2 mostra un confronto del comportamento diTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). fusione dei vari oli.

Nella figura 3 sono riportati i risultati per l'olio di arachidi, costituiti da due segmenti di riscaldamento e dal segmento di raffreddamento intermedio. Inoltre, per ogni campione vengono valutati l'inizio del processo di fusione (onset estrapolato) e la temperatura di picco del componente principale. Un confronto di questi risultati è riassunto nella tabella 3. I valori indicati sono valori medi calcolati da sei valori misurati. Si può notare una tendenza coerente verso temperature più basse sia per quanto riguarda l'inizio che il picco di temperatura nel seguente ordine: olio di oliva, olio di arachidi, olio di sesamo, olio di colza, olio di girasole, olio di noce.

Confrontando i livelli di contenuto riportati nella tabella 4 per gli acidi grassi saturi (colonna 1), monoinsaturi (colonna 2) e polinsaturi (colonna 3) negli oli da cucina analizzati, nell'ordine dall'olio di oliva all'olio di noce, non si nota inizialmente alcuna tendenza per nessuna delle colonne da 1 a 3. Nemmeno il contenuto totale di acidi grassi insaturi riportato nella colonna 4 (somma delle colonne 2 e 3) mostra una tendenza che si adatta direttamente alla selecte sequenza degli oli da cucina nella tabella 4. La relazione tra il contenuto di acidi grassi e laTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). temperatura di fusione è illustrata più chiaramente nella figura 4. Qui si può notare che la relazione tra il contenuto di acidi grassi e laTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). temperatura di fusione è più elevata. Qui si può notare che laTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). temperatura di fusione aumenta all'aumentare del contenuto di acidi grassi saturi e monoinsaturi e diminuisce all'aumentare degli acidi grassi polinsaturi.

Tabella 3: Temperature di inizio e di picco estrapolate dei processi di fusione [°C]

Tabella 4: Compilazione degli oli da cucina e dei loro livelli di contenuto [4]

Inoltre, nel determinare la qualità degli oli per l'analisi degli alimenti, non sono tanto i valori assoluti dei diversi livelli di contenuto di acidi grassi quanto le loro relazioni reciproche a essere fondamentali. In particolare, se si crea una serie di rapporti utilizzando le colonne 4 e 1 - cioè il rapporto tra il contenuto totale di acidi grassi insaturi e quello di acidi grassi saturi (P:S) - emerge una tendenza coerente, poiché i valori diminuiscono da 7,49 per l'olio di noci a 0,66 per l'olio di oliva (confrontare la colonna 5). La colorazione della tabella 4 illustra due gruppi di campioni. I valori contrassegnati in verde descrivono gli oli con un contenuto di acidi grassi polinsaturi superiore a quello monoinsaturo. I valori segnati in rosso, invece, designano oli con un contenuto di acidi grassi monoinsaturi superiore a quello dei polinsaturi.

È necessario considerare che le informazioni sui livelli di contenuto di acidi grassi per i campioni di olio di girasole e di olio di arachidi riflettono solo valori medi tratti dalla letteratura. L'esperienza suggerisce di assumere un intervallo di fluttuazione di circa il 5% per ciascun valore. Inoltre, nella valutazione dei risultati DSC, sono state prese in considerazione solo le temperature di picco dei componenti principali, che certamente costituiscono solo un punto di riferimento nell'analisi del comportamento di fusione di una miscela e possono spiegare le deviazioni esistenti nel diagramma di correlazione (figura 5). Il valore dell'olio di sesamo, con un P:S di 3,21, è quello che si allontana maggiormente dalla linea di tendenza della figura 5. Questo potrebbe avere a che fare con il fatto che l'olio di sesamo ha un valore di P:S pari a 3,21. Ciò potrebbe avere a che fare con il fatto che questo è l'unico olio di questa serie a cui il seme è stato sottoposto a un ulteriore processo di tostatura. L'influenza del processo di tostatura sullaCristallizzazioneLa cristallizzazione è il processo fisico di indurimento durante la formazione e la crescita dei cristalli. Durante questo processo viene rilasciato il calore di cristallizzazione. cristallizzazione non è attualmente nota.

Conclusione

Questa nota applicativa dimostra che il comportamento di fusione eCristallizzazioneLa cristallizzazione è il processo fisico di indurimento durante la formazione e la crescita dei cristalli. Durante questo processo viene rilasciato il calore di cristallizzazione. cristallizzazione di diversi oli da cucina può essere caratterizzato mediante la calorimetria a scansione differenziale (DSC). La facile preparazione dei campioni e un programma di temperatura standard consentono di ottenere rapidamente i risultati delle misurazioni dei valori del comportamento di fusione eCristallizzazioneLa cristallizzazione è il processo fisico di indurimento durante la formazione e la crescita dei cristalli. Durante questo processo viene rilasciato il calore di cristallizzazione. cristallizzazione. La valutazione basata sulle temperature di picco rende semplice un confronto significativo tra gli oli da cucina.

Sebbene questo studio abbia fondamentalmente confermato che un contenuto più elevato di acidi grassi polinsaturi comporta unaTemperature di fusione ed entalpieL'entalpia di fusione di una sostanza, nota anche come calore latente, è una misura dell'apporto di energia, tipicamente calore, necessario per convertire una sostanza dallo stato solido a quello liquido. Il punto di fusione di una sostanza è la temperatura alla quale essa cambia stato da solido (cristallino) a liquido (fusione isotropa). temperatura di fusione più bassa per un olio, si può anche vedere nella figura 4 che la concentrazione non è l'unico fattore decisivo. La figura 5 mostra che è piuttosto il rapporto P:S - cioè la concentrazione di acidi grassi polinsaturi rispetto a quelli saturi - a mostrare una tendenza coerente.