示差走査熱量測定(DSC)による食用油の特性評価

はじめに

ほとんどの食用油は、植物や植物の種子から抽出される。紀元前3500年頃、クレタ島でオリーブの木が初めて栽培されたと考えられている。オリーブオイルは、人間の消費と石鹸の生産の他に、カトリックの典礼にも使われた。図1は、紀元前80年頃のポンペイにあった搾油機（オリーブ粉砕機）である。

オイルを抽出する果実や種子は、まず洗浄され、次にローラーで押しつぶされる。搾りたてのオイルには通常、臭いや風味、苦味物質、あるいは植物の一部、混濁剤、粘液質などの付随物質も含まれているため、保存のために精製されることが多い。そのために原料油は加熱されるが、これは原料油の一部を失うだけでなく、トコフェロールのような栄養学的・生理学的に有益な物質の減少につながる。しかし、多価不飽和脂肪酸の含有量は、この処理工程によって影響を受けることはない。精製油の特徴は、香りと味がニュートラルであること、保存期間が長いこと、保存中に固形物が沈殿しないことである。

コールドプレスオイルは精製されず、圧搾とその後のろ過によってのみ抽出される。圧搾時に発生する熱は、圧搾機を冷却することで発散される。こうして得られたオイルは、「コールドプレス」、「低温圧搾」、「未処理」、または「無添加」と呼ばれ、非常に高品質と分類される[2, 3]。

油脂は、3価アルコールであるグリセリン（1, 2, 3-プロパントリオール）のトリグリセリドまたはトリプルエステルである。グリセリンがエステル化された脂肪酸は、飽和、不飽和、多価不飽和に分類される。脂肪が室温で固体であるのに対し、油が液体であるのは、不飽和脂肪酸の含有量によるものである。不飽和脂肪酸含量（主にシス位）が増加するため、結晶化が妨げられ、油の融点が低下する。したがって、油の融点および結晶化温度と不飽和脂肪酸含有量の間には相関関係があると予想される。

実験的

市販の食用油の融解および結晶化挙動を、μセンサーを用いたNETZSCH 。 DSC 204 F1 Phoenix^®μセンサーを用いた。窒素をパージガスとして使用し（5.0）、パージガス速度は40ml/分とした。オイルは、るつぼの底部を完全に濡らすように、穴のあいた蓋を備えた標準的なアルミニウム製るつぼに導入した。測定パラメータと試料質量は表1と表2にまとめた。

表1：測定条件

表2：試料の質量 [mg］

結果と考察

食用油を上記の測定条件で、-100℃から室温までの温度範囲で調べた。それぞれの冷却区間では試料の結晶化が、加熱区間では融解が観察される。油脂の飽和脂肪酸、一価不飽和脂肪酸、多価不飽和脂肪酸の含有量はそれぞれ異なり、トリグリセリドはさらに異なる脂肪酸の混合物から構成されているため、いずれの試料も融解および結晶化範囲に比較的広い領域が共通している。図2は様々な油の融解挙動の比較である。

図3はピーナッツオイルの結果で、2つの加熱区間とその間の冷却区間から構成されている。その先の融解開始温度（外挿開始温度）と主成分のピーク温度が、各試料について評価されている。これらの結果の比較を表3にまとめた。示された値は、6つの測定値から計算された平均値である。オリーブ油、ピーナッツ油、ゴマ油、菜種油、ヒマワリ油、クルミ油の順に、オンセット温度とピーク温度の両方において、低温への一貫した傾向が見られる。

表4に示された飽和脂肪酸（1列目）、一価不飽和脂肪酸（2列目）、多価不飽和脂肪酸（3列目）の含有量を、オリーブ油からクルミ油の順に分析した食用油と比較すると、1列目から3列目までのいずれにも傾向は見られない。 4列目（2列目と3列目の合計）に示された不飽和脂肪酸の総含有量でさえ、表4で選択された食用油の順番に直接当てはまる傾向は見られない。脂肪酸含量と融解温度の関係は、図4でより明確に示されている。ここでは、飽和脂肪酸と一価不飽和脂肪酸の含有量が増えると融解温度が上昇し、多価不飽和脂肪酸が増えると低下することがわかる。

表3：融解過程の外挿オンセット温度とピーク温度[°C］

表4：食用油とその含有量[4]のまとめ

また、食品分析用の油の品質を決定する際、鍵となるのは、異なる脂肪酸含量レベルの絶対値ではなく、互いの関係である。すなわち、不飽和脂肪酸の総含有量と飽和脂肪酸の含有量の比（P:S）は、クルミ油の7.49からオリーブ油の0.66まで減少する（5列目との比較）。表4の色分けは、2つの試料グループを表している。緑で表示された値は、一価不飽和脂肪酸よりも多価不飽和脂肪酸の含有量が多いオイルを表している。一方、赤で表示された値は、多価不飽和脂肪酸よりも一価不飽和脂肪酸の含有量が多い油である。

ヒマワリ油とピーナッツ油の試料中の脂肪酸含有量に関する情報は、文献から得られた平均値のみを反映していることを考慮しなければならない。経験的には、各値について約5%の変動幅を想定すべきである。また、DSCの結果を評価する際、主成分のピーク温度のみを考慮したが、これは確かに混合物の融解挙動を分析する際の基準点に過ぎず、相関図（図5）における既存の偏差を説明することができる。P:Sが3.21のゴマ油の値は、図5の傾向線から最も離れている。これは、このセットの中で、種子を追加焙煎した唯一の油であることと関係があるかもしれない。焙煎工程が結晶化に及ぼす影響については、現時点では不明である。

結論

このアプリケーションノートでは、示差走査熱量測定（DSC）により、さまざまな食用油の融解および結晶化挙動を評価できることを実証しています。簡単な試料調製と標準温度プログラムにより、融解および結晶化挙動の値を迅速に測定することができます。ピーク温度に基づく評価により、食用油の有意義な比較が簡単に得られる。

この研究では、多価不飽和脂肪酸の含有量が多いほど、油の融解温度が低いことが基本的に確認されたが、図4から、濃度だけが決め手ではないこともわかる。図5は、一貫した傾向を示すのはむしろP：S比、すなわち飽和脂肪酸に対する多価不飽和脂肪酸の濃度であることを示している。